JP3579540B2 - 時定数発生回路 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電流により駆動される容量を備えた時定数発生回路に用いるコンダクタンス発生回路の構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図９は、従来の時定数発生回路の構成図である。図において、１は出力端子、２は電圧増幅器、３は容量、４はコンダクタンス発生回路、５は電圧制御電流源Ｉ、６は差動回路Ｉ、７は定電流源Ｉ、８・９は入力端子である。
【０００３】
出力端子には、電圧増幅器の出力端子が接続され、電圧増幅器の入力端子には、容量と電圧制御電流源Ｉが接続される。電圧制御電流源Ｉの入力端子には、差動回路Ｉ：６の出力端子が接続され、差動回路Ｉ：６には、駆動するための定電流源Ｉ：６が接続される。差動回路Ｉ：６の非反転入力端子には、入力端子１が、反転入力端子には、入力端子２が接続される。
【０００４】
次に、従来回路の動作について説明する。
入力端子１・入力端子２の間に電圧Ｖｉを印加すると、電圧Ｖｉに比例して差動回路Ｉと電圧制御電流源Ｉと定電流源Ｉから構成されるコンダクタンス発生回路によってコンダクタンスｇｍ１で電流が出力される。容量に流れ込んだ電流は積分されて電圧に変換される。
この電圧は、高入力インピーダンスを持つ電圧増幅回路を介して出力電圧Ｖｏを出力端子から取り出す。
【０００５】
この回路の時定数は、定電流源１で駆動する差動回路１と電圧制御電流源１のコンダクタンスｇｍ１と容量Ｃ１により決定される。
τ＝Ｃ１／ｇｍ１ （式１）
そして、式１においてτを構成するｇｍ１は、コンダクタンス発生回路を駆動する定電流源の電流値Ｉｏに比例する。
したがって、τは、Ｉｏに反比例する。
また、時定数回路の伝達特性Ｔは式２で表される。
Ｔ＝Ｖｏ／Ｖｉ＝τ／（ｓ＋τ） （式２）
ただし、ｓ＝ｊω、ω：角周波数
【０００６】
図９の時定数発生回路において長い時定数を得るためには、（１）容量Ｃ１を大きくするか、（２）定電流源１の電流値Ｉｏを小さくすることにより実現する。
（１）の場合、Ｃ１を大きくすると時定数の安定性は向上するがコスト、又は物理的に限界があり、それ以上は不可能となる。
（２）の場合、Ｉｏを小さくすると、駆動されるコンダクタンス発生回路は、不安定になり電流リーク、雑音、素子のばらつき、温度のような外乱に対して影響を受け易くなる。
以上のことから、さまざまな制約から長い時定数を得るための設計が難しいという問題点があった。
【０００７】
コンダクタンスｇｍ１に外乱Ｘが加わり、（ｇｍ１＋Ｘ）となった場合を式として表すと、
τ＝Ｃ１／（ｇｍ１＋Ｘ） （式３）
となり、時定数τ又は伝達特性Ｔは、外乱による変化が現れる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、安定した時定数で動作することができるとともに、積分出力を得ることができる時定数発生回路を得ることを目的としている。
【０００９】
第１の発明は、コンダクタンスの外乱成分を除去でき、安定した時定数で動作することができるとともに、積分出力を得ることができる時定数発生回路を得ようとするものである。
【００１０】
第２の発明は、コンダクタンス発生回路ユニットを差動回路・電圧制御電流源および定電流源で構成して、安定した時定数で動作することができるとともに、積分出力を得ることができる時定数発生回路を得ようとするものである。
【００１１】
第３の発明は、時定数発生回路を構成するコンダクタンス発生回路ユニットのうち、少なくとも一つのコンダクタンスを任意に変化可能として、安定した時定数で動作することができ、しかも、一つの回路で任意の時定数を実現できるとともに、積分出力を得ることができる時定数発生回路を得ようとするものである。
【００１２】
第４の発明は、定電流源の電流値を可変として、安定した時定数で動作することができ、しかも、一つの回路で任意の時定数を実現できるとともに、積分出力を得ることができる時定数発生回路を得ようとするものである。
【００１３】
第５の発明は、電圧制御電流源を兼用して、安定した時定数で動作することができ、しかも、回路構成を簡潔化できるとともに、積分出力を得ることができる時定数発生回路を得ようとするものである。
【００１４】
第６の発明は、電圧制御電流源を兼用して、安定した時定数で動作することができ、しかも、一つの回路で任意の時定数を実現できるとともに、回路構成を簡潔化でき、かつ、積分出力を得ることができる時定数発生回路を得ようとするものである。
【００１５】
第７の発明は、負帰還形の低域通過フィルタにおいて、安定した時定数で動作することができるとともに、積分出力を得ることができる時定数発生回路を得ようとするものである。
【００１６】
第８の発明は、負帰還形の低域通過フィルタにおいて定電流源の電流値を可変として、安定した時定数で動作することができ、しかも、一つの回路で任意の時定数を実現できるとともに、積分出力を得ることができる時定数発生回路を得ようとするものである。
【００１７】
第９の発明は、トランジスタを用いて構成した回路において電圧制御電流源を兼用して、安定した時定数で動作することができ、しかも、回路構成を簡潔化できるとともに、積分出力を得ることができる時定数発生回路を得ようとするものである。
【００１８】
第１０の発明は、負帰還型の低域通過フィルタをトランジスタ回路として構成して、安定した時定数で動作することのできるとともに、積分出力を得ることができる時定数発生回路を得ようとするものである。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
第１の発明の時定数発生回路においては、コンダクタンス発生回路を用いて入力電圧を電流に変換し、その電流を接続する容量に充電・放電することにより電圧の変化量を平滑する時定数発生回路において、各々異なったコンダクタンスを持つ複数のコンダクタンス発生回路ユニットを、コンダクタンス発生回路の入力電圧の極性に対して出力電流の極性が逆極性となるように互いに並列に接続し、前記容量の一端を前記複数のコンダクタンス発生回路ユニットの出力端子に接続し、前記容量の他端を接地したことを特徴とする。
【００２０】
第２の発明の時定数発生回路においては、第１の差動回路と第１の電圧制御電流源と第１の定電流源とにより第１のコンダクタンス発生回路ユニットを構成するとともに、第２の差動回路と第２の電圧制御電流源と第２の定電流源とにより第２のコンダクタンス発生回路ユニットを構成して、各々異なったコンダクタンスを持つ第１および第２のコンダクタンス発生回路ユニットを、コンダクタンス発生回路の入力電圧の極性に対して出力電流の極性が逆極性となるように互いに並列に接続し、前記容量の一端を前記第１および第２のコンダクタンス発生回路ユニットの出力端子に接続し、前記容量の他端を接地したことを特徴とする。
【００２１】
第３の発明においては、時定数発生回路を構成するコンダクタンス発生回路ユニットのうち、少なくとも一つのコンダクタンスを任意に変化可能な回路を備え、時定数を自由に変えることが可能であることを特徴とする。
【００２２】
第４の発明の時定数発生回路においては、コンダクタンス発生回路を用いて入力電圧を電流に変換し、その電流を接続する容量に充電・放電することにより電圧の変化量を平滑する時定数発生回路において、第１の差動回路と第１の電圧制御電流源と第１の定電流源とにより第１のコンダクタンス発生回路ユニットを構成するとともに、第２の差動回路と第２の電圧制御電流源と第２の定電流源とにより第２のコンダクタンス発生回路ユニットを構成して、各々異なったコンダクタンスを持つ第１および第２のコンダクタンス発生回路ユニットを、コンダクタンス発生回路の入力電圧の極性に対して出力電流の極性が逆極性となるように互いに並列に接続し、かつ、第２の定電流源の電流値を可変にしたことを特徴とする。
【００２３】
