JP5019059B2 - Integration circuit using switched capacitor circuit, low-pass filter, and electronic equipment - Google Patents

Integration circuit using switched capacitor circuit, low-pass filter, and electronic equipment Download PDF

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Description

本発明は、スイッチトキャパシタ回路を用いた積分回路およびローパスフィルタおよび電子機器等に関する。   The present invention relates to an integrating circuit using a switched capacitor circuit, a low-pass filter, an electronic device, and the like.

スイッチトキャパシタ回路については、例えば、特許文献1に記載されている。また、素子値の広がりを抑えた2次のスイッチトキャパシタフィルタ(SCF)については、非特許文献1に記載されている。
特開平06−061793号公報 電子情報通信学会技術研究報告CAS89−163//CS89−123//DSP89−62『素子値の広がりを抑えた2次SCF』石川、安斎、藤井
The switched capacitor circuit is described in Patent Document 1, for example. Non-Patent Document 1 describes a secondary switched capacitor filter (SCF) that suppresses the spread of element values.
Japanese Patent Laid-Open No. 06-061793 IEICE technical report CAS89-163 // CS89-123 // DSP89-62 "Secondary SCF with suppressed spread of device values" Ishikawa, Anzai, Fujii

入力抵抗(R)ならびに容量(C)の時定数を利用したRC積分回路(ローパスフィルタ:LPF)のカットオフ周波数fcは、以下のように表わされる。fc=(1/(2πCiR))。Ciは、オペアンプの帰還ループに設けられる帰還容量(積分容量)である。ここで、カットオフ周波数を極めて低周波数(例えば、1Hz程度)とする場合を想定する。この場合、帰還容量Ciの容量値が大きくなり、回路の占有面積が飛躍的に増大する。よって、抵抗Rを大きくすることが望まれる。   The cut-off frequency fc of the RC integration circuit (low-pass filter: LPF) using the time constant of the input resistance (R) and the capacitance (C) is expressed as follows. fc = (1 / (2πCiR)). Ci is a feedback capacitance (integration capacitance) provided in the feedback loop of the operational amplifier. Here, it is assumed that the cut-off frequency is extremely low (for example, about 1 Hz). In this case, the capacitance value of the feedback capacitor Ci increases, and the area occupied by the circuit increases dramatically. Therefore, it is desirable to increase the resistance R.

入力抵抗Rをスイッチトキャパシタ回路で構成したとき、その抵抗Rの抵抗値は、以下のように表わされる。   When the input resistor R is composed of a switched capacitor circuit, the resistance value of the resistor R is expressed as follows.

R=1/(fs・Cs)(fs:サンプリングクロック周波数,Cs:スイッチトキャパシタの容量)。サンプリングクロック周波数fsを小さくすれば、スイッチトキャパシタ回路の等価抵抗Rを高抵抗化することができる。   R = 1 / (fs · Cs) (fs: sampling clock frequency, Cs: capacitance of switched capacitor). If the sampling clock frequency fs is reduced, the equivalent resistance R of the switched capacitor circuit can be increased.

しかし、実際は、サンプリングクロックが漏れ込むため、これを除去するために、スイッチトキャパシタ回路の前後にプリフィルタならびにポストフィルタを設けるのが通常である。サンプリングクロック周波数fsが下がれば、今度は、サンプリングクロックの漏れ成分を除去するために、プリフィルタやポストフィルタの帯域を狭める必要があり、そうすると、上式から、結局、帰還容量Ciを増大させる必要があり、プリフィルタやポストフィルタの占有面積が増大する。よって、スイッチトキャパシタ回路と、プリフィルタならびにポストフィルタを含めた全体の回路の占有面積を削減することはできない。   However, in practice, since the sampling clock leaks, in order to remove this, it is usual to provide a prefilter and a postfilter before and after the switched capacitor circuit. If the sampling clock frequency fs is lowered, it is necessary to narrow the band of the pre-filter and post-filter in order to remove the leakage component of the sampling clock. Then, from the above equation, it is necessary to increase the feedback capacitance Ci after all. And the area occupied by the pre-filter and post-filter increases. Therefore, the occupied area of the entire circuit including the switched capacitor circuit, the prefilter, and the postfilter cannot be reduced.

よって、スイッチトキャパシタ回路を用いて高抵抗Rを実現しようとすると、スイッチトキャパシタ回路の容量Csの容量値を小さくしなければならないが、容量Csの容量値を小さくしていけば、充放電の電流量が減少し、ノイズの影響を直接に受けるようになってしまうため、限界がある。   Therefore, if a high resistance R is to be realized using a switched capacitor circuit, the capacitance value of the capacitor Cs of the switched capacitor circuit must be reduced. However, if the capacitance value of the capacitor Cs is reduced, the charge / discharge current is reduced. There is a limit because the amount is reduced and directly affected by noise.

つまり、スイッチキャパシタを用いた積分回路(SC積分回路)において、カットオフ周波数fcを極めて低周波数とするとき、スイットとキャパシタCsの容量と帰還容量Ciの容量値との比(Cs/Ci)を極端に小さくする必要がある。しかし、帰還容量Ciのサイズを増大させれば、回路の占有面積は飛躍的に増大する。逆に、帰還容量Ciのサイズを小さくする場合、ICにおける回路の最小寸法が決まっているため、サイズの縮小には限界がある。   That is, in the integration circuit (SC integration circuit) using the switch capacitor, when the cut-off frequency fc is extremely low, the ratio (Cs / Ci) between the capacitance of the switch and the capacitor Cs and the capacitance value of the feedback capacitance Ci is set. It needs to be extremely small. However, if the size of the feedback capacitor Ci is increased, the area occupied by the circuit increases dramatically. On the other hand, when the size of the feedback capacitor Ci is reduced, there is a limit in reducing the size because the minimum size of the circuit in the IC is determined.

上述の非特許文献1には、スイッチトキャパシタ回路の面積の広がりを抑制できる旨が記載されているが、面積削減の効果は平方根程度であると記載されており、面積の広がり抑制には限界がある。   The above-mentioned Non-Patent Document 1 describes that the area expansion of the switched capacitor circuit can be suppressed, but it is described that the effect of area reduction is about the square root, and there is a limit to the area expansion suppression. is there.

本発明はこのような考察に基づいてなされたものである。本発明の幾つかの実施形態によれば、例えば、カットオフ周波数が極めて低いスイッチトキャパシタ積分回路を、オペアンプの入力容量とオペアンプの帰還容量の比を大きくすることなく、高精度に実現することができる。   The present invention has been made based on such consideration. According to some embodiments of the present invention, for example, a switched capacitor integrating circuit having a very low cutoff frequency can be realized with high accuracy without increasing the ratio of the input capacitance of the operational amplifier and the feedback capacitance of the operational amplifier. it can.

(1)本発明の一態様は、スイッチトキャパシタ回路を用いた積分回路であって、オペアンプと、前記オペアンプの帰還経路に設けられる帰還容量と、信号入力ノードと前記オペアンプの入力ノードとの間に設けられる、前記積分回路の入力部と、を含み、前記積分回路の入力部は、前記信号入力ノードと第1ノードとの間に設けられる第1のスイッチと、前記第1ノードと基準電位との間に設けられる第2のスイッチと、前記第1ノードと第2ノードとの間に設けられる第1のキャパシタ部と、前記信号入力ノードと第3ノードとの間に設けられる第3のスイッチと、前記第3ノードと前記基準電位との間に設けられる第4のスイッチと、前記第3ノードと第4ノードとの間に設けられる第2のキャパシタ部と、前記第2ノードと前記第4ノードとの間に設けられる第5のスイッチと、前記第4ノードと前記基準電位との間に設けられる第6のスイッチと、前記第2ノードと前記オペアンプの入力ノードとの間に設けられる第7のスイッチと、を含み、前記第1のキャパシタ部は、前記第1ノードと前記第2ノードとの間に直列に設けられる第1のキャパシタおよび第2のキャパシタと、前記第1および第2のキャパシタの共通接続点と前記基準電位との間に設けられる第3のキャパシタと、を有し、前記第2のキャパシタ部は、前記第3ノードと前記第4ノードとの間に直列に設けられる第4のキャパシタおよび第5のキャパシタと、前記第4および第5のキャパシタの共通接続点と前記基準電位との間に設けられる第6のキャパシタと、を有する。   (1) One embodiment of the present invention is an integration circuit using a switched capacitor circuit, and includes an operational amplifier, a feedback capacitor provided in a feedback path of the operational amplifier, and a signal input node and an input node of the operational amplifier. An input portion of the integration circuit provided, the input portion of the integration circuit comprising: a first switch provided between the signal input node and the first node; the first node and a reference potential; A second switch provided between the first node and the second node, and a third switch provided between the signal input node and the third node. A fourth switch provided between the third node and the reference potential, a second capacitor unit provided between the third node and the fourth node, the second node, and the second node 4 And a sixth switch provided between the fourth node and the reference potential, and provided between the second node and the input node of the operational amplifier. A first switch, wherein the first capacitor section includes a first capacitor and a second capacitor provided in series between the first node and the second node, and the first and second capacitors. A third capacitor provided between a common connection point of the two capacitors and the reference potential, and the second capacitor unit is connected in series between the third node and the fourth node. A fourth capacitor and a fifth capacitor provided; and a sixth capacitor provided between a common connection point of the fourth and fifth capacitors and the reference potential.

スイッチトキャパシタ(SC)回路を用いて構成される積分回路(SC積分回路)の、オペアンプの入力部のSC回路において、キャパシタの回路構成として、複数のキャパシタを組み合わせた構成を採用する。例えば、信号伝送路において直列(縦列)に接続される2つのキャパシタと、それらのキャパシタの共通接続ノード(共通接続点)と基準電位(例えば接地電位)との間に一つのキャパシタを接続した構成を採用する。この複合的なキャパシタの構成は、3つのキャパシタをT字形に結線した構成とみることができるため、便宜上、T型構成と称する(但し、T字形に限定されるものではない)。   In the SC circuit of the input section of the operational amplifier of the integration circuit (SC integration circuit) configured using a switched capacitor (SC) circuit, a configuration in which a plurality of capacitors are combined is employed as the capacitor circuit configuration. For example, a configuration in which one capacitor is connected between two capacitors connected in series (columns) in a signal transmission line, and a common connection node (common connection point) of these capacitors and a reference potential (for example, ground potential). Is adopted. Since this composite capacitor configuration can be regarded as a configuration in which three capacitors are connected in a T shape, it is referred to as a T configuration for convenience (however, it is not limited to the T shape).

従来のスイッチトキャパシタ回路(SC回路)では、例えば、互いに逆相の第1および第2のクロックを用いる場合、第1クロックのタイミングでキャパシタに電荷を蓄積し、第2のクロックのタイミングで、キャパシタの蓄積電荷を放電(放出)させ、その放電による電荷移動をオペアンプおよび帰還容量を用いて積分するという動作が行われる。キャパシタに蓄積される電荷と、キャパシタから放出される電荷は同じである。   In a conventional switched capacitor circuit (SC circuit), for example, when first and second clocks having opposite phases are used, electric charge is accumulated in the capacitor at the timing of the first clock, and the capacitor at the timing of the second clock. The accumulated charge is discharged (discharged), and the charge transfer due to the discharge is integrated using an operational amplifier and a feedback capacitor. The charge stored in the capacitor and the charge released from the capacitor are the same.

ここで、キャパシタに蓄積される電荷の一部のみを放出させ、残りの電荷は、放出されることなくキャパシタに留まるようにできれば、オペアンプに流入する電荷量が減少する。すなわち、スイッチトキャパシタ回路を通過する電荷量が絞られたことになり、SC積分回路の入力部全体で考えると容量を小さく見せることができる。   Here, if only a part of the charge accumulated in the capacitor is discharged and the remaining charge remains in the capacitor without being released, the amount of charge flowing into the operational amplifier is reduced. In other words, the amount of charge passing through the switched capacitor circuit is reduced, and the capacity can be made smaller when the entire input portion of the SC integration circuit is considered.

T型構成のキャパシタでは、スイッチのオン/オフによって、信号伝送路に直列(縦列)に接続される2つのキャパシタの各々の一方の電極の電位を制御することはできるが、3つのキャパシタの共通接続点の電位は直接には制御することができない。その共通接続点の電荷の総量が、例えば、スイッチのオン/オフの状態によらずに変化しないとすれば(こうなることが望ましいが、この点に限定されるものではない)、各キャパシタの共通接続点と基準電位との間に接続されるキャパシタに蓄積される電荷は、スイッチのオン/オフに伴うキャパシタの放電に関与しなくなる。つまり、T型構成の各キャパシタに蓄積された全電荷のうち、各キャパシタの共通接続点と基準電位との間に接続されるキャパシタに蓄積される電荷(の少なくとも一部)は、積分器に流入せず、保持されつづける。そして、T型構成のキャパシタに蓄積される全電荷量に対する、保持される電荷量の割合は、入力端及び出力端から流入される電荷量が一定であったとすると各キャパシタの容量比によって制御(変更)することができる。   In the T-type capacitor, the potential of one electrode of each of the two capacitors connected in series (column) to the signal transmission path can be controlled by turning on / off the switch. The potential at the connection point cannot be controlled directly. For example, if the total amount of charges at the common connection point does not change regardless of the on / off state of the switch (this is desirable, but not limited to this point), The charge accumulated in the capacitor connected between the common connection point and the reference potential does not participate in the discharge of the capacitor due to the on / off of the switch. In other words, out of all the charges accumulated in each capacitor of the T-type configuration, the charge (at least a part) accumulated in the capacitor connected between the common connection point of each capacitor and the reference potential is supplied to the integrator. It does not flow in and continues to be retained. The ratio of the amount of charge held to the total amount of charge stored in the T-type capacitor is controlled by the capacitance ratio of each capacitor if the amount of charge flowing from the input end and the output end is constant ( Change).

