JPH01155709A - Switched capacitor filter circuit - Google Patents

Switched capacitor filter circuit

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JPH01155709A
JPH01155709A JP31333987A JP31333987A JPH01155709A JP H01155709 A JPH01155709 A JP H01155709A JP 31333987 A JP31333987 A JP 31333987A JP 31333987 A JP31333987 A JP 31333987A JP H01155709 A JPH01155709 A JP H01155709A
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JP
Japan
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filter
circuit
switched capacitor
resistor
scf
Prior art date
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Application number
JP31333987A
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Japanese (ja)
Inventor
Mamoru Sawahashi
衛 佐和橋
Kazuaki Murota
室田 和昭
Yukio Tanaka
幸男 田中
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Filing date
Publication date
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Abstract

PURPOSE:To eliminate the need for the analog pre-filter and postfilter having been required for a conventional circuit by providing the roll of the pre-filter and post-filter of a consecutive time system filter on a block being a part in the switched capacitor filter. CONSTITUTION:At least a primary or secondary block of a first stage and a last stage in the switched capacitor filter(SCF) 14 having a main characteristic is constituted by an analog filter 12 using a MOS transistor as a resistor. The analog filter 12 uses the MOSFET as a resistor and it is set to a required resistance by a resistance calibration circuit 13 as a bias voltage calibration circuit being the gate-source circuit. Thus, the pre-filter and the post-filter having a cut-off frequency of fs/2 are not required in the filter circuit of this invention.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野〕 本発明はモノリシフクIC化が可能なフィルタ回路に関
し、特に低域通過フィルタに関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a filter circuit that can be implemented as a monolithic IC, and particularly relates to a low-pass filter.

(従来の技術〕 モノリシフクIC化が可能な従来からのフィルタ回路と
しては、抵抗とコンデンサを用いるRCアクティブフィ
ルタとRCアクティブフィルタにおけるRC積分回路の
抵抗をスイッチとコンデンサで置換したスイッチトキャ
パシタ積分器から構成されるスイッチトキャパシタフィ
ルタ(以下「5CFJという)がある、前者は連続時間
系フィルタであり、後者は離散時間系(サンプル値系)
フィルタである。
(Prior art) Conventional filter circuits that can be implemented as monolithic ICs include an RC active filter that uses a resistor and a capacitor, and a switched capacitor integrator that replaces the resistance of the RC integrator circuit in the RC active filter with a switch and a capacitor. There is a switched capacitor filter (hereinafter referred to as "5CFJ"), the former is a continuous time filter, and the latter is a discrete time filter (sample value system).
It's a filter.

第9図にRCアクティブ低域通過フィルタの構成を示す
、同図において、1は信号入力端子、2は信号出力端子
、3は抵抗、4は容量、5は演算増幅器である。このフ
ィルタの周波数特性は抵抗3と容量4の絶対値で決定さ
れる。IC化した場合には抵抗と容量は素子感度が大き
いので、高精度のものを作るのは困難であり、従って設
計値からの誤差、素子の温度偏差が大きいという欠点が
ある。また、オーディオ周波数帯の信号に対しては抵抗
値と容量値は非常に大きいものとなり、ICチップ上に
配置した場合には非常に大きな面積をしめる。
FIG. 9 shows the configuration of the RC active low-pass filter. In the figure, 1 is a signal input terminal, 2 is a signal output terminal, 3 is a resistor, 4 is a capacitor, and 5 is an operational amplifier. The frequency characteristics of this filter are determined by the absolute values of the resistor 3 and capacitor 4. When implemented as an IC, it is difficult to manufacture highly accurate resistors and capacitors because the element sensitivity is large, and therefore there are drawbacks such as large errors from design values and large temperature deviations of the element. Furthermore, the resistance and capacitance values are extremely large for signals in the audio frequency band, and when placed on an IC chip, the area will be extremely large.