第５の発明の時定数発生回路においては、コンダクタンス発生回路を用いて入力電圧を電流に変換し、その電流を接続する容量に充電・放電することにより電圧の変化量を平滑する時定数発生回路において、第１の差動回路と第１の電圧制御電流源と第１の定電流源とにより第１のコンダクタンス発生回路ユニットを構成するとともに、第２の差動回路と第１の電圧制御電流源と第２の定電流源とにより第２のコンダクタンス発生回路ユニットを構成して、各々異なったコンダクタンスを持つ第１および第２のコンダクタンス発生回路ユニットを、コンダクタンス発生回路の入力電圧の極性に対して出力電流の極性が逆極性となるように互いに並列に接続し、前記容量の一端を前記第１および第２のコンダクタンス発生回路ユニットの出力端子に接続し、前記容量の他端を接地し、第１の電圧制御電流源の入力端子を第１の差動回路の出力端子と第２の差動回路の出力端子とに接続して、電圧制御電流源を兼用したことを特徴とする。
【００２４】
第６の発明の時定数発生回路においては、第２の定電流源の電流値を可変にしたことを特徴とする。
【００２５】
第７の発明の時定数発生回路においては、第１および第２の入力端子と、第１および第２の差動回路と、第１および第２の電圧制御電流源と、第１および第２の定電流源とを備え、第１の差動回路と第１の電圧制御電流源と第１の定電流源とにより第１のコンダクタンス発生回路ユニットを構成するとともに、第２の差動回路と第２の電圧制御電流源と第２の定電流源とにより第２のコンダクタンス発生回路ユニットを構成して、各々異なったコンダクタンスを持つ第１および第２のコンダクタンス発生回路ユニットを、コンダクタンス発生回路の入力電圧の極性に対して出力電流の極性が逆極性となるように互いに並列に接続し、前記容量の一端を前記第１および第２のコンダクタンス発生回路ユニットの出力端子に接続し、前記容量の他端を接地し、かつ、前記第２の入力端子を出力端子に接続したことを特徴とする。
【００２６】
第８の発明の時定数発生回路においては、コンダクタンス発生回路を用いて入力電圧を電流に変換し、その電流を接続する容量に充電・放電することにより電圧の変化量を平滑する時定数発生回路において、第１および第２の入力端子と、第１および第２の差動回路と、第１および第２の電圧制御電流源と、第１および第２の定電流源とを備え、第１の差動回路と第１の電圧制御電流源と第１の定電流源とにより第１のコンダクタンス発生回路ユニットを構成するとともに、第２の差動回路と第２の電圧制御電流源と第２の定電流源とにより第２のコンダクタンス発生回路ユニットを構成して、各々異なったコンダクタンスを持つ第１および第２のコンダクタンス発生回路ユニットを、コンダクタンス発生回路の入力電圧の極性に対して出力電流の極性が逆極性となるように互いに並列に接続し、前記容量の一端を前記第１および第２のコンダクタンス発生回路ユニットの出力端子に接続 し、前記容量の他端を接地し、かつ、第２の定電流源の電流値を可変にして、前記第２の入力端子を出力端子に接続したことを特徴とする。
【００２７】
第９の発明の時定数発生回路においては、コンダクタンス発生回路を用いて入力電圧を電流に変換し、その電流を接続する容量に充電・放電することにより電圧の変化量を平滑する時定数発生回路において、１対のトランジスタからなる第１の差動回路と１対のトランジスタからなるカレントミラー回路と第１の定電流源とにより第１のコンダクタンス発生回路ユニットを構成するとともに、１対のトランジスタ第２の差動回路と前記カレントミラー回路と第２の定電流源とにより第２のコンダクタンス発生回路ユニットを構成して、各々異なったコンダクタンスを持つ第１および第２のコンダクタンス発生回路ユニットを、コンダクタンス発生回路の入力電圧の極性に対して出力電流の極性が逆極性となるように互いに並列に接続し、前記容量の一端を前記第１および第２のコンダクタンス発生回路ユニットの出力端子に接続し、前記容量の他端を接地し、前記カレントミラー回路の入力端子を第１の差動回路の出力端子と第２の差動回路の出力端子とに接続したことを特徴とする。
【００２８】
第１０の発明の時定数発生回路においては、第１および第２の入力端子と、それぞれ１対のトランジスタからなる第１および第２の差動回路と、１対のトランジスタからなるカレントミラー回路と、第１および第２の定電流源とを備え、１対のトランジスタからなる第１の差動回路と前記カレントミラー回路と第１の定電流源とにより第１のコンダクタンス発生回路ユニットを構成するとともに、１対のトランジスタからなる第２の差動回路と前記カレントミラー回路と第２の定電流源とにより第２のコンダクタンス発生回路ユニットを構成して、各々異なったコンダクタンスを持つ第１および第２のコンダクタンス発生回路ユニットを、コンダクタンス発生回路の入力電圧の極性に対して出力電流の極性が逆極性となるように、互いに並列に接続し、前記容量の一端を前記第１および第２のコンダクタンス発生回路ユニットの出力端子に接続し、前記容量の他端を接地し、かつ、前記第２の入力端子を出力端子に接続したことを特徴とする。
【００２９】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、この発明の一実施形態を示す回路図である。
図において、１は出力端子、２は電圧増幅器、３は容量、４はコンダクタンス発生回路、５は電圧制御電流源Ｉ、６は差動回路Ｉであり、７は定電流源Ｉ、８・９は入力端子、１０は電圧制御電流源II、１１は差動回路IIであり、１２は定電流源IIである。
【００３０】
出力端子１には、電圧増幅器２の出力端子が接続され、電圧増幅器２の入力端子には、容量３と電圧制御電流源Ｉ：５と電圧制御電流源II：１０が接続される。
電圧制御電流源Ｉ：５の入力端子には、差動回路Ｉ：６の出力端子が接続され、電圧制御電流源II：１０の入力端子には、差動回路II：１１の出力端子が接続される。
【００３１】
差動回路Ｉ：６には、これを駆動するための定電流源Ｉ：７が接続される。差動回路II：１１には、これを駆動するための定電流源II：１２が接続される。
差動回路Ｉ：６の非反転入力端子には、差動回路II：１１の反転入力端子と入力端子Ｉ：８が、反転入力端子には、差動回路II：１１の非反転入力端子と入力端子II：９が接続される。
【００３２】
定電流源Ｉ：７の電流値はＩｏであり、定電流源II：１２の電流値はＩｘである。ＩｏとＩｘは、次式の関係を満足している。
Ｉｏ＋Ｉｘ>０ （式４）
差動回路Ｉ：６と電圧制御電流源Ｉ：５と定電流源Ｉ：７とによりコンダクタンスｇｍ１のコンダクタンス発生回路Ｉを構成し、差動回路IIと電圧制御電流源IIと定電流源IIとによりコンダクタンスｇｍ２のコンダクタンス発生回路IIを構成する。
【００３３】
入力端子Ｉ：８と入力端子II：９との間に電圧Ｖｉが印加される時、電圧制御電流源Ｉ：５の出力端子から
Ｉ１＝ｇｍ１×Ｖｉ （式５）
の電流が出力する。
【００３４】
また、電圧制御電流源II ：１０の出力端子から
Ｉ２＝ｇｍ２×Ｖｉ （式６）
の電流が出力する。
容量３（Ｃ１）に流れ込む電流は、
Ｉｃ＝Ｉ１−Ｉ２ （式７）
となる。
【００３５】
その時、容量３（Ｃ１）に流れ込んだ電流は、電圧Ｖｃに変換される。すなわち、出力端子１には積分出力としての電圧信号が導出される。
Ｖｃ＝Ｉｃ×ｔ／Ｃ１ （式８）
ただし、ｔは時間
また、この回路の時定数τは、
τ＝Ｃ１／（ｇｍ１−ｇｍ２） （式９）
となり、１組のコンダクタンス発生回路Ｉ・IIは、一つのコンダクタンス発生回路（すなわち、図１中のコンダクタンス発生回路）として動作する。
【００３６】
図１中に示す回路は、時定数τを持つ低域通過フィルタを構成する。
この回路の伝達特性Ｔは、
Ｔ＝Ｖｏ／Ｖｉ＝τ／（ｓ＋τ） （式１０）
ただし、ｓ＝ｊω、ω：角周波数
で表される。
【００３７】
次に、コンダクタンスｇｍ１・ｇｍ２にそれぞれ外乱Ｘが加わり、（ｇｍ１＋Ｘ）・（ｇｍ２＋Ｘ）となった場合、時定数τｘは、式９から
τｘ＝Ｃ１／［（ｇｍ１＋ｘ）−（ｇｍ２＋ｘ）］
＝Ｃ１／（ｇｍ１−ｇｍ２）＝τ （式１１）
