JPH01316014A - Active filter circuit - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
[発明の目的]
(産業上の利用分野)
この発明は低周波帯に適したアクデイプフィルター回路
に関し、容量を他の能動素子と共に集積回路に内部構成
することを特徴とり−るものである。[Detailed Description of the Invention] [Object of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to an accu-dip filter circuit suitable for a low frequency band, and relates to an internal configuration of a capacitor and other active elements in an integrated circuit. It is characterized by its characteristics.
(従来の技術)
近年、電子回路の実装密度向上と、コスト低減のため、
従来より集積回路(IC)の周辺に設けていた容量等の
電子部品をIC内部に構成する試みが盛んに進められて
いる。中でも、フィルター回路における内蔵化はメリッ
トも大きい。(Conventional technology) In recent years, in order to improve the packaging density of electronic circuits and reduce costs,
2. Description of the Related Art Attempts are being made to incorporate electronic components such as capacitors, which have traditionally been provided around integrated circuits (ICs), inside the ICs. Among them, the built-in filter circuit has great advantages.
IC内に精度の高いフィルター回路を完全内蔵する最も
一般的な方法は、トランスコンダクタンスノ7ンプと容
量からなる積分器を単位構成要素としたノアクチイブフ
ィルター回路を用いることである。The most common method of completely incorporating a highly accurate filter circuit into an IC is to use a no-active filter circuit whose unit component is an integrator consisting of a transconductance snoop and a capacitor.
IC内にフィルターを構成する場合に問題となるのは、
その特性が、抵抗値、容量値等のばらつきにより、設a
1特性より大きくずれ、かっばらつくることである。そ
こで、上記1〜ランスコンダクタンス・アンプを用いた
アクティブフィルターでは、多段に亘るトランスコンダ
ンクタンス・アンプの各1−ランスコンダクタンス(以
下gm又はGmとする)に、比例関係をもたせるように
している。これにより、抵抗値、容量値の絶対ばらつき
につい−C補正Cき、特性精度を抵抗と容量の比精度に
よって抑えることがCきる。ICでは、抵抗、容量の比
精度は高くとれるため、上記gmの比例調整によって得
られるフィルター特性のばらつきは、実用上問題となら
なくすることができる。The problem when configuring a filter in an IC is
Due to variations in resistance, capacitance, etc., the characteristics may differ from the set a.
It means to deviate more than one characteristic and create a large gap. Therefore, in the active filter using the 1-lance conductance amplifier described above, each 1-lance conductance (hereinafter referred to as gm or Gm) of the multi-stage transconductance amplifier is made to have a proportional relationship. As a result, absolute variations in resistance and capacitance values can be corrected by -C, and characteristic accuracy can be suppressed by ratio accuracy of resistance and capacitance. In an IC, high ratio accuracy of resistance and capacitance can be achieved, so that variations in filter characteristics obtained by proportional adjustment of gm can be prevented from becoming a problem in practice.
また、このにうなトランスコンダクタンス・アンプのg
mを調整する方法は、調整範囲が広く、しかも歪みが少
ないという利点を持つCいる。Also, the g of this transconductance amplifier is
The method of adjusting m has the advantage of having a wide adjustment range and less distortion.
第3図に上記アクティブフィルターの一例として2次の
ローパスフィルターを示す。FIG. 3 shows a second-order low-pass filter as an example of the above active filter.
第3図に示7I−1コーパスフィルターは、縦列接続し
た演算増幅器(71ペアンプ)にJ、61〜ランスニ1
ンダクタンス・アンプ7.8の各出力端と赫準電位点と
の間にイれぞれコンデンサC3、C4を接続し、後段の
1〜ランスコンダクタンス・アンプ8の出力端に現れる
信号を、それぞれ前段トランス二1ンダクタンス・アン
プ7及び後段アンプ8の各反転入力端に負帰還している
。そして、入ノj信号は、入力端子5を介して前段トラ
ンスコンダクタンス・アンプ7の非反転入力端に入力し
、出力信号は後段トランスコンダクタンス・アンプ8の
前記負帰還信号であり、出力端子6に導出している。The 7I-1 corpus filter shown in Fig. 3 consists of operational amplifiers (71 amplifiers) connected in series.