SCFは周期的に開閉するスイッチおよびコンデンサに
より等価的に抵抗を実現しており、SCFの伝達特性は
標本化容量と積分容量の容量比とスイッチング周波数だ
けによって決定されるので、現在のMOSプロセス技術
を用−いることにより精度よく要求特性を実現できる。
The SCF equivalently realizes resistance by periodically opening/closing switches and capacitors, and the transfer characteristics of the SCF are determined only by the capacitance ratio between the sampling capacitor and the integrating capacitor and the switching frequency, so current MOS process technology By using this, the required characteristics can be achieved with high precision.

SCFを構成するスイッチトキャパシタ積分器の一例の
構成を第10図に示す。アナログスイッチ(AS)8a
、8bに論理「1」の位相が重なりあわない相補的クロ
ック信号を入力し、標本化容量6に接続されたアナログ
スイッチ8a、gbを交互にオンすることにより、積分
容量7に電荷が蓄積される。
FIG. 10 shows the configuration of an example of a switched capacitor integrator constituting the SCF. Analog switch (AS) 8a
, 8b are input with complementary clock signals whose logic "1" phases do not overlap, and by alternately turning on the analog switches 8a and gb connected to the sampling capacitor 6, charge is accumulated in the integrating capacitor 7. Ru.

第11図はSCF回路を示す構成図である。同図におい
て、9はブリフィルタ、10はSCFブロック、11は
ポストフィルタである。SCFはサンプル値系フィルタ
であるので、クロック周波数f、の整数倍に信号成分が
現れる折返し現象(エイリアジング)が生じるため、あ
らかじめ入力信号をf3/2に帯域制限する連続時間系
のブリフィルタというアナログフィルタが必要である。
FIG. 11 is a block diagram showing the SCF circuit. In the figure, 9 is a brifilter, 10 is an SCF block, and 11 is a post filter. Since the SCF is a sample value filter, an aliasing phenomenon (aliasing) occurs in which signal components appear at integral multiples of the clock frequency f, so it is called a continuous time filter that band-limits the input signal to f3/2 in advance. An analog filter is required.

また、出力には所望信号のみを取り出し、折返し信号を
減衰させる連続時間系のポストフィルタが必要である。
Further, a continuous-time post filter is required for the output, which extracts only the desired signal and attenuates the aliased signal.

通常、ブリフィルタ、ポストフィルタはRCアクティブ
フィルタで構成され、このフィルタ特性は抵抗とコンデ
ンサの絶対値で精度が決定されるために、IC化時には
あまり精度がとれない。SCFのクロック周波数fsは
原理的に信号最高周波数の2倍以上あればよい。回路の
低消費電力化のためには、この条件のもとてクロック周
波数はできる限り低いほうが有利である。
Normally, the pre-filter and post-filter are composed of RC active filters, and since the accuracy of the filter characteristics is determined by the absolute values of the resistors and capacitors, it is not very accurate when integrated into an IC. In principle, the clock frequency fs of the SCF should be at least twice the highest signal frequency. In order to reduce the power consumption of the circuit, it is advantageous to keep the clock frequency as low as possible under these conditions.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

しかし、クロック周波数を下げると、ブリフィルタ、ポ
ストフィルタに要求されるしゃ断時性が急峻になってし
まい、回路が大幅に複雑になる。
However, when the clock frequency is lowered, the cut-off characteristics required of the pre-filter and post-filter become steeper, and the circuit becomes significantly more complex.

従って、アナログのブリフィルタ、ポストの特性がSC
Fの使用クロック周波数の下限を決めていた。
Therefore, the characteristics of the analog brifilter and post are SC
The lower limit of the clock frequency used by F was determined.

さらに、SCFは容量比でフィルタの特性が決定される
ので、極めて高精度のフィルタが実現できる反面、上記
のようにサンプル値系フィルタ特有の信号の折返しが生
じ、また高周波雑音が基本帯域に落ち込むという欠点が
あった。
Furthermore, since the filter characteristics of SCF are determined by the capacitance ratio, it is possible to realize extremely high-precision filters, but on the other hand, as mentioned above, signal aliasing occurs, which is typical of sample value filters, and high-frequency noise falls into the fundamental band. There was a drawback.

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、そ
の目的とするところは、高精度でモノリシックIC化が
容易であると共にブリフィルタ。
The present invention has been made in view of these points, and its purpose is to provide a high-precision filter that can be easily fabricated into a monolithic IC.

