JP3148469B2

JP3148469B2 - フィルタ回路

Info

Publication number: JP3148469B2
Application number: JP17680693A
Authority: JP
Inventors: 寛飯塚
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1993-07-16
Filing date: 1993-07-16
Publication date: 2001-03-19
Anticipated expiration: 2016-03-19
Also published as: JPH0738377A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＩＣ化されたフィルタ
回路に関するもので、特に時定数を大きくできるフィル
タ回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】フィルタを含む回路をＩＣ化する場合に
は、いかにしてそのフィルタをＩＣ内部に取り入れ、外
付け部品を少くするかが、重要な課題となる。そして、
ＩＣ化が比較的容易なフィルタとしてアクティブフィル
タがあるが、これをＩＣ化するには、いくつかの問題点
がある。すなわち、（ａ）抵抗値の精度があまりとれないので、フィルタ
のカットオフ周波数がばらついてしまう（ｂ）抵抗値の温度特性が悪いので、カットオフ周波
数の温度特性が悪くなってしまう（ｃ）抵抗値及び容量をあまり大きくできないので、
カットオフ周波数の低いものが作りにくいなどである。

【０００３】この発明は、これらの問題点を解決し、Ｉ
Ｃ化に適したフィルタ回路を提供しようとするものであ
る。以下その一例について説明する。図２において、ト
ランジスタＱ₁，Ｑ₂のエミッタが可変定電流源Ａ₁に接
続され、トランジスタＱ₁のベースが入力端子Ｔ₁に接続
されると共に、そのコレクタが電源端子Ｔ₃に接続され
る。また、トランジスタＱ₂のコレクタに定電流源Ａ₂が
接続されると共に、このコレクタと接地との間に交流負
荷としてコンデンサＣが接続される。

【０００４】さらに、トランジスタＱ₂のコレクタがト
ランジスタＱ₃のベースに接続され、このトランジスタ
Ｑ₃のコレクタが端子Ｔ₃に接続され、そのエミッタに定
電流源Ａ₃が接続されると共に、このエミッタがトラン
ジスタＱ₂のベースと出力端子Ｔ ₂とに接続される。この
ような構成において、端子Ｔ₁の入力電圧をＶ_in、端子
Ｔ₂の出力電圧をＶ _out、入力信号によってトランジスタ
Ｑ₁−トランジスタＱ₂−コンデンサＣに流れる信号電流
をｉ_S、トランジスタＱ₁，Ｑ₂のエミッタ抵抗をｒ_eとす
れば、

【０００５】

【数１】

【０００６】が成立する。また、コンデンサＣに信号電
流ｉ_sが流れることによって信号電圧を生じ、この信号
電圧がエミッタフォロアのトランジスタＱ₃によって端
子Ｔ₂に取り出されて出力電圧Ｖ_outが得られるのである
から、コンデンサＣの信号電圧はＶ_outである。従っ
て、信号の角周波数をωとすれば、

【０００７】

【数２】

【０００８】が成立する。従って、（１），（２）式か
らこの回路の伝達関数Ｈ（ω）を求めると、

【０００９】

【数３】

【００１０】となり、これは、カットオフ周波数ω
_cが、

【００１１】

【数４】

【００１２】のローパスフィルタであることを示してい
る。そして、この場合、定電流源Ａ₁の吸い込み電源を
２Ｉとすれば、トランジスタＱ₁，Ｑ₂のエミッタ電流は
Ｉとなり、このエミッタ電流Ｉとエミッタ抵抗ｒ_eとの
間には、