となり、外乱Ｘは差し引かれて外乱に影響されない時定数τを得ることができる。
また、伝達特性に関しても、式１０から明らかである。
【００３８】
実施の形態２．
図２は、この発明の一実施形態を示す回路図である。
図において、１は出力端子、２は電圧増幅器、３は容量、４はコンダクタンス発生回路、５は電圧制御電流源、６は差動回路Ｉ、７は定電流源Ｉ、８・９は入力端子、１０は電圧制御電流源II、１１は差動回路II、１２は定電流源IIである。
【００３９】
出力端子１には、電圧増幅器２の出力端子が接続され、電圧増幅器２の入力端子には、容量３と電圧制御電流源Ｉ：５と電圧制御電流源II：１０が接続される。
電圧制御電流源Ｉ：５の入力端子には、差動回路Ｉ：６の出力端子が接続される。電圧制御電流源II：１０の入力端子には、差動回路II：１１の出力端子が接続される。
【００４０】
差動回路Ｉ：６には、これを駆動するための定電流源Ｉ：７が接続され、差動回路II：１１には、これを駆動するための定電流源II：１２が接続される。
差動回路Ｉ：６の非反転入力端子には、差動回路II：１１の反転入力端子と入力端子Ｉ：８が、反転入力端子には、差動回路II：１２の非反転入力端子と入力端子II：９が接続される。
【００４１】
定電流源Ｉ：７の電流値はＩｏであり、定電流源II：１２の電流値はＩｘである。ＩｏとＩｘは次式の関係を満足している。
Ｉｏ＋Ｉｘ>０ （式４）
差動回路Ｉ：６と電圧制御電流源Ｉ：５と定電流源Ｉ：７とによりコンダクタンスｇｍ１のコンダクタンス発生回路Ｉを構成し、差動回路II：１１と電圧制御電流源II：１０と定電流源II：１２とによりコンダクタンスｇｍ２のコンダクタンス発生回路IIを構成する。
【００４２】
差動回路II：１１と電圧制御電流源II：１０とから構成されるコンダクタンス発生回路IIを駆動する定電流源II：１２の電流値Ｉｘを可変できる構成にしたものである。
【００４３】
これにより、式９の時定数τは、可変することができる回路となり、一つの回路で任意の時定数を実現できる。
【００４４】
また、コンダクタンス発生回路を駆動する定電圧源を任意に変化することにより一つの回路で複数の特性を実現できる。
【００４５】
実施の形態３．
図３は、この発明の一実施形態を示す回路図であり、１組の差動回路と一つの電圧制御電流源を用いて構成したものである。
図において、１は出力端子、２は電圧増幅器、３は容量、４はコンダクタンス発生回路、５は電圧制御電流源、６は差動回路Ｉ、７は定電流源Ｉ、８・９は入力端子Ｉ・II、１１は差動回路II、１２は定電流源IIである。
【００４６】
出力端子１には、電圧増幅器２の出力端子が接続され、電圧増幅器２の入力端子には、容量３と電圧制御電流源Ｉ：５が接続される。
電圧制御電流源Ｉ：５の入力端子には、差動回路Ｉ：６の出力端子と差動回路II：１１の出力端子が接続される。
【００４７】
差動回路Ｉ：６には、これを駆動するための定電流源Ｉ：７が接続される。差動回路II：１１には、これを駆動するための定電流源II：１２が接続される。
差動回路Ｉ：６の非反転入力端子には、差動回路II：１１の反転入力端子と入力端子Ｉ：８が、反転入力端子には、差動回路II：１１の非反転入力端子と入力端子II：９が接続される。
【００４８】
定電流源Ｉ：７の電流値はＩｏであり、定電流源II：１２の電流値はＩｘである。ＩｏとＩｘは次式の関係を満足している。
Ｉｏ＋Ｉｘ>０ （式４）
差動回路Ｉ：６と電圧制御電流源Ｉ：５と定電流源Ｉ：７とによりコンダクタンスｇｍ１のコンダクタンス発生回路Ｉを構成し、差動回路II：１１と電圧制御電流源Ｉ：５と定電流源II：１２とによりコンダクタンスｇｍ２のコンダクタンス発生回路IIを構成する。
つまり、コンダクタンスｇｍ１とｇｍ２を発生することを一つの電圧制御電流源を兼用することで達成することにより、回路を削減できる。
【００４９】
実施の形態４．
図４は、この発明の一実施形態を示す回路図である。
回路の構成は、実施の形態３に示した回路に、差動回路II：１１と電圧制御電流源Ｉ：５とから構成されるコンダクタンス発生回路を駆動する定電流源II：１２の電流値Ｉｘを可変できる構成にしたものである。
【００５０】
これにより、式９の時定数τは、可変することができる回路となり、一つの回路で任意の時定数を実現でき、コンダクタンスｇｍ１とｇｍ２を発生することを一つの電圧制御電流源を兼用することで回路を削減できる。
【００５１】
実施の形態５．
図５は、この発明の一実施形態を示す回路図であり、負帰還型の低域通過フィルタとして構成したものである。
回路の構成は、実施の形態１に示した回路の入力端子９を出力端子１に接続したものである。この回路は、アクティブフィルタとして適用できることを示し、安定した周波数特性を得ることが可能となる。
【００５２】
また、実施の形態としては図示していないが、低域通過フィルタのみでなく、広域通過フィルタや、全域通過フィルタなど幅広く適用できる。
【００５３】
実施の形態６．
図６は、この発明の一実施形態を示す回路図であり、負帰還型の低域通過フィルタとして構成したものである。
回路の構成は、実施の形態２に示した回路の入力端子９を出力端子１に接続したものである。
この回路は、差動回路II：１１と電圧制御電流源II：１０とから構成されるコンダクタンス発生回路を駆動する定電流源II：１２の電流値Ｉｘを可変できる構成にしたものである。
【００５４】
これにより、式９の時定数τは、可変することができる回路となり、一つの回路で任意の時定数を実現できる。また、アクティブフィルタとして適用できることを示し、安定した周波数特性を得ることが可能となる。
【００５５】
また、実施例としては図示していないが、低域通過フィルタのみでなく、広域通過フィルタや、全域通過フィルタなど幅広く適用できる。
【００５６】
実施の形態７．
図７は、実施の形態３の回路をトランジスタを用いて構成した回路である。
図において、Ｖｃｃは電源電圧、Ｖｉｎ１・Ｖｉｎ２は入力端子、Ｖｏｕｔは出力端子である。
Ｑ１・Ｑ２・Ｑ３・Ｑ４・Ｑ７はｎｐｎトランジスタ、Ｑ５・Ｑ６はｐｎｐトランジスタ、Ｉａ・Ｉｏ・Ｉｘは電流源、Ｃ１は容量である。
【００５７】
ｎｐｎトランジスタＱ１・Ｑ２は、差動回路Ｉを構成し、ｎｐｎトランジスタＱ３・Ｑ４は差動回路IIを構成する。ｎｐｎトランジスタＱ１・Ｑ２からなる差動増幅回路ＩおよびｎｐｎトランジスタＱ３・Ｑ４からなる差動増幅回路II、ならびに、それに接続するｐｎｐトランジスタＱ５・Ｑ６からなるカレントミラー回路は能動負荷を構成する。
電流源ＩｏはｎｐｎトランジスタＱ１・Ｑ２からなる差動増幅回路Ｉを駆動し、電流源ＩｘはｎｐｎトランジスタＱ３・Ｑ４からなる差動増幅回路IIを駆動し、それぞれがコンダクタンス発生回路４を構成する。
ただし、Ｉｏ>Ｉｘの関係がある。容量Ｃ１とｎｐｎトランジスタＱ７のベースは能動負荷にあたるトランジスタＱ２・Ｑ４・Ｑ６のコレクタに接続する。入力端子Ｖｉｎ１はｎｐｎトランジスタＱ１・Ｑ３に接続し、入力端子Ｖｉｎ２はｎｐｎトランジスタＱ２・Ｑ４に接続する。
【００５８】
実施の形態８．
図８は、この発明の一実施形態を示すもので、回路を負帰還型の低域通過フィルタをトランジスタ回路として構成したものである。
図において、Ｖｃｃは電源電圧、Ｖｉｎ１・Ｖｉｎ２は入力端子、Ｖｏｕｔは出力端子である。
Ｑ１・Ｑ２・Ｑ３・Ｑ４・Ｑ７はｎｐｎトランジスタ、Ｑ５・Ｑ６はｐｎｐトランジスタ、Ｉａ・Ｉｏ・Ｉｘは電流源、Ｃ１は容量である。
【００５９】
ｎｐｎトランジスタＱ１・Ｑ２は、差動回路Ｉを構成し、ｎｐｎトランジスタＱ３・Ｑ４は差動回路IIを構成する。ｎｐｎトランジスタＱ１・Ｑ２からなる差動増幅回路ＩおよびｎｐｎトランジスタＱ３・Ｑ４からなる差動増幅回路II、ならびに、それに接続するｐｎｐトランジスタＱ５・Ｑ６からなるカレントミラー回路は能動負荷を構成する。電流源ＩｏはｎｐｎトランジスタＱ１・Ｑ２からなる差動増幅回路Ｉを駆動し、電流源ＩｘはｎｐｎトランジスタＱ３・Ｑ４からなる差動増幅回路IIを駆動し、それぞれがコンダクタンス発生回路４を構成する。ただし、Ｉｏ>Ｉｘの関係がある。容量Ｃ１とｎｐｎトランジスタＱ７のベースは能動負荷にあたるトランジスタＱ２・Ｑ４・Ｑ６のコレクタに接続する。入力端子ＶｉｎはｎｐｎトランジスタＱ２・Ｑ３に接続する。