Capacitors C3 and C4 are respectively connected between the output terminals of the inductance amplifiers 7 and 8 and the standard potential point, and the signals appearing at the output terminals of the subsequent stage conductance amplifiers 1 to 8 are connected to the respective preceding stages. Negative feedback is provided to each inverting input terminal of the transformer 21 inductance amplifier 7 and subsequent stage amplifier 8. The input signal is input to the non-inverting input terminal of the front-stage transconductance amplifier 7 via the input terminal 5, and the output signal is the negative feedback signal of the rear-stage transconductance amplifier 8, which is input to the output terminal 6. It is derived.
この回路の伝達関数を求めると、次式のように表わされ
る。The transfer function of this circuit is expressed as follows.
ここで、 である。here, It is.
このような構成の回路によって、例えば帯域を20[K
1−17]に制限jるオーディオ帯のD−パスフィルタ
ーをIC内に実現することを考える。オーディオ帯の時
定数(まIC内で実現Jる揚台、相当小さなものである
。つまり、C0を承り−(2)式で′、小さなa>Oを
実現υるためには、■C3,C/1を大きくザる、■g
m3.gm4を小さくづる、という2つの手段が考えら
れる。このうち、■は、IC内でのチップ面積を増大さ
せることになるので、コスト高となって不経済である。By using a circuit with such a configuration, for example, the band can be increased to 20[K
Consider implementing an audio band D-pass filter limited to 1-17] in an IC. The time constant of the audio band (the platform realized in the IC is quite small. In other words, accepting C0 and realizing a small a>O in equation (2), ■C3, Larger C/1, ■g
m3. There are two possible ways to make gm4 smaller. Of these, (2) increases the chip area within the IC, resulting in high costs and is uneconomical.
そこで、あまり容fi′Lを大きくすること無く、低周
波帯の特+!1を満足させるためには■の方法との併用
を考える。そこで■の方法を検問する。Therefore, without increasing the capacity fi'L too much, we decided to improve the characteristics of the low frequency band. In order to satisfy 1, consider combining method ①. Therefore, we will examine method ■.
■の方法を検問するために、代表的な1ヘランスコンダ
クタンス・アンプの具体例を挙げて更に耳組に説明Jる
。In order to examine the method (2), I will give a specific example of a typical 1-Herance conductance amplifier and further explain it to the audience.
第4図は入力差動段、第2差動段、電流折返し段にて構
成する1〜ランスコンダクタンス・アンプの最も一般的
な具体的回路例である。端子15.16に差動入力信号
電圧vinが掛かり、この信号電り。FIG. 4 shows the most general concrete circuit example of a transformer conductance amplifier consisting of an input differential stage, a second differential stage, and a current folding stage. A differential input signal voltage vin is applied to terminals 15 and 16, and this signal voltage is applied.
Vinは、入力差動トランジスタQ1 、G2のベース
に7111ねる。トランジスタQ1と02は、]ニミッ
タ間に抵抗RE、REの直列接続を接続し、この直列接
続の交点と基準電位点との間にバイアス電流源211を
接続している。Vin connects 7111 to the bases of input differential transistors Q1 and G2. In the transistors Q1 and 02, a series connection of resistors RE and RE is connected between the limiters, and a bias current source 211 is connected between the intersection of this series connection and a reference potential point.
