JP4438421B2 - Filter circuit and filter device having the same - Google Patents
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Description
本発明は、フィルタ回路及び同回路を有するフィルタ装置に関するものである。 The present invention relates to a filter circuit and a filter device having the circuit.
従来より、高周波通信機器や画像処理機器などの各種電子機器には、半導体基板上にフィルタ回路を形成したフィルタ装置が多用されている。 Conventionally, filter devices in which a filter circuit is formed on a semiconductor substrate have been widely used in various electronic devices such as high-frequency communication devices and image processing devices.
このフィルタ装置に内蔵されるフィルタ回路としては多種多様のものが考えられてきているが、フィルタ回路の構成要素として抵抗素子を用いるRC型アクティブフィルタ回路の場合には、抵抗素子として半導体基板上に形成した抵抗体を用いると、その抵抗体の形成時のばらつきによって抵抗値の精度が低減してしまうことから、抵抗素子として電界効果トランジスタのドレイン・ソース間抵抗が利用されるようになってきている。 A wide variety of filter circuits have been considered for the filter device. In the case of an RC active filter circuit using a resistance element as a component of the filter circuit, the resistance element is formed on a semiconductor substrate. When the formed resistor is used, the accuracy of the resistance value is reduced due to variations in the formation of the resistor. Therefore, the resistance between the drain and source of the field effect transistor has come to be used as a resistance element. Yes.
このように電界効果トランジスタを抵抗素子として機能させたRC型アクティブフィルタ回路では、周波数特性を調整するために周波数調整回路を設けていた(特許文献1参照)。 Thus, in the RC type active filter circuit in which the field effect transistor functions as a resistance element, a frequency adjustment circuit is provided in order to adjust the frequency characteristics (see Patent Document 1).
この周波数調整回路は、基準となるクロック信号を利用して電界効果トランジスタのゲート端子に印加する電圧を調整し、これによってドレイン・ソース間抵抗の抵抗値を調整することでRC型アクティブフィルタ回路の周波数特性を調整するようにしていた。 This frequency adjustment circuit adjusts the voltage applied to the gate terminal of the field effect transistor using a reference clock signal, and adjusts the resistance value of the drain-source resistance thereby adjusting the RC type active filter circuit. The frequency characteristics were adjusted.
すなわち、図8に示すように、従来の周波数調整回路101では、マスターとなるRC型アクティブフィルタ回路と同様の周波数特性を有するスレーブとなるフィルタ回路102に基準となるクロック信号frefを入力し、このフィルタ回路102の出力信号とクロック信号frefとの位相差を位相検波回路103で検出し、その位相差を積分回路104で積分することによって生成した制御電圧Vcでフィルタ回路102の中心周波数をフィードバック制御するとともに、その制御電圧VcをマスターとなるRC型アクティブフィルタ回路のゲート端子に印加する電圧とすることで周波数特性の調整を行っていた。
このように、上記従来のフィルタ装置では、RC型アクティブフィルタ回路の周波数特性を調整するために基準となるクロック信号を利用していた。 As described above, the conventional filter device uses a reference clock signal in order to adjust the frequency characteristic of the RC active filter circuit.
ところが、フィルタ装置に必ずしも基準となるクロック信号が提供されるとは限られず、また、基準となるクロック信号を外部からフィルタ装置に入力することを強要するとフィルタ装置の使い勝手が低減してしまうおそれがあった。 However, the filter device is not necessarily provided with the reference clock signal, and if the reference clock signal is forced to be input from the outside to the filter device, the usability of the filter device may be reduced. there were.
また、フィルタ装置の内部に基準となるクロック信号が提供される場合であっても、そのクロック信号がRC型アクティブフィルタ回路やその周辺の回路の信号にノイズとして重畳されてしまい、フィルタ装置の特性が劣化してしまうおそれがあった。 Further, even when a reference clock signal is provided inside the filter device, the clock signal is superimposed as a noise on the signal of the RC active filter circuit and its peripheral circuits, and the characteristics of the filter device Could deteriorate.
