JP3396351B2 - Filter circuit - Google Patents
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明はフィルタ回路に関する。FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a filter circuit.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、演算増幅器に入力インピーダンス
を接続したアクティブフィルタが知られているが、一般
に演算増幅器は差動アンプを用いた電流駆動型のデバイ
スであり、その消費電力は大である。2. Description of the Related Art Conventionally, an active filter in which an input impedance is connected to an operational amplifier is known, but generally, the operational amplifier is a current drive type device using a differential amplifier and its power consumption is large.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような従
来の問題点を解消すべく創案されたもので、消費電力の
極めて少ないフィルタ回路を提供することを目的とす
る。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention was devised to solve the above-mentioned conventional problems, and an object thereof is to provide a filter circuit with extremely low power consumption.
【0004】[0004]
【課題を解決するための手段】本発明に係るフィルタ回
路は、奇数段の直列なMOSインバータよりなる増幅部
と、この増幅部の出力とグランドとの間に接続された接
地キャパシタンスと、最終段のMOSインバータより前
段においてMOSインバータの出力を電源電圧およびグ
ランドに接続する1対の平衡レジスタンスと、前記増幅
部の出力を入力に接続する帰還インピーダスと、前記増
幅部の入力に接続された入力インピーダンスとによって
所定の伝達関数を得るものである。SUMMARY OF THE INVENTION A filter circuit according to the present invention comprises an amplification section composed of an odd number of stages of serial MOS inverters, a ground capacitance connected between the output of the amplification section and ground, and a final stage. A pair of balanced resistances connecting the output of the MOS inverter to the power supply voltage and the ground, a feedback impedance connecting the output of the amplifier to the input, and an input connected to the input of the amplifier. The impedance is used to obtain a predetermined transfer function.
【0005】[0005]
【作用】本発明に係るフィルタ回路によれば、増幅部は
MOSインバータを直列してなるので電圧駆動型の増幅
が行われ、消費電力を節減し得る。According to the filter circuit of the present invention, since the amplifying section is formed by serially connecting the MOS inverters, voltage drive type amplification is performed and power consumption can be reduced.
【0006】[0006]
【実施例】次に本発明に係るフィルタ回路の第1実施例
を図面に基づいて説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A first embodiment of the filter circuit according to the present invention will be described with reference to the drawings.
【0007】図1において、フィルタ回路は入力電圧V
inに接続された入力インピーダンスIinと、この入
力インピーダンスの後段に接続された増幅部AMPとを
有し、増幅部AMPの出力は帰還インピーダンスIfを
介してその入力に接続されている。In FIG. 1, the filter circuit has an input voltage V
It has an input impedance Iin connected to in and an amplifier AMP connected downstream of this input impedance, and the output of the amplifier AMP is connected to its input via a feedback impedance If.
【0008】増幅部AMPは3段の直列なMOSインバ
ータI1、I2、I3に、発振防止のための接地キャパ
シタンスCgおよび平衡レジスタンスReを接続してな
る。接地キャパシタンスCgは最終段MOSインバータ
I3の出力をグランドに接続するものであり、ローパス
フィルタとして機能する。平衡レジスタンスReは第2
インバータI2の出力接続され、この出力を電源Vdd
に接続する第1レジスタンスRe1と、グランドに接続
する第2レジスタンスRe2とよりなる。なお図2に示
すように、平衡レジスタンスReを初段インバータI1
の出力に接続する構成としても同様の効果が得られる。
ここに0.8μルールのLSI内において、Cgは20
pF程度、Re1、Re2は40KΩ程度に設定して良
好な結果を得ている。The amplifier AMP is composed of three stages of serial MOS inverters I1, I2 and I3 connected to a ground capacitance Cg for preventing oscillation and a balanced resistance Re. The grounding capacitance Cg connects the output of the final stage MOS inverter I3 to the ground, and functions as a low pass filter. Balance resistance Re is the second
The output of the inverter I2 is connected, and this output is connected to the power source Vdd.