【００６０】
この発明の実施の形態においては、時定数発生回路をおのおの異なったコンダクタンスをもつ複数のコンダクタンス発生回路で構成することでそれぞれの回路を最適な動作をさせることができる。これにより安定した時定数発生回路をさまざまな制約の中で容易且つ自由に設計することができる。
【００６１】
【発明の効果】
第１の発明によれば、コンダクタンスの外乱成分を除去でき、安定した時定数で動作することができるとともに、積分出力を得ることができる時定数発生回路を得ることができる。
【００６２】
第２の発明によれば、コンダクタンス発生回路ユニットを差動回路・電圧制御電流源および定電流源で構成して、安定した時定数で動作することができるとともに、積分出力を得ることができる時定数発生回路を得ることができる。
【００６３】
第３の発明によれば、時定数発生回路を構成するコンダクタンス発生回路ユニットのうち、少なくとも一つのコンダクタンスを任意に変化可能として、安定した時定数で動作することができ、しかも、一つの回路で任意の時定数を実現できるとともに、積分出力を得ることができる時定数発生回路を得ることができる。
【００６４】
第４の発明によれば、定電流源の電流値を可変として、安定した時定数で動作することができ、しかも、一つの回路で任意の時定数を実現できるとともに、積分出力を得ることができる時定数発生回路を得ることができる。
【００６５】
第５の発明によれば、電圧制御電流源を兼用して、安定した時定数で動作することができ、しかも、回路構成を簡潔化できるとともに、積分出力を得ることができる時定数発生回路を得ることができる。
【００６６】
第６の発明によれば、電圧制御電流源を兼用して、安定した時定数で動作することができ、しかも、一つの回路で任意の時定数を実現できるとともに、回路構成を簡潔化でき、かつ、積分出力を得ることができる時定数発生回路を得ることができる。
【００６７】
第７の発明によれば、負帰還形の低域通過フィルタにおいて、安定した時定数で動作することができるとともに、積分出力を得ることができる時定数発生回路を得ることができる。
【００６８】
第８の発明によれば、負帰還形の低域通過フィルタにおいて定電流源の電流値を可変として、安定した時定数で動作することができ、しかも、一つの回路で任意の時定数を実現できるとともに、積分出力を得ることができる時定数発生回路を得ることができる。
【００６９】
第９の発明によれば、トランジスタを用いて構成した回路において電圧制御電流源を兼用して、安定した時定数で動作することができ、しかも、回路構成を簡潔化できるとともに、積分出力を得ることができる時定数発生回路を得ることができる。
【００７０】
第１０の発明によれば、負帰還型の低域通過フィルタをトランジスタ回路として構成して、安定した時定数で動作することができるとともに、積分出力を得ることができる時定数発生回路を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１による時定数発生回路の構成を示す回路図である。
【図２】この発明の実施の形態２による可変型時定数発生回路の構成を示す回路図である。
【図３】この発明の実施の形態３による時定数発生回路の構成を一部を省略した回路図である。
【図４】この発明の実施の形態４による可変型時定数発生回路の構成を一部を省略した回路図である。
【図５】この発明の実施の形態５による可変型時定数発生回路の構成を用いた負帰還型低域通過フィルタ回路を示す図である。
【図６】この発明の実施の形態６による可変型時定数発生回路の構成を一部を省略した負帰還型低域通過フィルタ回路を示す図である。
【図７】この発明の実施の形態７によるトランジスタを用いた時定数発生回路の構成を示す回路図である。
【図８】この発明の実施の形態８によるトランジスタを用いた時定数発生回路により構成した負帰還型低域通過フィルタ回路を示す図である。
【図９】従来の技術による時定数発生回路の構成を示す回路図である。
【符号の説明】
１ 出力端子、２ 電圧増幅器、３ 容量、４ コンダクタンス発生回路、５ 電圧制御電流源Ｉ、６ 差動回路Ｉ、７ 定電流源Ｉ、８・９ 入力端子、１０ 電圧制御電流源II、１１ 差動回路II、１２ 定電流源II。
【発明の属する技術分野】
この発明は、電流により駆動される容量を備えた時定数発生回路に用いるコンダクタンス発生回路の構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図９は、従来の時定数発生回路の構成図である。図において、１は出力端子、２は電圧増幅器、３は容量、４はコンダクタンス発生回路、５は電圧制御電流源Ｉ、６は差動回路Ｉ、７は定電流源Ｉ、８・９は入力端子である。
【０００３】
出力端子には、電圧増幅器の出力端子が接続され、電圧増幅器の入力端子には、容量と電圧制御電流源Ｉが接続される。電圧制御電流源Ｉの入力端子には、差動回路Ｉ：６の出力端子が接続され、差動回路Ｉ：６には、駆動するための定電流源Ｉ：６が接続される。差動回路Ｉ：６の非反転入力端子には、入力端子１が、反転入力端子には、入力端子２が接続される。
【０００４】
次に、従来回路の動作について説明する。
入力端子１・入力端子２の間に電圧Ｖｉを印加すると、電圧Ｖｉに比例して差動回路Ｉと電圧制御電流源Ｉと定電流源Ｉから構成されるコンダクタンス発生回路によってコンダクタンスｇｍ１で電流が出力される。容量に流れ込んだ電流は積分されて電圧に変換される。
この電圧は、高入力インピーダンスを持つ電圧増幅回路を介して出力電圧Ｖｏを出力端子から取り出す。
【０００５】
この回路の時定数は、定電流源１で駆動する差動回路１と電圧制御電流源１のコンダクタンスｇｍ１と容量Ｃ１により決定される。
τ＝Ｃ１／ｇｍ１ （式１）
そして、式１においてτを構成するｇｍ１は、コンダクタンス発生回路を駆動する定電流源の電流値Ｉｏに比例する。
したがって、τは、Ｉｏに反比例する。
また、時定数回路の伝達特性Ｔは式２で表される。
Ｔ＝Ｖｏ／Ｖｉ＝τ／（ｓ＋τ） （式２）
ただし、ｓ＝ｊω、ω：角周波数
【０００６】
図９の時定数発生回路において長い時定数を得るためには、（１）容量Ｃ１を大きくするか、（２）定電流源１の電流値Ｉｏを小さくすることにより実現する。
（１）の場合、Ｃ１を大きくすると時定数の安定性は向上するがコスト、又は物理的に限界があり、それ以上は不可能となる。
（２）の場合、Ｉｏを小さくすると、駆動されるコンダクタンス発生回路は、不安定になり電流リーク、雑音、素子のばらつき、温度のような外乱に対して影響を受け易くなる。
以上のことから、さまざまな制約から長い時定数を得るための設計が難しいという問題点があった。
【０００７】
コンダクタンスｇｍ１に外乱Ｘが加わり、（ｇｍ１＋Ｘ）となった場合を式として表すと、
τ＝Ｃ１／（ｇｍ１＋Ｘ） （式３）
となり、時定数τ又は伝達特性Ｔは、外乱による変化が現れる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、安定した時定数で動作することができるとともに、積分出力を得ることができる時定数発生回路を得ることを目的としている。
【０００９】
第１の発明は、コンダクタンスの外乱成分を除去でき、安定した時定数で動作することができるとともに、積分出力を得ることができる時定数発生回路を得ようとするものである。
【００１０】
第２の発明は、コンダクタンス発生回路ユニットを差動回路・電圧制御電流源および定電流源で構成して、安定した時定数で動作することができるとともに、積分出力を得ることができる時定数発生回路を得ようとするものである。
【００１１】
第３の発明は、時定数発生回路を構成するコンダクタンス発生回路ユニットのうち、少なくとも一つのコンダクタンスを任意に変化可能として、安定した時定数で動作することができ、しかも、一つの回路で任意の時定数を実現できるとともに、積分出力を得ることができる時定数発生回路を得ようとするものである。