第2差動段は、トランジスタQ3〜Q6にて描成されで
いる。これら1〜ランジスタQ3〜Q6は、いわゆるギ
ルバー1〜のゲインセルを成し、固定電圧源VBがベー
スに加えられたトランジスタQ3゜G4をトランジスタ
Q1 、G2とカスケード接続し、バイアス電流源21
2で駆動づるようにしたトランジスタQ5 、G6は、
1〜ランジスタQ1゜G2のコレクタからの信号をベー
スに入ツノし、コレクタより、電流源■3〜■8にて構
成する電流折返し段を介し【、端子17に出力信号電流
1outを導出している。尚、端子18からの制御電圧
■aは、バイアス電流源212の値を調整でき、これに
よりG11l値を可変することができる。The second differential stage is illustrated by transistors Q3 to Q6. These transistors Q3 to Q6 form the so-called gain cells of Gilbar 1, in which a transistor Q3°G4, to which a fixed voltage source VB is applied to the base, is cascade-connected with transistors Q1 and G2, and a bias current source 21
Transistors Q5 and G6, which are driven by
The signal from the collector of transistor Q1~G2 is input to the base, and from the collector, an output signal current 1out is derived to terminal 17 via a current folding stage composed of current sources ■3 to ■8. There is. Note that the control voltage ■a from the terminal 18 can adjust the value of the bias current source 212, thereby making it possible to vary the G11l value.
このような回路は、人力信号電圧Vinは、直列抵抗R
E、REによる2REの抵抗値で電流に変換され、この
電流が、1〜ランジスタQ1及びG2と、トランジスタ
Q5及びG6のコレクタ・エミツタ路を流れ、これらの
各バイアス電流11.I2によって制御されて、トラン
ジスタQ5 、G6のコレクタに、Q mによっでVi
nに比例した差動電流が現れる。これを電流折返し段に
よりシングル−〇 −
電流に変換して出力信号としている。In such a circuit, the human input signal voltage Vin is connected to the series resistance R
E, RE is converted into a current by the resistance value of 2RE, and this current flows through the collector-emitter paths of transistors Q1 and G2 and the transistors Q5 and G6, and the bias currents 11 and 11. controlled by I2, to the collectors of transistors Q5, G6, Vi
A differential current proportional to n appears. This is converted into a single current by a current folding stage and used as an output signal.
この回路の1−ランス−1ンダクタンスQmは、Gm
=−!−・I2 ・・・(3
)E 11
で表わすことができる。The 1-lance-1 inductance Qm of this circuit is Gm
=-! -・I2...(3
)E 11 .
また、この回路のノイズは、トランジスタQ3〜Q6の
ベース抵抗の熱雑音と、コレクタ電流のショット電流が
支配的である。このうら、ベース抵抗の熱雑音について
は、IC製造工程での低ノイズブ[1セスを選び、トラ
ンジスタの形状をE1m大することによって、減少させ
ることが可能である。Further, noise in this circuit is dominated by thermal noise of the base resistance of the transistors Q3 to Q6 and shot current of the collector current. Among these, the thermal noise of the base resistor can be reduced by selecting a low-noise process in the IC manufacturing process and increasing the size of the transistor by E1m.
コレクタ電流につい゛((,1、出力電流1o+、+1
のS/Nを劣化する。先ず、1〜ランジスタQ3 、
Q4、−2
の」レクタショット電流10は、
+n =2Q11Δfx < −L?−) 2・(4
)・−2
トランジスタQ5 、Q6のコレクタショク1〜電流、
−2
10は、
i″″″″n2−2qI2Δf ・
(5)イuし、Δfは雑音帯域幅、qは電子の電荷を表
わす。これより、端子17に現れる1−一タル雑音電流
は、上記雑音以外の雑音を無視づると、−・方、端子1
7に現れる信号電流は、(3)式を用いて、
(6) 、 (7)式より、端子17での電流のS/N
は、ンス・アンプにおける出力電流IoutのS/Nが
求まる。Regarding the collector current ((,1, output current 1o+, +1
The S/N of the signal is degraded. First, 1 to transistor Q3,
The rector shot current 10 of Q4, -2 is +n = 2Q11Δfx < -L? -) 2・(4
)・-2 Collector shock 1 to current of transistors Q5 and Q6,
-2 10 is i″″″″n2-2qI2Δf ・
(5) where Δf represents the noise bandwidth and q represents the charge of the electron. From this, the 1-tal noise current appearing at terminal 17 is -, if noise other than the above noise is ignored, -.