この原理を用いることによって、極端に小さなサイズのキャパシタを用いることなく(余裕のあるサイズのキャパシタを用いて)、見かけ上、より小さな容量を高精度に実現することができる。したがって、本態様のSC積分回路では、カットオフ周波数が極めて低いスイッチトキャパシタ積分回路を、オペアンプの入力容量とオペアンプの帰還容量の比(素子係数)を大きくすることなく、高精度に実現することができる。   By using this principle, an apparently smaller capacitance can be realized with high accuracy without using an extremely small capacitor (using a capacitor with a margin). Therefore, in the SC integration circuit of this aspect, a switched capacitor integration circuit having an extremely low cutoff frequency can be realized with high accuracy without increasing the ratio (element coefficient) between the input capacitance of the operational amplifier and the feedback capacitance of the operational amplifier. it can.

但し、複数のキャパシタをT字形に結線した構成(T型構成)を用いる場合、複数のキャパシタが接続されている分、寄生容量の影響を受けやすい。よって、より高精度の設計を行うためには、各キャパシタの寄生容量の影響を十分に考慮する必要がある。つまり、正規の容量に寄生容量が付くことによって、T型構成のキャパシタの全電荷の電荷量が変化するため、寄生容量の影響を受けにくくすることが重要となる。   However, when a configuration in which a plurality of capacitors are connected in a T-shape (T-type configuration) is used, it is easily affected by the parasitic capacitance because the plurality of capacitors are connected. Therefore, in order to design with higher accuracy, it is necessary to fully consider the influence of the parasitic capacitance of each capacitor. That is, when the parasitic capacitance is added to the regular capacitance, the charge amount of the total charge of the T-type capacitor changes, so that it is important to make it less susceptible to the parasitic capacitance.

例えば、単純なSC積分回路の回路構成(一つのオペアンプの入力部に一つのSC回路を設ける回路構成)では、T型構成のキャパシタを採用した場合に、寄生容量に対して不感な構成を実現する上で限界がある。また、例えば、T型構成のキャパシタの一つをリセットするためにリセットスイッチを設ける回路構成を採用するような場合、リセットスイッチがオフ状態のときは、リセットスイッチそのものが寄生容量となるため、寄生容量に不感な構成にはならない。   For example, a simple SC integrator circuit configuration (a circuit configuration in which one SC circuit is provided at the input of one operational amplifier) realizes a configuration that is insensitive to parasitic capacitance when a T-type capacitor is used. There is a limit in doing. Also, for example, when a circuit configuration in which a reset switch is provided to reset one of the T-type capacitors is used, when the reset switch is in an OFF state, the reset switch itself becomes a parasitic capacitance. The configuration is not insensitive to capacity.

そこで、本態様では、SC積分回路の回路構成として、信号入力ノードとオペアンプの入力ノードとの間に2本の信号伝送路を設け、各信号伝送路にスイッチトキャパシタ回路を設けると共に、各信号伝送路間の接続/非接続をスイッチにより制御し、また、いずれか一方の信号伝送路とオペアンプの入力ノードとの接続/非接続をスイッチにより制御する構成を採用する。この回路構成によれば、2つの信号伝送路を有することを利用して、寄生容量の影響を補償することができる。つまり、寄生容量の影響を最小限に抑えることができる。また、回路の特性が、容量素子係数(つまり入力容量と帰還容量の比)のみで完結しており、そのSC積分回路自体は、他の回路素子と関係がなく独立しており、よって、例えば高次のフィルタを形成する場合でも、回路設計が容易であるという利点もある。   Therefore, in this aspect, as the circuit configuration of the SC integration circuit, two signal transmission paths are provided between the signal input node and the input node of the operational amplifier, a switched capacitor circuit is provided in each signal transmission path, and each signal transmission is performed. A configuration is adopted in which connection / non-connection between the paths is controlled by a switch, and connection / non-connection between one of the signal transmission paths and the input node of the operational amplifier is controlled by the switch. According to this circuit configuration, it is possible to compensate for the influence of parasitic capacitance by using two signal transmission paths. That is, the influence of parasitic capacitance can be minimized. Further, the circuit characteristics are completed only by the capacitance element coefficient (that is, the ratio between the input capacitance and the feedback capacitance), and the SC integration circuit itself is independent of other circuit elements, and thus, for example, Even when a high-order filter is formed, there is an advantage that circuit design is easy.

そして、このような2本の信号伝送路(広義には少なくとも2本の信号伝送路)をもつSC積分回路の入力部のSC回路に、T型構成のキャパシタを採用することによって、上述のとおり、キャパシタに蓄積される全電荷のうちの一部を移動させない(保持しつづける)という電荷の移動制御が可能となり、見かけ上、より小さな容量を高精度に実現することができる。よって、SC積分回路のカットオフ周波数を極端に低くする(例えば1Hz程度)にする場合でも、回路の占有面積を大幅に抑制することができる。   Then, by adopting a T-type capacitor in the SC circuit of the input part of the SC integration circuit having such two signal transmission paths (at least two signal transmission paths in a broad sense), as described above. In addition, it is possible to control the movement of charges so as not to move (keep holding) a part of the total charges accumulated in the capacitor, and apparently a smaller capacity can be realized with high accuracy. Therefore, even when the cutoff frequency of the SC integration circuit is extremely low (for example, about 1 Hz), the area occupied by the circuit can be greatly suppressed.

また、2本の信号伝送路(広義には少なくとも2本の信号伝送路)をもつSC積分回路を用いれば、T型構成のキャパシタを用いた場合でも、寄生容量の影響を最小限に抑制する特性を実現することができる。   In addition, if an SC integration circuit having two signal transmission paths (in the broad sense, at least two signal transmission paths) is used, the influence of parasitic capacitance is minimized even when a T-type capacitor is used. Characteristics can be realized.

このように、各回路の特徴が効果的に発揮され、その相乗効果によって、T型構成のキャパシタを用いて見掛け上、より小さな容量を高精度に実現し、オペアンプの入力容量とオペアンプの帰還容量の比(素子係数)の広がりを、より効果的に抑制すると共に、T型構成を採用した場合でも、寄生容量の影響を最小限に抑制する回路構成を実現することができる。しかも、回路特性が素子係数で完結していることによって、高次のフィルタをする場合でも容易に回路設計が可能であるという効果も得ることができる。   In this way, the characteristics of each circuit are effectively exhibited, and by the synergistic effect, an apparently smaller capacity can be realized with high accuracy using a T-type capacitor, and the input capacity of the operational amplifier and the feedback capacity of the operational amplifier. In addition, it is possible to realize a circuit configuration that more effectively suppresses the spread of the ratio (element coefficient) and suppresses the influence of parasitic capacitance to a minimum even when a T-type configuration is employed. In addition, since the circuit characteristics are completed with the element coefficients, it is possible to obtain an effect that the circuit can be easily designed even when a high-order filter is used.

(2)本発明の他の態様では、前記第1のスイッチ、前記第4のスイッチならびに前記第5のスイッチの各々は第1のクロックによって動作し、前記第2のスイッチ、前記第3のスイッチ、前記第6のスイッチならびに前記第7のスイッチ回路の各々は、前記第1のクロックとは逆相の第2のクロックによって動作する。   (2) In another aspect of the present invention, each of the first switch, the fourth switch, and the fifth switch operates with a first clock, and the second switch and the third switch Each of the sixth switch and the seventh switch circuit is operated by a second clock having a phase opposite to that of the first clock.

第1〜第7のスイッチの各々が、互いに逆相の第1のクロックおよび第2のクロックのいずれで動作するかを、明確化したものである。   It is clarified whether each of the first to seventh switches operates with the first clock and the second clock that are out of phase with each other.

(3)本発明の他の態様では、前記第1のキャパシタ部に含まれる前記第1のキャパシタおよび前記第2のキャパシタの面積は同一に設定され、前記第2のキャパシタ部に含まれる前記第4のキャパシタおよび前記第5のキャパシタの面積は同一に設定される。   (3) In another aspect of the present invention, areas of the first capacitor and the second capacitor included in the first capacitor unit are set to be the same, and the first capacitor unit includes the second capacitor unit. The areas of the fourth capacitor and the fifth capacitor are set to be the same.

スイッチの状態が変化し、T型構成のキャパシタのうち、信号伝送路に直列に接続される2つのキャパシタの各々の一方の電極の電位が変化すると、その2つのキャパシタの各々に蓄積されていた電荷が移動する。このとき、その2つのキャパシタのサイズ(面積)が同じであれば、各キャパシタの電荷の移動量が同じとなり、信号入力ノードからみた電荷の移動と、オペアンプの入力ノードからみた電荷の移動とが平衡する。この場合、T型構成の3つのキャパシタの共通接続点の電荷の総量は、スイッチの状態の変化の前後で変化せず、共通接続点と基準電位との間に接続されるキャパシタに蓄積されている電荷の電荷量は、スイッチの状態の変化の前後で変化しない。T型構成の各キャパシタに蓄積される全電荷量は、スイッチの状態の変化の前後で変化せず、電荷は保存される(つまり、電荷の保存則が成立する)。本態様では、T型構成のキャパシタに蓄積される全電荷量に対する、保持されつづける電荷量(共通接続点と基準電位との間に接続されるキャパシタに蓄積されている電荷の電荷量)の割合は、各キャパシタの容量比によって高精度に制御することができる。   When the state of the switch changes and the potential of one electrode of each of the two capacitors connected in series to the signal transmission line among the capacitors of the T-type configuration changes, the two capacitors are accumulated. The charge moves. At this time, if the size (area) of the two capacitors is the same, the amount of charge movement of each capacitor is the same, and the movement of the charge seen from the signal input node and the movement of the charge seen from the input node of the operational amplifier are the same. Equilibrate. In this case, the total amount of charge at the common connection point of the three capacitors of the T-type configuration does not change before and after the change of the switch state, but is accumulated in the capacitor connected between the common connection point and the reference potential. The amount of charge that remains is not changed before and after the change of the switch state. The total amount of charge accumulated in each capacitor of the T-type configuration does not change before and after the change of the switch state, and the charge is preserved (that is, the charge conservation law is established). In this embodiment, the ratio of the amount of charge that is continuously held (the amount of charge accumulated in the capacitor connected between the common connection point and the reference potential) to the total amount of charge accumulated in the T-type capacitor. Can be controlled with high accuracy by the capacitance ratio of each capacitor.

(4)本発明の他の態様では、前記第1のキャパシタ部に含まれる前記第1のキャパシタおよび前記第2のキャパシタの形状および面積は同一に設定され、かつ、前記第1のキャパシタおよび前記第2のキャパシタは共通の製造工程により製造され、前記第2のキャパシタ部に含まれる前記第4のキャパシタおよび前記第5のキャパシタの形状および面積は同一に設定され、かつ、前記第4のキャパシタおよび前記第5のキャパシタは、共通の製造工程により製造される。   (4) In another aspect of the present invention, the shape and area of the first capacitor and the second capacitor included in the first capacitor unit are set to be the same, and the first capacitor and the The second capacitor is manufactured by a common manufacturing process, and the shape and area of the fourth capacitor and the fifth capacitor included in the second capacitor unit are set to be the same, and the fourth capacitor The fifth capacitor is manufactured by a common manufacturing process.

キャパシタの面積(占有面積)のみならず、形状(例えば、電極の形状、電極に接続される配線の形状等)を同一化し、かつ、製造工程(製造プロセス)も共通化することによって、信号伝送路に直列に接続される2つのキャパシタの比精度を、より高精度に制御することが可能である。よって、より高精度な回路設計が可能となる。   By transmitting not only the capacitor area (occupied area) but also the shape (for example, the shape of the electrode, the shape of the wiring connected to the electrode, etc.) and making the manufacturing process (manufacturing process) common, signal transmission It is possible to control the relative accuracy of the two capacitors connected in series to the path with higher accuracy. Therefore, circuit design with higher accuracy is possible.

(5)本発明の他の態様では、前記第1のキャパシタと前記第4のキャパシタの面積は同一に設定され、前記第2のキャパシタと前記第5のキャパシタの面積は同一に設定され、前記第3のキャパシタと前記第6のキャパシタの面積は同一に設定される。   (5) In another aspect of the invention, the areas of the first capacitor and the fourth capacitor are set to be the same, and the areas of the second capacitor and the fifth capacitor are set to be the same, The areas of the third capacitor and the sixth capacitor are set to be the same.

2本の信号伝送路のうちの一方の信号伝送路にT型に接続された各キャパシタが設けられ、他方の信号伝送路においても、T型に接続された各キャパシタが設けられる。2つのT型構成において、同じ位置にあるキャパシタのサイズを同一とするものである。これによって、2つのT型構成のバランスがとれ、例えば、各SC回路の特性が同じものとして扱って回路の伝達関数を導くことができ、回路の設計が容易化される。また、寄生容量の影響の補償も行い易くなり、寄生容量の影響を最小限に抑制する回路構成とすることができる。   Each capacitor connected in a T-type is provided in one of the two signal transmission lines, and each capacitor connected in a T-type is also provided in the other signal transmission line. In two T-type configurations, the size of capacitors at the same position is the same. As a result, the two T-type configurations can be balanced, and for example, the transfer function of the circuit can be derived by treating each SC circuit as having the same characteristics, and the circuit design is facilitated. Further, it becomes easy to compensate for the influence of the parasitic capacitance, and a circuit configuration can be obtained in which the influence of the parasitic capacitance is minimized.