ポストフィルタが不要なスイッチトキャパシタフィルタ
回路を得ることにある。
The object of the present invention is to obtain a switched capacitor filter circuit that does not require a post filter.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

このような目的を達成するために本発明は、スイッチト
キャパシタフィルタブロックと初段もしくは終段又は初
段と終段の両方に使用され次数が一次以上のアナログフ
ィルタとから成る次数二次以上のスイッチトキャパシタ
フィルタ回路において、アナログフィルタを、容量値を
決めるコンデンサと、抵抗体としてのMOSトランジス
タと、このMOSトランジスタのゲート・ソース間のバ
イアス電圧を保持するコンデンサと、MOSトランジス
タのスイッチングを行なうスイッチ回路と、MOSトラ
ンジスタのゲート・ソース間に所要のバイアスを与える
バイアス電圧設定回路とから構成するようにしたもので
ある。
In order to achieve such an object, the present invention provides a switched capacitor of second order or higher order, which is composed of a switched capacitor filter block and an analog filter of first order or higher order, which is used in the first stage, the final stage, or both the first stage and the final stage. In the filter circuit, the analog filter includes a capacitor that determines the capacitance value, a MOS transistor as a resistor, a capacitor that maintains the bias voltage between the gate and source of the MOS transistor, and a switch circuit that switches the MOS transistor. It is constructed from a bias voltage setting circuit that applies a required bias between the gate and source of the MOS transistor.

〔作用〕[Effect]

本発明によるスイッチトキャパシタフィルタ回路におい
ては、ブリフィルタ、ポストフィルタが不要であり、回
路規模が縮小される。
In the switched capacitor filter circuit according to the present invention, a pre-filter and a post-filter are not necessary, and the circuit scale is reduced.

〔実施例〕〔Example〕

まず本発明の特徴について述べる。本発明は、サンプル
値系フィルタであるスイッチトキャパシタフィルタにお
いて、重なり防止のためのブリフィルタと折返し信号を
除去するためのポストフィルタの機能をSCFの一部に
持たせることを最も主要な特徴とする。すなわち、SC
Fの最前段。
First, the features of the present invention will be described. The main feature of the present invention is that in a switched capacitor filter which is a sample value filter, a part of the SCF has functions of a bristle filter for preventing overlap and a post filter for removing aliased signals. . That is, S.C.
The first stage of F.

最後段をMOSトランジスタを抵抗体として使用するR
Cアクティブフィルタで構成することにより折返し信号
が生じないことを利用するものである。
R where the last stage uses a MOS transistor as a resistor
This takes advantage of the fact that no aliasing signal occurs due to the configuration of C active filters.

次に従来技術との差異について述べる。従来の技術では
ブリフィルタ、ポストフィルタはRCアクティブフィル
タで構成されるために、SCFの□他にf、/2のしゃ
断固波数のブリフィルタ、ポストフィルタが必要であっ
たが、本発明によるフィルタ回路ではf、/2のしゃ断
固波数のブリフィルタ、ポストフィルタが不要である点
が従来技術と異なる。
Next, the differences from the conventional technology will be described. In the conventional technology, the bris filter and post filter are composed of RC active filters, so in addition to the SCF, a bris filter and post filter with a blocking wave number of f,/2 are required, but the filter according to the present invention The circuit differs from the prior art in that it does not require a pre-filter or post-filter with a cut-off wave number of f,/2.

第4図に従来のSCF回路の振幅の周波数特性を示す、
縦軸は振幅、横軸は周波数およびクロック周波数を示す
、ブリフィルタ、ポストフィルタはRCアクティブフィ
ルタで構成されるので、SCF回路の複雑化を避けるた
めにしゃ断固波数はf、/2が用いられる。第4図にお
いて、SlはSCF特性、S2はブリフィルタとポスト
フィルタの特性、S3はイメージを示す。
Figure 4 shows the amplitude frequency characteristics of the conventional SCF circuit.
The vertical axis shows the amplitude, and the horizontal axis shows the frequency and clock frequency.Since the brifilter and post filter are composed of RC active filters, the blocking wave number is f,/2 to avoid complicating the SCF circuit. . In FIG. 4, Sl shows the SCF characteristic, S2 shows the characteristics of the brifilter and post-filter, and S3 shows the image.