The signal current appearing at terminal 7 is determined by using equation (3) and from equations (6) and (7), the S/N of the current at terminal 17 is
The S/N of the output current Iout in the amplifier is determined.
さて、■のci m3. g m4を小さくする方法に
よって特性を満足しようとすると、(3)式より、■R
E11を大ぎくする、■■2を小さくする、という2つ
の手段が考えられる。Now, ci m3. If we try to satisfy the characteristics by reducing g m4, from equation (3), ■R
There are two possible methods: increasing E11 and decreasing ■■2.
しかしながら、上記■と■の手段は、(8)式により出
ツノ電流のS/Nを導いた結果、R[11を大きくして
も、I2を小さくしても、S / N h<悪化してし
まい、オーデイA信号帯のフィルターとしては致命的で
あることが判る。However, as a result of deriving the S/N of the output horn current using the formula (8), the means of (1) and (2) above show that no matter whether R[11 is increased or I2 is decreased, S/N h< worsens. It turns out that this is fatal as a filter for the audio A signal band.
尚、実際に、このようなトランスコンダクタンス・アン
プを−1:1シバシタとの組み合わせで実現させたフィ
ルター回路のS/Nは、構成法及びフィルターの各種定
数により変化づるもので、(8)式で定まるS/Nと一
致Jるものではないが、フィルター特性に合わせて構成
法と各定数を決めてしまえば、フィルター全体のS/N
はトランス−1ンダクタンス・アンプ単独のS/Nに対
応して変化するものなので、本明細書では、S/Nが(
8)式のみによって定まるものと仮定して説明づる。In fact, the S/N of a filter circuit realized by combining such a transconductance amplifier with a -1:1 shibashita varies depending on the configuration method and various constants of the filter, and is expressed by equation (8). Although it is not the same as the S/N determined by
changes depending on the S/N of the transformer-1 inductance amplifier alone, so in this specification, the S/N is (
8) The explanation will be based on the assumption that it is determined only by the formula.
(発明が解決しようどする課題)
トランスコンダクタンス・アンプの出力端に容量を接続
して構成するアクティブフィルター回路は、容が内蔵で
低周波帯のフィルター回路を横成する場合、実用上、容
量の大ぎざが制限されるので、l・ランスコンダクタン
スを小さくする手段との併用により、低周波帯のフィル
ターを満足りる特性を実現している。しかし、トランス
コンダクタンスを小ざくづることは、S/Nの悪化を招
き、十分に容量を小さくでることができないという問題
があった。(Problem to be solved by the invention) An active filter circuit configured by connecting a capacitor to the output end of a transconductance amplifier has a built-in capacitor, and when forming a low frequency band filter circuit, it is practically difficult to use a capacitor. Since the large serration is limited, characteristics satisfying a filter in a low frequency band can be achieved by combining this with a means for reducing the l-lance conductance. However, reducing the transconductance leads to deterioration of the S/N ratio, and there is a problem in that the capacity cannot be made sufficiently small.
この発明は上記問題点を除去し、S/Nの悪化と容量の
狭小化が対立した設計制約ファクターとならず、低周波
帯のフィルターとして十分な特性を満足する全IC化が
可能なアクティブフィルター回路の提供を目的とする。This invention eliminates the above problems, eliminates the deterioration of the S/N ratio and the narrowing of the capacity as design constraint factors, and satisfies sufficient characteristics as a filter in the low frequency band. The purpose is to provide circuits.
[発明の構成]
(課題を解決するための手段)
この発明は、反転入力端と出力端間を短絡或は抵抗を介
して接続した演算増幅器の非反転入力端と前記出力端と
の間に、直列接続を成づ第1゜第2の抵抗を接続し、前
記非反転入力端にキャパシタの一端を接続して成る容量
増倍回路と、入力信号と所定帰還信号との差動入力電圧
に比例した電流を出力として出力端に導出し、この出力
端を前記第1.第2の抵抗の接続交点に接続したトラン
スコンダクタンス・アンプと、を組合わせて同一の集積
回路に構成したアクデイプフィルター回路である。[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problems) The present invention provides a method for connecting the non-inverting input terminal and the output terminal of an operational amplifier in which the inverting input terminal and the output terminal are connected via a short circuit or a resistor. , a capacitance multiplier circuit comprising a first and a second resistor connected in series, and one end of a capacitor connected to the non-inverting input end, and a differential input voltage between the input signal and a predetermined feedback signal. A proportional current is outputted to the output end, and this output end is connected to the first. This is an ac-dip filter circuit configured in the same integrated circuit by combining a transconductance amplifier connected to the connection intersection of the second resistor.