(6)本発明の他の態様では、前記第1のキャパシタと前記第4のキャパシタの形状および面積は同一に設定され、かつ、前記第1のキャパシタおよび前記第4のキャパシタは共通の製造工程により製造され、前記第2のキャパシタと前記第5のキャパシタの形状および面積は同一に設定され、かつ、前記第2のキャパシタおよび前記第5のキャパシタは共通の製造工程により製造され、前記第3のキャパシタと前記第6のキャパシタの形状および面積は同一に設定され、かつ、前記第3のキャパシタおよび前記第6のキャパシタは共通の製造工程により製造される。   (6) In another aspect of the present invention, the first capacitor and the fourth capacitor have the same shape and area, and the first capacitor and the fourth capacitor have a common manufacturing process. The shape and area of the second capacitor and the fifth capacitor are set to be the same, and the second capacitor and the fifth capacitor are manufactured by a common manufacturing process, and the third capacitor The capacitor and the sixth capacitor have the same shape and area, and the third capacitor and the sixth capacitor are manufactured by a common manufacturing process.

キャパシタの面積(占有面積)のみならず、形状(例えば、電極の形状、電極に接続される配線の形状等)を同一化し、かつ、製造工程(製造プロセス)も共通化することによって、2つのT型構成における対応する位置にあるキャパシタの比精度を、より高精度に制御することが可能である。よって、より高精度な回路設計が可能となる。   Not only the area (occupied area) of the capacitor but also the shape (for example, the shape of the electrode, the shape of the wiring connected to the electrode, etc.) and the same manufacturing process (manufacturing process) It is possible to control the relative accuracy of the capacitor at the corresponding position in the T-type configuration with higher accuracy. Therefore, circuit design with higher accuracy is possible.

(7)本発明の他の態様では、前記第1〜第7のスイッチの各々のサイズは同一に設定される。   (7) In another aspect of the present invention, the sizes of the first to seventh switches are set to be the same.

これによって、各スイッチに接続される寄生容量の容量値を揃えることができる。したがって、例えば、各スイッチの特性が同じものとして扱って回路の伝達関数を導くことができる。よって、寄生容量の影響を無視できるほど小さくする回路構成を実現し易くなる。   Thereby, the capacitance values of the parasitic capacitances connected to the switches can be made uniform. Therefore, for example, the transfer function of the circuit can be derived by treating each switch as the same characteristic. Therefore, it becomes easy to realize a circuit configuration that is so small that the influence of the parasitic capacitance can be ignored.

(8)本発明の他の態様では、前記第1のキャパシタ、前記第2のキャパシタ、前記第3のキャパシタ、前記第4のキャパシタ、前記第5のキャパシタならびに前記第6のキャパシタの各々は、基板に近い位置に設けられる第1の電極と、前記基板から遠い位置に設けられる第2の電極とを有し、前記第1のキャパシタ、前記第2のキャパシタならびに前記第3のキャパシタの各々の前記第2の電極同士が共通に接続され、前記第4のキャパシタ、前記第5のキャパシタならびに前記第6のキャパシタの各々の前記第2の電極同士が共通に接続される。   (8) In another aspect of the invention, each of the first capacitor, the second capacitor, the third capacitor, the fourth capacitor, the fifth capacitor, and the sixth capacitor includes: A first electrode provided at a position close to the substrate and a second electrode provided at a position far from the substrate, and each of the first capacitor, the second capacitor, and the third capacitor. The second electrodes are connected in common, and the second electrodes of the fourth capacitor, the fifth capacitor, and the sixth capacitor are connected in common.

第2の電極は、第1の電極に比べて、基板(例えば半導体基板)からの距離が遠い位置にある。よって、基板や、基板上に形成される絶縁膜等に起因する寄生容量の影響を受けにくい。T型構成の各キャパシタの共通接続点の電位は、T型構成の各キャパシタに蓄積される全電荷の電荷量に大きく影響するため、回路特性を高精度に実現しようとする場合、できるだけ寄生容量の影響をうけないようにする必要がある。そこで、各キャパシタの第2の電極同士を共通に接続するものである。一方、第1の電極には、低インピーダンスのノード(例えば、オペアンプの入力ノード(例えば反転端子)、信号入力ノードあるいはグランドライン等)が接続されるため、第1の電極に接続される寄生容量は、回路特性に影響を与えない。   The second electrode is located farther from the substrate (for example, a semiconductor substrate) than the first electrode. Therefore, it is difficult to be affected by parasitic capacitance caused by the substrate, the insulating film formed on the substrate, and the like. Since the potential at the common connection point of each capacitor of the T-type configuration greatly affects the amount of charges accumulated in each capacitor of the T-type configuration, the parasitic capacitance is as much as possible when trying to realize circuit characteristics with high accuracy. It is necessary to avoid the influence of. Therefore, the second electrodes of the capacitors are connected in common. On the other hand, since a low impedance node (for example, an input node (for example, an inverting terminal), a signal input node, or a ground line) of an operational amplifier is connected to the first electrode, a parasitic capacitance connected to the first electrode. Does not affect the circuit characteristics.

(9)本発明の他の態様では、ローパスフィルタを、上記のスイッチトキャパシタ回路を用いた積分回路を用いて構成する。   (9) In another aspect of the present invention, the low-pass filter is configured using an integration circuit using the above-described switched capacitor circuit.

本態様では、例えば、低いカットオフ周波数をもつローパスフィルタにおける、回路面積を大幅に低減することができる。また、寄生容量の影響を受けにくい、高精度のローパスフィルタが実現される。   In this aspect, for example, the circuit area in a low-pass filter having a low cut-off frequency can be greatly reduced. In addition, a highly accurate low-pass filter that is not easily affected by parasitic capacitance is realized.

(10)本発明の他の態様では、電子機器に、上記のスイッチトキャパシタ回路を用いた積分回路を搭載する。   (10) In another aspect of the present invention, an integrating circuit using the switched capacitor circuit is mounted on an electronic device.

これにより、小型で高性能な電子機器を得ることができる。   Thereby, a small and high-performance electronic device can be obtained.

次に、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下に説明する本実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではなく、本実施形態で説明される構成のすべてが、本発明の解決手段として必須であるとは限らない。   Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present embodiment described below does not unduly limit the contents of the present invention described in the claims, and all the configurations described in the present embodiment are as means for solving the present invention. It is not always essential.

(第1の実施形態)
本実施形態では、スイッチトキャパシタ(SC)回路を用いた積分回路(以下、SC積分回路という)の一例の回路構成および動作について説明する。
(First embodiment)
In the present embodiment, an exemplary circuit configuration and operation of an integration circuit using a switched capacitor (SC) circuit (hereinafter referred to as an SC integration circuit) will be described.

(全体構成)
図1は、本発明の、スイッチトキャパシタ回路を用いた積分回路(SC積分回路)の一例の回路構成を示す回路図である。
(overall structure)
FIG. 1 is a circuit diagram showing a circuit configuration of an example of an integration circuit (SC integration circuit) using a switched capacitor circuit according to the present invention.

SC積分回路50は、オペアンプOPAと、帰還容量Ciと、積分回路の入力部(SC回路)100と、入力信号Vinが入力される信号入力ノードP1と、出力電圧信号Voutを出力する信号出力ノードP2とを有する。   The SC integration circuit 50 includes an operational amplifier OPA, a feedback capacitor Ci, an input unit (SC circuit) 100 of the integration circuit, a signal input node P1 to which the input signal Vin is input, and a signal output node that outputs the output voltage signal Vout. P2.

積分回路の入力部100には、第1の信号伝送路(経路a)と、第2の信号伝送路(経路b)が設けられる。第1の信号伝送路(経路a)と第2の信号伝送路(経路b)は、ノードNQにより結線される。ノードNQとオペアンプOPAの反転端子(オペアンプの入力ノード)との間の信号伝送路が第3の信号伝送路(経路c)となる。   The input unit 100 of the integration circuit is provided with a first signal transmission path (path a) and a second signal transmission path (path b). The first signal transmission path (path a) and the second signal transmission path (path b) are connected by a node NQ. A signal transmission path between the node NQ and the inverting terminal of the operational amplifier OPA (input node of the operational amplifier) is a third signal transmission path (path c).

なお、この回路構成は一例であり、例えば、回路の細部の構成が変形される場合もあり得る。また、キャパシタ部の構成(T字形に結線された複数のキャパシタで構成されるT型構成)は、上述の回路構成とは異なる回路に対しても適用することが可能である。例えば、SC積分回路の入力部分と同様の回路構成を2つ並列に入力する場合などにも適用することが出来る。   Note that this circuit configuration is an example, and for example, the detailed configuration of the circuit may be modified. Further, the configuration of the capacitor portion (T-type configuration including a plurality of capacitors connected in a T shape) can be applied to a circuit different from the above-described circuit configuration. For example, the present invention can be applied to the case where two circuit configurations similar to the input part of the SC integration circuit are input in parallel.

また、図1では、複数のスイッチの各々の位置、ならびにキャパシタ部(T字形に結線された複数のキャパシタで構成される)の位置を正確に特定できるようにするために、信号伝送路上において、第1ノード(第1の節点)〜第5ノード(第5の節点)を設定している。これらのノードは、説明の便宜上、使用されるものである。   Further, in FIG. 1, in order to be able to accurately identify the position of each of the plurality of switches and the position of the capacitor unit (consisting of a plurality of capacitors connected in a T shape), on the signal transmission path, The first node (first node) to the fifth node (fifth node) are set. These nodes are used for convenience of explanation.

また、図1のSC積分回路では、複数のスイッチが設けられるが、各スイッチには、「1」と表記されるスイッチと、「2」と表記されるスイッチの2種類がある。「1」と表記されるスイッチは、第1のクロックCLK1で動作するスイッチ(第1フェーズスイッチ)である。「2」と表記されるスイッチは、第2のクロックCLK2で動作するスイッチ(第2フェーズスイッチ)である。   In the SC integration circuit of FIG. 1, a plurality of switches are provided, and there are two types of switches, “1” and “2”. The switch denoted by “1” is a switch (first phase switch) that operates with the first clock CLK1. The switch denoted by “2” is a switch (second phase switch) that operates with the second clock CLK2.

また、図1では、スイッチの参照符号として、例えば、“Sa1(1)”というような参照符号が用いられる。“Sa1(1)”の「a」は、経路aに設けられることを表し、末尾の「(1)」は第1フェーズスイッチであることを表し、「1」は、経路aに設けられる第1フェーズスイッチのうち第1番目のスイッチであることを表す。他のスイッチについての表記も同様である。   In FIG. 1, for example, a reference code such as “Sa1 (1)” is used as a switch reference code. “A” in “Sa1 (1)” indicates that it is provided in the path a, “(1)” at the end indicates that it is a first phase switch, and “1” indicates the first that is provided in the path a. This represents the first switch among the one-phase switches. The same applies to other switches.

積分回路50の入力部100に含まれるスイッチトキャパシタ回路(SC回路)は、第1のスイッチ回路SW1と、第1のキャパシタ部TS(1)と、第2のスイッチ回路SW2と、第2のキャパシタ部TS(2)と、第3のスイッチ回路SW3と、第4のスイッチ回路SW4と、を有し、第1のキャパシタ部TS(1)は、T字形に結線されたキャパシタGA1,GA2およびGA3を有し、第2のキャパシタ部TS(2)は、T字形に結線されたキャパシタGB1,GB2およびGB3を有する。T字形に結線されたキャパシタGA1,GA2およびGA3の共通接続ノード(共通接続点)をNA1とする。また、T字形に結線されたキャパシタGB1,GB2およびGB3の共通接続ノード(共通接続点)をNB1とする。   The switched capacitor circuit (SC circuit) included in the input unit 100 of the integrating circuit 50 includes a first switch circuit SW1, a first capacitor unit TS (1), a second switch circuit SW2, and a second capacitor. Unit TS (2), third switch circuit SW3, and fourth switch circuit SW4, and first capacitor unit TS (1) includes capacitors GA1, GA2 and GA3 connected in a T-shape. The second capacitor unit TS (2) has capacitors GB1, GB2 and GB3 connected in a T-shape. A common connection node (common connection point) of the capacitors GA1, GA2, and GA3 connected in a T shape is defined as NA1. A common connection node (common connection point) of capacitors GB1, GB2, and GB3 connected in a T shape is denoted as NB1.

第1のスイッチ回路SW1および第1のキャパシタ部TS(1)は、第1の信号伝送路(経路a)に設けられるスイッチトキャパシタ(SC)回路を構成する。第2のスイッチ回路SW2および第2のキャパシタ部TS(2)は、第2の信号伝送路(経路b)に設けられるスイッチトキャパシタ(SC)回路を構成する。第3のスイッチ回路SW3は、第4ノードN4と第2ノードN2との接続/非接続、ならびに第4のノードと基準電位(例えば接地電位)との接続/非接続を制御する。第4のスイッチSW4は、第2ノードN2と第5ノード(オペアンプの入力ノード:反転端子)N5との接続/非接続を制御する。   The first switch circuit SW1 and the first capacitor unit TS (1) constitute a switched capacitor (SC) circuit provided in the first signal transmission path (path a). The second switch circuit SW2 and the second capacitor unit TS (2) constitute a switched capacitor (SC) circuit provided in the second signal transmission path (path b). The third switch circuit SW3 controls connection / disconnection between the fourth node N4 and the second node N2, and connection / disconnection between the fourth node and a reference potential (for example, ground potential). The fourth switch SW4 controls connection / disconnection of the second node N2 and the fifth node (op-amp input node: inverting terminal) N5.

