JP3243888B2 - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JP3243888B2
JP3243888B2 JP12939493A JP12939493A JP3243888B2 JP 3243888 B2 JP3243888 B2 JP 3243888B2 JP 12939493 A JP12939493 A JP 12939493A JP 12939493 A JP12939493 A JP 12939493A JP 3243888 B2 JP3243888 B2 JP 3243888B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置に係り、特に
入力信号の所定周波数帯域を選択的に出力する構成の半
導体装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、半導体装置によって入力信号
の所定の低域周波数帯域を選択的に出力するフィルタ回
路を構成することが行われており、CD(コンパクトデ
ィスク)プレーヤ、MD(ミニチュアディスク)プレー
ヤ、DAT(ディジタルオーテイオテープレコーダ)、
あるいはゲーム機器などに、これらフィルタ回路内蔵の
半導体装置が使用されている。
【0003】音声信号のローパスフィルタを構成する場
合には、たとえば数十μsecの低域時定数を実現する
ために、素子の寸法を考慮して最大200pF程度のキ
ャパシタンスと、数百 kΩの抵抗を有するCR型のフィ
ルタ回路部分を構成していた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の半
導体装置では、キャパシタンスの寸法的な制約があるた
めに大抵抗を使用しなければならず、回路の動作インピ
ーダンスが高くなって、外部からの雑音の影響を受けや
すくなる問題、及び抵抗素子自身の持つ熱雑音の問題が
あった。
【0005】特に、低周波数の音声帯域においては、周
知のとおり半導体素子自身が原理的に発生する1/fノ
イズが信号の周波数に反して漸時増大するために、S/
N比が劣化する問題があった。
【0006】そこで、本発明は上記の点に鑑みてなされ
たものであって、外部雑音や素子の熱雑音、1/fノイ
ズによる影響を低減して、高S/N比が得られる半導体
装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記の問題は、次のとお
り構成することにより解決される。
【0008】すなわち、入力信号のレベルに応じた電圧
をベースに印加される第1のトランジスタのエミッタ
と、定電圧をベースに印加される第2のトランジスタの
各エミッタを直列接続された第1,第2の抵抗により接
続し、第1,第2の抵抗の接続点を電流源に接続して構
成されており、入力信号のレベルに応じた電圧に基づい
て入力信号のレベルに応じた電圧が定電圧以下の時に増
大し入力信号のレベルに応じた電圧が定電圧以上の時に
減少する第1のトランジスタのコレクタ電流と、入力信
号のレベルに応じた電圧に基づいて入力信号のレベルに
応じた電圧が定電圧以下の時に減少し入力信号のレベル
に応じた電圧が定電圧以上の時に増大する第2のトラン
ジスタのコレクタ電流とを利得制御信号として取り出す
制御回路と、利得制御信号として供給される第2のトラ
ンジスタのコレクタ電流と第1のトランジスタのコレク
タ電流との比に基づくA なる利得を入力信号に付与
して出力する第1の利得制御回路と、第1の利得制御回
路からの出力信号の所定周波数帯域を選択的に出力する
選択出力回路と、利得制御信号として供給される第1の
トランジスタのコレクタ電流と第2のトランジスタのコ
レクタ電流との比に基づくA なる利得を該選択出力
回路からの出力信号に付与して出力する第2の利得制御
回路とを有することにより解決される。
【0009】
【作用】上記構成の本発明によれば、入力信号のレベル
が所定値以下の時にこのレベルに基づいて利得A1 を増
大させることにより、入力信号に対し選択出力回路の雑
音が相対的に小さくなり、選択出力回路から選択出力さ
れる所定周波数帯域の信号の雑音が低減され、特に、低
域周波数における1/fノイズが圧縮され増大されるよ
うに作用する。また、利得A2 を利得A1 に対して相対
的に減少させることで、第2の利得制御回路から得られ
る出力信号は所定レベルとされるように作用する。
【0010】
【実施例】図1は本発明の一実施例のブロック図であ
り、たとえばDATの音声帯域のローパスフィルタを有
するヘッドフォンアンプに適用される。
【0011】図1において、1及び3は上記の第1及び
第2の利得制御回路である電子ボリウムであり、後述の
とおりに利得を可変制御される構成である。2は上記の