本発明によるSCF回路の振幅の周波数特性を第5図に
示す。縦軸は振幅、横軸は周波数およびクロック周波数
を示す。本発明によるSCF回路は、メインの特性のS
CFの少なくとも最前段と最後段の一次あるいは二次の
ブロックをMOSトランジスタを抵抗体とするアナログ
フィルタで構成する。メインのSCFに要求される次数
と同一の次数で全フィルタが実現できる。
FIG. 5 shows the amplitude frequency characteristics of the SCF circuit according to the present invention. The vertical axis shows amplitude, and the horizontal axis shows frequency and clock frequency. The SCF circuit according to the present invention has the main characteristic S
At least the first and last primary or secondary blocks of the CF are constituted by analog filters using MOS transistors as resistors. All filters can be implemented with the same order as required for the main SCF.

本発明によるSCF回路(スイッチトキャパシタフィル
タ回路)を第1図に示す。第1図において、lは信号入
力端子、2は信号出力端子、12はMOSFETを抵抗
体とするアナログフィルタで、ゲート・ソース間のバイ
アス電圧較正回路としての抵抗値較正回路13により所
要の抵抗値に設定される。14はSCFブロック(スイ
ッチトキャパシタフィルタブロック)である、上記のM
OSFETのドレイン・ソース間の非飽和領域を抵抗体
として使用するアナログフィルタは、MOSFETのゲ
ート・ソース間のバイアス電圧によりかなりの精度でド
レイン・ソース間の抵抗が決まることを利用したもので
、MOSFETは電圧制御形抵抗(Voltage−C
ontrolled Re5istor)として動作す
る。このゲート・ソース間のバイアス電圧を設定する方
法に、間接的に行なう方法と直接的に行なう方法とがあ
る。間接的に行なう方法では、ICチップ上に所要のメ
インフィルタとともにメインフィルタのRe積と同じ比
を持つRCを使用してリファレンスのフィルタあるいは
発振器を作る。そして外部から基準となるクロック信号
ヲ入力し、リファレンスフィルタの出力信号あるいは発
振器の発振周波数と基準クロックの位相を比較すること
により、リファレンスフィルタ、発振器のRCの値さら
にメインフィルタのRCの値を補正する方法である。直
接的にバイアス電圧を設定する方法にはメインフィルタ
の動作を中断する方法とMOSFETを複数用意して交
互に使用する方法とがある。
An SCF circuit (switched capacitor filter circuit) according to the present invention is shown in FIG. In FIG. 1, l is a signal input terminal, 2 is a signal output terminal, and 12 is an analog filter using a MOSFET as a resistor, and the required resistance value is determined by a resistance value calibration circuit 13 as a bias voltage calibration circuit between the gate and source. is set to 14 is an SCF block (switched capacitor filter block), the above M
An analog filter that uses the unsaturated region between the drain and source of an OSFET as a resistor takes advantage of the fact that the resistance between the drain and source is determined with considerable accuracy by the bias voltage between the MOSFET's gate and source. is a voltage-controlled resistor (Voltage-C
It operates as a controlled Re5istor). There are two methods for setting the bias voltage between the gate and source: an indirect method and a direct method. In the indirect method, a reference filter or oscillator is created on an IC chip along with the required main filter using an RC having the same ratio as the Re product of the main filter. Then, by inputting a reference clock signal from the outside and comparing the phase of the reference clock with the output signal of the reference filter or the oscillation frequency of the oscillator, the RC values of the reference filter and oscillator as well as the RC value of the main filter are corrected. This is the way to do it. Methods of directly setting the bias voltage include a method of interrupting the operation of the main filter and a method of preparing a plurality of MOSFETs and using them alternately.