図1において、第1フェーズスイッチ「1」がオンした状態では、第1ノードN1にVinが印加され、第2ノードN2と第4ノードN4が接続され、第3ノードN3は基準電位(ここでは接地電位)となる。この場合、Vinと接地電位(GND)との間に、第1および第2のキャパシタ部TS(1),TS(2)が直列に接続された状態となる。一方、第2フェーズスイッチ「2」がオンした状態では、第1のキャパシタ部TS(1)に関しては、第1ノードN1が接地電位(GND)となり、第2ノードN2は、オペアンプOPAの入力ノード(第5ノード)N5と接続され、このとき、第1のキャパシタ部TS(1)とオペプアンプOPAとの間で電荷の移動が生じる。また、第2のキャパシタ部TS(2)に関しては、第3ノードN3にVinが印加され、第4ノードN4は接地される。この動作が繰り返される。   In FIG. 1, in a state where the first phase switch “1” is turned on, Vin is applied to the first node N1, the second node N2 and the fourth node N4 are connected, and the third node N3 is connected to the reference potential (here, Ground potential). In this case, the first and second capacitor sections TS (1) and TS (2) are connected in series between Vin and the ground potential (GND). On the other hand, when the second phase switch “2” is turned on, the first node N1 is at the ground potential (GND) with respect to the first capacitor unit TS (1), and the second node N2 is the input node of the operational amplifier OPA. (Fifth node) Connected to N5, at this time, charge transfer occurs between the first capacitor unit TS (1) and the operational amplifier OPA. For the second capacitor unit TS (2), Vin is applied to the third node N3, and the fourth node N4 is grounded. This operation is repeated.

より具体的には、積分回路50の入力部100は、信号入力ノード(P1)と第1ノード(N1)との間に設けられる第1のスイッチ(Sa1(1))と、第1ノード(N1)と基準電位(GND)との間に設けられる第2のスイッチ(Sa1(2))と、第1ノード(N1)と第2ノード(N2)との間に設けられる第1のキャパシタ部(TS(1))と、信号入力ノード(P1)と第3ノード(N3)との間に設けられる第3のスイッチ(Sb1(2))と、第3ノード(N3)と基準電位(GND)との間に設けられる第4のスイッチ(Sb1(1))と、第3ノード(N3)と第4ノード(N4)との間に設けられる第2のキャパシタ部(TS(2))と、第2ノード(N2)と第4ノード(N4)との間に設けられる第5のスイッチ(Sb2(1))と、第4ノード(N4)と基準電位(GND)との間に設けられる第6のスイッチ(Sb2(2))と、第2ノード(N2)とオペアンプの入力ノード(N5)との間に設けられる第7のスイッチ(Sc1(2))と、を含む。   More specifically, the input unit 100 of the integration circuit 50 includes a first switch (Sa1 (1)) provided between the signal input node (P1) and the first node (N1), and a first node ( N1) and a reference potential (GND), a second switch (Sa1 (2)) provided between the first node (N1) and the second node (N2) (TS (1)), the third switch (Sb1 (2)) provided between the signal input node (P1) and the third node (N3), the third node (N3) and the reference potential (GND) ) And the fourth capacitor (TS (2)) provided between the third node (N3) and the fourth node (N4). , A fifth switch provided between the second node (N2) and the fourth node (N4) (Sb2 (1)), a sixth switch (Sb2 (2)) provided between the fourth node (N4) and the reference potential (GND), the second node (N2), and an input node of the operational amplifier ( N5) and a seventh switch (Sc1 (2)).

また、第1のキャパシタ部(TS(1))は、第1ノード(N1)と第2ノード(N2)との間に直列に設けられる第1のキャパシタ(GA1)および第2のキャパシタ(GA2)と、第1および第2のキャパシタの共通接続点(NA1)と基準電位(GND)との間に設けられる第3のキャパシタ(GA0)と、によって構成されるT字形の回路構成(T型構成)を有する。   The first capacitor section (TS (1)) includes a first capacitor (GA1) and a second capacitor (GA2) provided in series between the first node (N1) and the second node (N2). ) And a third capacitor (GA0) provided between the common connection point (NA1) of the first and second capacitors and the reference potential (GND) (T-type circuit configuration) Configuration).

同様に、第2のキャパシタ部(TS(2))は、第3ノード(N3)と第4ノード(N4)との間に直列に設けられる第4のキャパシタ(GB1)および第5のキャパシタ(GB2)と、第4および第5のキャパシタの共通接続点(NB1)と基準電位(GND)との間に設けられる第6のキャパシタ(GB0)と、によって構成されるT字形の構成(T型構成)を有する。   Similarly, the second capacitor section (TS (2)) includes a fourth capacitor (GB1) and a fifth capacitor (in series) provided in series between the third node (N3) and the fourth node (N4). GB2), and a sixth capacitor (GB0) provided between the common connection point (NB1) of the fourth and fifth capacitors and the reference potential (GND) (T-type configuration (T-type) Configuration).

(スイッチ回路用のクロック)
上述のとおり、図1のSC積分器50では、第1のスイッチ回路SW1〜第4のスイッチ回路SW4の動作クロックとして、第1のクロック(CLK1)と、第1のクロックとは逆相の第2のクロック(CLK2)が使用される。
(Clock circuit clock)
As described above, in the SC integrator 50 of FIG. 1, the first clock (CLK1) and the first clock having the phase opposite to that of the first clock are used as the operation clocks of the first switch circuit SW1 to the fourth switch circuit SW4. Two clocks (CLK2) are used.

第1のスイッチ(Sa1(1))、第4のスイッチ(Sb1(1))ならびに第5のスイッチ(Sb2(1))の各々は第1のクロック(CLK1)によって動作する。第2のスイッチ(Sa1(2))、第3のスイッチ(Sb1(2))、第6のスイッチ(Sb2(2))ならびに第7のスイッチ回路(Sc1(2))の各々は、第2のクロック(CLK2)によって動作する。   Each of the first switch (Sa1 (1)), the fourth switch (Sb1 (1)), and the fifth switch (Sb2 (1)) is operated by the first clock (CLK1). Each of the second switch (Sa1 (2)), the third switch (Sb1 (2)), the sixth switch (Sb2 (2)) and the seventh switch circuit (Sc1 (2)) The clock (CLK2) is used.

(図1のSC積分回路の原理の説明)
スイッチトキャパシタ(SC)回路を用いて構成される積分回路(SC積分回路)50の、オペアンプOPAの入力部のSC回路100において、キャパシタ部TS(1)、TS(2)の回路構成として、複数のキャパシタ(GA0〜GA2,GB0〜GB2)を組み合わせた回路構成を採用する。例えば、信号伝送路において直列(縦列)に接続される2つのキャパシタと、それらのキャパシタの共通接続ノード(共通接続点)と基準電位(例えば接地電位)との間に一つのキャパシタを接続した構成が採用される。この複合的なキャパシタの構成は、3つのキャパシタをT字形に結線した構成とみることができるため、便宜上、T型構成と称する(但し、T字形に限定されるものではない)。
(Description of the principle of the SC integration circuit of FIG. 1)
In the SC circuit 100 of the input part of the operational amplifier OPA of the integrating circuit (SC integrating circuit) 50 configured using a switched capacitor (SC) circuit, there are a plurality of circuit configurations of the capacitor units TS (1) and TS (2). A circuit configuration in which capacitors (GA0 to GA2, GB0 to GB2) are combined is employed. For example, a configuration in which one capacitor is connected between two capacitors connected in series (columns) in a signal transmission line, and a common connection node (common connection point) of these capacitors and a reference potential (for example, ground potential). Is adopted. Since this composite capacitor configuration can be regarded as a configuration in which three capacitors are connected in a T shape, it is referred to as a T configuration for convenience (however, it is not limited to the T shape).

従来のスイッチトキャパシタ回路(SC回路)では、例えば、互いに逆相の第1および第2のクロックを用いる場合、第1クロックのタイミングでキャパシタに電荷を蓄積し、第2のクロックのタイミングで、キャパシタの蓄積電荷を放電(放出)させ、その放電による電荷移動をオペアンプおよび帰還容量を用いて積分するという動作が行われる。キャパシタに蓄積される電荷と、キャパシタから放出される電荷は同じである。   In a conventional switched capacitor circuit (SC circuit), for example, when first and second clocks having opposite phases are used, electric charge is accumulated in the capacitor at the timing of the first clock, and the capacitor at the timing of the second clock. The accumulated charge is discharged (discharged), and the charge transfer due to the discharge is integrated using an operational amplifier and a feedback capacitor. The charge stored in the capacitor and the charge released from the capacitor are the same.

ここで、キャパシタに蓄積される電荷の一部のみを放出させ、残りの電荷は、放出されることなくキャパシタに留まるようにできれば、オペアンプに流入する電荷量が減少する。すなわち、スイッチトキャパシタ回路を通過する電荷量が絞られたことになり、SC積分回路の入力部全体で考えると容量を小さく見せることができる。   Here, if only a part of the charge accumulated in the capacitor is discharged and the remaining charge remains in the capacitor without being released, the amount of charge flowing into the operational amplifier is reduced. In other words, the amount of charge passing through the switched capacitor circuit is reduced, and the capacity can be made smaller when the entire input portion of the SC integration circuit is considered.

T型構成のキャパシタでは、スイッチのオン/オフによって、信号伝送路に直列(縦列)に接続される2つのキャパシタの各々の一方の電極(つまり、第1ノードN1、第2ノードN2、第3ノードN3、第4ノードN4)の電位を制御することはできるが、3つのキャパシタ(GA0〜GA2,GB0〜GB2)の共通接続点(NA1,NB1)の電位は直接には制御することができない。   In the T-type capacitor, one electrode (that is, the first node N1, the second node N2, the third node) of each of the two capacitors connected in series (column) to the signal transmission path by turning on / off the switch. Although the potential of the node N3 and the fourth node N4) can be controlled, the potential of the common connection point (NA1, NB1) of the three capacitors (GA0 to GA2, GB0 to GB2) cannot be directly controlled. .

その共通接続点(NA1,NB1)の電位が、例えば、スイッチのオン/オフの状態によらずに変化しないとすれば(このようにすることが望ましいが、必ずしもこの点に限定されるものではない)、各キャパシタの共通接続点(NA1,NB1)と基準電位(例えばGND)との間に接続されるキャパシタ(GA0,GB0)に蓄積される電荷は、スイッチSa1(1)〜Sc1(2)の各々のオン/オフに伴うキャパシタの放電に関与しなくなる。つまり、T型構成の各キャパシタ(GA0〜GA2,GB0〜GB2)に蓄積された全電荷のうち、各キャパシタの共通接続点(NA1,NB1)と基準電位(例えばGND)との間に接続されるキャパシタに蓄積される電荷(の少なくとも一部)は、積分器(オペアンプOPAと帰還容量ci)に流入せず、保持されつづける。   If the potential of the common connection point (NA1, NB1) does not change, for example, regardless of the on / off state of the switch (this is desirable, it is not necessarily limited to this point). The charges accumulated in the capacitors (GA0, GB0) connected between the common connection points (NA1, NB1) of each capacitor and the reference potential (for example, GND) are the switches Sa1 (1) to Sc1 (2). ) Is not involved in the discharge of the capacitor with each on / off. That is, among all the charges accumulated in the T-type capacitors (GA0 to GA2, GB0 to GB2), they are connected between the common connection point (NA1, NB1) of each capacitor and the reference potential (for example, GND). The charge (at least a part of) stored in the capacitor does not flow into the integrator (the operational amplifier OPA and the feedback capacitor ci) and continues to be held.

そして、T型構成のキャパシタに蓄積される全電荷量に対する、保持される電荷量の割合は、入力端(例えば、キャパシタ部TS(1)の場合、第1ノードN1)および出力端(キャパシタ部TS(1)の場合、第2ノードN2)からキャパシタ部(例えば、TS(1))に流入する電荷量が一定であったとすると、各キャパシタ(例えば、GA0〜GA2)の容量比によって自在に制御することができる。   The ratio of the amount of charge held to the total amount of charge stored in the T-type capacitor is determined by the input terminal (for example, the first node N1 in the case of the capacitor unit TS (1)) and the output terminal (capacitor unit). In the case of TS (1), if the amount of charge flowing from the second node N2) into the capacitor unit (for example, TS (1)) is constant, it can be freely set according to the capacitance ratio of each capacitor (for example, GA0 to GA2). Can be controlled.

この原理を用いることによって、極端に小さなサイズのキャパシタを用いることなく(余裕のあるサイズのキャパシタを用いて)、見かけ上、より小さな容量を高精度に実現することができる。また、回路の特性(例えば、極端に低いカットオフ周波数のSC積分回路50を構成する場合、そのカットオフ周波数)を自在に設計することが可能である。   By using this principle, an apparently smaller capacitance can be realized with high accuracy without using an extremely small capacitor (using a capacitor with a margin). Further, it is possible to freely design circuit characteristics (for example, when the SC integration circuit 50 having an extremely low cutoff frequency is configured, the cutoff frequency).

したがって、本実施形態のSC積分回路50では、カットオフ周波数が極めて低いスイッチトキャパシタ積分回路50を、オペアンプの入力容量(入力部100にて用いられるキャパシタ)とオペアンプOPAの帰還容量Ciの比(素子係数)を大きくすることなく、高精度に実現することができる。   Therefore, in the SC integration circuit 50 of the present embodiment, the switched capacitor integration circuit 50 having an extremely low cutoff frequency is replaced with the ratio (element) of the input capacitance of the operational amplifier (the capacitor used in the input unit 100) and the feedback capacitance Ci of the operational amplifier OPA. It can be realized with high accuracy without increasing the coefficient.