And a second resistance Re2 connected to the ground. As shown in FIG. 2, the balance resistance Re is set to the first-stage inverter I1.
The same effect can be obtained even if the configuration is connected to the output of.
In the 0.8μ rule LSI, Cg is 20
Good results have been obtained by setting pF and Re1 and Re2 to about 40 KΩ.
【0009】増幅部AMPはその入力に入力インピーダ
ンスIinが接続され、入力電圧VinはIinを介し
てAMPに入力される。AMPの出力は帰還インピーダ
ンスIfを介してその入力に接続され、Iin、Ifに
よってフィルタ回路の伝達特性が決定される。An input impedance Iin is connected to the input of the amplifier AMP, and an input voltage Vin is input to the AMP via Iin. The output of the AMP is connected to its input via the feedback impedance If, and the transfer characteristics of the filter circuit are determined by Iin and If.
【0010】増幅部AMPは、MOSインバータよりな
るため、差動アンプ型演算増幅器に比較して電力消費は
わずかであり、従来のアクティブフィルタに比較して大
幅に消費電力を節減し得る。Since the amplifying unit AMP is composed of a MOS inverter, it consumes less power than a differential amplifier type operational amplifier and can significantly reduce power consumption as compared with a conventional active filter.
【0011】入力インピーダンスIinはレジスタンス
R1であり、帰還インピーダンスIfはキャパシタンス
C1とレジスタンスR2の並列回路である。このような
構成において、伝達関数T(s)は、jω=sとして、The input impedance Iin is a resistance R1 and the feedback impedance If is a parallel circuit of a capacitance C1 and a resistance R2. In such a configuration, the transfer function T (s) is jω = s,
【数1】 となる。[Equation 1] Becomes
【0012】これは1次型ローパスフィルタであり、遮
断周波数ωoは、This is a first-order type low-pass filter, and the cutoff frequency ωo is
【数2】 となる。[Equation 2] Becomes
【0013】図3は本発明の第2実施例を示すものであ
り、入力インピーダンスIinおよび帰還インピーダン
スIfのみが第1実施例異なる。入力インピーダンスI
inはレジスタンスR1とキャパシタンスC1の直列回
路であり、帰還インピーダンスIfはレジスタンスR2
である。この回路はハイパスフィルタとして機能し、そ
の伝達関数T(s)は、FIG. 3 shows a second embodiment of the present invention, which differs from the first embodiment only in the input impedance Iin and the feedback impedance If. Input impedance I
in is a series circuit of resistance R1 and capacitance C1, and feedback impedance If is resistance R2.
Is. This circuit functions as a high pass filter and its transfer function T (s) is
【数3】 である。また遮断周波数は、[Equation 3] Is. The cutoff frequency is
【数4】 となる。[Equation 4] Becomes
【0014】図4は多重帰還の第3実施例を示すもので
あり、増幅部AMPの入力には第1入力インピーダンス
Iin1が接続され、Iiin1の前段にはさらに第2
入力インピーダンス Iin2が接続されている。増幅
部AMPの出力は第1帰還インピーダンスIf1を介し
てAMPの入力に接続され、さらに第2帰還インピーダ
ンスIf2を介してIin1の前段に接続されている。
またIin1とIin2の接続点はキャパシタンスC1
を介して接地されている。FIG. 4 shows a third embodiment of the multiple feedback, in which the first input impedance Iin1 is connected to the input of the amplifying unit AMP, and the second input is further provided before Iiin1.
The input impedance Iin2 is connected. The output of the amplification unit AMP is connected to the input of the AMP via the first feedback impedance If1, and further connected to the preceding stage of Iin1 via the second feedback impedance If2.
The connection point between Iin1 and Iin2 has a capacitance C1.
Grounded through.
【0015】図4の実施例において、第1入力インピー
ダンスIin1、第2入力インピーダンスIin2、第
1帰還インピーダンスIf1、第2帰還インピーダンス
If2、それぞれ、レジスタンスR2、レジスタンスR
1、キャパシタンスC2、レジスタンスR3である。In the embodiment of FIG. 4, the first input impedance Iin1, the second input impedance Iin2, the first feedback impedance If1, the second feedback impedance If2, the resistance R2 and the resistance R, respectively.