第1図に示すMOSFETを抵抗体とするアナログフィ
ルタ12.抵抗値較正回路13の構成例として、「回路
およびシステムに関するアイ・イー・イー・イー会報、
CAS−29巻、5号、1982年5月(18E1! 
TRANSACTIONS ON CIRCUITSA
ND SYSTEMS、vol、CAS−29,No5
.MaV 1982)Jに記載されたものがある。以下
、この構成例をスイッチトレジスタフィルタ(S RF
)という。このスイッチトレジスタフィルタを構成する
抵抗体を第2図に示す。同図において、15は抵抗体と
してのFE718.19のスイッチングを行なうアナロ
グスイッチ(AS) 、16.17は抵抗端子、20.
21はバイアス電圧保持コンデンサ、22はドレイン接
続端子、23はゲート接続端子、24はソース接続端子
、25はバイアス電圧設定回路としてのゲート・ソース
間電圧設定回路(プリチェーン回路)であり、プリチェ
ーン回路25は第1図の抵抗値較正回路13に相当する
。SRFは、第9図に示す抵抗3を第2図の回路で置き
換えたものであり、本発明によるスイッチトキャパシタ
フィルタ回路の最前段および最後段を構成するアナログ
フィルタ12となるものである。また、第9図の容量4
は容量値を決めるコンデンサである。
Analog filter 12 using a MOSFET shown in FIG. 1 as a resistor. As an example of the configuration of the resistance value calibration circuit 13, "IEE Newsletter on Circuits and Systems,
CAS-Volume 29, No. 5, May 1982 (18E1!
TRANSACTIONS ON CIRCUITS
ND SYSTEMS, vol, CAS-29, No5
.. MaV 1982) J. Below, an example of this configuration will be described as a switched resistor filter (S RF
). FIG. 2 shows a resistor that constitutes this switched resistor filter. In the figure, 15 is an analog switch (AS) for switching FE718.19 as a resistor, 16.17 is a resistance terminal, 20.
21 is a bias voltage holding capacitor, 22 is a drain connection terminal, 23 is a gate connection terminal, 24 is a source connection terminal, 25 is a gate-source voltage setting circuit (pre-chain circuit) as a bias voltage setting circuit; The circuit 25 corresponds to the resistance value calibration circuit 13 in FIG. The SRF is obtained by replacing the resistor 3 shown in FIG. 9 with the circuit shown in FIG. 2, and serves as an analog filter 12 constituting the first and last stages of the switched capacitor filter circuit according to the present invention. Also, the capacity 4 in Figure 9
is a capacitor that determines the capacitance value.

このスイッチトレジスタフィルタはFE718.19の
ゲート・ソース間にバイアス電圧をかけ、バイアス電圧
によって決定されるドレイン・ソース間の抵抗領域をR
Cアクティブフィルタの抵抗として使用するものである
。抵抗端子16.17からみればFETが入れ換わって
も常に同電圧でバイアスされた抵抗が見え、スイッチト
レジスタフィルタは連続時間系フィルタとして扱える。
This switched resistor filter applies a bias voltage between the gate and source of FE718.19, and the resistance region between the drain and source determined by the bias voltage is R.
This is used as a resistor for the C active filter. When viewed from the resistor terminals 16 and 17, a resistor that is always biased with the same voltage can be seen even if the FET is replaced, and the switched resistor filter can be treated as a continuous time filter.

第2図のスイッチトレジスタ(S R)回路は、FET
のバイアス電圧を設定するプリチェーン回路とFETを
プリチューン回路とフィルタ回路に交互に入れ換えるス
イッチング回路より構成される。
The switched resistor (S R) circuit in Figure 2 is a FET
It consists of a pre-chain circuit that sets the bias voltage of , and a switching circuit that alternately switches the FET into a pre-tune circuit and a filter circuit.

プリチューン回路は、SRFの等価抵抗をRとすれば、
FETの抵抗値がRとなるようにゲート・ソース間電圧
V。を規定する。
In the pretune circuit, if the equivalent resistance of SRF is R,
The gate-source voltage V so that the resistance value of the FET becomes R. stipulates.