【００１３】

【数５】の関係があるので、この（５）式を（３），（４）式に
代入して次式が得られる。

【００１４】

【数６】

【００１５】

【数７】

【００１６】従って、図１の回路はローパスフィルタと
して動作すると共に、定電流源Ａ₁の電流２Ｉの大きさ
を変えることによりカットオフ周波数ω_cを変更でき
る。そして、この場合、（７）式の電流Ｉは、例えば後
述する方法により正確に設定できるので、カットオフ周
波数ω_cがばらつくことがなく、また、温度特性が悪く
なることがない。さらに、容量Ｃが小さくても、電流Ｉ
を小さくすることによりカットオフ周波数ω_cを低くで
き、従って、カットオフ周波数ω_cの低いものまで、コ
ンデンサＣをＩＣに内蔵させることができ、ＩＣ化の効
果が大きい。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図２の
回路を平滑用のローパスフィルタに応用しようとして
も、充分大きな時定数が得られなかった。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明は上述の点に鑑み
成されたもので、エミッタが共通接続されて電流源に接
続された第１及び第２トランジスタを有する差動増幅器
と、エミッタに前記差動増幅器の出力信号が印加される
第３トランジスタと、該第３トランジスタからのベース
電流に応じたコレクタ電流を発生する第４トランジスタ
と、該第４トランジスタのコレクタ電流に応じたベース
電流を発生する第５トランジスタと、ベースが前記第５
トランジスタのベースに接続されコレクタが前記第３ト
ランジスタのエミッタに接続された第６トランジスタと
を有する電流変換回路と、前記第５及び第６トランジス
タのベースに接続されたコンデンサと、該コンデンサの
出力電圧を前記差動増幅器に帰還する帰還回路と、を有
することを特徴とする。

【００１９】

【作用】本発明に依れば、差動増幅器の出力電流を電流
変換回路により１／ｈ_fe（ｈ_feはトランジスタの電流増
幅率）に低減してからコンデンサに供給しているので、
フィルタの時定数を相対的に大きくできる。特に本発明
に依れば、前記電流変換回路がＮＰＮトランジスタとＰ
ＮＰトランジスタの電流増幅率の差の影響を受けずに電
流を微小化できる。

【００２０】

【実施例】図１は、本発明の一実施例を示すブロック図
で、（１）はエミッタが共通接続されて電流源（２）に
接続された第１及び第２トランジスタ（３）及び（４）
を有する差動増幅器、（５）は、エミッタに前記差動増
幅器（１）の出力信号が印加される第３トランジスタ
（６）と、該第３トランジスタ（６）からのベース電流
に応じたコレクタ電流を発生する第４トランジスタ
（７）と、該第４トランジスタ（７）のコレクタ電流に
応じたベース電流を発生する第５トランジスタ（８）
と、ベースが前記第５トランジスタ（８）のベースに接
続されコレクタが前記第３トランジスタ（６）のエミッ
タに接続された第６トランジスタ（９）とを有する電流
変換回路、（１０）は、前記第５及び第６トランジスタ
（８）及び（９）のベースに接続されたコンデンサ、
（１１）は、該コンデンサ（１０）の出力電圧を前記差
動増幅器（１）に帰還する帰還トランジスタである。

【００２１】図１の第１トランジスタ（３）がオン、第
２トランジスタ（４）がオフし、差動増幅器（１）の出
力端子（１２）に図示の如き方向に電流Ｉ_Oが流れたと
する。前記電流Ｉ_Oは、第３トランジスタ（６）のエミ
ッタからみの供給されるので、その時の第３トランジス
タ（６）のベース電流Ｉ_B1は、

【００２２】

【数８】

【００２３】〔但し、ｈ_NPNは、第３トランジスタ
（６）の電流増幅率である。〕となる。式（８）の電流
Ｉ_Bは、第４トランジスタ（７）のベース電流を兼ねて
いる。その為、第４トランジスタ（７）のコレクタ電流
Ｉ_Cは、

【００２４】

【数９】

【００２５】となる。前記コレクタ電流Ｉ_Cは、第５ト
ランジスタ（８）で、そのベース電流Ｉ_B2に変換され
る。電流Ｉ_B2は、

【００２６】

【数１０】

【００２７】となり、該電流Ｉ_B2がコンデンサを充電す
る。この時、第６トランジスタ（９）は、オフしてお
り、前記コンデンサ（１０）は充電のみ行なわれる。次
に、図１の第１トランジスタ（３）がオフ、第２トラン
ジスタ（４）がオンし、差動増幅器（１）の出力端子
（１２）に図示と逆の方向に電流Ｉ_Oが流れたとする。
前記電流Ｉ_Oは、第６トランジスタ（９）のコレクタに
供給されるので、その時の第６トランジスタ（９）のベ
ース電流Ｉ_B2は、