そこで、請求項1に係る本発明では、電界効果トランジスタを抵抗素子として機能させたRC型アクティブフィルタ回路と、前記電界効果トランジスタの抵抗値を設定値に調整することで前記RC型アクティブフィルタ回路の周波数特性を調整する周波数調整回路とを有するフィルタ回路において、前記周波数調整回路は、前記電界効果トランジスタと相似特性を有する調整用の電界効果トランジスタを有し、この調整用の電界効果トランジスタのドレイン・ソース端子間の抵抗値が設定値になるように前記調整用の電界効果トランジスタのゲート端子に印加する電圧を調整し、その電圧を前記RC型アクティブフィルタ回路の電界効果トランジスタのゲート端子に印加するものであり、前記周波数調整回路は、前記電界効果トランジスタと相似特性を有する調整用の第1電界効果トランジスタと、前記電界効果トランジスタと相似特性を有し、前記第1電界効果トランジスタのソース端子にドレイン端子を接続した調整用の第2電界効果トランジスタと、前記第1電界効果トランジスタのドレイン端子に正転入力端子を接続し、第1電源に反転入力端子を接続し、前記第1及び第2電界効果トランジスタのゲート端子に出力端子を接続した第1のオペアンプと、前記第2電界効果トランジスタのソース端子にコレクタ端子を接続したバイポーラトランジスタと、前記第2電界効果トランジスタのソース端子に正転入力端子を接続し、前記第1電源よりも低い電源電圧の第2電源に反転入力端子を接続し、前記バイポーラトランジスタのベース端子にその出力端子を接続した第2のオペアンプと、前記第1電界効果トランジスタのドレイン端子と前記第1電源よりも電源電圧が高い第3電源との間に接続された可変電流源と、を有し、前記可変電流源は、固定抵抗と、外部から制御可能なスイッチを並列接続した複数の抵抗とを直列に接続して構成されていることにした。
Therefore, in the present invention according to
また、請求項2に係る本発明では、電界効果トランジスタを抵抗素子として機能させたRC型アクティブフィルタ回路と、前記電界効果トランジスタの抵抗値を設定値に調整することで前記RC型アクティブフィルタ回路の周波数特性を調整する周波数調整回路とを半導体基板上に形成したフィルタ装置において、
前記周波数調整回路は、前記電界効果トランジスタと相似特性を有する調整用の電界効果トランジスタを有し、この調整用の電界効果トランジスタのドレイン・ソース端子間の抵抗値が設定値になるように前記調整用の電界効果トランジスタのゲート端子に印加する電圧を調整し、その電圧を前記RC型アクティブフィルタ回路の電界効果トランジスタのゲート端子に印加するものであり、前記周波数調整回路は、前記電界効果トランジスタと相似特性を有する調整用の第1電界効果トランジスタと、前記電界効果トランジスタと相似特性を有し、前記第1電界効果トランジスタのソース端子にドレイン端子を接続した調整用の第2電界効果トランジスタと、前記第1電界効果トランジスタのドレイン端子に正転入力端子を接続し、第1電源に反転入力端子を接続し、前記第1及び第2電界効果トランジスタのゲート端子に出力端子を接続した第1のオペアンプと、前記第2電界効果トランジスタのソース端子にコレクタ端子を接続したバイポーラトランジスタと、前記第2電界効果トランジスタのソース端子に正転入力端子を接続し、前記第1電源よりも低い電源電圧の第2電源に反転入力端子を接続し、前記バイポーラトランジスタのベース端子にその出力端子を接続した第2のオペアンプと、前記第1電界効果トランジスタのドレイン端子と前記第1電源よりも電源電圧が高い第3電源との間に接続された可変電流源と、を有し、前記可変電流源は、固定抵抗と、外部から制御可能なスイッチを並列接続した複数の抵抗とを直列に接続して構成されていることにした。
According to the second aspect of the present invention, an RC active filter circuit in which a field effect transistor functions as a resistance element, and a resistance value of the field effect transistor adjusted to a set value to adjust the RC active filter circuit. In a filter device formed on a semiconductor substrate with a frequency adjustment circuit for adjusting frequency characteristics,
The frequency adjustment circuit includes an adjustment field effect transistor having similar characteristics to the field effect transistor, and the adjustment is performed so that a resistance value between a drain and a source terminal of the adjustment field effect transistor becomes a set value. Adjusting the voltage applied to the gate terminal of the field effect transistor for use, and applying the voltage to the gate terminal of the field effect transistor of the RC active filter circuit , the frequency adjusting circuit comprising: A first field effect transistor for adjustment having a similarity characteristic; a second field effect transistor for adjustment having a similarity characteristic to the field effect transistor and having a drain terminal connected to a source terminal of the first field effect transistor; A non-inverting input terminal is connected to a drain terminal of the first field effect transistor, and a first power source A first operational amplifier having an inverting input terminal connected and an output terminal connected to the gate terminals of the first and second field effect transistors; a bipolar transistor having a collector terminal connected to the source terminal of the second field effect transistor; A normal input terminal is connected to a source terminal of the second field effect transistor, an inverting input terminal is connected to a second power supply having a power supply voltage lower than that of the first power supply, and an output terminal is connected to a base terminal of the bipolar transistor. A variable current source connected between a second operational amplifier connected, a drain terminal of the first field effect transistor and a third power supply having a power supply voltage higher than the first power supply, and the variable current The source is configured by connecting in series a fixed resistor and a plurality of resistors in which externally controllable switches are connected in parallel .
そして、本発明では、以下に記載する効果を奏する。 And in this invention, there exists an effect described below.