プリチューン回路をスイッチトキャパシタ(SC)積分
器で構成した場合を第3図に示す。同図において、25
はFET、26はバイアス電圧保持容量、27は標本化
容量、28は積分容量、29はアナログスイッチであり
、Vstは基準直流電圧である。同図において、SC積
分器は演算増幅器5とコンデンサ27.28とアナログ
スイッチ(AS)29とから成る。第3図において、S
C積分器の出力電圧v0が一定になった時、すなわちF
ET1B、19のゲート・ソース間電圧VCSが一定に
なった時、FET1B、19の等価抵抗Rvt+と上記
SC積分器の抵抗Rrt。が等しくなる。この時、 Rvtt= Rvto=  I  / Co  ° f
  −となり、等価抵抗値は標本化容量Cuとクロック
周波数f、で決定することができる。
FIG. 3 shows a case where the pretune circuit is constructed from a switched capacitor (SC) integrator. In the same figure, 25
is an FET, 26 is a bias voltage holding capacitor, 27 is a sampling capacitor, 28 is an integrating capacitor, 29 is an analog switch, and Vst is a reference DC voltage. In the figure, the SC integrator consists of an operational amplifier 5, capacitors 27 and 28, and an analog switch (AS) 29. In Figure 3, S
When the output voltage v0 of the C integrator becomes constant, that is, F
When the gate-source voltage VCS of ET1B and 19 becomes constant, the equivalent resistance Rvt+ of FET1B and 19 and the resistance Rrt of the SC integrator. become equal. At this time, Rvtt= Rvto= I / Co ° f
-, and the equivalent resistance value can be determined by the sampling capacitance Cu and the clock frequency f.

次に回路設計例について説明する。SCFの伝達関数は
2関数で表わされる。一方、アナログフィルタの伝達関
数はS関数で表わされ、アナログフィルタからSCFを
構成するにはS関数をLD■変換あるいは双一次変換で
2関数に変換する。
Next, a circuit design example will be explained. The SCF transfer function is represented by two functions. On the other hand, the transfer function of an analog filter is represented by an S function, and in order to construct an SCF from an analog filter, the S function is converted into two functions by LD conversion or bilinear conversion.

こうして2関数で表わされた伝達関数は一次あるいは二
次のブロックの縦続、並列接続で表わすことができる。
In this way, the transfer function expressed by two functions can be expressed by a cascade or parallel connection of first-order or second-order blocks.

フィルタを二次のブロックに分割した場合、各ブロック
内のフィルタの急峻度を表わすQの値は様々であり、Q
の高いフィルタ、Qの低いフィルタが存在し、全体とし
て所要のフィルタ特性が実現される。
When a filter is divided into quadratic blocks, the value of Q representing the steepness of the filter within each block varies, and Q
There are filters with high Q and filters with low Q, and the desired filter characteristics are achieved as a whole.

実施例として、九次の低域通過フィルタ(LPF)の伝
達関数F (s)を次式に示す。
As an example, the transfer function F (s) of a ninth-order low-pass filter (LPF) is shown in the following equation.