但し、複数のキャパシタをT字形に結線した構成(T型構成)を用いる場合、複数のキャパシタが接続されている分、寄生容量の影響を受けやすい。よって、より高精度の設計を行うためには、各キャパシタの寄生容量の影響を十分に考慮する必要がある。つまり、正規の容量に寄生容量が付くことによって、T型構成のキャパシタの全電荷の電荷量が変化するため、寄生容量の影響を受けにくくすることが重要となる。   However, when a configuration in which a plurality of capacitors are connected in a T-shape (T-type configuration) is used, it is easily affected by the parasitic capacitance because the plurality of capacitors are connected. Therefore, in order to design with higher accuracy, it is necessary to fully consider the influence of the parasitic capacitance of each capacitor. That is, when the parasitic capacitance is added to the regular capacitance, the charge amount of the total charge of the T-type capacitor changes, so that it is important to make it less susceptible to the parasitic capacitance.

例えば、単純なSC積分回路の回路構成(一つのオペアンプの入力部に一つのSC回路を設ける回路構成)では、T型構成のキャパシタを採用した場合に、寄生容量に対して不感な構成を実現する上で限界がある。また、例えば、T型構成のキャパシタの一つをリセットするためにリセットスイッチを設ける回路構成を採用するような場合、リセットスイッチがオフ状態のときは、リセットスイッチそのものが寄生容量となるため、寄生容量に不感な構成にはならない。   For example, a simple SC integrator circuit configuration (a circuit configuration in which one SC circuit is provided at the input of one operational amplifier) realizes a configuration that is insensitive to parasitic capacitance when a T-type capacitor is used. There is a limit in doing. Also, for example, when a circuit configuration in which a reset switch is provided to reset one of the T-type capacitors is used, when the reset switch is in an OFF state, the reset switch itself becomes a parasitic capacitance. The configuration is not insensitive to capacity.

そこで、本実施形態では、SC積分回路50の回路構成として、信号入力ノードP1とオペアンプOPAの入力ノードN5との間に、例えば2本の信号伝送路(経路a,経路b)を設け、各信号伝送路(経路a,経路b)にスイッチトキャパシタ(SC)回路を設けると共に、各信号伝送路間の接続/非接続をスイッチ(第3のスイッチSW3)により制御し、また、いずれか一方の信号伝送路(図1では第2ノードN2)とオペアンプ(OPA)の入力ノードN5との接続/非接続をスイッチ(第4のスイッチSW4)により制御する構成を採用する。   Therefore, in this embodiment, as the circuit configuration of the SC integration circuit 50, for example, two signal transmission paths (path a and path b) are provided between the signal input node P1 and the input node N5 of the operational amplifier OPA. A switched capacitor (SC) circuit is provided in the signal transmission path (path a, path b), and connection / disconnection between the signal transmission paths is controlled by a switch (third switch SW3). A configuration is adopted in which connection / disconnection between the signal transmission path (second node N2 in FIG. 1) and the input node N5 of the operational amplifier (OPA) is controlled by a switch (fourth switch SW4).

この回路構成によれば、2つの信号伝送路(経路a,経路b)を有することを利用して、寄生容量の影響を補償することができる。つまり、寄生容量の影響を最小限に抑えることができる。例えば、第1のキャパシタ部TS(1)についての寄生容量と、第2のキャパシタ部TS(2)についての寄生容量とが同じであると見なせるならば、このことを利用して、回路的に寄生容量の影響を見えなくすることができる。   According to this circuit configuration, it is possible to compensate for the influence of parasitic capacitance by using two signal transmission paths (path a and path b). That is, the influence of parasitic capacitance can be minimized. For example, if it can be considered that the parasitic capacitance for the first capacitor unit TS (1) and the parasitic capacitance for the second capacitor unit TS (2) are the same, this can be used to make a circuit. The effect of parasitic capacitance can be made invisible.

また、回路の特性が、容量素子係数(つまり、入力容量をCsとし、帰還容量をCiとした場合、各容量の比(Cs/Ci))のみで完結しており、そのSC積分回路50自体は、他の回路素子と関係がなく独立しており、よって、例えば高次のフィルタを形成する場合でも、回路設計が容易であるという利点もある。   Further, the circuit characteristics are completed only by the capacitance element coefficient (that is, when the input capacitance is Cs and the feedback capacitance is Ci, the ratio of each capacitance (Cs / Ci)), and the SC integration circuit 50 itself Is independent of other circuit elements and is independent, and therefore has an advantage that circuit design is easy even when, for example, a high-order filter is formed.

例えば、SCバイカッド型2次ローパスフィルタを、本発明を適用して構成する場合、A部分やG部分の回路構成を、T型構成のキャパシタを用いる構成に変更する必要がある。回路の構成が変更になるということは、全体の回路で考えると、スイッチや容量が従来回路に追加されていることになる。例えば、SCバイカッド型2次ローパスフィルタでは、例えば、G部分の回路は、素子D、素子C、素子Eと接続されているため、従来なら、設計変更に伴い、素子D、素子C、素子Eに影響を与えてしまう可能性がある。つまり、伝達関数が変わってしまう恐れがある。   For example, when the SC biquad type second-order low-pass filter is configured by applying the present invention, it is necessary to change the circuit configuration of the A portion and the G portion to a configuration using a T-type capacitor. The change in the circuit configuration means that a switch and a capacitor are added to the conventional circuit in view of the entire circuit. For example, in the SC biquad type second-order low-pass filter, for example, the circuit of the G part is connected to the element D, the element C, and the element E. May be affected. That is, the transfer function may change.

しかし、本発明のSC積分回路50の場合、従来のG部分の係数をGとし、本発明のG部分の係数をG’とした場合、G’=G・k(kは任意の整数)で決まるため、従来回路の伝達関数において、係数をGからG’に置き換えれば、本発明のSC積分回路を用いて構成される高次のローパスフィルタの伝達関数が得られる。本発明のSC積分回路は、従来のSC積分回路の伝達関数を本質的に変更せず、その係数を変化させるだけであり、かつ、寄生容量の影響は最小限に抑制されていることから、SC積分回路の特性が、容量素子係数のみで完結していて、独立していることになり、回路設計が容易化される。   However, in the case of the SC integration circuit 50 of the present invention, when the coefficient of the conventional G portion is G and the coefficient of the G portion of the present invention is G ′, G ′ = G · k (k is an arbitrary integer). Therefore, if the coefficient is replaced from G to G ′ in the transfer function of the conventional circuit, a transfer function of a high-order low-pass filter configured using the SC integration circuit of the present invention can be obtained. Since the SC integration circuit of the present invention does not essentially change the transfer function of the conventional SC integration circuit, it only changes its coefficient, and the influence of parasitic capacitance is minimized. The characteristics of the SC integration circuit are completed with only the capacitance element coefficient and are independent, which facilitates circuit design.

そして、このような2本の信号伝送路(広義には少なくとも2本の信号伝送路)をもつSC積分回路50の入力部100のSC回路に、T型構成のキャパシタを採用することによって、上述のとおり、キャパシタに蓄積される全電荷のうちの一部を移動させない(保持しつづける)という電荷の移動制御が可能となり、見かけ上、より小さな容量を高精度に実現することができる。よって、SC積分回路のカットオフ周波数を極端に低くする(例えば1Hz程度)にする場合でも、回路の占有面積を大幅に抑制することができる。   Then, by adopting a T-type capacitor in the SC circuit of the input unit 100 of the SC integrating circuit 50 having such two signal transmission paths (at least two signal transmission paths in a broad sense), As described above, it is possible to control the movement of charges so as not to move (keep holding) a part of the total charges accumulated in the capacitor, and apparently a smaller capacity can be realized with high accuracy. Therefore, even when the cutoff frequency of the SC integration circuit is extremely low (for example, about 1 Hz), the area occupied by the circuit can be greatly suppressed.

また、2本の信号伝送路(広義には少なくとも2本の信号伝送路)をもつSC積分回路50を用いれば、T型構成のキャパシタを用いた場合でも、寄生容量に不感な特性を実現することができる。   In addition, if the SC integration circuit 50 having two signal transmission paths (in the broad sense, at least two signal transmission paths) is used, a characteristic insensitive to parasitic capacitance is realized even when a T-type capacitor is used. be able to.

このように、各回路の特徴が効果的に発揮されることにより、その相乗効果によって、T型構成のキャパシタを用いて見掛け上、より小さな容量を高精度に実現し、オペアンプの入力容量とオペアンプの帰還容量の比(素子係数)の広がりを、より効果的に抑制することができ、さらに、T型構成を採用した場合でも、寄生容量の影響を最小限に抑制する回路構成を実現することができる。しかも、回路特性が素子係数で完結していることによって、高次のフィルタを実現する場合でも容易に回路設計が可能であるという効果も得ることができる。   In this way, the characteristics of each circuit are effectively demonstrated, and by the synergistic effect, apparently smaller capacitance can be realized with high accuracy using a T-type capacitor, and the input capacitance of the operational amplifier and the operational amplifier Of the feedback capacitance ratio (element coefficient) can be more effectively suppressed, and even when a T-type configuration is adopted, a circuit configuration that minimizes the influence of parasitic capacitance is realized. Can do. In addition, since the circuit characteristics are completed with the element coefficients, it is possible to obtain an effect that the circuit can be easily designed even when a high-order filter is realized.

(回路を構成する上での好ましい条件についての考察)
以下、図1のSC積分回路を構成する上での好ましい条件について説明する。図2は、図1のSC積分回路を構成する上での好ましい条件の一例を説明するための図である。
(Considerations on favorable conditions for configuring the circuit)
Hereinafter, preferable conditions for configuring the SC integration circuit of FIG. 1 will be described. FIG. 2 is a diagram for explaining an example of preferable conditions for configuring the SC integration circuit of FIG.

図2において、第1のキャパシタ部(TS(1))に含まれる第1のキャパシタ(GA1)および第2のキャパシタ(GA2)の面積(サイズ)は同一に設定され、第2のキャパシタ部(TS(2))に含まれる第4のキャパシタ(GB1)および第5のキャパシタ(GB2)の面積(サイズ)は同一に設定されることが好ましい。   In FIG. 2, the areas (sizes) of the first capacitor (GA1) and the second capacitor (GA2) included in the first capacitor part (TS (1)) are set to be the same, and the second capacitor part ( The areas (sizes) of the fourth capacitor (GB1) and the fifth capacitor (GB2) included in TS (2) are preferably set to be the same.

すなわち、スイッチの状態が変化し、T型構成のキャパシタのうち、信号伝送路に直列に接続される2つのキャパシタ(GA1とGA2、GB1とGB2)の各々の一方の電極の電位が変化すると、その2つのキャパシタの各々に蓄積されていた電荷が移動する。このとき、その2つのキャパシタ(GA1とGA2、GB1とGB2)のサイズ(面積)が同じであれば、各キャパシタの電荷の移動量が同じとなり、信号入力ノードP1からみた電荷の移動と、オペアンプの入力ノードN5からみた電荷の移動とが平衡する。   That is, when the state of the switch changes and the potential of one electrode of each of the two capacitors (GA1 and GA2, GB1 and GB2) connected in series to the signal transmission path among the capacitors of the T-type configuration changes, The charge stored in each of the two capacitors moves. At this time, if the size (area) of the two capacitors (GA1 and GA2, GB1 and GB2) is the same, the amount of charge movement of each capacitor is the same, and the movement of the charge viewed from the signal input node P1 and the operational amplifier The charge movement viewed from the input node N5 is balanced.

この場合、T型構成の3つのキャパシタの共通接続点(NA1,NB1)の電位は、スイッチの状態の変化の前後で変化せず、共通接続点(NA1,NB1)と基準電位(例えば、GND)との間に接続されるキャパシタ(GA0,GB0)に蓄積されている電荷の電荷量は、スイッチの状態の変化の前後で変化しない。   In this case, the potential of the common connection point (NA1, NB1) of the three capacitors of the T-type configuration does not change before and after the change of the switch state, and the common connection point (NA1, NB1) and the reference potential (for example, GND) ) Does not change before and after the change in the switch state.

T型構成の各キャパシタに蓄積される全電荷量は、スイッチの状態の変化の前後で変化せず、電荷は保存される(つまり、電荷の保存則が成立する)。この場合、T型構成のキャパシタに蓄積される全電荷量に対する、保持されつづける電荷量(共通接続点と基準電位との間に接続されるキャパシタに蓄積されている電荷の電荷量)の割合は、各キャパシタ(GA0〜GA2,GB0〜GB2)の容量比によって高精度に制御することが可能である。   The total amount of charge accumulated in each capacitor of the T-type configuration does not change before and after the change of the switch state, and the charge is preserved (that is, the charge conservation law is established). In this case, the ratio of the charge amount that is continuously held (the charge amount of the charge accumulated in the capacitor connected between the common connection point and the reference potential) to the total charge amount accumulated in the T-type capacitor is: It is possible to control with high accuracy by the capacitance ratio of each capacitor (GA0 to GA2, GB0 to GB2).

より好ましくは、第1のキャパシタ部(TS(1))に含まれる第1のキャパシタ(GA1)および第2のキャパシタ(GA2)の形状および面積は同一に設定され、かつ、第1のキャパシタ(GA1)および第2のキャパシタ(GA2)は共通の製造工程により製造され、第2のキャパシタ部(TS(2))に含まれる第4のキャパシタ(GB1)および第5のキャパシタ(GB2)の形状および面積は同一に設定され、かつ、第4のキャパシタ(GB1)および第5のキャパシタ(GB2)は、共通の製造工程により製造されるのがよい。   More preferably, the shape and area of the first capacitor (GA1) and the second capacitor (GA2) included in the first capacitor unit (TS (1)) are set to be the same, and the first capacitor ( GA1) and the second capacitor (GA2) are manufactured by a common manufacturing process, and the shapes of the fourth capacitor (GB1) and the fifth capacitor (GB2) included in the second capacitor unit (TS (2)). The fourth capacitor (GB1) and the fifth capacitor (GB2) are preferably manufactured by a common manufacturing process.