すなわち、請求項1に係る本発明では、電界効果トランジスタを抵抗素子として機能させたRC型アクティブフィルタ回路と、前記電界効果トランジスタの抵抗値を設定値に調整することで前記RC型アクティブフィルタ回路の周波数特性を調整する周波数調整回路とを有するフィルタ回路において、前記周波数調整回路は、前記電界効果トランジスタと相似特性を有する調整用の電界効果トランジスタを有し、この調整用の電界効果トランジスタのドレイン・ソース端子間の抵抗値が設定値になるように前記調整用の電界効果トランジスタのゲート端子に印加する電圧を調整し、その電圧を前記RC型アクティブフィルタ回路の電界効果トランジスタのゲート端子に印加するものであり、前記周波数調整回路は、前記電界効果トランジスタと相似特性を有する調整用の第1電界効果トランジスタと、前記電界効果トランジスタと相似特性を有し、前記第1電界効果トランジスタのソース端子にドレイン端子を接続した調整用の第2電界効果トランジスタと、前記第1電界効果トランジスタのドレイン端子に正転入力端子を接続し、第1電源に反転入力端子を接続し、前記第1及び第2電界効果トランジスタのゲート端子に出力端子を接続した第1のオペアンプと、前記第2電界効果トランジスタのソース端子にコレクタ端子を接続したバイポーラトランジスタと、前記第2電界効果トランジスタのソース端子に正転入力端子を接続し、前記第1電源よりも低い電源電圧の第2電源に反転入力端子を接続し、前記バイポーラトランジスタのベース端子にその出力端子を接続した第2のオペアンプと、前記第1電界効果トランジスタのドレイン端子と前記第1電源よりも電源電圧が高い第3電源との間に接続された可変電流源と、を有し、前記可変電流源は、固定抵抗と、外部から制御可能なスイッチを並列接続した複数の抵抗とを直列に接続して構成されているので、基準となるクロック信号を用いずにRC型アクティブフィルタ回路の周波数特性を調整することができ、しかも、RC型アクティブフィルタ回路を構成する電界効果トランジスタの寄生容量に起因する中心周波数のずれをも調整することができる。さらに、2個の調整用の電界効果トランジスタをカスケード接続しているため、それぞれの電界効果トランジスタが互いに偶数次の歪を相殺しあうことになり、調整する中心周波数の誤差を少なくすることができる。
That is, in the present invention according to
また、請求項2に係る本発明では、電界効果トランジスタを抵抗素子として機能させたRC型アクティブフィルタ回路と、前記電界効果トランジスタの抵抗値を設定値に調整することで前記RC型アクティブフィルタ回路の周波数特性を調整する周波数調整回路とを半導体基板上に形成したフィルタ装置において、
前記周波数調整回路は、前記電界効果トランジスタと相似特性を有する調整用の電界効果トランジスタを有し、この調整用の電界効果トランジスタのドレイン・ソース端子間の抵抗値が設定値になるように前記調整用の電界効果トランジスタのゲート端子に印加する電圧を調整し、その電圧を前記RC型アクティブフィルタ回路の電界効果トランジスタのゲート端子に印加するものであり、前記周波数調整回路は、前記電界効果トランジスタと相似特性を有する調整用の第1電界効果トランジスタと、前記電界効果トランジスタと相似特性を有し、前記第1電界効果トランジスタのソース端子にドレイン端子を接続した調整用の第2電界効果トランジスタと、前記第1電界効果トランジスタのドレイン端子に正転入力端子を接続し、第1電源に反転入力端子を接続し、前記第1及び第2電界効果トランジスタのゲート端子に出力端子を接続した第1のオペアンプと、前記第2電界効果トランジスタのソース端子にコレクタ端子を接続したバイポーラトランジスタと、前記第2電界効果トランジスタのソース端子に正転入力端子を接続し、前記第1電源よりも低い電源電圧の第2電源に反転入力端子を接続し、前記バイポーラトランジスタのベース端子にその出力端子を接続した第2のオペアンプと、前記第1電界効果トランジスタのドレイン端子と前記第1電源よりも電源電圧が高い第3電源との間に接続された可変電流源と、を有し、前記可変電流源は、固定抵抗と、外部から制御可能なスイッチを並列接続した複数の抵抗とを直列に接続して構成されているため、基準となるクロック信号を用いずにRC型アクティブフィルタ回路の周波数特性を調整することができ、しかも、RC型アクティブフィルタ回路を構成する電界効果トランジスタの寄生容量に起因する中心周波数のずれをも調整することができる。さらに、2個の調整用の電界効果トランジスタをカスケード接続しているため、それぞれの電界効果トランジスタが互いに偶数次の歪を相殺しあうことになり、調整する中心周波数の誤差を少なくすることができる。
According to the second aspect of the present invention, an RC active filter circuit in which a field effect transistor functions as a resistance element, and a resistance value of the field effect transistor adjusted to a set value to adjust the RC active filter circuit. In a filter device formed on a semiconductor substrate with a frequency adjustment circuit for adjusting frequency characteristics,
The frequency adjustment circuit includes an adjustment field effect transistor having similar characteristics to the field effect transistor, and the adjustment is performed so that a resistance value between a drain and a source terminal of the adjustment field effect transistor becomes a set value. Adjusting the voltage applied to the gate terminal of the field effect transistor for use, and applying the voltage to the gate terminal of the field effect transistor of the RC active filter circuit , the frequency adjusting circuit comprising: A first field effect transistor for adjustment having a similarity characteristic; a second field effect transistor for adjustment having a similarity characteristic to the field effect transistor and having a drain terminal connected to a source terminal of the first field effect transistor; A non-inverting input terminal is connected to a drain terminal of the first field effect transistor, and a first power source A first operational amplifier having an inverting input terminal connected and an output terminal connected to the gate terminals of the first and second field effect transistors; a bipolar transistor having a collector terminal connected to the source terminal of the second field effect transistor; A normal input terminal is connected to a source terminal of the second field effect transistor, an inverting input terminal is connected to a second power supply having a power supply voltage lower than that of the first power supply, and an output terminal is connected to a base terminal of the bipolar transistor. A variable current source connected between a second operational amplifier connected, a drain terminal of the first field effect transistor and a third power supply having a power supply voltage higher than the first power supply, and the variable current source consists a fixed resistor, because it is composed by connecting a plurality of resistors connected in parallel controllable switch externally in series, reference click Tsu can adjust the frequency characteristic of the RC type active filter circuit without using the click signal, moreover, possible to adjust the deviation of the center frequency caused by the parasitic capacitance of the field effect transistors constituting an RC-type active filter circuit Can do. Further, since the two field effect transistors for adjustment are cascade-connected, each field effect transistor cancels out even-order distortion from each other, and the error of the center frequency to be adjusted can be reduced. .