(作用)
このような構成によれば、容量増倍回路は、増幅率1の
演算増幅器におりる入力※η;に、容h1顧が第1.第
2の抵抗の比によって定まる割合だり増倍された容量素
子と等価となる。従って、このような容量増倍回路を1
〜ランス]ンダクタンス・アンプの出力端に接続Jるこ
とで、実際に用いたキャパシタより大きな容量によるフ
ィルター効果が得られ、トランスコンダクタンスを小さ
くJることなしに、低周波帯の所定共振周波数に合わせ
た時定数を実現し、S/Nの改善と小容槍化を図り、低
周波帯フィルターの完全IC化を実現する。(Function) According to such a configuration, the capacitance multiplier circuit has a capacitance multiplier whose capacitance h1 is the first. This is equivalent to a capacitive element multiplied by a ratio determined by the ratio of the second resistance. Therefore, if such a capacitance multiplier circuit is
~Transconductance] By connecting to the output end of the inductance amplifier, a filtering effect due to a capacitance larger than that of the actually used capacitor can be obtained, and the transconductance can be adjusted to the specified resonant frequency in the low frequency band without reducing the transconductance. This will improve the S/N ratio, reduce the size of the filter, and make the low-frequency filter completely integrated into an IC.
(実施例) 以下、この発明を図示の実施例によって説明する。(Example) The present invention will be explained below with reference to illustrated embodiments.
第1図(よこの発明に係るアクティブフィルター回路の
一実流例を示づ゛回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram showing an example of an actual flow of an active filter circuit according to the present invention.
第1図に示す回路は、2次のローパスフィルター回路を
示し、入力端子1にはA−デイA帯域の低周波信号が入
力している。この端子1からの信号は、gmlなる定数
を有するトランスコンダクタンス・アンプ3の非反転入
力端に入る。トランスコンダクタンス・アンプ3の電流
出力端に現れる信号は、抵抗R1を介し−C次段トラン
スコンダクタンス・アンプ4の非反転入力端に導入する
と共に、抵抗R2を介して演算増幅器OP1の非反転入
力端に導く。この演算増幅器OP1の非反転入力端と基
準電位点との間には、キャパシタC1を接続しである。The circuit shown in FIG. 1 is a second-order low-pass filter circuit, and an input terminal 1 receives a low frequency signal of the A-day A band. The signal from this terminal 1 enters the non-inverting input of a transconductance amplifier 3 having a constant gml. The signal appearing at the current output terminal of the transconductance amplifier 3 is introduced to the non-inverting input terminal of the -C next stage transconductance amplifier 4 via the resistor R1, and is also introduced to the non-inverting input terminal of the operational amplifier OP1 via the resistor R2. lead to. A capacitor C1 is connected between the non-inverting input terminal of the operational amplifier OP1 and a reference potential point.
また、演算増幅器OP1の反転入力端と出力端とは、互
いに短絡されて前記次段トランスコンダクタンス・アン
プ4の非反転入力端に接続している。Further, the inverting input terminal and output terminal of the operational amplifier OP1 are short-circuited to each other and connected to the non-inverting input terminal of the next-stage transconductance amplifier 4.