【００１２】
第４の発明は、定電流源の電流値を可変として、安定した時定数で動作することができ、しかも、一つの回路で任意の時定数を実現できるとともに、積分出力を得ることができる時定数発生回路を得ようとするものである。
【００１３】
第５の発明は、電圧制御電流源を兼用して、安定した時定数で動作することができ、しかも、回路構成を簡潔化できるとともに、積分出力を得ることができる時定数発生回路を得ようとするものである。
【００１４】
第６の発明は、電圧制御電流源を兼用して、安定した時定数で動作することができ、しかも、一つの回路で任意の時定数を実現できるとともに、回路構成を簡潔化でき、かつ、積分出力を得ることができる時定数発生回路を得ようとするものである。
【００１５】
第７の発明は、負帰還形の低域通過フィルタにおいて、安定した時定数で動作することができるとともに、積分出力を得ることができる時定数発生回路を得ようとするものである。
【００１６】
第８の発明は、負帰還形の低域通過フィルタにおいて定電流源の電流値を可変として、安定した時定数で動作することができ、しかも、一つの回路で任意の時定数を実現できるとともに、積分出力を得ることができる時定数発生回路を得ようとするものである。
【００１７】
第９の発明は、トランジスタを用いて構成した回路において電圧制御電流源を兼用して、安定した時定数で動作することができ、しかも、回路構成を簡潔化できるとともに、積分出力を得ることができる時定数発生回路を得ようとするものである。
【００１８】
第１０の発明は、負帰還型の低域通過フィルタをトランジスタ回路として構成して、安定した時定数で動作することのできるとともに、積分出力を得ることができる時定数発生回路を得ようとするものである。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
第１の発明の時定数発生回路においては、コンダクタンス発生回路を用いて入力電圧を電流に変換し、その電流を接続する容量に充電・放電することにより電圧の変化量を平滑する時定数発生回路において、各々異なったコンダクタンスを持つ複数のコンダクタンス発生回路ユニットを、コンダクタンス発生回路の入力電圧の極性に対して出力電流の極性が逆極性となるように互いに並列に接続し、前記容量の一端を前記複数のコンダクタンス発生回路ユニットの出力端子に接続し、前記容量の他端を接地したことを特徴とする。
【００２０】
第２の発明の時定数発生回路においては、第１の差動回路と第１の電圧制御電流源と第１の定電流源とにより第１のコンダクタンス発生回路ユニットを構成するとともに、第２の差動回路と第２の電圧制御電流源と第２の定電流源とにより第２のコンダクタンス発生回路ユニットを構成して、各々異なったコンダクタンスを持つ第１および第２のコンダクタンス発生回路ユニットを、コンダクタンス発生回路の入力電圧の極性に対して出力電流の極性が逆極性となるように互いに並列に接続し、前記容量の一端を前記第１および第２のコンダクタンス発生回路ユニットの出力端子に接続し、前記容量の他端を接地したことを特徴とする。
【００２１】
第３の発明においては、時定数発生回路を構成するコンダクタンス発生回路ユニットのうち、少なくとも一つのコンダクタンスを任意に変化可能な回路を備え、時定数を自由に変えることが可能であることを特徴とする。
【００２２】
第４の発明の時定数発生回路においては、コンダクタンス発生回路を用いて入力電圧を電流に変換し、その電流を接続する容量に充電・放電することにより電圧の変化量を平滑する時定数発生回路において、第１の差動回路と第１の電圧制御電流源と第１の定電流源とにより第１のコンダクタンス発生回路ユニットを構成するとともに、第２の差動回路と第２の電圧制御電流源と第２の定電流源とにより第２のコンダクタンス発生回路ユニットを構成して、各々異なったコンダクタンスを持つ第１および第２のコンダクタンス発生回路ユニットを、コンダクタンス発生回路の入力電圧の極性に対して出力電流の極性が逆極性となるように互いに並列に接続し、かつ、第２の定電流源の電流値を可変にしたことを特徴とする。
【００２３】
第５の発明の時定数発生回路においては、コンダクタンス発生回路を用いて入力電圧を電流に変換し、その電流を接続する容量に充電・放電することにより電圧の変化量を平滑する時定数発生回路において、第１の差動回路と第１の電圧制御電流源と第１の定電流源とにより第１のコンダクタンス発生回路ユニットを構成するとともに、第２の差動回路と第１の電圧制御電流源と第２の定電流源とにより第２のコンダクタンス発生回路ユニットを構成して、各々異なったコンダクタンスを持つ第１および第２のコンダクタンス発生回路ユニットを、コンダクタンス発生回路の入力電圧の極性に対して出力電流の極性が逆極性となるように互いに並列に接続し、前記容量の一端を前記第１および第２のコンダクタンス発生回路ユニットの出力端子に接続し、前記容量の他端を接地し、第１の電圧制御電流源の入力端子を第１の差動回路の出力端子と第２の差動回路の出力端子とに接続して、電圧制御電流源を兼用したことを特徴とする。
【００２４】
第６の発明の時定数発生回路においては、第２の定電流源の電流値を可変にしたことを特徴とする。
【００２５】
第７の発明の時定数発生回路においては、第１および第２の入力端子と、第１および第２の差動回路と、第１および第２の電圧制御電流源と、第１および第２の定電流源とを備え、第１の差動回路と第１の電圧制御電流源と第１の定電流源とにより第１のコンダクタンス発生回路ユニットを構成するとともに、第２の差動回路と第２の電圧制御電流源と第２の定電流源とにより第２のコンダクタンス発生回路ユニットを構成して、各々異なったコンダクタンスを持つ第１および第２のコンダクタンス発生回路ユニットを、コンダクタンス発生回路の入力電圧の極性に対して出力電流の極性が逆極性となるように互いに並列に接続し、前記容量の一端を前記第１および第２のコンダクタンス発生回路ユニットの出力端子に接続し、前記容量の他端を接地し、かつ、前記第２の入力端子を出力端子に接続したことを特徴とする。
【００２６】
第８の発明の時定数発生回路においては、コンダクタンス発生回路を用いて入力電圧を電流に変換し、その電流を接続する容量に充電・放電することにより電圧の変化量を平滑する時定数発生回路において、第１および第２の入力端子と、第１および第２の差動回路と、第１および第２の電圧制御電流源と、第１および第２の定電流源とを備え、第１の差動回路と第１の電圧制御電流源と第１の定電流源とにより第１のコンダクタンス発生回路ユニットを構成するとともに、第２の差動回路と第２の電圧制御電流源と第２の定電流源とにより第２のコンダクタンス発生回路ユニットを構成して、各々異なったコンダクタンスを持つ第１および第２のコンダクタンス発生回路ユニットを、コンダクタンス発生回路の入力電圧の極性に対して出力電流の極性が逆極性となるように互いに並列に接続し、前記容量の一端を前記第１および第２のコンダクタンス発生回路ユニットの出力端子に接続 し、前記容量の他端を接地し、かつ、第２の定電流源の電流値を可変にして、前記第２の入力端子を出力端子に接続したことを特徴とする。
【００２７】
第９の発明の時定数発生回路においては、コンダクタンス発生回路を用いて入力電圧を電流に変換し、その電流を接続する容量に充電・放電することにより電圧の変化量を平滑する時定数発生回路において、１対のトランジスタからなる第１の差動回路と１対のトランジスタからなるカレントミラー回路と第１の定電流源とにより第１のコンダクタンス発生回路ユニットを構成するとともに、１対のトランジスタ第２の差動回路と前記カレントミラー回路と第２の定電流源とにより第２のコンダクタンス発生回路ユニットを構成して、各々異なったコンダクタンスを持つ第１および第２のコンダクタンス発生回路ユニットを、コンダクタンス発生回路の入力電圧の極性に対して出力電流の極性が逆極性となるように互いに並列に接続し、前記容量の一端を前記第１および第２のコンダクタンス発生回路ユニットの出力端子に接続し、前記容量の他端を接地し、前記カレントミラー回路の入力端子を第１の差動回路の出力端子と第２の差動回路の出力端子とに接続したことを特徴とする。