本発明に係るフィルタ装置は、RC型アクティブフィルタ回路とその周波数特性を調整する周波数調整回路とから構成したフィルタ回路を半導体基板上に形成したものである。 In the filter device according to the present invention, a filter circuit including an RC active filter circuit and a frequency adjustment circuit for adjusting the frequency characteristic thereof is formed on a semiconductor substrate.
そして、RC型アクティブフィルタ回路は、電界効果トランジスタのドレイン・ソース間抵抗を利用することによって電界効果トランジスタを抵抗素子として機能させるように構成したものである。 The RC active filter circuit is configured to make the field effect transistor function as a resistance element by utilizing the drain-source resistance of the field effect transistor.
また、周波数調整回路は、RC型アクティブフィルタを構成する電界効果トランジスタのゲート端子に印加する電圧を調整することによって、電界効果トランジスタのドレイン・ソース間抵抗の抵抗値を調整し、これによってRC型アクティブフィルタ回路の中心周波数やカットオフ周波数などの周波数特性を調整するように構成したものである。 The frequency adjustment circuit adjusts the resistance value of the drain-source resistance of the field effect transistor by adjusting the voltage applied to the gate terminal of the field effect transistor constituting the RC type active filter, and thereby the RC type The frequency characteristics such as the center frequency and cut-off frequency of the active filter circuit are adjusted.
しかも、本発明に係るフィルタ回路では、周波数調整回路にRC型アクティブフィルタ回路を構成する電界効果トランジスタと相似特性(同一特性を含む。)を有する調整用の電界効果トランジスタを設け、この調整用の電界効果トランジスタのドレイン・ソース端子間の抵抗値が予め設定した設定値になるように調整用の電界効果トランジスタのゲート端子に印加する電圧を調整し、その電圧をRC型アクティブフィルタ回路を構成する電界効果トランジスタのゲート端子に印加するように構成している。 Moreover, in the filter circuit according to the present invention, the frequency adjustment circuit is provided with an adjustment field effect transistor having similar characteristics (including the same characteristics) as the field effect transistor constituting the RC active filter circuit. The voltage applied to the gate terminal of the field effect transistor for adjustment is adjusted so that the resistance value between the drain and source terminals of the field effect transistor becomes a preset value, and this voltage constitutes the RC active filter circuit. The voltage is applied to the gate terminal of the field effect transistor.
このように、電界効果トランジスタと相似特性を有する調整用の電界効果トランジスタのドレイン・ソース端子間の抵抗値が設定値になるように調整することでRC型アクティブフィルタ回路の周波数特性を調整するようにしているため、RC型アクティブフィルタ回路を構成する電界効果トランジスタの閾値電圧や電圧・電流特性βなどのばらつきに起因する抵抗値のばらつきを調整することによってRC型アクティブフィルタ回路の周波数特性を良好に調整することができ、しかも、RC型アクティブフィルタ回路の周波数特性を調整するために基準となるクロック信号を別途用意する必要がなくなり、フィルタ装置の使い勝手を向上させることができる。 As described above, the frequency characteristic of the RC active filter circuit is adjusted by adjusting the resistance value between the drain and source terminals of the adjustment field effect transistor having similar characteristics to the field effect transistor to be a set value. Therefore, the frequency characteristics of the RC active filter circuit can be improved by adjusting the variation of the resistance value caused by the variation of the threshold voltage and the voltage / current characteristic β of the field effect transistor constituting the RC active filter circuit. In addition, it is not necessary to separately prepare a reference clock signal for adjusting the frequency characteristics of the RC type active filter circuit, and the usability of the filter device can be improved.
また、フィルタ装置の内部に基準となるクロック信号が供給されなくなることによって、クロック信号がRC型アクティブフィルタ回路やその周辺の回路の信号にノイズとして重畳されてしまうことがなくなり、ノイズの影響によるフィルタ装置の特性劣化を未然に防止することができる。 Further, since the reference clock signal is not supplied to the inside of the filter device, the clock signal is not superimposed on the signal of the RC type active filter circuit or its peripheral circuit as noise, and the filter due to the influence of noise is eliminated. It is possible to prevent deterioration of the characteristics of the apparatus.
特に、調整用の電界効果トランジスタのドレイン・ソース端子間抵抗の設定値を変更できるようにした場合には、この設定値を適宜変更することによって、RC型アクティブフィルタ回路を構成する電界効果トランジスタの容量の製造ばらつきに起因する周波数特性のずれをも調整することができる。 In particular, when the setting value of the resistance between the drain and source terminals of the adjustment field effect transistor can be changed, the setting value of the field effect transistor constituting the RC active filter circuit can be changed by appropriately changing the setting value. It is also possible to adjust the frequency characteristic shift caused by the manufacturing variation of the capacitance.
また、2個の調整用の電界効果トランジスタをカスケード接続した場合には、それぞれの電界効果トランジスタが互いに偶数次の歪を相殺しあうことになり、調整する周波数の誤差を少なくすることができる。 Further, when two adjustment field effect transistors are cascade-connected, each field effect transistor cancels out even-order distortion with each other, and an error in frequency to be adjusted can be reduced.