選択出力回路である従来より周知の構成のローパスフィ
ルタであり、電子ボリウム1からの出力信号の低域の所
定周波数帯域を選択的に出力して電子ボリウム3へと供
給する。
【0012】また、4は上記の制御回路である電子ボリ
ウム制御回路であり、以上の各回路がチップ上に形成さ
れて半導体装置を構成する。
【0013】なお、整流回路5は、電子ボリウム1への
入力信号vinをダイオードやコンデンサなどにより整流
し、入力信号vinのレベルに基づいた直流電流を得る周
知の構成である。この整流回路5は、上記半導体装置と
は個別に構成しても良いし、コンデンサのみを外付けと
する構成でもよい。
【0014】次に、図2は本発明の要部である電子ボリ
ウム制御回路4の具体的な回路図である。
【0015】図2において、トランジスタQ1 とトラン
ジスタQ2 の各エミッタは、直列接続された抵抗R1
2 によって接続されている。トランジスタQ1 のベー
スには、整流回路5からの整流された直流電流IR が入
来し、トランジスタQ2 のベースは電圧源E1 により定
電圧でバイアスされている。
【0016】トランジスタQ1 とトランジスタQ2 は両
抵抗の共通接続点に接続された電流源I1 によって駆動
され、トランジスタQ1 のコレクタにはトランジスタQ
3 及びQ4 からなるカレントミラー回路が、トランジス
タQ2 のコレクタにはトランジスタQ5 及びQ6 からな
るカレントミラー回路が夫々接続されている。
【0017】したがって、直流電流IR が入力信号vin
のレベルに応じて変動すると、トランジスタQ3 及びト
ランジスタQ4 のコレクタ出力電流Ia 及びIb の値
は、直流電流IR の値に基づいてI1 =Ia +Ib とさ
れたまま変動する。たとえば、入力信号vinが所定値以
下の時にはIa >(I1 /2)>Ib となり、入力信号
inが所定値以上の時にはIa <(I1 /2)<Ib
なるように、I1 及びE 1 及び抵抗R3 の値が選ばれて
いる。
【0018】これらのコレクタ出力電流Ia 及びI
b は、電子ボリウム1及び3へと供給される。そして、
コレクタ出力電流Ia によって電子ボリウム1の入力信
号vinに対する出力の利得が制御される。
【0019】ここで、図3は電子ボリウム1の具体的な
回路図である。
【0020】電子ボリウム1は図3に示すとおり周知の
構成であり、入力信号vinをトランジスタQ11及びQ12
の両ベース間に付与されている。両トランジスタQ11
12の各エミッタは抵抗R4 で接続されており、電子ボ
リウム制御回路4からの電流Ia によって夫々駆動され
る。
【0021】また、両トランジスタQ11,Q12の各コレ
クタには差動対トランジスタQ14及びQ13の各ベースが
接続されており、これらの共通エミッタに電子ボリウム
制御回路4からの電流Ib が供給される。両トランジス
タQ13及びQ14のコレクタには、トランジスタQ15及び
16からなるカレントミラー回路が出力負荷として接続
されている。
【0022】これにより、電流Ia 及びIb の値に応じ
た利得が入力信号vinに対して付与される。すなわち、
電子ボリウム1の利得A1 は入力信号vinが所定値以下
の時には1より大きく、所定値以上の時には1より小さ
いか又は同じに設定され、次式 (1) で与えられる。
【0023】 A1 =R5 ×Ib ÷(R4 ×Ia ) (1) 電子ボリウム1において所定の利得を付与された信号
は、トランジスタQ14及びQ16の両コレクタに接続され
た抵抗R5 の上端を介して、ローパスフィルタ2へと供
給される。
【0024】ローパスフィルタ2では、この信号から所
定の時定数で低域の所定周波数帯域を選択的に出力した
信号vf を電子ボリウム3へと供給する。
【0025】次に、図4は電子ボリウム3の具体的な回
路図である。
【0026】電子ボリウム3は図4に示すとおり周知の
構成であり、ローパスフィルタ2からの帯域制限された
信号vf をトランジスタQ21及びQ22の両ベース間に付
与されている。両トランジスタQ21,Q22の各エミッタ
は抵抗R6 で接続されており、電子ボリウム制御回路4
からの電流Ib によって夫々駆動される。
【0027】また、両トランジスタQ21,Q22の各コレ
クタには差動対トランジスタQ24及びQ23の各ベースが
接続されており、これらの共通エミッタに電子ボリウム
制御回路4からの電流Ia が供給される。両トランジス
タQ23及びQ24のコレクタには、トランジスタQ25及び
26からなるカレントミラー回路が出力負荷として接続
されている。
【0028】これにより、電流Ib 及びIa の値に応じ
た利得がローパスフィルタ2からの帯域制限された信号
f に対して付与される。すなわち、電子ボリウム3の
利得A2 は信号vinが所定値以下の時には1より小さ