1〜ランスコンダクタンス・アンプ4の電流出力端側に
も、」二記抵抗R1、R2、キ17パシタC1及び演算
増幅器OPiによる回路と同じ構成の回路が18続しで
ある。即ち、トランスコンダクタンス・アンプ4の出力
9″1:;は、抵抗R3を介しC出力端子2に接続する
と共に、抵抗R4,キャパシタC2を介して基準電位点
に接続している。−ルパシタC2と抵抗R4との接続交
点は、演算増幅器OP2の非反転入力端に接続し、演算
増幅器OP2の反転入力端と出力端とは、互いに接続し
て出力端子2に接続している。そして、出力端子2に現
れる出力信号は、トランスコンダクタンス・アンプ3及
び4の各反転入力端に負帰還信号として供給するように
している。Also on the current output side of the transformer conductance amplifier 4, 18 circuits having the same configuration as the circuit including the resistors R1 and R2, the capacitor C1, and the operational amplifier OPi are connected. That is, the output 9''1:; of the transconductance amplifier 4 is connected to the C output terminal 2 via a resistor R3, and also to the reference potential point via a resistor R4 and a capacitor C2. The connection intersection with the resistor R4 is connected to the non-inverting input terminal of the operational amplifier OP2, and the inverting input terminal and the output terminal of the operational amplifier OP2 are connected to each other and connected to the output terminal 2. The output signal appearing at 2 is supplied to each inverting input terminal of transconductance amplifiers 3 and 4 as a negative feedback signal.
本実施例による2次の【−1−パスフィルターは、以上
のように構成され、次に、その動作を説明づる。The second-order [-1-pass filter according to this embodiment is constructed as described above, and its operation will be explained next.
第1図の回路における各トランスコンダクタンス・アン
プ3./lの出力端側に接続した回路は、いずれも第2
図(A)に示づような構成をしている。Each transconductance amplifier in the circuit of FIG. The circuits connected to the output end of /l are all connected to the second
It has a configuration as shown in Figure (A).
第2図(八)において、Plnはトランスコンダクタン
ス・アンプ3(4)からの信号電流の入力端を示し、抵
抗R八は、抵抗R1(R2)に、抵抗RBは抵抗R2(
R4)にそれぞれ対応している。In FIG. 2 (8), Pln indicates the input terminal of the signal current from the transconductance amplifier 3 (4), the resistor R8 is connected to the resistor R1 (R2), and the resistor RB is connected to the resistor R2 (
R4) respectively.
また、増幅率△の演算増幅器12は演算増幅器OP1
(OR3)に対応し、C八はキャパシタCI(C2)
に対応している。Further, the operational amplifier 12 with the amplification factor △ is the operational amplifier OP1
(OR3), C8 is the capacitor CI (C2)
It corresponds to
今、トランスコンダクタンス・アンプ3(4)における
電流出力端の出力インピーダンスを無限大とし、同出力
端からの信@電流Iiにより抵抗RAとRBの接続交点
< p in)に生ずる信号電圧をVl、キA7パシタ
C^の両端に現れる電圧をVC1抵抗RAを経て出ノj
端に視れる信号電圧をVOとして第2図(八)に示す回
路の式を立てると、VO=A (Vc −Vo )
・・・(10)(9) 、 (10’)、
(11)式を連立して、Vi/Ii とVOについて
解くと、
Vo=−A−Vc ・・・(13)
1−+−へ
−1/I −
A−+■とし−C近似すると、(12)、 (13)式
は、vo =vc ・・
・(15)となる。Now, let the output impedance of the current output terminal of the transconductance amplifier 3 (4) be infinite, and the signal voltage generated at the connection intersection of resistors RA and RB < p in) by the signal @ current Ii from the output terminal is Vl, The voltage appearing across the A7 pacita C^ is output via the VC1 resistor RA.
If we set the formula for the circuit shown in Figure 2 (8) with the signal voltage visible at the end as VO, then VO=A (Vc - Vo )
... (10) (9) , (10'),
When formula (11) is combined and solved for Vi/Ii and VO, Vo=-A-Vc...(13)
1−+− to −1/I − A−+■ and −C approximation, equations (12) and (13) become vo = vc ・・
・It becomes (15).