キャパシタの面積(占有面積)のみならず、形状(例えば、電極の形状、電極に接続される配線の形状等)を同一化し、かつ、製造工程(製造プロセス)も共通化することによって、信号伝送路において直列に接続される2つのキャパシタ(GA1とGA2、GB1とGB2)との比精度を、より高精度に制御することが可能である。よって、より高精度な回路設計が可能となる。   By transmitting not only the capacitor area (occupied area) but also the shape (for example, the shape of the electrode, the shape of the wiring connected to the electrode, etc.) and making the manufacturing process (manufacturing process) common, signal transmission It is possible to control the relative accuracy of two capacitors (GA1 and GA2, GB1 and GB2) connected in series in the path with higher accuracy. Therefore, circuit design with higher accuracy is possible.

また、第1のキャパシタ(GA1)と第4のキャパシタ(GB1)の面積は同一に設定され、第2のキャパシタ(GA2)と第5のキャパシタ(GB2)の面積は同一に設定され、第3のキャパシタ(GA0)と第6のキャパシタ(GB0)の面積は同一に設定されるのがよい。   Further, the areas of the first capacitor (GA1) and the fourth capacitor (GB1) are set to be the same, the areas of the second capacitor (GA2) and the fifth capacitor (GB2) are set to be the same, and the third The areas of the capacitor (GA0) and the sixth capacitor (GB0) are preferably set to be the same.

2本の信号伝送路のうちの一方の信号伝送路(経路a)にT型に接続された各キャパシタ部(TS1)が設けられ、他方の信号伝送路(経路b)においても、T型に接続された各キャパシタ部(TS2)が設けられる。2つのT型構成のキャパシタ部において、同じ位置にあるキャパシタのサイズを同一とするものである。これによって、2つのT型構成のバランスがとれ、例えば、各SC回路の特性が同じものとして扱って回路の伝達関数を導くことができ、回路の設計が容易化される。また、寄生容量の影響の補償も行い易くなり、寄生容量の影響を最小限に抑制する回路構成とすることができる。   Each capacitor part (TS1) connected in a T-type is provided in one signal transmission path (path a) of the two signal transmission paths, and the other signal transmission path (path b) is also in a T-type. Each connected capacitor part (TS2) is provided. In the two T-type capacitor sections, the size of capacitors at the same position is the same. As a result, the two T-type configurations can be balanced, and for example, the transfer function of the circuit can be derived by treating each SC circuit as having the same characteristics, and the circuit design is facilitated. Further, it becomes easy to compensate for the influence of the parasitic capacitance, and a circuit configuration can be obtained in which the influence of the parasitic capacitance is minimized.

より好ましくは、第1のキャパシタ(GA1)と第4のキャパシタ(GB1)の形状および面積は同一に設定され、かつ、第1のキャパシタ(GA1)および第4のキャパシタ(GB1)は共通の製造工程により製造され、第2のキャパシタ(GA2)と第5のキャパシタ(GB2)の形状および面積は同一に設定され、かつ、第2のキャパシタ(GA2)および第5のキャパシタ(GB2)は共通の製造工程により製造され、第3のキャパシタ(GA0)と第6のキャパシタ(GB0)の形状および面積は同一に設定され、かつ、第3のキャパシタ(GA0)および第6のキャパシタ(GB0)は共通の製造工程により製造されるのがよい。   More preferably, the shape and area of the first capacitor (GA1) and the fourth capacitor (GB1) are set to be the same, and the first capacitor (GA1) and the fourth capacitor (GB1) are commonly manufactured. The shape and area of the second capacitor (GA2) and the fifth capacitor (GB2) are set to be the same, and the second capacitor (GA2) and the fifth capacitor (GB2) are common. The shape and area of the third capacitor (GA0) and the sixth capacitor (GB0) are set to be the same, and the third capacitor (GA0) and the sixth capacitor (GB0) are common. It is good to be manufactured by the manufacturing process.

キャパシタの面積(占有面積)のみならず、形状(例えば、電極の形状、電極に接続される配線の形状等)を同一化し、かつ、製造工程(製造プロセス)も共通化することによって、2つのT型構成における対応する位置にあるキャパシタの比精度を、より高精度に制御することが可能である。よって、より高精度な回路設計が可能となる。   Not only the area (occupied area) of the capacitor but also the shape (for example, the shape of the electrode, the shape of the wiring connected to the electrode, etc.) and the same manufacturing process (manufacturing process) It is possible to control the relative accuracy of the capacitor at the corresponding position in the T-type configuration with higher accuracy. Therefore, circuit design with higher accuracy is possible.

また、第1〜第7のスイッチ(Sa1(1)〜Sc1(2))の各々のサイズは同一に設定されるのが好ましい。   The first to seventh switches (Sa1 (1) to Sc1 (2)) are preferably set to have the same size.

これによって、各スイッチ(Sa1(1)〜Sc1(2))に接続される寄生容量の容量値を揃えることができる。したがって、例えば、各スイッチの特性が同じものとして扱って回路の伝達関数を導くことができる。よって、寄生容量の影響を無視できるほど小さくする回路構成を実現し易くなる。   Thereby, the capacitance values of the parasitic capacitors connected to the switches (Sa1 (1) to Sc1 (2)) can be made uniform. Therefore, for example, the transfer function of the circuit can be derived by treating each switch as the same characteristic. Therefore, it becomes easy to realize a circuit configuration that is so small that the influence of the parasitic capacitance can be ignored.

図3(A)および図3(B)は、キャパシタの構造上、大きな寄生容量の第1の電極と小さな寄生容量の第2の電極が存在することを説明するための図である。第1の電極ME1は大きな寄生容量が接続される電極であり、第2の電極ME2は、寄生容量がより小さい電極である。   FIGS. 3A and 3B are diagrams for explaining the existence of a first electrode having a large parasitic capacitance and a second electrode having a small parasitic capacitance due to the structure of the capacitor. The first electrode ME1 is an electrode to which a large parasitic capacitance is connected, and the second electrode ME2 is an electrode having a smaller parasitic capacitance.

すなわち、第2の電極ME2は、第1の電極ME1に比べて、基板(例えば半導体基板)98からの距離が遠い位置にある。よって、基板98や、基板上に形成される絶縁膜(フィールド酸化膜等)102などに起因する寄生容量(Cppa,Cppb,Cpcc)の影響を受けにくい。なお、図3(A)のCxは、正規の容量を示す。   That is, the second electrode ME2 is located farther from the substrate (for example, a semiconductor substrate) 98 than the first electrode ME1. Therefore, it is difficult to be affected by parasitic capacitance (Cppa, Cppb, Cpcc) caused by the substrate 98, the insulating film (field oxide film or the like) 102 formed on the substrate, and the like. Note that Cx in FIG. 3A indicates a normal capacity.

第1の電極ME1と第2の電極ME2とを区別するために、一つのキャパシタを、図3(B)のように表記する。   In order to distinguish between the first electrode ME1 and the second electrode ME2, one capacitor is represented as shown in FIG.

図4(A),図4(B)は、T型構成のキャパシタ部における、好ましい結線の例を説明するための図である。図4(A)において、キャパシタC1,C2およびC3によって、T型構成のキャパシタ部が構成されている。T型構成の各キャパシタC1〜C3の共通接続点NRには、寄生容量Cpx,Cpy,Cpzが接続される。また、寄生容量Cpp1〜Cpp3も存在する。   FIG. 4A and FIG. 4B are diagrams for explaining an example of a preferable connection in a capacitor portion having a T-type configuration. In FIG. 4A, capacitors C1, C2, and C3 constitute a T-type capacitor section. Parasitic capacitances Cpx, Cpy, Cpz are connected to the common connection point NR of the capacitors C1 to C3 having the T-type configuration. There are also parasitic capacitances Cpp1 to Cpp3.

ここで、T型構成の各キャパシタ(C1〜C3)の共通接続点(NR)の電位は、T型構成の各キャパシタに蓄積される全電荷の電荷量に大きく影響するため、回路特性を高精度に実現しようとする場合、できるだけ寄生容量の影響をうけないようにするのが好ましい。   Here, the potential of the common connection point (NR) of the capacitors (C1 to C3) of the T-type configuration greatly influences the charge amount of the total charges accumulated in the capacitors of the T-type configuration. When achieving accuracy, it is preferable to avoid the influence of parasitic capacitance as much as possible.

そこで、図4(B)に示すように、各キャパシタ(C1〜C3)の第2の電極ME2同士を共通に接続するものである。一方、第1の電極ME1には、低インピーダンスのノード(例えば、オペアンプの入力ノード(例えば反転端子)、信号入力ノードあるいはグランドライン等)が接続されるため、第1の電極ME1に接続される寄生容量(Cpp1〜Cpp3)は、回路特性に影響を与えず、無視することができる。   Therefore, as shown in FIG. 4B, the second electrodes ME2 of the capacitors (C1 to C3) are connected in common. On the other hand, a low-impedance node (for example, an input node (for example, an inverting terminal), a signal input node, or a ground line) of an operational amplifier is connected to the first electrode ME1, and thus is connected to the first electrode ME1. The parasitic capacitances (Cpp1 to Cpp3) do not affect the circuit characteristics and can be ignored.

すなわち、図1のSC積分回路50においては、第1のキャパシタ(GA1)、第2のキャパシタ(GA2)、第3のキャパシタ(GA0)、第4のキャパシタ(GB1)、第5のキャパシタ(GB2)ならびに第6のキャパシタ(GB0)の各々は、基板98に近い位置に設けられる第1の電極ME1と、基板98から遠い位置に設けられる第2の電極とを有し、この場合、第1のキャパシタ(GA1)、第2のキャパシタ(GA2)ならびに第3のキャパシタ(GA0)の各々の第2の電極ME2同士が共通に接続され、第4のキャパシタ(GB1)、第5のキャパシタ(GB2)ならびに第6のキャパシタ(GB0)の各々の第2の電極ME2同士が共通に接続される構成が採用されている。   That is, in the SC integration circuit 50 of FIG. 1, the first capacitor (GA1), the second capacitor (GA2), the third capacitor (GA0), the fourth capacitor (GB1), and the fifth capacitor (GB2). ) And the sixth capacitor (GB0) each include a first electrode ME1 provided at a position close to the substrate 98 and a second electrode provided at a position far from the substrate 98. In this case, The second electrodes ME2 of the first capacitor (GA1), the second capacitor (GA2), and the third capacitor (GA0) are connected in common, and the fourth capacitor (GB1) and the fifth capacitor (GB2). ) And the second electrodes ME2 of the sixth capacitors (GB0) are connected in common.

(図1のSC積分回路における入力部の伝達関数の説明)
図5〜図9を用いて、図1のSC積分回路50の入力部100に含まれるSC回路の伝達関数について説明する。寄生容量の影響を考慮した上で、高精度の回路設計を行おうとすると、設計しようとする回路の正確な伝達関数を求める必要がある。伝達関数を求めるためには、サンプル値解析(キャパシタ間の電荷の移動の解析)が必要である。
(Description of transfer function of input unit in SC integration circuit of FIG. 1)
The transfer function of the SC circuit included in the input unit 100 of the SC integration circuit 50 of FIG. 1 will be described with reference to FIGS. If an attempt is made to design a circuit with high accuracy in consideration of the influence of parasitic capacitance, it is necessary to obtain an accurate transfer function of the circuit to be designed. In order to obtain the transfer function, sample value analysis (analysis of charge transfer between capacitors) is necessary.

1.図5
図5は、SC回路の伝達関数を導出するために使用するSC回路のモデルを示す図である。図5において、Cp1及びCp2はスイッチの寄生容量であり、Cp3及びCp4は容量の寄生容量である。
1. FIG.
FIG. 5 is a diagram showing a model of the SC circuit used for deriving the transfer function of the SC circuit. In FIG. 5, C p1 and C p2 are parasitic capacitances of the switch, and C p3 and C p4 are parasitic capacitances of the capacitance.

2.図6
図6は、第1のクロックCLK1がアクティブレベル(オンレベル)であるときのSC回路の状態を示す図である。クロックCLK1がオンした状態の回路伝達関数を算出する。
図6において、T字形に結線された3つのキャパシタの共通接続点の、基準電位(GND)を基準とした電位はVx1,Vx2であり、かつ、共通接続点における電荷はQ01,Q02であるとする。電荷Q01の電荷量を求めると、下記の式(1)、式(2)のようになる。なお、例えば、Vx1 (1)というような表記が用いられる場合、右肩の(1)は、第1フェーズスイッチ「1」がオンした状態における電圧であることを示している。第2フェーズスイッチ「2」がオンしている状態を示すときは、同様に、右肩に(2)を記載するものとする。
2. FIG.
FIG. 6 is a diagram illustrating a state of the SC circuit when the first clock CLK1 is at an active level (on level). A circuit transfer function with the clock CLK1 turned on is calculated.
In FIG. 6, the potentials at the common connection point of the three capacitors connected in a T shape with respect to the reference potential (GND) are V x1 and V x2 , and the charges at the common connection point are Q 01 , Q Suppose that it is 02 . When the charge amount of the charge Q 01 is obtained, the following expressions (1) and (2) are obtained. For example, when a notation such as V x1 (1) is used, (1) on the right shoulder indicates a voltage when the first phase switch “1” is turned on. When the second phase switch “2” is in the ON state, similarly, (2) is written on the right shoulder.