以下に、本発明に係るフィルタ回路の具体的な構成について図面を参照しながら説明する。 The specific configuration of the filter circuit according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
本発明に係るフィルタ回路は、RC型アクティブフィルタ回路1とその周波数特性(中心周波数)を調整するための周波数調整回路2とから構成している。
The filter circuit according to the present invention includes an RC
RC型アクティブフィルタ回路1は、図1に示すように、バイクワッド型のバンドパスフィルタで構成しており、入力端子3,4に入力された信号をフィルタ処理して出力端子5,6から出力するようにしている。
As shown in FIG. 1, the RC-type
このRC型アクティブフィルタ回路1では、電界効果トランジスタM1のドレイン・ソース端子間の抵抗を利用することで電界効果トランジスタM1を抵抗素子として機能させており、この電界効果トランジスタM1のゲート端子に制御端子7を介して印加する電圧Vcによってソース・ドレイン端子間の抵抗の値を調整することでRCアクティブフィルタ回路1の中心周波数を調整することができるようにしている。図2は、このRC型アクティブフィルタ回路1の等価回路図である。
In this RC type
周波数調整回路2は、図3に示すように、RC型アクティブフィルタ回路1の抵抗素子を構成する電界効果トランジスタM1と相似特性を持った調整用の電界効果トランジスタM2を有しており、この調整用の電界効果トランジスタM2のドレイン・ソース端子間の抵抗値が予め設定した設定値になるように調整用の電界効果トランジスタM2のゲート端子に印加する電圧Vcを調整し、その電圧VcをRC型アクティブフィルタ回路1の電界効果トランジスタM1のゲート端子に印加するように構成している。
As shown in FIG. 3, the
具体的には、周波数調整回路2は、調整用の電界効果トランジスタM2のソース端子にRC型アクティブフィルタ回路1の基準電圧と等しい電圧Vrefを有する電源E1を接続し、この電源E1にグランド端子GNDを接続し、一方、調整用の電界効果トランジスタM2のドレイン端子に所定の電流Irefを通電する電流源I1を接続し、この電流源I1にグランド端子GNDに接続している。
Specifically, the
また、周波数調整回路2は、オペアンプA1の正転入力端子に調整用の電界効果トランジスタM2のドレイン端子を接続し、一方、オペアンプA1の反転入力端子に電圧Vref+ΔVを有する電源E2を接続し、この電源E2にグランド端子GNDを接続し、さらには、オペアンプA1の出力端子を調整用の電界効果トランジスタM2のゲート端子に接続している。
The
これにより、周波数調整回路2は、調整用の電界効果トランジスタM2のドレイン端子の電位が電圧Vref+ΔVとなるようにオペアンプA1で調整用の電界効果トランジスタM2のゲート端子に帰還をかけ、調整用の電界効果トランジスタM2のドレイン・ソース間に電圧ΔV及び電流Irefが通電されるようにして、調整用の電界効果トランジスタM2のドレイン・ソース間の抵抗値Rが、
R=ΔV/Iref
で決定される設定値になるようにしている。
Thereby, the
R = ΔV / Iref
The set value is determined by.
そして、上記構成のフィルタ回路では、周波数調整回路2の調整用の電界効果トランジスタM2がRC型アクティブフィルタ回路1を構成する電界効果トランジスタM1と相似特性を有することから、オペアンプA1の出力端子の電圧Vcを電界効果トランジスタM1のゲート端子に印加することによって、この電界効果トランジスタM1のドレイン・ソース端子間の抵抗値を設定値に調整することができる。
In the filter circuit having the above configuration, the adjustment field effect transistor M2 of the
これにより、フィルタ回路では、RC型アクティブフィルタ回路1の製造上のばらつきや温度変化や電源電圧の変化が生じても、RC型アクティブフィルタ回路1の電界効果トランジスタM1の抵抗値を設定値に調整することができ、RC型アクティブフィルタ回路の周波数特性の変動を未然に防止することができる。
As a result, in the filter circuit, the resistance value of the field effect transistor M1 of the RC
図3に示す周波数調整回路2では、1個の調整用の電界効果トランジスタM2を用いて構成しているが、これを2個の調整用の電界効果トランジスタM3,M4をカスケード接続した構成の周波数調整回路8とすることもできる。
The
すなわち、周波数調整回路8は、図4に示すように、図3に示す周波数調整回路2の1個の調整用の電界効果トランジスタM2に代えて2個の調整用の電界効果トランジスタM3,M4を用い、この調整用の電界効果トランジスタM3のソース端子と調整用の電界効果トランジスタM4のドレイン端子とを直接接続し、これらの調整用の電界効果トランジスタM3,M4のゲート端子をオペアンプA2の出力端子に接続している。
That is, as shown in FIG. 4, the
また、周波数調整回路8は、調整用の電界効果トランジスタM4のソース端子に電圧Vref−ΔV/2を有する電源E3を接続し、この電源E3にグランド端子GNDを接続し、一方、調整用の電界効果トランジスタM3のドレイン端子に所定の電流Irefを通電する電流源I2を接続し、この電流源I2にグランド端子GNDを接続し、さらには、オペアンプA2の正転入力端子に調整用の電界効果トランジスタM3のドレイン端子を接続し、一方、オペアンプA2の反転入力端子に電圧Vref+ΔV/2を有する電源E4を接続し、この電源E4にグランド端子GNDを接続して、それぞれの調整用の電界効果トランジスタM3,M4のドレイン・ソース間に電圧ΔV/2が印加されるようにしている。
The
このように、2個の調整用の電界効果トランジスタM3,M4をカスケード接続した周波数調整回路8では、それぞれの調整用の電界効果トランジスタM3,M4が互いに偶数次の歪を相殺しあい、偶数次の歪による影響を低減することができ、これによって、調整する周波数の誤差を少なくすることができる。
In this way, in the
しかも、それぞれの調整用の電界効果トランジスタM3,M4のドレイン・ソース間の電圧を大きくすることもでき、その場合には、オフセット電圧による影響をも低減することができ、これによっても、調整する周波数の誤差を少なくすることができる。 In addition, the voltage between the drain and source of each of the field effect transistors M3 and M4 for adjustment can be increased, and in this case, the influence of the offset voltage can also be reduced, and the adjustment is performed accordingly. Frequency error can be reduced.