1, capacitance C2, and resistance R3.
【0016】第2入力インピーダンスの抵抗R1は一端
子が入力電圧Vinに接続されるとともに、他端子がC
1、Iin1に接続され、R1、C1においてローパス
フィルタが構成されている。The resistor R1 having the second input impedance has one terminal connected to the input voltage Vin and the other terminal C.
1 and Iin1 and a low-pass filter is formed in R1 and C1.
【0017】本実施例の回路は全体としてもローパスフ
ィルタとして機能し、その伝達関数はThe circuit of this embodiment functions as a low-pass filter as a whole, and its transfer function is
【数5】 となる。[Equation 5] Becomes
【0018】図5は本発明の第5実施例を示す回路図で
あり、いわゆるバイカッド型回路が構成されている。FIG. 5 is a circuit diagram showing a fifth embodiment of the present invention, which is a so-called biquad circuit.
【0019】本実施例は、上記実施例と同様のフィルタ
回路F1、F2、F3を直列に接続し、最終段のフィル
タ回路F3の出力を帰還インピーダンスIf4を介して
F1の増幅部AMP1の入力に接続している。In this embodiment, filter circuits F1, F2 and F3 similar to those in the above embodiment are connected in series, and the output of the final stage filter circuit F3 is input to the amplifier AMP1 of F1 via the feedback impedance If4. Connected.
【0020】フィルタ回路F1は上記と同様の増幅部A
MP1、入力インピーダンスIin1、帰還インピーダ
ンスIf1より構成されており、Iin1はレジスタン
スR1よりなり、If1はキャパシタンスC1とレジス
タンスR2の並列回路である。The filter circuit F1 has an amplifying section A similar to that described above.
It is composed of MP1, an input impedance Iin1, and a feedback impedance If1, where Iin1 is a resistance R1 and If1 is a parallel circuit of a capacitance C1 and a resistance R2.
【0021】フィルタ回路F2は増幅部AMP2、入力
インピーダンスIin2、帰還インピーダンスIf2よ
り構成されており、Iin2はレジスタンスR3、If
2はキャパシタンスC2である。The filter circuit F2 comprises an amplifier AMP2, an input impedance Iin2, and a feedback impedance If2, and Iin2 is resistance R3, If.
2 is a capacitance C2.
【0022】フィルタ回路F3は増幅回路AMP3、入
力インピーダンスIin3、帰還インピーダンスIf3
より構成されており、Iin3はレジスタンス、If3
はレジスタンスR5である。The filter circuit F3 includes an amplifier circuit AMP3, an input impedance Iin3, and a feedback impedance If3.
Iin3 is a resistance, If3
Is resistance R5.
【0023】さらにフィルタ回路F3の出力はレジスタ
ンスR6よりなる帰還インピーダンスIf4を介して増
幅部AMP1の入力に接続されている。Further, the output of the filter circuit F3 is connected to the input of the amplification section AMP1 via the feedback impedance If4 composed of the resistance R6.
【0024】以上のフィルタ回路はF3、F2から出力
Vout1、Vout2をそれぞれ生じ、ローパスフィ
ルタの特性を有する。その伝達関数は、Vout2につ
いて、The above filter circuit produces outputs Vout1 and Vout2 from F3 and F2, respectively, and has the characteristics of a low-pass filter. The transfer function of Vout2 is
【数6】 Vout1について、[Equation 6] Regarding Vout1,
【数7】 となる。[Equation 7] Becomes
【0025】なお以上の実施例においては増幅部は3段
のMOSインバータを直列した回路であったが、奇数段
であれば任意の段数を採用でき、出力精度が比較的低い
フィルタについてはMOSインバータ1段で足りる。な
お段数が過剰になると発振の問題が発生し、接地キャパ
シタンス、平衡レジスタンスが大型化する。In the above embodiments, the amplifying section is a circuit in which three stages of MOS inverters are connected in series, but any number of stages can be adopted as long as it is an odd number of stages, and a MOS inverter is used for a filter having a relatively low output accuracy. One step is enough. If the number of stages is excessive, a problem of oscillation occurs, and the ground capacitance and the balance resistance increase.