s” + (2923,80)” s” + (1555,72)” St+ (1154,70)” s” 十(1015,43) ” 全体のフィルタは二次あるいは一次のブロックで構成さ
れているが、これらの中でQの低い一次セクションを最
前段に、Q=0.57のセクションを最後段にもってき
て、FETの抵抗領域を抵抗体として用いるスイッチト
レジスタフィルタ構成にして、残りのSCFブロックを
挟む構成にする。この九次のスイッチトキャパシタ低域
通過フィルタ(SCLPF)の構成例を第6図、第7図
に示す。第6図は従来形のSCF回路の構成、第7図は
本発明によるSCF回路の構成を示す、第6図、第7図
において、30はブリフィルタ、31は九次SCFブロ
ック、32はポストフィルタ、33は一次セクション、
34はQ=0.79のセクション、35はQ=1.35
のセクション、36はQ=4.15のセクション、37
はQ=0.57のセクションであり、34〜36はSC
Fブロックを構成する。このように、メインの九次の特
性で全体のフィルタが構成できる。フィルタの全体の特
性はQの大きいブロック、すなわちSCFブロックの特
性で決定されるために、従来同様、高精度のフィルタが
実現できる。SCFはクロック周波数で周波数特性を可
変できることは周知であるが、スイッチトレジスタフィ
ルタもバイアス回路のスイッチトキャパシタ積分器のク
ロック周波数を変化させることにより周波数特性可変の
フィルタが実現できる。従って、周波数特性固定のフィ
ルタのみならず、周波数特性可変のフィルタも実現でき
る。
s" + (2923,80)"s" + (1555,72)" St+ (1154,70)"s" 10 (1015,43) "The entire filter is composed of secondary or primary blocks. , among these, the primary section with low Q is placed at the front stage, the section with Q = 0.57 is placed at the last stage, a switched resistor filter configuration is created in which the resistance region of the FET is used as a resistor, and the remaining SCF Examples of the configuration of this ninth-order switched capacitor low-pass filter (SCLPF) are shown in Figures 6 and 7. Figure 6 shows the configuration of a conventional SCF circuit, and Figure 7 shows the configuration of a conventional SCF circuit. In FIGS. 6 and 7 showing the configuration of the SCF circuit according to the present invention, 30 is a brifilter, 31 is a ninth-order SCF block, 32 is a post filter, 33 is a first-order section,
34 is a section with Q=0.79, 35 is a section with Q=1.35
section, 36 is the section of Q=4.15, 37
is the section with Q=0.57, and 34-36 are SC
Configure F block. In this way, the entire filter can be configured with the main ninth-order characteristics. Since the overall characteristics of the filter are determined by the characteristics of the block with a large Q, that is, the SCF block, a highly accurate filter can be realized as in the conventional case. It is well known that the frequency characteristics of the SCF can be varied by changing the clock frequency, but a switched resistor filter can also be realized by changing the clock frequency of the switched capacitor integrator of the bias circuit. Therefore, not only a filter with fixed frequency characteristics but also a filter with variable frequency characteristics can be realized.

第8図に(1)式のフィルタの振幅周波数特性を示す。FIG. 8 shows the amplitude frequency characteristics of the filter of formula (1).

同図で、縦軸は減衰量、横軸は周波数であり、実線の曲
線310は(1)式の伝達関数の計算値を示し、点線の
曲線S20は第7図における最前段の一部セクションと
最後段のQ=0.57セクシヨンをSRFで置き換えた
場合の値を示す。第8図に示すように、低Qのセクショ
ンをMOS F ETのフィルタで置換しても帯域内の
特性にはほとんど影響を与えない。
In the same figure, the vertical axis is the attenuation amount, the horizontal axis is the frequency, the solid line curve 310 shows the calculated value of the transfer function of equation (1), and the dotted line curve S20 is a partial section of the first stage in FIG. shows the value when the Q=0.57 section at the last stage is replaced with SRF. As shown in FIG. 8, replacing the low-Q section with a MOS FET filter has little effect on the in-band characteristics.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように本発明は、従来必要であった連続時
間系フィルタのブリフィルタとポストフィルタの役割を
SCF内の一部のブロックに持たせたことにより、従来
回路で必要であったアナログのブリフィルタとポストフ
ィルタが不要となり、従ってSCFのモノリシックIC
化でチップ面積を大幅に占めていた従来のRCアクティ
ブフィルタが不要になり、従来におけるスイッチトキャ
パシタフィルタブロックと同次数でスイッチトキャパシ
タフィルタ回路が実現でき、アクティブフィルタの抵抗
体もMOSFETで構成できるので、回路規模を大幅に
低減できる。特にオーディオ周波数帯のフィルタを構成
する際にこの効果は顕著である。
As explained above, the present invention allows some blocks in the SCF to play the roles of the continuous-time filter and the post-filter, which were conventionally required. Eliminates the need for a pre-filter and post-filter, thus reducing the need for SCF monolithic ICs.
The conventional RC active filter, which occupied a large amount of chip area, is no longer necessary, and a switched capacitor filter circuit can be realized with the same order as the conventional switched capacitor filter block, and the resistor of the active filter can also be configured with a MOSFET. The circuit scale can be significantly reduced. This effect is particularly noticeable when constructing a filter for the audio frequency band.