なお、図5に示すように、カスケード接続した2個の調整用の電界効果トランジスタM3,M4は、ゲート幅Wが等しくゲート長Lが2倍の1個の調整用の電界効果トランジスタM5に置き換えても同様の効果を奏する。 As shown in FIG. 5, two adjustment field effect transistors M3 and M4 connected in cascade are replaced with one adjustment field effect transistor M5 having the same gate width W and twice the gate length L. However, the same effect is obtained.
図3及び図4に示した周波数調整回路2,8では、調整用の電界効果トランジスタM2,M3,M4のゲート端子の電位を直接フィードバック制御することでゲート端子の電圧を調整するようにしているが、調整用の電界効果トランジスタM6,M7のドレイン・ソース間に通電される電流をフィードバック制御することでゲート端子の電圧を調整するように周波数調整回路9を構成することもできる。
In the
すなわち、周波数調整回路9は、図6に示すように、調整用の電界効果トランジスタM6のソース端子と調整用の電界効果トランジスタM7のドレイン端子とを直接接続するとともに、これらの調整用の電界効果トランジスタM6,M7のゲート端子同士を共通接続することによって2個の調整用の電界効果トランジスタM6,M7をカスケード接続し、調整用の電界効果トランジスタM7のソース端子に電圧Vref−ΔV/2を有する電源E5を接続し、この電源E5にグランド端子GNDを接続し、一方、調整用の電界効果トランジスタM6のドレイン端子にnpn型のバイポーラトランジスタQ1のエミッタ端子を接続し、このバイポーラトランジスタQ1のコレクタ端子に所定の電流Irefを通電する電流源I3を接続し、この電流源I3にグランド端子GNDを接続し、さらには、バイポーラトランジスタQ1のコレクタ端子を調整用の電界効果トランジスタM6,M7のゲート端子に接続している。 That is, the frequency adjustment circuit 9 directly connects the source terminal of the adjustment field effect transistor M6 and the drain terminal of the adjustment field effect transistor M7 as shown in FIG. By connecting the gate terminals of the transistors M6 and M7 in common, two adjustment field effect transistors M6 and M7 are cascade-connected, and the source terminal of the adjustment field effect transistor M7 has a voltage Vref−ΔV / 2. Connect the power supply E5, connect the ground terminal GND to this power supply E5, and connect the emitter terminal of the npn-type bipolar transistor Q1 to the drain terminal of the field effect transistor M6 for adjustment, and the collector terminal of this bipolar transistor Q1 Is connected to a current source I3 that supplies a predetermined current Iref, a ground terminal GND is connected to the current source I3, and further, a bipolar transistor is connected. The collector terminal of Njisuta Q1 is connected to the gate terminal of the field effect transistors M6, M7 for adjustment.
また、周波数調整回路9は、調整用の電界効果トランジスタM6のドレイン端子をオペアンプA3の反転入力端子に接続する一方、このオペアンプA3の正転入力端子に電圧Vref+ΔV/2を有する電源E6を接続し、この電源E6にグランド端子GNDを接続しており、それぞれの調整用の電界効果トランジスタM6,M7のドレイン・ソース間に電圧ΔV/2が印加されるようにしている。 The frequency adjusting circuit 9 connects the drain terminal of the field effect transistor M6 for adjustment to the inverting input terminal of the operational amplifier A3, and connects the power supply E6 having the voltage Vref + ΔV / 2 to the normal input terminal of the operational amplifier A3. A ground terminal GND is connected to the power source E6, and a voltage ΔV / 2 is applied between the drain and source of each of the field effect transistors M6 and M7 for adjustment.
さらに、周波数調整回路9は、オペアンプA3の出力端子をバイポーラトランジスタQ1のベース端子に接続している。 Further, the frequency adjustment circuit 9 connects the output terminal of the operational amplifier A3 to the base terminal of the bipolar transistor Q1.
そして、周波数調整回路9では、調整用の電界効果トランジスタM6,M7のドレイン・ソース端子間に電流Irefが通電されるようにオペアンプA3で帰還をかけるようにしている。 In the frequency adjusting circuit 9, feedback is applied by the operational amplifier A3 so that the current Iref is supplied between the drain and source terminals of the adjusting field effect transistors M6 and M7.