Figure 0005019059
Figure 0005019059

同様にして、電荷Q02の電荷を求めると、式(3)のようになる。さらに、−Qの電荷を算出すると、式(4)のようになる。 Similarly, when the charge of charge Q 02 is obtained, it becomes as shown in Expression (3). Further, when the charge of -Q 1 is calculated, the equation (4) is obtained.

Figure 0005019059
Figure 0005019059

ここで(4)式中の−Q(n−1)の(n−1)は、(n−1)時の時間をあらわしている。下記の式(5)からQを求めると、式(6)のようになる。 Here, (n-1) of -Q 1 (n-1) in the formula (4) represents the time at (n-1) hours. When Q 1 is obtained from the following equation (5), equation (6) is obtained.

Figure 0005019059
Figure 0005019059

同じようにQについても算出すると、下記の式(7)のようになる。 When also calculated for Q 2 in the same way, so that the following equation (7).

Figure 0005019059
Figure 0005019059

3.図7
図7は、第2のクロックCLK2がアクティブレベル(オンレベル)であるときのSC回路の状態を示す図である。第1のクロックCLK1がオンした状態の回路伝達関数を算出する。同じようにQ01、Q02の電荷を求めると、式(8)、式(9)のようになる。
3. FIG.
FIG. 7 is a diagram illustrating a state of the SC circuit when the second clock CLK2 is at an active level (on level). A circuit transfer function with the first clock CLK1 turned on is calculated. Similarly, when the charges of Q 01 and Q 02 are obtained, equations (8) and (9) are obtained.

Figure 0005019059
Figure 0005019059

このときのVx1,Vx2を求めると、式(10)および式(11)のようになる。 When V x1 and V x2 at this time are obtained, they are as shown in Expression (10) and Expression (11).

Figure 0005019059
Figure 0005019059

ここでQ’を求めると、式(12)のようになる。 Here, when Q 1 ′ is obtained, Equation (12) is obtained.

Figure 0005019059
Figure 0005019059

同じようにQ’を求めると、式(13)のようになる。 Similarly, when Q 2 ′ is obtained, it becomes as shown in Expression (13).

Figure 0005019059
Figure 0005019059

4.図8
図8は、第1のクロックCLK1がオンしている状態から第2のクロックCLK2がオンしている状態に移行した場合の回路状態の変化ついて説明するための図である。
第1のクロックCLK1のオン状態から第2のクロックCLK2のオン状態に移行した場合を考える。蓄えられた電荷は保存されるので、下記の式(14)が成立する。
4). FIG.
FIG. 8 is a diagram for explaining a change in the circuit state when the state is shifted from the state where the first clock CLK1 is turned on to the state where the second clock CLK2 is turned on.
Consider a case where the first clock CLK1 is shifted from the on state to the second clock CLK2. Since the stored charge is stored, the following equation (14) is established.

Figure 0005019059
Figure 0005019059

ここで先程算出した式(6)、式(7)、式(12)、式(13)より、Vx0を解くと、以下の式(15)となる。但し、式(15)においては、式(16)および式(17)に示すような置換を行っている。 Here, when V x0 is solved from the equations (6), (7), (12), and (13) calculated earlier, the following equation (15) is obtained. However, in Formula (15), substitution as shown in Formula (16) and Formula (17) is performed.

Figure 0005019059
Figure 0005019059

5.図9
図9は、第2のクロックCLK2がオンしている状態から第1のクロックCLK1がオンしている状態に移行した場合の回路状態の変化ついて説明するための図である。
反対に、第2のクロックCLK2のオン状態から第1のクロックCLK1のオン状態に移行した場合を考える。電荷の保存の法則から、下記の式(18)が成立し、よって、式(19)が得られる。
5. FIG.
FIG. 9 is a diagram for explaining a change in the circuit state when the state is changed from the state in which the second clock CLK2 is turned on to the state in which the first clock CLK1 is turned on.
Conversely, consider a case where the second clock CLK2 shifts from the on state to the first clock CLK1. From the law of conservation of charge, the following formula (18) is established, and thus formula (19) is obtained.

Figure 0005019059
Figure 0005019059

ここで、下記の式(20)〜式(22)が成立するから、式(23)のようになり、式(24)が得られる。 Here, since the following formulas (20) to (22) are established, formula (23) is obtained, and formula (24) is obtained.

Figure 0005019059
Figure 0005019059

ここで、式(24)ならびに上述の式(15)より、式(25)が得られる。   Here, Expression (25) is obtained from Expression (24) and Expression (15) described above.

Figure 0005019059
Figure 0005019059

ここで同じ大きさの容量と同じ大きさのスイッチの大きさであったとすると、式(26)が成立する。   Here, assuming that the same size of the capacitor and the same size of the switch are given, Equation (26) is established.

Figure 0005019059
Figure 0005019059

この場合、式(25)より、式(27)が得られる。 In this case, equation (27) is obtained from equation (25).

Figure 0005019059
Figure 0005019059

したがって、Cp3、Cp4の影響が小さくなるようにT型接続されるVx点で最小になるように容量を接続すればよい。つまり、IC上に作成される容量は寄生容量の影響を受けやすい基板に近い電極面と、寄生容量の影響を受けにくい基板から遠い場所に設けられた電極面で構成されることから、T型接続されるVx点は基板から遠い場所に設けられた電極面にそれぞれ接続するのがよい。ここで、下記の式(29)の条件下では、式(30)が成立する。 Therefore, it is only necessary to connect the capacitors so that the influence of C p3 and C p4 is minimized so that the capacitance is minimized at the Tx-connected Vx point. In other words, the capacitance created on the IC is composed of an electrode surface close to the substrate that is easily affected by the parasitic capacitance and an electrode surface provided at a location far from the substrate that is not easily affected by the parasitic capacitance. The Vx points to be connected are preferably connected to electrode surfaces provided at locations far from the substrate. Here, under the condition of the following formula (29), the formula (30) is established.

Figure 0005019059
Figure 0005019059

上述の非特許文献1の技術を用いた場合のQは、式(31)で表わされる。   Q when the technique of Non-Patent Document 1 described above is used is expressed by Expression (31).

Figure 0005019059
Figure 0005019059

本実施形態にかかる式(30)と従来技術にかかる式(31)を比較する。ここで、例えば、下記の式(32)が成立するとする。   The expression (30) according to the present embodiment is compared with the expression (31) according to the conventional technique. Here, for example, it is assumed that the following equation (32) is established.

Figure 0005019059
Figure 0005019059

例えば、上記の式(32)が成立する場合、非特許文献1に比べて積分器の帰還容量と入力容量の比を小さくすることが可能である。   For example, when the above equation (32) is established, it is possible to reduce the ratio of the feedback capacitance and the input capacitance of the integrator as compared with Non-Patent Document 1.

(第2の実施形態)
図10は、図1のSC積分回路を用いて構成された2次ローパスフィルタ200の構成例を示す回路図である。
(Second Embodiment)
FIG. 10 is a circuit diagram showing a configuration example of a second-order low-pass filter 200 configured using the SC integration circuit of FIG.

2次のローパスフィルタ200は、2つのSC積分回路を含む。すなわち、オペアンプOPA1と、帰還容量D(Ci)と、入力部のSC回路100とによって第1の積分回路が構成される。また、オペアンプOPA2と、帰還系の素子FおよびBと、入力部のSC回路100’とによって第2の積分回路が構成される。SC回路100とSC回路100’の回路構成は基本的には同じである、
但し、図10の回路では、入力部100,100’における上と下の2つの信号経路(経路aと経路b)に配置されるスイッチの種類(つまり、第1フェーズスイッチ「1」であるか、第2フェーズスイッチ「2」であるか)が逆になっている。この点、図5〜図9の説明(上下の経路は、共に同じ種類のスイッチで構成されているものとして説明した)とは異なるが、この差は、回路の本質に影響を与えるものではない。
The secondary low-pass filter 200 includes two SC integration circuits. That is, the operational amplifier OPA1, the feedback capacitor D (Ci), and the SC circuit 100 of the input unit constitute a first integration circuit. The operational amplifier OPA2, the feedback elements F and B, and the SC circuit 100 ′ of the input unit constitute a second integrating circuit. The circuit configurations of the SC circuit 100 and the SC circuit 100 ′ are basically the same.
However, in the circuit of FIG. 10, the type of switch (that is, the first phase switch “1” or the first phase switch “1”) is arranged in the upper and lower signal paths (path a and path b) in the input units 100 and 100 ′. 2 phase switch “2”) is reversed. Although this point is different from the description of FIGS. 5 to 9 (the upper and lower paths are described as being configured by the same type of switch), this difference does not affect the essence of the circuit. .

つまり、伝達関数の導出において、V1=V4=0にするか、V2=V3=0(図10の回路構成)にするかの違いだけである。どこを基準電圧(例えば、GND)にして伝達関数を導出するかによって、使用するスイッチの種類が逆になるだけである。単純に時間を半周期だけ、ずらして考えれば済むことである。   That is, in the derivation of the transfer function, there is only a difference between V1 = V4 = 0 or V2 = V3 = 0 (circuit configuration in FIG. 10). The type of switch to be used is only reversed depending on where the transfer function is derived with reference voltage (eg, GND). Simply shift the time by half a cycle.

(第3の実施形態)
図11は、本発明のSC積分器によるLPF200を搭載する電子機器の例を説明するための図である。
(Third embodiment)
FIG. 11 is a diagram for explaining an example of an electronic device equipped with the LPF 200 by the SC integrator of the present invention.

電子機器1000は、センサ回路400と、表示部550と、クロック生成回路510と、CPU等の処理部520と、メモリ530と、操作部540と、を有する。センサ回路400は、センサ素子402と、図10の回路構成をもつローパスフィルタ(LPF)200と、A/D変換器406と、を有する。各部は、バス(BUS)によって相互に接続されている。   The electronic device 1000 includes a sensor circuit 400, a display unit 550, a clock generation circuit 510, a processing unit 520 such as a CPU, a memory 530, and an operation unit 540. The sensor circuit 400 includes a sensor element 402, a low-pass filter (LPF) 200 having the circuit configuration of FIG. 10, and an A / D converter 406. Each part is mutually connected by a bus (BUS).

ローパスフィルタ(LPF)200の占有面積は抑制されており、かつ、上述のとおり、高精度のフィルタ特性を実現することができる。例えば、カットオフ周波数を極端に低い周波数(例えば1Hz)に設定する場合であっても、小型かつ高性能なICを実現することができる。よって、そのIC(つまり、図10のSC積分回路)を搭載する電子機器1000は、小型で高性能な電子機器となる。   The area occupied by the low-pass filter (LPF) 200 is suppressed, and as described above, highly accurate filter characteristics can be realized. For example, even when the cutoff frequency is set to an extremely low frequency (for example, 1 Hz), a small and high-performance IC can be realized. Therefore, the electronic device 1000 on which the IC (that is, the SC integration circuit in FIG. 10) is mounted is a small and high-performance electronic device.

このように、本発明の幾つかの実施形態によれば、例えば、以下の効果が得られる。但し、以下の効果は、同時に得られるとは限らず、以下の効果の列挙が、本発明の技術的範囲を不当に限定する根拠とされてはならない。
(1)従来に比べて容量の比を小さくすることが可能である。容量の最小寸法が決まっているとすると、最大の容量値を小さくすることができる。よって、総面積を小さくすることができる。
(2)クロック周波数を小さくするとSCFの前後に必要なポストフィルタもしくはプリフィルタが大きくなるが、本発明の場合、クロック周波数を変えないため周辺回路の面積を含んでも面積を低減することが可能である。
(3)容量素子係数のみで完結しているため、他の回路素子との関係がなく独立しており、回路設計(伝達関数の導出等)が容易である。
(4)カットオフ周波数が極めて低いスイッチトキャパシタ積分回路を、オペアンプに入力される入力容量とオペアンプの出力から帰還される帰還容量の比を大きくすることなく、高精度に実現することができる。
(5)極端に小さなサイズのキャパシタを用いることなく(余裕のあるサイズのキャパシタを用いて)、見掛け上、より小さな容量値のキャパシタを実現することができる。
(6)T型構成のキャパシタを用いた場合でも、寄生容量の影響を最小限に抑制する回路を容易に実現することができる。
(7)極端に低いカットオフ周波数をもつSC積分回路を、高精度に実現することができる。
Thus, according to some embodiments of the present invention, for example, the following effects can be obtained. However, the following effects are not always obtained at the same time, and the enumeration of the following effects should not be the basis for unduly limiting the technical scope of the present invention.
(1) It is possible to reduce the capacity ratio as compared with the prior art. If the minimum dimension of the capacity is determined, the maximum capacity value can be reduced. Therefore, the total area can be reduced.
(2) If the clock frequency is reduced, the necessary post filter or prefilter before and after the SCF is increased. However, in the present invention, the clock frequency is not changed, so that the area can be reduced even if the area of the peripheral circuit is included. is there.
(3) Since it is completed only by the capacitance element coefficient, it is independent without relation to other circuit elements, and circuit design (transfer function derivation, etc.) is easy.
(4) A switched capacitor integrating circuit with an extremely low cutoff frequency can be realized with high accuracy without increasing the ratio of the input capacitance input to the operational amplifier and the feedback capacitance fed back from the output of the operational amplifier.
(5) An apparently smaller capacitor can be realized without using an extremely small capacitor (using a capacitor with a sufficient size).
(6) Even when a T-type capacitor is used, it is possible to easily realize a circuit that minimizes the influence of parasitic capacitance.
(7) An SC integration circuit having an extremely low cutoff frequency can be realized with high accuracy.