【0026】[0026]
【発明の効果】前述のとおり、本発明に係るフィルタ回
路は、奇数段の直列なMOSインバータよりなる増幅部
と、この増幅部の出力とグランドとの間に接続された接
地キャパシタンスと、最終段のMOSインバータより前
段においてMOSインバータの出力を電源電圧およびグ
ランドに接続する1対の平衡レジスタンスと、前記増幅
部の出力を入力に接続する帰還インピーダスと、前記増
幅部の入力に接続された入力インピーダンスとによって
所定の伝達関数を得るので、電圧駆動型の増幅が行わ
れ、消費電力を節減し得るという優れた効果を有する。As described above, the filter circuit according to the present invention includes an amplifying section composed of odd-numbered series MOS inverters, a ground capacitance connected between the output of the amplifying section and the ground, and a final stage. A pair of balanced resistances connecting the output of the MOS inverter to the power supply voltage and the ground, a feedback impedance connecting the output of the amplifier to the input, and an input connected to the input of the amplifier. Since a predetermined transfer function is obtained by the impedance, voltage-driven amplification is performed, which has an excellent effect of reducing power consumption.
【図1】 本発明に係るフィルタ回路の第1実施例を示
す回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram showing a first embodiment of a filter circuit according to the present invention.
【図2】 本発明に係るフィルタ回路の第2実施例を示
す回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram showing a second embodiment of the filter circuit according to the present invention.
【図3】 本発明に係るフィルタ回路の第3実施例を示
す回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram showing a third embodiment of the filter circuit according to the present invention.
【図4】 本発明に係るフィルタ回路の第4実施例を示
す回路図である。FIG. 4 is a circuit diagram showing a fourth embodiment of the filter circuit according to the present invention.
【図5】 本発明に係るフィルタ回路の第5実施例を示
す回路図である。FIG. 5 is a circuit diagram showing a fifth embodiment of the filter circuit according to the present invention.
AMP … 増幅部 Iin … 入力インピーダンス If … 帰還インピーダンス Cg … 接地キャパシタンス Re … 平衡レジスタンス I1、I2、I3 … MOSインバータ Vin … 入力電圧 Vout … 出力電圧 Vdd … 電源電圧。 AMP ... Amplifier Iin ... Input impedance If ... Feedback impedance Cg ... Ground capacitance Re… Balance resistance I1, I2, I3 ... MOS inverter Vin ... Input voltage Vout ... Output voltage Vdd ... Power supply voltage.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 誠 東京都世田谷区北沢3−5−18 鷹山ビ ル 株式会社鷹山内 (72)発明者 高取 直 東京都世田谷区北沢3−5−18 鷹山ビ ル 株式会社鷹山内 (56)参考文献 特開 平7−94957(JP,A) 米国特許3887881(US,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H03H 11/12 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Makoto Yamamoto 3-5-18 Kitazawa, Setagaya-ku, Tokyo Takayama Building Co., Ltd. (72) Inventor Nao Takatori 3-5-18 Kitazawa, Setagaya-ku, Tokyo Takayama Bi Takayamauchi Co., Ltd. (56) Reference Japanese Patent Laid-Open No. 7-94957 (JP, A) US Patent 3878881 (US, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) H03H 11/12
Claims (9)
なる増幅部と、この増幅部の出力とグランドとの間に接
続された接地キャパシタンスと、最終段のMOSインバ
ータより前段においてMOSインバータの出力を電源電
圧およびグランドに接続する1対のレジスタンスよりな
る平衡レジスタンスと、前記増幅部の出力を入力に接続
する帰還インピーダンスと、前記増幅部の入力に接続さ
れた入力インピーダンスとを備えているフィルタ回路。1. A power supply for an amplifying section made up of odd-numbered series MOS inverters, a grounding capacitance connected between the output of this amplifying section and ground, and an output of the MOS inverter in a stage preceding the final stage MOS inverter. A filter circuit comprising a balanced resistance consisting of a pair of resistances connected to a voltage and a ground, a feedback impedance connecting an output of the amplification section to an input, and an input impedance connected to an input of the amplification section.