【００２８】
第１０の発明の時定数発生回路においては、第１および第２の入力端子と、それぞれ１対のトランジスタからなる第１および第２の差動回路と、１対のトランジスタからなるカレントミラー回路と、第１および第２の定電流源とを備え、１対のトランジスタからなる第１の差動回路と前記カレントミラー回路と第１の定電流源とにより第１のコンダクタンス発生回路ユニットを構成するとともに、１対のトランジスタからなる第２の差動回路と前記カレントミラー回路と第２の定電流源とにより第２のコンダクタンス発生回路ユニットを構成して、各々異なったコンダクタンスを持つ第１および第２のコンダクタンス発生回路ユニットを、コンダクタンス発生回路の入力電圧の極性に対して出力電流の極性が逆極性となるように、互いに並列に接続し、前記容量の一端を前記第１および第２のコンダクタンス発生回路ユニットの出力端子に接続し、前記容量の他端を接地し、かつ、前記第２の入力端子を出力端子に接続したことを特徴とする。
【００２９】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、この発明の一実施形態を示す回路図である。
図において、１は出力端子、２は電圧増幅器、３は容量、４はコンダクタンス発生回路、５は電圧制御電流源Ｉ、６は差動回路Ｉであり、７は定電流源Ｉ、８・９は入力端子、１０は電圧制御電流源II、１１は差動回路IIであり、１２は定電流源IIである。
【００３０】
出力端子１には、電圧増幅器２の出力端子が接続され、電圧増幅器２の入力端子には、容量３と電圧制御電流源Ｉ：５と電圧制御電流源II：１０が接続される。
電圧制御電流源Ｉ：５の入力端子には、差動回路Ｉ：６の出力端子が接続され、電圧制御電流源II：１０の入力端子には、差動回路II：１１の出力端子が接続される。
【００３１】
差動回路Ｉ：６には、これを駆動するための定電流源Ｉ：７が接続される。差動回路II：１１には、これを駆動するための定電流源II：１２が接続される。
差動回路Ｉ：６の非反転入力端子には、差動回路II：１１の反転入力端子と入力端子Ｉ：８が、反転入力端子には、差動回路II：１１の非反転入力端子と入力端子II：９が接続される。
【００３２】
定電流源Ｉ：７の電流値はＩｏであり、定電流源II：１２の電流値はＩｘである。ＩｏとＩｘは、次式の関係を満足している。
Ｉｏ＋Ｉｘ>０ （式４）
差動回路Ｉ：６と電圧制御電流源Ｉ：５と定電流源Ｉ：７とによりコンダクタンスｇｍ１のコンダクタンス発生回路Ｉを構成し、差動回路IIと電圧制御電流源IIと定電流源IIとによりコンダクタンスｇｍ２のコンダクタンス発生回路IIを構成する。
【００３３】
入力端子Ｉ：８と入力端子II：９との間に電圧Ｖｉが印加される時、電圧制御電流源Ｉ：５の出力端子から
Ｉ１＝ｇｍ１×Ｖｉ （式５）
の電流が出力する。
【００３４】
また、電圧制御電流源II ：１０の出力端子から
Ｉ２＝ｇｍ２×Ｖｉ （式６）
の電流が出力する。
容量３（Ｃ１）に流れ込む電流は、
Ｉｃ＝Ｉ１−Ｉ２ （式７）
となる。
【００３５】
その時、容量３（Ｃ１）に流れ込んだ電流は、電圧Ｖｃに変換される。すなわち、出力端子１には積分出力としての電圧信号が導出される。
Ｖｃ＝Ｉｃ×ｔ／Ｃ１ （式８）
ただし、ｔは時間
また、この回路の時定数τは、
τ＝Ｃ１／（ｇｍ１−ｇｍ２） （式９）
となり、１組のコンダクタンス発生回路Ｉ・IIは、一つのコンダクタンス発生回路（すなわち、図１中のコンダクタンス発生回路）として動作する。
【００３６】
図１中に示す回路は、時定数τを持つ低域通過フィルタを構成する。
この回路の伝達特性Ｔは、
Ｔ＝Ｖｏ／Ｖｉ＝τ／（ｓ＋τ） （式１０）
ただし、ｓ＝ｊω、ω：角周波数
で表される。
【００３７】
次に、コンダクタンスｇｍ１・ｇｍ２にそれぞれ外乱Ｘが加わり、（ｇｍ１＋Ｘ）・（ｇｍ２＋Ｘ）となった場合、時定数τｘは、式９から
τｘ＝Ｃ１／［（ｇｍ１＋ｘ）−（ｇｍ２＋ｘ）］
＝Ｃ１／（ｇｍ１−ｇｍ２）＝τ （式１１）
となり、外乱Ｘは差し引かれて外乱に影響されない時定数τを得ることができる。
また、伝達特性に関しても、式１０から明らかである。
【００３８】
実施の形態２．
図２は、この発明の一実施形態を示す回路図である。
図において、１は出力端子、２は電圧増幅器、３は容量、４はコンダクタンス発生回路、５は電圧制御電流源、６は差動回路Ｉ、７は定電流源Ｉ、８・９は入力端子、１０は電圧制御電流源II、１１は差動回路II、１２は定電流源IIである。
【００３９】
出力端子１には、電圧増幅器２の出力端子が接続され、電圧増幅器２の入力端子には、容量３と電圧制御電流源Ｉ：５と電圧制御電流源II：１０が接続される。
電圧制御電流源Ｉ：５の入力端子には、差動回路Ｉ：６の出力端子が接続される。電圧制御電流源II：１０の入力端子には、差動回路II：１１の出力端子が接続される。
【００４０】
差動回路Ｉ：６には、これを駆動するための定電流源Ｉ：７が接続され、差動回路II：１１には、これを駆動するための定電流源II：１２が接続される。
差動回路Ｉ：６の非反転入力端子には、差動回路II：１１の反転入力端子と入力端子Ｉ：８が、反転入力端子には、差動回路II：１２の非反転入力端子と入力端子II：９が接続される。
【００４１】
定電流源Ｉ：７の電流値はＩｏであり、定電流源II：１２の電流値はＩｘである。ＩｏとＩｘは次式の関係を満足している。
Ｉｏ＋Ｉｘ>０ （式４）
差動回路Ｉ：６と電圧制御電流源Ｉ：５と定電流源Ｉ：７とによりコンダクタンスｇｍ１のコンダクタンス発生回路Ｉを構成し、差動回路II：１１と電圧制御電流源II：１０と定電流源II：１２とによりコンダクタンスｇｍ２のコンダクタンス発生回路IIを構成する。
【００４２】
差動回路II：１１と電圧制御電流源II：１０とから構成されるコンダクタンス発生回路IIを駆動する定電流源II：１２の電流値Ｉｘを可変できる構成にしたものである。
【００４３】
これにより、式９の時定数τは、可変することができる回路となり、一つの回路で任意の時定数を実現できる。
【００４４】
また、コンダクタンス発生回路を駆動する定電圧源を任意に変化することにより一つの回路で複数の特性を実現できる。
【００４５】
実施の形態３．
図３は、この発明の一実施形態を示す回路図であり、１組の差動回路と一つの電圧制御電流源を用いて構成したものである。
図において、１は出力端子、２は電圧増幅器、３は容量、４はコンダクタンス発生回路、５は電圧制御電流源、６は差動回路Ｉ、７は定電流源Ｉ、８・９は入力端子Ｉ・II、１１は差動回路II、１２は定電流源IIである。
【００４６】
出力端子１には、電圧増幅器２の出力端子が接続され、電圧増幅器２の入力端子には、容量３と電圧制御電流源Ｉ：５が接続される。
電圧制御電流源Ｉ：５の入力端子には、差動回路Ｉ：６の出力端子と差動回路II：１１の出力端子が接続される。
【００４７】
差動回路Ｉ：６には、これを駆動するための定電流源Ｉ：７が接続される。差動回路II：１１には、これを駆動するための定電流源II：１２が接続される。
差動回路Ｉ：６の非反転入力端子には、差動回路II：１１の反転入力端子と入力端子Ｉ：８が、反転入力端子には、差動回路II：１１の非反転入力端子と入力端子II：９が接続される。
【００４８】
定電流源Ｉ：７の電流値はＩｏであり、定電流源II：１２の電流値はＩｘである。ＩｏとＩｘは次式の関係を満足している。
Ｉｏ＋Ｉｘ>０ （式４）
差動回路Ｉ：６と電圧制御電流源Ｉ：５と定電流源Ｉ：７とによりコンダクタンスｇｍ１のコンダクタンス発生回路Ｉを構成し、差動回路II：１１と電圧制御電流源Ｉ：５と定電流源II：１２とによりコンダクタンスｇｍ２のコンダクタンス発生回路IIを構成する。