(14)、 (151式より、第2図(A)の回路は、
第2図(B)の回路で表わすことができる。Bll ’
)、入力端Pinから出力端(■0)を見ると、演算増
幅器12と等価となる増幅率1の増幅器12’ i、l
:、RAと価容量を直列接続しIこ回路の接続交点に現
れる電圧VCを増幅して出力端に導出している。つまり
、児えることになる。従って、抵抗RA 、RBによる
倍率を大きく選べば、小さ4工容昂のキャパシタで等刷
面に大ぎな容量が実現゛Cぎることを意味Jる。(14), (From formula 151, the circuit in Figure 2 (A) is
This can be represented by the circuit shown in FIG. 2(B). Bll'
), looking from the input terminal Pin to the output terminal (■0), an amplifier 12' with an amplification factor of 1 which is equivalent to the operational amplifier 12' i, l
:, RA and the capacitance are connected in series, and the voltage VC appearing at the connection intersection of the circuit is amplified and delivered to the output terminal. In other words, they will have a baby. Therefore, if the magnification of the resistors RA and RB is chosen to be large, it means that a small 4-power capacitor can achieve a large capacity on the same surface.
このように、第1図に示す回路は、等刷面に容量を増倍
りる回路を、従来の−1:ヤパシタ03.C4の代わり
に設(プ、−1−ヤパシタCI 、C2より容量の大き
なキャパシタを接続したのと同等の効果を4!J、J、
うとJるものである。In this way, the circuit shown in FIG. 1 is a circuit that multiplies the capacity on the same page as the conventional -1:Yapashita 03. 4!J, J,
It's something that makes me happy.
しかし、上記容量増倍回路がフィルター特性に影響を与
えないにうにづるためには、信号経路に対し直列に入る
並列抵抗RA//RBの値が小さいことが要求される。However, in order for the capacitance multiplier circuit to not affect the filter characteristics, the value of the parallel resistor RA//RB connected in series with the signal path is required to be small.
この発明では、容量増倍回路を、1〜ランスコンダクタ
ンス・アンプの電流出力端に接続することが萌提ぐあり
、この電流出力端がインピーダンス無限大であることを
考慮すれば、」二記並列抵抗が若干の値をイ1していて
も、周波数特性を変えるファクターとはならないことが
推察できる。ところが、実際には、トランスコンダクタ
ンス・アンプの出力インピーダンスが有限であることと
、出)Jのダイナミックレンジが有限であることによる
若干の影響が考えられる。In this invention, it is proposed to connect the capacitance multiplier circuit to the current output terminal of the transformer conductance amplifier, and considering that the impedance of this current output terminal is infinite, "two parallel It can be inferred that even if the resistance value is slightly different, it will not be a factor that changes the frequency characteristics. However, in reality, there may be some influence due to the fact that the output impedance of the transconductance amplifier is finite and the dynamic range of output J is finite.
上記の影響を除去するためには、RA 、RBをその比
を変えないで小ざくづれば良い。つまり、容量増倍回路
の等測的内部時定数である= 16−
(r<A//11) ・ RA−1−R8C八 −R
BCAR八
・・・(16)
の値が、低周波・:1シ(例えばA−ディオ帯域)の所
定共振周波数に対応した詩定数にり十分小ざい値(例え
ば1μsec以下)4蒙らば、RAとR8の1)し列抵
抗による影響は無視できるくらい小さくりることができ
る。In order to eliminate the above-mentioned influence, it is sufficient to reduce RA and RB without changing their ratio. In other words, the isometric internal time constant of the capacitance multiplier circuit is = 16- (r<A//11) ・RA-1-R8C8-R
If the value of BCAR8 (16) is a sufficiently small value (for example, 1 μsec or less) than the constant that corresponds to the predetermined resonance frequency of low frequency (for example, A-dio band), then 1) The influence of column resistance of RA and R8 can be made negligibly small.
次に、上記容量増倍回路ににつてどれだりキ11パシタ
を小さくCぎるかを説明する。Next, we will explain how to make the capacitance multiplier circuit too small.