なお、本実施形態について詳述したが、本発明の新規事項および効果から逸脱しない範囲で、多くの変形が可能であることは、当業者には容易に理解できるであろう。例えば、信号伝達経路に設けられるスイッチの種類を入れ替えたり、素子の配置を若干、変更したりするといった回路構成の微調整は、適宜、なし得る。スイッチとして、MOSトランジスタスイッチを使用したり、他の種類のスイッチを使用したりすることも、適宜、なし得る。したがって、このような変形例は、すべて本発明に含まれるものとする。また、T型構成のキャパシタは、種々の回路(例えば、一般的な構成のSC積分回路)に適用することができる。   In addition, although this embodiment was explained in full detail, it will be easily understood by those skilled in the art that many modifications can be made without departing from the novel matters and effects of the present invention. For example, fine adjustment of the circuit configuration such as changing the type of switch provided in the signal transmission path or slightly changing the arrangement of the elements can be performed as appropriate. As a switch, a MOS transistor switch or another type of switch can be used as appropriate. Therefore, all such modifications are included in the present invention. The T-type capacitor can be applied to various circuits (for example, an SC integrator having a general configuration).

本発明の、スイッチトキャパシタ回路を用いた積分回路(SC積分回路)の一例の回路構成を示す回路図The circuit diagram which shows the circuit structure of an example of the integration circuit (SC integration circuit) using the switched capacitor circuit of this invention 図1のSC積分回路を構成する上での好ましい条件の一例を説明するための図The figure for demonstrating an example of the preferable conditions in comprising the SC integration circuit of FIG. 図3(A)および図3(B)は、キャパシタの構造上、大きな寄生容量の第1の電極と小さな寄生容量の第2の電極が存在することを説明するための図FIGS. 3A and 3B are diagrams for explaining that a first electrode having a large parasitic capacitance and a second electrode having a small parasitic capacitance exist on the capacitor structure. 図4(A),図4(B)は、T型構成のキャパシタ部における、好ましい結線の例を説明するための図4A and 4B are diagrams for explaining examples of preferable connections in the capacitor portion having a T-type configuration. SC回路の伝達関数を導出するために使用するSC回路のモデルを示す図The figure which shows the model of SC circuit used in order to derive | lead-out the transfer function of SC circuit 図6は、第1のクロックCLK1がアクティブレベル(オンレベル)であるときのSC回路の状態を示す図FIG. 6 is a diagram showing a state of the SC circuit when the first clock CLK1 is at an active level (on level). 図7は、第2のクロックがアクティブレベル(オンレベル)であるときのSC回路の状態を示す図FIG. 7 is a diagram illustrating a state of the SC circuit when the second clock is at an active level (on level). 第1のクロックがオンしている状態から第2のクロックがオンしている状態に移行した場合の回路状態の変化ついて説明するための図The figure for demonstrating the change of the circuit state at the time of transfering from the state in which the 1st clock is on to the state in which the 2nd clock is on. 第2のクロックがオンしている状態から第1のクロックがオンしている状態に移行した場合の回路状態の変化ついて説明するための図The figure for demonstrating the change of a circuit state at the time of transfering from the state in which the 2nd clock is on to the state in which the 1st clock is on. 図1のSC積分回路を用いて構成された2次ローパスフィルタの構成例を示す回路図The circuit diagram which shows the structural example of the secondary low pass filter comprised using the SC integration circuit of FIG. 本発明のSC積分器を用いて構成されるローパスフィルタを搭載する電子機器の例を説明するための図The figure for demonstrating the example of the electronic device carrying the low pass filter comprised using the SC integrator of this invention

符号の説明Explanation of symbols

50 スイッチトキャパシタ回路を用いた積分回路、100 オペアンプの入力部、
SW1 第1のスイッチ回路、TS(1) 第1のキャパシタ部、
SW2 第2のスイッチ回路、TS(2) 第2のキャパシタ部、
SW3 第3のスイッチ回路、SW4 第4のスイッチ回路、OPA オペアンプ、
Ci 帰還容量、P1 信号入力ノード、P2 信号出力ノード
50 integration circuit using switched capacitor circuit, 100 operational amplifier input,
SW1 first switch circuit, TS (1) first capacitor unit,
SW2 second switch circuit, TS (2) second capacitor unit,
SW3 third switch circuit, SW4 fourth switch circuit, OPA operational amplifier,
Ci feedback capacitor, P1 signal input node, P2 signal output node

Claims (10)

スイッチトキャパシタ回路を用いた積分回路であって、
オペアンプと、
前記オペアンプの帰還経路に設けられる帰還容量と、
信号入力ノードと前記オペアンプの入力ノードとの間に設けられる、前記積分回路の入力部と、を含み、
前記積分回路の入力部は、
前記信号入力ノードと第1ノードとの間に設けられる第1のスイッチと、前記第1ノードと基準電位との間に設けられる第2のスイッチと、
前記第1ノードと第2ノードとの間に設けられる第1のキャパシタ部と、
前記信号入力ノードと第3ノードとの間に設けられる第3のスイッチと、前記第3ノードと前記基準電位との間に設けられる第4のスイッチと、
前記第3ノードと第4ノードとの間に設けられる第2のキャパシタ部と、
前記第2ノードと前記第4ノードとの間に設けられる第5のスイッチと、前記第4ノードと前記基準電位との間に設けられる第6のスイッチと、
前記第2ノードと前記オペアンプの入力ノードとの間に設けられる第7のスイッチと、
を含み、
前記第1のキャパシタ部は、
前記第1ノードと前記第2ノードとの間に直列に設けられる第1のキャパシタおよび第2のキャパシタと、
前記第1および第2のキャパシタの共通接続点と前記基準電位との間に設けられる第3のキャパシタと、を有し、
前記第2のキャパシタ部は、
前記第3ノードと前記第4ノードとの間に直列に設けられる第4のキャパシタおよび第5のキャパシタと、
前記第4および第5のキャパシタの共通接続点と前記基準電位との間に設けられる第6のキャパシタと、
を有することを特徴とする、スイッチトキャパシタ回路を用いた積分回路。
An integrating circuit using a switched capacitor circuit,
An operational amplifier,
A feedback capacitor provided in the feedback path of the operational amplifier;
An input section of the integration circuit provided between a signal input node and an input node of the operational amplifier,
The input part of the integration circuit is:
A first switch provided between the signal input node and the first node; a second switch provided between the first node and a reference potential;
A first capacitor unit provided between the first node and the second node;
A third switch provided between the signal input node and a third node; a fourth switch provided between the third node and the reference potential;
A second capacitor unit provided between the third node and the fourth node;
A fifth switch provided between the second node and the fourth node; a sixth switch provided between the fourth node and the reference potential;
A seventh switch provided between the second node and the input node of the operational amplifier;
Including
The first capacitor unit includes:
A first capacitor and a second capacitor provided in series between the first node and the second node;
A third capacitor provided between a common connection point of the first and second capacitors and the reference potential;
The second capacitor unit includes:
A fourth capacitor and a fifth capacitor provided in series between the third node and the fourth node;
A sixth capacitor provided between a common connection point of the fourth and fifth capacitors and the reference potential;
An integration circuit using a switched capacitor circuit.
請求項1記載のスイッチトキャパシタ回路を用いた積分回路であって、
前記第1のスイッチ、前記第4のスイッチならびに前記第5のスイッチの各々は第1のクロックによって動作し、
前記第2のスイッチ、前記第3のスイッチ、前記第6のスイッチならびに前記第7のスイッチ回路の各々は、前記第1のクロックとは逆相の第2のクロックによって動作する、
ことを特徴とする、スイッチトキャパシタ回路を用いた積分回路。
An integrating circuit using the switched capacitor circuit according to claim 1,
Each of the first switch, the fourth switch, and the fifth switch is operated by a first clock;
Each of the second switch, the third switch, the sixth switch, and the seventh switch circuit is operated by a second clock having a phase opposite to that of the first clock.
An integration circuit using a switched capacitor circuit.
請求項1または請求項2に記載のスイッチトキャパシタ回路を用いた積分回路であって、
前記第1のキャパシタ部に含まれる前記第1のキャパシタおよび前記第2のキャパシタの面積は同一に設定され、
前記第2のキャパシタ部に含まれる前記第4のキャパシタおよび前記第5のキャパシタの面積は同一に設定される、
ことを特徴とする、スイッチトキャパシタ回路を用いた積分回路。
An integration circuit using the switched capacitor circuit according to claim 1 or 2,
The areas of the first capacitor and the second capacitor included in the first capacitor unit are set to be the same,
The areas of the fourth capacitor and the fifth capacitor included in the second capacitor unit are set to be the same.
An integration circuit using a switched capacitor circuit.
請求項1または請求項2に記載のスイッチトキャパシタ回路を用いた積分回路であって、
前記第1のキャパシタ部に含まれる前記第1のキャパシタおよび前記第2のキャパシタの形状および面積は同一に設定され、かつ、前記第1のキャパシタおよび前記第2のキャパシタは共通の製造工程により製造され、
前記第2のキャパシタ部に含まれる前記第4のキャパシタおよび前記第5のキャパシタの形状および面積は同一に設定され、かつ、前記第4のキャパシタおよび前記第5のキャパシタは、共通の製造工程により製造される、
ことを特徴とする、スイッチトキャパシタ回路を用いた積分回路。
An integration circuit using the switched capacitor circuit according to claim 1 or 2,
The first capacitor and the second capacitor included in the first capacitor unit have the same shape and area, and the first capacitor and the second capacitor are manufactured by a common manufacturing process. And
The shape and area of the fourth capacitor and the fifth capacitor included in the second capacitor unit are set to be the same, and the fourth capacitor and the fifth capacitor are formed by a common manufacturing process. Manufactured,
An integration circuit using a switched capacitor circuit.
請求項1〜請求項4のいずれかに記載のスイッチトキャパシタ回路を用いた積分回路であって、
前記第1のキャパシタと前記第4のキャパシタの面積は同一に設定され、
前記第2のキャパシタと前記第5のキャパシタの面積は同一に設定され、
前記第3のキャパシタと前記第6のキャパシタの面積は同一に設定される、
ことを特徴とする、スイッチトキャパシタ回路を用いた積分回路。
An integrating circuit using the switched capacitor circuit according to any one of claims 1 to 4,
The areas of the first capacitor and the fourth capacitor are set to be the same,
The areas of the second capacitor and the fifth capacitor are set to be the same,
The areas of the third capacitor and the sixth capacitor are set to be the same.
An integration circuit using a switched capacitor circuit.
請求項1〜請求項4のいずれかに記載のスイッチトキャパシタ回路を用いた積分回路であって、
前記第1のキャパシタと前記第4のキャパシタの形状および面積は同一に設定され、かつ、前記第1のキャパシタおよび前記第4のキャパシタは共通の製造工程により製造され、
前記第2のキャパシタと前記第5のキャパシタの形状および面積は同一に設定され、かつ、前記第2のキャパシタおよび前記第5のキャパシタは共通の製造工程により製造され、
前記第3のキャパシタと前記第6のキャパシタの形状および面積は同一に設定され、かつ、前記第3のキャパシタおよび前記第6のキャパシタは共通の製造工程により製造される、
ことを特徴とする、スイッチトキャパシタ回路を用いた積分回路。
An integrating circuit using the switched capacitor circuit according to any one of claims 1 to 4,
The shape and area of the first capacitor and the fourth capacitor are set to be the same, and the first capacitor and the fourth capacitor are manufactured by a common manufacturing process,
The shape and area of the second capacitor and the fifth capacitor are set to be the same, and the second capacitor and the fifth capacitor are manufactured by a common manufacturing process,
The shape and area of the third capacitor and the sixth capacitor are set to be the same, and the third capacitor and the sixth capacitor are manufactured by a common manufacturing process.
An integration circuit using a switched capacitor circuit.
請求項1〜請求項6のいずれかに記載のスイッチトキャパシタ回路を用いた積分回路であって、
前記第1〜第7のスイッチの各々のサイズは同一に設定されることを特徴とする積分回路。
An integration circuit using the switched capacitor circuit according to any one of claims 1 to 6,
An integrating circuit, wherein the first to seventh switches have the same size.
請求項1〜請求項7のいずれかに記載のスイッチトキャパシタ回路を用いた積分回路であって、
前記第1のキャパシタ、前記第2のキャパシタ、前記第3のキャパシタ、前記第4のキャパシタ、前記第5のキャパシタならびに前記第6のキャパシタの各々は、基板に近い位置に設けられる第1の電極と、前記基板から遠い位置に設けられる第2の電極とを有し、
前記第1のキャパシタ、前記第2のキャパシタならびに前記第3のキャパシタの各々の前記第2の電極同士が共通に接続され、
前記第4のキャパシタ、前記第5のキャパシタならびに前記第6のキャパシタの各々の前記第2の電極同士が共通に接続される、
ことを特徴とする、スイッチトキャパシタ回路を用いた積分回路。
An integration circuit using the switched capacitor circuit according to any one of claims 1 to 7,
Each of the first capacitor, the second capacitor, the third capacitor, the fourth capacitor, the fifth capacitor, and the sixth capacitor is provided at a position close to the substrate. And a second electrode provided at a position far from the substrate,
The second electrodes of each of the first capacitor, the second capacitor, and the third capacitor are connected in common,
The second electrodes of the fourth capacitor, the fifth capacitor and the sixth capacitor are connected in common;
An integration circuit using a switched capacitor circuit.
請求項1〜請求項8のいずれかに記載の、スイッチトキャパシタ回路を用いた積分回路を用いて構成されるローパスフィルタ。   A low-pass filter configured using the integration circuit using the switched capacitor circuit according to any one of claims 1 to 8. 請求項1〜請求項8のいずれかに記載の、スイッチトキャパシタ回路を用いた積分回路を搭載する電子機器。   The electronic device carrying the integration circuit using the switched capacitor circuit in any one of Claims 1-8.
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