く、所定値以上の時には1より大きいか又は同じに設定
され、次式 (2) で与えられる。
【0029】 A2 =R7 ×Ia ÷(R6 ×Ib ) (2) 電子ボリウム3において所定の利得を付与された信号v
out は、トランジスタQ24及びQ26の両コレクタに接続
された抵抗R7 の上端を介して、出力端子6から半導体
装置の外部へと供給される。
【0030】すなわち、出力信号vout は、ローパスフ
ィルタ2による信号利得への影響を無視すると、 vout =A1 ×A2 ×vin ={R5 ×Ib ÷(R4 ×Ia ) }・{R7 ×Ia ÷(R6 ×Ib ) } ×vin = R5 ×R7 ÷(R4 ×R6 )×vin ∴vout = K・vin (Kは定数) (3) 上記のとおり、両電子ボリウム1及び3の各抵抗R4
5 ,R6 ,R7 の値に基づいて、出力信号vout の入
力信号vinに対する利得((3) 式)が設定される。すな
わち、 vout = (vin×A1 +VN )A2 = A1 ・vin・A2 + A2 ・VN (4) となる。
【0031】したがって、ローパスフィルタ2などが半
導体で構成されるために高インピーダンスであって、熱
雑音、1/fノイズなどでVN なる雑音電圧を発生し入
力信号vinが小さくS/Nがとり難い時は、利得A1
利得A2 よりも相対的に増大させて、利得A2 を1より
も小さく設定することにより、ローパスフィルタ2に起
因する雑音電圧VN をA2 倍に圧縮し、出力信号vout
のS/N比を良好にすることができ、選択出力回路が半
導体装置で構成される従来の場合よりもダイナミックレ
ンジを改善することが可能である。なお、上記のローパ
スフィルタは選択出力回路の一例にすぎず、半導体素子
等に起因して発生する雑音の帯域を出力するものであれ
ば、上記と同様の雑音低減効果を得ることができる。
【0032】
【発明の効果】上述のとおり本発明によれば、入力信号
のレベルが所定値以下の時にこのレベルに基づいて第1
の利得制御回路の利得A1 を増大させる一方で第2の利
得制御回路の利得A2 を減少させることにより、選択出
力回路から選択出力される所定周波数帯域の信号の雑音
が低減され、特に、原理的に低域周波数において漸増す
る選択出力回路の1/fノイズが、設定された利得に応
じて圧縮され低減されるため、出力信号のS/N比を良
好にすることができ、選択出力回路が半導体装置で構成
される従来の場合よりもダイナミックレンジを改善でき
るなどの特長を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例のブロック図である。
【図2】電子ボリウム制御回路4の具体的な回路図であ
る。
【図3】電子ボリウム1の具体的な回路図である。
【図4】電子ボリウム3の具体的な回路図である。
【符号の説明】
1 電子ボリウム 2 ローパスフィルタ 3 電子ボリウム 4 電子ボリウム制御回路 5 整流回路

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力信号のレベルに応じた電圧をベース
    に印加される第1のトランジスタのエミッタと、定電圧
    をベースに印加される第2のトランジスタの各エミッタ
    を直列接続された第1,第2の抵抗により接続し、前記
    第1,第2の抵抗の接続点を電流源に接続して構成され
    ており、前記入力信号のレベルに応じた電圧に基づいて
    前記入力信号のレベルに応じた電圧が前記定電圧以下の
    時に増大し前記入力信号のレベルに応じた電圧が前記定
    電圧以上の時に減少する前記第1のトランジスタのコレ
    クタ電流と、前記入力信号のレベルに応じた電圧に基づ
    いて前記入力信号のレベルに応じた電圧が前記定電圧以
    下の時に減少し前記入力信号のレベルに応じた電圧が前
    記定電圧以上の時に増大する前記第2のトランジスタの
    コレクタ電流とを利得制御信号として取り出す制御回路
    と、 前記利得制御信号として供給される前記第2のトランジ
    スタのコレクタ電流と前記第1のトランジスタのコレク
    タ電流との比に基づくA なる利得を入力信号に 付与
    して出力する第1の利得制御回路と、 該第1の利得制御回路からの出力信号の所定周波数帯域
    を選択的に出力する選択出力回路と、前記利得制御信号として供給される前記第1のトランジ
    スタのコレクタ電流と前記第2のトランジスタのコレク
    タ電流との比に基づくA なる利得を該選択出力回路
    からの出力信号に 付与して出力する第2の利得制御回路
    とを有することを特徴とする半導体装置。
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