つまり、コンダクタンスｇｍ１とｇｍ２を発生することを一つの電圧制御電流源を兼用することで達成することにより、回路を削減できる。
【００４９】
実施の形態４．
図４は、この発明の一実施形態を示す回路図である。
回路の構成は、実施の形態３に示した回路に、差動回路II：１１と電圧制御電流源Ｉ：５とから構成されるコンダクタンス発生回路を駆動する定電流源II：１２の電流値Ｉｘを可変できる構成にしたものである。
【００５０】
これにより、式９の時定数τは、可変することができる回路となり、一つの回路で任意の時定数を実現でき、コンダクタンスｇｍ１とｇｍ２を発生することを一つの電圧制御電流源を兼用することで回路を削減できる。
【００５１】
実施の形態５．
図５は、この発明の一実施形態を示す回路図であり、負帰還型の低域通過フィルタとして構成したものである。
回路の構成は、実施の形態１に示した回路の入力端子９を出力端子１に接続したものである。この回路は、アクティブフィルタとして適用できることを示し、安定した周波数特性を得ることが可能となる。
【００５２】
また、実施の形態としては図示していないが、低域通過フィルタのみでなく、広域通過フィルタや、全域通過フィルタなど幅広く適用できる。
【００５３】
実施の形態６．
図６は、この発明の一実施形態を示す回路図であり、負帰還型の低域通過フィルタとして構成したものである。
回路の構成は、実施の形態２に示した回路の入力端子９を出力端子１に接続したものである。
この回路は、差動回路II：１１と電圧制御電流源II：１０とから構成されるコンダクタンス発生回路を駆動する定電流源II：１２の電流値Ｉｘを可変できる構成にしたものである。
【００５４】
これにより、式９の時定数τは、可変することができる回路となり、一つの回路で任意の時定数を実現できる。また、アクティブフィルタとして適用できることを示し、安定した周波数特性を得ることが可能となる。
【００５５】
また、実施例としては図示していないが、低域通過フィルタのみでなく、広域通過フィルタや、全域通過フィルタなど幅広く適用できる。
【００５６】
実施の形態７．
図７は、実施の形態３の回路をトランジスタを用いて構成した回路である。
図において、Ｖｃｃは電源電圧、Ｖｉｎ１・Ｖｉｎ２は入力端子、Ｖｏｕｔは出力端子である。
Ｑ１・Ｑ２・Ｑ３・Ｑ４・Ｑ７はｎｐｎトランジスタ、Ｑ５・Ｑ６はｐｎｐトランジスタ、Ｉａ・Ｉｏ・Ｉｘは電流源、Ｃ１は容量である。
【００５７】
ｎｐｎトランジスタＱ１・Ｑ２は、差動回路Ｉを構成し、ｎｐｎトランジスタＱ３・Ｑ４は差動回路IIを構成する。ｎｐｎトランジスタＱ１・Ｑ２からなる差動増幅回路ＩおよびｎｐｎトランジスタＱ３・Ｑ４からなる差動増幅回路II、ならびに、それに接続するｐｎｐトランジスタＱ５・Ｑ６からなるカレントミラー回路は能動負荷を構成する。
電流源ＩｏはｎｐｎトランジスタＱ１・Ｑ２からなる差動増幅回路Ｉを駆動し、電流源ＩｘはｎｐｎトランジスタＱ３・Ｑ４からなる差動増幅回路IIを駆動し、それぞれがコンダクタンス発生回路４を構成する。
ただし、Ｉｏ>Ｉｘの関係がある。容量Ｃ１とｎｐｎトランジスタＱ７のベースは能動負荷にあたるトランジスタＱ２・Ｑ４・Ｑ６のコレクタに接続する。入力端子Ｖｉｎ１はｎｐｎトランジスタＱ１・Ｑ３に接続し、入力端子Ｖｉｎ２はｎｐｎトランジスタＱ２・Ｑ４に接続する。
【００５８】
実施の形態８．
図８は、この発明の一実施形態を示すもので、回路を負帰還型の低域通過フィルタをトランジスタ回路として構成したものである。
図において、Ｖｃｃは電源電圧、Ｖｉｎ１・Ｖｉｎ２は入力端子、Ｖｏｕｔは出力端子である。
Ｑ１・Ｑ２・Ｑ３・Ｑ４・Ｑ７はｎｐｎトランジスタ、Ｑ５・Ｑ６はｐｎｐトランジスタ、Ｉａ・Ｉｏ・Ｉｘは電流源、Ｃ１は容量である。
【００５９】
ｎｐｎトランジスタＱ１・Ｑ２は、差動回路Ｉを構成し、ｎｐｎトランジスタＱ３・Ｑ４は差動回路IIを構成する。ｎｐｎトランジスタＱ１・Ｑ２からなる差動増幅回路ＩおよびｎｐｎトランジスタＱ３・Ｑ４からなる差動増幅回路II、ならびに、それに接続するｐｎｐトランジスタＱ５・Ｑ６からなるカレントミラー回路は能動負荷を構成する。電流源ＩｏはｎｐｎトランジスタＱ１・Ｑ２からなる差動増幅回路Ｉを駆動し、電流源ＩｘはｎｐｎトランジスタＱ３・Ｑ４からなる差動増幅回路IIを駆動し、それぞれがコンダクタンス発生回路４を構成する。ただし、Ｉｏ>Ｉｘの関係がある。容量Ｃ１とｎｐｎトランジスタＱ７のベースは能動負荷にあたるトランジスタＱ２・Ｑ４・Ｑ６のコレクタに接続する。入力端子ＶｉｎはｎｐｎトランジスタＱ２・Ｑ３に接続する。
【００６０】
この発明の実施の形態においては、時定数発生回路をおのおの異なったコンダクタンスをもつ複数のコンダクタンス発生回路で構成することでそれぞれの回路を最適な動作をさせることができる。これにより安定した時定数発生回路をさまざまな制約の中で容易且つ自由に設計することができる。
【００６１】
【発明の効果】
第１の発明によれば、コンダクタンスの外乱成分を除去でき、安定した時定数で動作することができるとともに、積分出力を得ることができる時定数発生回路を得ることができる。
【００６２】
第２の発明によれば、コンダクタンス発生回路ユニットを差動回路・電圧制御電流源および定電流源で構成して、安定した時定数で動作することができるとともに、積分出力を得ることができる時定数発生回路を得ることができる。
【００６３】
第３の発明によれば、時定数発生回路を構成するコンダクタンス発生回路ユニットのうち、少なくとも一つのコンダクタンスを任意に変化可能として、安定した時定数で動作することができ、しかも、一つの回路で任意の時定数を実現できるとともに、積分出力を得ることができる時定数発生回路を得ることができる。
【００６４】
第４の発明によれば、定電流源の電流値を可変として、安定した時定数で動作することができ、しかも、一つの回路で任意の時定数を実現できるとともに、積分出力を得ることができる時定数発生回路を得ることができる。
【００６５】
第５の発明によれば、電圧制御電流源を兼用して、安定した時定数で動作することができ、しかも、回路構成を簡潔化できるとともに、積分出力を得ることができる時定数発生回路を得ることができる。
【００６６】
第６の発明によれば、電圧制御電流源を兼用して、安定した時定数で動作することができ、しかも、一つの回路で任意の時定数を実現できるとともに、回路構成を簡潔化でき、かつ、積分出力を得ることができる時定数発生回路を得ることができる。
【００６７】
第７の発明によれば、負帰還形の低域通過フィルタにおいて、安定した時定数で動作することができるとともに、積分出力を得ることができる時定数発生回路を得ることができる。
【００６８】
第８の発明によれば、負帰還形の低域通過フィルタにおいて定電流源の電流値を可変として、安定した時定数で動作することができ、しかも、一つの回路で任意の時定数を実現できるとともに、積分出力を得ることができる時定数発生回路を得ることができる。
【００６９】
第９の発明によれば、トランジスタを用いて構成した回路において電圧制御電流源を兼用して、安定した時定数で動作することができ、しかも、回路構成を簡潔化できるとともに、積分出力を得ることができる時定数発生回路を得ることができる。
【００７０】
第１０の発明によれば、負帰還型の低域通過フィルタをトランジスタ回路として構成して、安定した時定数で動作することができるとともに、積分出力を得ることができる時定数発生回路を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１による時定数発生回路の構成を示す回路図である。
【図２】この発明の実施の形態２による可変型時定数発生回路の構成を示す回路図である。
【図３】この発明の実施の形態３による時定数発生回路の構成を一部を省略した回路図である。
【図４】この発明の実施の形態４による可変型時定数発生回路の構成を一部を省略した回路図である。
【図５】この発明の実施の形態５による可変型時定数発生回路の構成を用いた負帰還型低域通過フィルタ回路を示す図である。