また、従来はブリフィルタ、ポストフィルタの特性を決
定されていたスイッチトキャパシタフィルタのクロック
周波数を信号最高周波数の2倍以上の任意の値に設定で
きる効果もある。
Another advantage is that the clock frequency of the switched capacitor filter, which conventionally determined the characteristics of the pre-filter and post-filter, can be set to an arbitrary value that is twice or more the highest signal frequency.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明によるスイッチトキャパシタフィルタ回
路を示す系統図、第2図はスイッチトレジスタフィルタ
を構成する抵抗体を示す回路図、第3図はゲート・ソー
ス間電圧設定回路を示す回路図、第4図は従来のスイッ
チトキャパシタフィルタ回路の振幅対周波数特性を示す
グラフ、第5図は本発明によるスイッチトキャパシタフ
ィルタ回路の振幅対周波数特性を示すグラフ、第6図は
九次のフィルタの従来構成例を示す構成図、第7図は九
次のフィルタの本発明による構成例を示す構成図、第8
図は第7図の構成例による周波数特性と設計特性とを比
較したグラフ、第9図は従来のスイッチトキャパシタフ
ィルタ回路を構成するRCアクティブ低域通過フィルタ
を示す回路図、第10図はスイッチトキャパシタ積分器
を示す回路図、第11図は従来のスイッチトキャパシタ
フィルタ回路を示す系統図である。 1・・・信号入力端子、2・・・信号出力端子、12・
・・アナログフィルタ、13・・・抵抗値較正回路、1
4・・・SCFブロック、141〜144・・・SCF
セクション。
FIG. 1 is a system diagram showing a switched capacitor filter circuit according to the present invention, FIG. 2 is a circuit diagram showing a resistor constituting the switched resistor filter, and FIG. 3 is a circuit diagram showing a gate-source voltage setting circuit. FIG. 4 is a graph showing amplitude versus frequency characteristics of a conventional switched capacitor filter circuit, FIG. 5 is a graph showing amplitude versus frequency characteristics of a switched capacitor filter circuit according to the present invention, and FIG. 6 is a conventional configuration of a ninth-order filter. Fig. 7 is a block diagram showing an example of the structure of a ninth-order filter according to the present invention;
The figure is a graph comparing the frequency characteristics and design characteristics according to the configuration example shown in Fig. 7, Fig. 9 is a circuit diagram showing an RC active low-pass filter that constitutes a conventional switched capacitor filter circuit, and Fig. 10 is a graph showing a switched capacitor filter circuit. A circuit diagram showing an integrator, and FIG. 11 is a system diagram showing a conventional switched capacitor filter circuit. 1...Signal input terminal, 2...Signal output terminal, 12.
...Analog filter, 13...Resistance value calibration circuit, 1
4...SCF block, 141-144...SCF
section.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] スイッチトキャパシタフィルタブロックと初段もしくは
終段又は初段と終段の両方に使用され次数が一次以上の
アナログフィルタとから成る次数二次以上のスイッチト
キャパシタフィルタ回路において、前記アナログフィル
タは、容量値を決めるコンデンサと、抵抗体としてのM
OSトランジスタと、このMOSトランジスタのゲート
・ソース間のバイアス電圧を保持するコンデンサと、前
記MOSトランジスタのスイッチングを行なうスイッチ
回路と、前記MOSトランジスタのゲート・ソース間に
所要のバイアスを与えるバイアス電圧設定回路とから構
成されることを特徴とするスイッチトキャパシタフィル
タ回路。
In a switched capacitor filter circuit of second order or higher order, which is composed of a switched capacitor filter block and an analog filter of first order or higher order, which is used in the first stage, the last stage, or both the first stage and the last stage, the analog filter determines the capacitance value. Capacitor and M as a resistor
An OS transistor, a capacitor that holds a bias voltage between the gate and source of the MOS transistor, a switch circuit that switches the MOS transistor, and a bias voltage setting circuit that applies a required bias between the gate and source of the MOS transistor. A switched capacitor filter circuit comprising:
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04312014A (en) * 1991-04-11 1992-11-04 Matsushita Electric Ind Co Ltd Switched capacitor filter and its circuit
JP2005024758A (en) * 2003-06-30 2005-01-27 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Element substrate and light emitting device

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