これにより、周波数調整回路9では、調整用の電界効果トランジスタM6,M7のドレイン・ソース間に通電される電流を調整することによって、調整用の電界効果トランジスタM6,M7のゲート端子の電圧を調整し、そのゲート端子での電圧を制御端子7を介してRC型アクティブフィルタ回路1の電界効果トランジスタM1のゲート端子に印加するようにしている。
As a result, the frequency adjusting circuit 9 adjusts the voltage at the gate terminals of the adjusting field effect transistors M6 and M7 by adjusting the current passed between the drain and source of the adjusting field effect transistors M6 and M7. The voltage at the gate terminal is applied to the gate terminal of the field effect transistor M1 of the RC type
以上に説明した周波数調整回路2,8,9では、電流源I1,I2,I3での電流値や電圧源E1〜E6での電圧値を一定としているが、これらの電流値や電圧値を変更できるようにした可変電流源や可変電圧源として、こららの電流値や電圧値を変更することで調整用の電界効果トランジスタM2〜M7の抵抗値の設定値を変更できるようにすることもできる。
In the
たとえば、図7に示す周波数調整回路10では、電流源で発生する電流値を外部から入力される4ビットデータを用いて変更できるように構成している。
For example, the
すなわち、周波数調整回路10は、図7に示すように、調整用の電界効果トランジスタM8のソース端子と調整用の電界効果トランジスタM9のドレイン端子とを直接接続するとともに、これらの調整用の電界効果トランジスタM8,M9のゲート端子同士を共通接続することによって2個の調整用の電界効果トランジスタM8,M9をカスケード接続し、調整用の電界効果トランジスタM8のドレイン端子に可変電流源11を接続し、この可変電流源11にグランド端子GNDを接続している。
That is, the
この可変電流源11は、固定抵抗R0と、スイッチS1〜S4を並列接続したスイッチング抵抗R1〜R4と、電圧Vref+ΔV/2+VRを有する電圧源E9とで構成し、固定抵抗R0とスイッチング抵抗R1〜R4との間に電圧VRが印加されるようにしており、スイッチング抵抗R1〜R4の抵抗値をそれぞれ倍増させた値とし、これらのスイッチング抵抗R1〜R4に並列接続したスイッチS1〜S4を外部から入力する4ビットデータで断続制御することによって合成抵抗値を変更して、この可変電流値11で発生する電流値を増減できるようにしている。
The variable
また、周波数調整回路10は、調整用の電界効果トランジスタM8のソース端子をオペアンプA4の正転入力端子に接続する一方、このオペアンプA4の反転入力端子に電圧Vref+ΔV/2を有する電源E7を接続し、この電源E7にグランド端子GNDを接続して、さらには、オペアンプA4の出力端子に調整用の電界効果トランジスタM8,M9のゲート端子を接続している。
The
さらに、周波数調整回路10は、調整用の電界効果トランジスタM9のソース端子にnpn型のバイポーラトランジスタQ2のコレクタ端子を接続し、このバイポーラトランジスタQ2のエミッタ端子にグランド端子GNDを接続し、さらには、このバイポーラトランジスタQ2のコレクタ端子をオペアンプA5の正転入力端子に接続する一方、このオペアンプA5の反転入力端子に電圧Vref−ΔV/2を有する電源E8を接続し、この電源E8にグランド端子GNDを接続している。
Further, the
そして、周波数調整回路10は、オペアンプA4によって調整用の電界効果トランジスタM8のドレイン端子が電圧Vref+ΔV/2となるように帰還をかけるとともに、オペアンプA5によって調整用の電界効果トランジスタM9のソース端子が電圧Vref−ΔV/2となるように帰還をかけることによって、調整用の電界効果トランジスタM8,M9のゲート端子の電圧を調整し、そのゲート端子での電圧を制御端子7を介してRC型アクティブフィルタ回路1の電界効果トランジスタM1のゲート端子に印加するようにしている。
The
この周波数調整回路10では、可変電流値11で発生する電流値を増減することによって調整用の電界効果トランジスタM8,M9のドレイン・ソース端子間の抵抗値の設定値を変更できるようにしており、この設定値を適宜変更することによって、RC型アクティブフィルタ回路1を構成する電界効果トランジスタM1の容量に製造ばらつきに起因する周波数特性のずれをも調整することができる。
In this
1 RC型アクティブフィルタ回路
2,8,9,10 周波数調整回路
3,4 入力端子
5,6 出力端子
7 制御端子
11 可変電流源
M1 電界効果トランジスタ
M2〜M9 調整用の電界効果トランジスタ
I1〜I3 電流源
E1〜E9 電源
Q1,Q2 バイポーラトランジスタ
A1〜A5 オペアンプ
1 RC active filter circuit
2,8,9,10 Frequency adjustment circuit
3,4 input terminals
5,6
11 Variable current source
M1 field effect transistor
M2-M9 field effect transistors for adjustment
I1 to I3 Current source
E1 to E9 power supply
Q1, Q2 Bipolar transistor
A1-A5 operational amplifier
Claims (2)
前記周波数調整回路は、前記電界効果トランジスタと相似特性を有する調整用の電界効果トランジスタを有し、この調整用の電界効果トランジスタのドレイン・ソース端子間の抵抗値が設定値になるように前記調整用の電界効果トランジスタのゲート端子に印加する電圧を調整し、その電圧を前記RC型アクティブフィルタ回路の電界効果トランジスタのゲート端子に印加するものであり、
前記周波数調整回路は、
前記電界効果トランジスタと相似特性を有する調整用の第1電界効果トランジスタと、
前記電界効果トランジスタと相似特性を有し、前記第1電界効果トランジスタのソース端子にドレイン端子を接続した調整用の第2電界効果トランジスタと、
前記第1電界効果トランジスタのドレイン端子に正転入力端子を接続し、第1電源に反転入力端子を接続し、前記第1及び第2電界効果トランジスタのゲート端子に出力端子を接続した第1のオペアンプと、
前記第2電界効果トランジスタのソース端子にコレクタ端子を接続したバイポーラトランジスタと、
前記第2電界効果トランジスタのソース端子に正転入力端子を接続し、前記第1電源よりも低い電源電圧の第2電源に反転入力端子を接続し、前記バイポーラトランジスタのベース端子にその出力端子を接続した第2のオペアンプと、
前記第1電界効果トランジスタのドレイン端子と前記第1電源よりも電源電圧が高い第3電源との間に接続された可変電流源と、を有し、
前記可変電流源は、固定抵抗と、外部から制御可能なスイッチを並列接続した複数の抵抗とを直列に接続して構成されているフィルタ回路。 An RC active filter circuit in which a field effect transistor functions as a resistance element; and a frequency adjustment circuit that adjusts a frequency characteristic of the RC active filter circuit by adjusting a resistance value of the field effect transistor to a set value. In the filter circuit,
The frequency adjustment circuit includes an adjustment field effect transistor having similar characteristics to the field effect transistor, and the adjustment is performed so that a resistance value between a drain and a source terminal of the adjustment field effect transistor becomes a set value. Adjusting the voltage applied to the gate terminal of the field effect transistor, and applying the voltage to the gate terminal of the field effect transistor of the RC active filter circuit ,
The frequency adjustment circuit includes:
A first field effect transistor for adjustment having similar characteristics to the field effect transistor;
A second field effect transistor for adjustment having a similar characteristic to the field effect transistor and having a drain terminal connected to a source terminal of the first field effect transistor;