【００２８】

【数１１】

【００２９】となる。この時、第３トランジスタ（６）
は、オフしているので、第５トランジスタ（８）もオフ
しており、コンデンサ（１０）は、前記ベース電流Ｉ_B2
による放電のみが行なわれる。この時の放電電流Ｉ
_B2は、式（１０）の充放電流Ｉ_B2と全く等しくなってい
る。その為、ＮＰＮトランジスタとＰＮＰトランジスタ
との電流増幅率の違いの影響を受けずに等しい充放電比
の電流をコンデンサ（１０）に供給できる。

【００３０】この為、図１の回路によれば差動増幅器
（１）の出力電流を１／ｈ_feに微小化してからコンデン
サ（１０）に供給できる。次に図１の回路の伝達関数を
求める。入力端子（１３）の入力電圧をＶ_IN、出力端子
（１４）の出力電圧をＶ_OUT、差動増幅器（１）の相互
コンダクタンスをｇｍ、とすると出力電圧Ｖ_OUTは、

【００３１】

【数１２】

【００３２】（但し、Ｓ＝ｊω、Ｃはコンデンサ（１
０）の容量）となる。そして、式（１２）を整理する
と、伝達関数（Ｖ_OUT／Ｖ_IN）は、

【００３３】

【数１３】

【００３４】となる。従って、式（１３）より、図１の
回路がＬＰＦであるとともにその容量Ｃがｈ _NPN倍され
ていることが明らかである。尚、図１の実施例では、Ｌ
ＰＦの場合を説明したが、図１の回路はＨＰＦにも変型
できる。即ち、入力端子（１３）に直流電圧のみを印加
し、コンデンサ（１０）のアース側を入力端子とすれ
ば、出力端子（１４）からＨＰＦ出力が得られる。

【００３５】又、図１の実施例では充放電電流の比が
１：１であったがこれは容易に変えることができる。図
３は、充電が１に対して放電が（ｎ＋１）の場合の電流
変換回路を示すもので、ｎ個のトランジスタ（１５）を
設けることにより、第３トランジスタ（６）のベース電
流を分流して第４トランジスタ（７）のベース電流を低
下させている。

【００３６】更に図４は、充電が（ｎ＋１）に対して放
電が１の場合の電流変換回路を示すものである。その動
作についての説明は、図３と基本的に同じであるので省
略する。

【００３７】

【発明の効果】本発明に依れば、フィルタの時定数が大
きくでき、ＩＣ化に適したフィルタ回路を提供できる。
特に本発明に依れば、電流変換回路が精度良く電流を微
小化できるので、フィルタの設計が容易になる、という
利点を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のフィルタ回路を示す回路図である。

【図２】従来のフィルタ回路を示す回路図である。

【図３】図１の電流変換回路（５）の別の実施例を示す
回路図である。

【図４】図１の電流変換回路（５）の別の実施例を示す
回路図である。

【符号の説明】

（１）差動増幅器（５）電流変換回路（１０）コンデンサ（１１）帰還トランジスタ

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】エミッタが共通接続されて電流源に接続
された第１及び第２トランジスタを有する差動増幅器
と、エミッタに前記差動増幅器の出力信号が印加される第３
トランジスタと、該第３トランジスタからのベース電流
に応じたコレクタ電流を発生する第４トランジスタと、
該第４トランジスタのコレクタ電流に応じたベース電流
を発生する第５トランジスタと、ベースが前記第５トラ
ンジスタのベースに接続されコレクタが前記第３トラン
ジスタのエミッタに接続された第６トランジスタとを有
する電流変換回路と、前記第５及び第６トランジスタのベースに接続されたコ
ンデンサと、該コンデンサの出力電圧を前記差動増幅器に帰還する帰
還回路と、を有することを特徴とするフィルタ回路。
【請求項２】ベースが前記第４トランジスタのベース
に共通接続された第７トランジスタを備え、前記第４ト
ランジスタのベース電流を分流し、前記第４トランジス
タのコレクタ電流を低減させたことを特徴とする請求項
１記載のフィルタ回路。