あり、帰還インピーダンスレジスタンスとキャパシタン
スの並列回路であることを特徴とする請求項1記載のフ
ィルタ回路。2. The filter circuit according to claim 1, wherein the input impedance is a resistance, and the input impedance is a parallel circuit of a feedback impedance resistance and a capacitance.
キャパシタンスの直列回路であり、帰還インピーダンス
はレジスタンスであることを特徴とする請求項1記載の
フィルタ回路。3. The filter circuit according to claim 1, wherein the input impedance is a series circuit of resistance and capacitance, and the feedback impedance is resistance.
インピーダンスが接続され、増幅部の出力を入力インピ
ーダンスの前段に接続する第2帰還インピーダンスがさ
らに設けられていることを特徴とする請求項1記載のフ
ィルタ回路。4. The second input impedance is connected before the input impedance, and the second feedback impedance is further provided for connecting the output of the amplification section to the previous stage of the input impedance. Filter circuit.
なることを特徴とする請求項1記載のフィルタ回路。5. The filter circuit according to claim 1, wherein the amplification section is composed of three stages of MOS inverters.
なることを特徴とする請求項1記載のフィルタ回路。6. The filter circuit according to claim 1, wherein the amplification section is composed of a single-stage MOS inverter.
なる増幅部と、この増幅部の出力とグランドとの間に接
続された接地キャパシタンスと、最終段のMOSインバ
ータより前段においてMOSインバータの出力を電源お
よびグランドに接続する1対のレジスタンスよりなる平
衡レジスタンスと、前記増幅部の出力を入力に接続する
帰還インピーダンスと、前記増幅部の入力に接続された
入力インピーダンスとを備えているフィルタ回路を複数
段直列に接続し、さらに最終段の増幅部の出力を第2帰
還インピーダンスを介して第1段のインバータの入力に
接続してあるフィルタ回路。7. A power supply for an amplifying section made up of odd-numbered series MOS inverters, a ground capacitance connected between the output of this amplifying section and ground, and an output of the MOS inverter in a stage preceding the final stage MOS inverter. And a plurality of stages of filter circuits each including a balanced resistance including a pair of resistances connected to the ground, a feedback impedance connecting the output of the amplification unit to the input, and an input impedance connected to the input of the amplification unit. A filter circuit that is connected in series, and further that the output of the final stage amplification section is connected to the input of the first stage inverter via the second feedback impedance.
いることを特徴とする請求項7記載のフィルタ回路。8. The filter circuit according to claim 7, wherein the filter circuits are provided in three stages in series.
ダンスはレジスタンスとキャパシタンスの並列回路であ
り、その入力インピーダンスはレジスタンスであり、第
2段のフィルタ回路の帰還インピーダンスはキャパシタ
ンスであり、第3段のフィルタ回路の帰還インピーダン
スおよび入力インピーダンスはレジスタンスであり、第
2帰還インピーダンスはレジスタンスであることを特徴
とする請求項7記載のフィルタ回路。9. The feedback impedance of the first-stage filter circuit is a parallel circuit of resistance and capacitance, its input impedance is resistance, and the feedback impedance of the second-stage filter circuit is capacitance, and that of the third stage. The filter circuit according to claim 7, wherein the feedback impedance and the input impedance of the filter circuit are resistance, and the second feedback impedance is resistance.
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JPH08256037A JPH08256037A (en) | 1996-10-01 |
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- 1995-10-19 JP JP29606095A patent/JP3396351B2/en not_active Expired - Fee Related
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