A first input terminal connected to the drain terminal of the first field effect transistor, an inverting input terminal connected to the first power source, and an output terminal connected to the gate terminals of the first and second field effect transistors. An operational amplifier,
A bipolar transistor having a collector terminal connected to a source terminal of the second field effect transistor;
A normal input terminal is connected to a source terminal of the second field effect transistor, an inverting input terminal is connected to a second power supply having a power supply voltage lower than that of the first power supply, and an output terminal is connected to a base terminal of the bipolar transistor. A connected second operational amplifier;
A variable current source connected between a drain terminal of the first field effect transistor and a third power source having a power source voltage higher than that of the first power source;
The variable current source is a filter circuit configured by connecting in series a fixed resistor and a plurality of resistors in which externally controllable switches are connected in parallel .
前記周波数調整回路は、前記電界効果トランジスタと相似特性を有する調整用の電界効果トランジスタを有し、この調整用の電界効果トランジスタのドレイン・ソース端子間の抵抗値が設定値になるように前記調整用の電界効果トランジスタのゲート端子に印加する電圧を調整し、その電圧を前記RC型アクティブフィルタ回路の電界効果トランジスタのゲート端子に印加するものであり、
前記周波数調整回路は、
前記電界効果トランジスタと相似特性を有する調整用の第1電界効果トランジスタと、
前記電界効果トランジスタと相似特性を有し、前記第1電界効果トランジスタのソース端子にドレイン端子を接続した調整用の第2電界効果トランジスタと、
前記第1電界効果トランジスタのドレイン端子に正転入力端子を接続し、第1電源に反転入力端子を接続し、前記第1及び第2電界効果トランジスタのゲート端子に出力端子を接続した第1のオペアンプと、
前記第2電界効果トランジスタのソース端子にコレクタ端子を接続したバイポーラトランジスタと、
前記第2電界効果トランジスタのソース端子に正転入力端子を接続し、前記第1電源よりも低い電源電圧の第2電源に反転入力端子を接続し、前記バイポーラトランジスタのベース端子にその出力端子を接続した第2のオペアンプと、
前記第1電界効果トランジスタのドレイン端子と前記第1電源よりも電源電圧が高い第3電源との間に接続された可変電流源と、を有し、
前記可変電流源は、固定抵抗と、外部から制御可能なスイッチを並列接続した複数の抵抗とを直列に接続して構成されているフィルタ装置。 An RC active filter circuit in which a field effect transistor functions as a resistance element, and a frequency adjustment circuit that adjusts a frequency characteristic of the RC active filter circuit by adjusting a resistance value of the field effect transistor to a set value In the filter device formed on the substrate,
The frequency adjustment circuit includes an adjustment field effect transistor having similar characteristics to the field effect transistor, and the adjustment is performed so that a resistance value between a drain and a source terminal of the adjustment field effect transistor becomes a set value. Adjusting the voltage applied to the gate terminal of the field effect transistor, and applying the voltage to the gate terminal of the field effect transistor of the RC active filter circuit ,
The frequency adjustment circuit includes:
A first field effect transistor for adjustment having similar characteristics to the field effect transistor;
A second field effect transistor for adjustment having a similar characteristic to the field effect transistor and having a drain terminal connected to a source terminal of the first field effect transistor;
A first input terminal connected to the drain terminal of the first field effect transistor, an inverting input terminal connected to the first power source, and an output terminal connected to the gate terminals of the first and second field effect transistors. An operational amplifier,
A bipolar transistor having a collector terminal connected to a source terminal of the second field effect transistor;
A normal input terminal is connected to a source terminal of the second field effect transistor, an inverting input terminal is connected to a second power supply having a power supply voltage lower than that of the first power supply, and an output terminal is connected to a base terminal of the bipolar transistor. A connected second operational amplifier;
A variable current source connected between a drain terminal of the first field effect transistor and a third power source having a power source voltage higher than that of the first power source;
The variable current source is a filter device configured by connecting in series a fixed resistor and a plurality of resistors in which externally controllable switches are connected in parallel .
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