【図６】この発明の実施の形態６による可変型時定数発生回路の構成を一部を省略した負帰還型低域通過フィルタ回路を示す図である。
【図７】この発明の実施の形態７によるトランジスタを用いた時定数発生回路の構成を示す回路図である。
【図８】この発明の実施の形態８によるトランジスタを用いた時定数発生回路により構成した負帰還型低域通過フィルタ回路を示す図である。
【図９】従来の技術による時定数発生回路の構成を示す回路図である。
【符号の説明】
１ 出力端子、２ 電圧増幅器、３ 容量、４ コンダクタンス発生回路、５ 電圧制御電流源Ｉ、６ 差動回路Ｉ、７ 定電流源Ｉ、８・９ 入力端子、１０ 電圧制御電流源II、１１ 差動回路II、１２ 定電流源II。
Claims (10)
- コンダクタンス発生回路を用いて入力電圧を電流に変換し、その電流を接続する容量に充電・放電することにより電圧の変化量を平滑する時定数発生回路において、各々異なったコンダクタンスを持つ複数のコンダクタンス発生回路ユニットを、コンダクタンス発生回路の入力電圧の極性に対して出力電流の極性が逆極性となるように互いに並列に接続し、前記容量の一端を前記複数のコンダクタンス発生回路ユニットの出力端子に接続し、前記容量の他端を接地したことを特徴とする時定数発生回路。
- 第１の差動回路と第１の電圧制御電流源と第１の定電流源とにより第１のコンダクタンス発生回路ユニットを構成するとともに、第２の差動回路と第２の電圧制御電流源と第２の定電流源とにより第２のコンダクタンス発生回路ユニットを構成して、各々異なったコンダクタンスを持つ第１および第２のコンダクタンス発生回路ユニットを、コンダクタンス発生回路の入力電圧の極性に対して出力電流の極性が逆極性となるように互いに並列に接続し、前記容量の一端を前記第１および第２のコンダクタンス発生回路ユニットの出力端子に接続し、前記容量の他端を接地したことを特徴とする請求項１に記載の時定数発生回路。
- 時定数発生回路を構成するコンダクタンス発生回路ユニットのうち、少なくとも一つのコンダクタンスを任意に変化可能な回路を備え、時定数を自由に変えることが可能であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の時定数発生回路。
- コンダクタンス発生回路を用いて入力電圧を電流に変換し、その電流を接続する容量に充電・放電することにより電圧の変化量を平滑する時定数発生回路において、第１の差動回路と第１の電圧制御電流源と第１の定電流源とにより第１のコンダクタンス発生回路ユニットを構成するとともに、第２の差動回路と第２の電圧制御電流源と第２の定電流源とにより第２のコンダクタンス発生回路ユニットを構成して、各々異なったコンダクタンスを持つ第１および第２のコンダクタンス発生回路ユニットを、コンダクタンス発生回路の入力電圧の極性に対して出力電流の極性が逆極性となるように互いに並列に接続し、かつ、第２の定電流源の電流値を可変にしたことを特徴とする請求項３に記載の時定数発生回路。
- コンダクタンス発生回路を用いて入力電圧を電流に変換し、その電流を接続する容量に充電・放電することにより電圧の変化量を平滑する時定数発生回路において、第１の差動回路と第１の電圧制御電流源と第１の定電流源とにより第１のコンダクタンス発生回路ユニットを構成するとともに、第２の差動回路と第１の電圧制御電流源と第２の定電流源とにより第２のコンダクタンス発生回路ユニットを構成して、各々異なったコンダクタンスを持つ第１および第２のコンダクタンス発生回路ユニットを、コンダクタンス発生回路の入力電圧の極性に対して出力電流の極性が逆極性となるように互いに並列に接続し、前記容量の一端を前記第１および第２のコンダクタンス発生回路ユニットの出力端子に接続し、前記容量の他端を接地し、第１の電圧制御電流源の入力端子を第１の差動回路の出力端子と第２の差動回路の出力端子とに接続して、電圧制御電流源を兼用したことを特徴とする時定数発生回路。
- 第２の定電流源の電流値を可変にしたことを特徴とする請求項５に記載の時定数発生回路。
- 第１および第２の入力端子と、第１および第２の差動回路と、第１および第２の電圧制御電流源と、第１および第２の定電流源とを備え、第１の差動回路と第１の電圧制御電流源と第１の定電流源とにより第１のコンダクタンス発生回路ユニットを構成するとともに、第２の差動回路と第２の電圧制御電流源と第２の定電流源とにより第２のコンダクタンス発生回路ユニットを構成して、各々異なったコンダクタンスを持つ第１および第２のコンダクタンス発生回路ユニットを、コンダクタンス発生回路の入力電圧の極性に対して出力電流の極性が逆極性となるように互いに並列に接続し、前記容量の一端を前記第１および第２のコンダクタンス発生回路ユニットの出力端子に接続し、前記容 量の他端を接地し、かつ、前記第２の入力端子を出力端子に接続したことを特徴とする請求項１に記載の時定数発生回路。
- コンダクタンス発生回路を用いて入力電圧を電流に変換し、その電流を接続する容量に充電・放電することにより電圧の変化量を平滑する時定数発生回路において、第１および第２の入力端子と、第１および第２の差動回路と、第１および第２の電圧制御電流源と、第１および第２の定電流源とを備え、第１の差動回路と第１の電圧制御電流源と第１の定電流源とにより第１のコンダクタンス発生回路ユニットを構成するとともに、第２の差動回路と第２の電圧制御電流源と第２の定電流源とにより第２のコンダクタンス発生回路ユニットを構成して、各々異なったコンダクタンスを持つ第１および第２のコンダクタンス発生回路ユニットを、コンダクタンス発生回路の入力電圧の極性に対して出力電流の極性が逆極性となるように互いに並列に接続し、前記容量の一端を前記第１および第２のコンダクタンス発生回路ユニットの出力端子に接続し、前記容量の他端を接地し、かつ、第２の定電流源の電流値を可変にして、前記第２の入力端子を出力端子に接続したことを特徴とする時定数発生回路。
- コンダクタンス発生回路を用いて入力電圧を電流に変換し、その電流を接続する容量に充電・放電することにより電圧の変化量を平滑する時定数発生回路において、１対のトランジスタからなる第１の差動回路と１対のトランジスタからなるカレントミラー回路と第１の定電流源とにより第１のコンダクタンス発生回路ユニットを構成するとともに、１対のトランジスタからなる第２の差動回路と前記カレントミラー回路と第２の定電流源とにより第２のコンダクタンス発生回路ユニットを構成して、各々異なったコンダクタンスを持つ第１および第２のコンダクタンス発生回路ユニットを、コンダクタンス発生回路の入力電圧の極性に対して出力電流の極性が逆極性となるように互いに並列に接続し、前記容量の一端を前記第１および第２のコンダクタンス発生回路ユニットの出力端子に接続し、前記容量の他端を接地し、前記カレントミラー回路の入力端子を第１の差動回路の出力端子と第２の差動回路の出力端子とに接続したことを特徴とする時定数発生回路。
- 第１および第２の入力端子と、それぞれ１対のトランジスタからなる第１および第２の差動回路と、１対のトランジスタからなるカレントミラー回路と、第１および第２の定電流源とを備え、１対のトランジスタからなる第１の差動回路と前記カレントミラー回路と第１の定電流源とにより第１のコンダクタンス発生回路ユニットを構成するとともに、１対のトランジスタからなる第２の差動回路と前記カレントミラー回路と第２の定電流源とにより第２のコンダクタンス発生回路ユニットを構成して、各々異なったコンダクタンスを持つ第１および第２のコンダクタンス発生回路ユニットを、コンダクタンス発生回路の入力電圧の極性に対して出力電流の極性が逆極性となるように互いに並列に接続し、前記容量の一端を前記第１および第２のコンダクタンス発生回路ユニットの出力端子に接続し、前記容量の他端を接地し、かつ、前記第２の入力端子を出力端子に接続したことを特徴とする時定数発生回路。
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