第1図の回路で、第3図と同じ周波数特性を得ることを
考える。先ず、両回路の1〜ランスコンダクタンス・ア
ンプ3,4のgml、gm2は、それぞれgm3.gm
4に等しいどする。第1図の容量増倍回路を第2図(B
)の等価回路を用いてd1替えると、両回路で同じ周波
数特性を持たせるためには、(2)式を参照して
c 4 = R3−ト R4c 2−17 =
(但し、R1//R2とR37/R4は周波数特性に影
響を及ぼさないような比較的小さな抵抗値に選ぶ)の関
係が成立覆る。これは同じ特性を得るのに、CI 、C
2の容量が、それぞれ従来構成の場合の
R3−で済むことになる。Consider obtaining the same frequency characteristics as in FIG. 3 using the circuit in FIG. First, gml and gm2 of 1 to lance conductance amplifiers 3 and 4 of both circuits are respectively gm3. gm
It is equal to 4. The capacitance multiplier circuit in Figure 1 is shown in Figure 2 (B
) and change d1, in order to have the same frequency characteristics in both circuits, refer to equation (2) and calculate c 4 = R3-t R4c 2-17 = (However, R1//R2 and R37/R4 are selected to have relatively small resistance values that do not affect the frequency characteristics). This means that to obtain the same characteristics, CI, C
The capacity of 2 is the same as that of the conventional configuration.
R3- will suffice.
R1+R2R3+R4
具体的に説明づるど、例えば、R1:R2=1:9、R
3:R4=1 :9とずれば、C1:C2の容量は、1
0分の1′c済むことになる。容&′L値の減少はその
ままIC回路上での面積の削減となり、低=1ストのア
クデイプフィルターIGを楊或することができる。R1+R2R3+R4 For example, R1:R2=1:9, R
If the difference is 3:R4=1:9, the capacitance of C1:C2 is 1
This means that the cost will be reduced by 1/0'c. A reduction in the capacity &'L value directly results in a reduction in the area on the IC circuit, and it is possible to eliminate the low=1-stroke acceleration filter IG.
また、上記のJ:うな容量の増倍は、そのままトランス
コンダクタンスを増大することになる。Further, the multiplication of the capacitance described above (J) directly increases the transconductance.
これは、上記とは逆に、第1図の回路と第3図の回路と
で、容量値が苦しい(C3=C1、C4=C2)という
条件となる。従ってこの場合には、なる。例えばR4:
R2=i :9. R3:R4=1:9と覆れば、gm
l、 gm2は、それぞれ10倍になる。This is a condition in which, contrary to the above, the capacitance values of the circuit in FIG. 1 and the circuit in FIG. 3 are poor (C3=C1, C4=C2). Therefore, in this case, For example R4:
R2=i:9. If R3:R4=1:9, then gm
l and gm2 are each increased by 10 times.
ここで、第4図の具体回路で考える。(3)式の分子1
’(Ellは、入力ダイナミックレンジが7曲の最大値
V 1nHAX以上である必要性とく無歪み条件)、こ
の条件下でできるだりS/Nを得たいという相反する関
係から、V inM八XへJ:り僅かに大ぎな値に選ぶ
。また、REllは、最適設計がなされるならば、変更
不要であるので、固定値とJる1、今、gml、 gm
2を大きくしでS/Nを得ようどりるため、11,12
を10倍にし、11 Eを10分の1にりる。これは、
RE 11を倹えずに、Qmを10倍することになる。Here, consider the specific circuit shown in FIG. Molecule 1 of formula (3)
(Ell requires the input dynamic range to be at least V1nHAX, the maximum value of 7 songs, and no distortion conditions), and because of the contradictory relationship of wanting to obtain S/N that can be achieved under these conditions, I decided to change to V inM 8X. J: Select a slightly larger value. In addition, REll does not need to be changed if an optimal design is made, so it is a fixed value.
In order to obtain S/N by increasing 2, 11, 12
Multiply by 10 and 11 E becomes 1/10. this is,
Instead of saving RE 11, Qm will be multiplied by 10.
この場合、(8)式より、トランスコンダクタンス・ア
ンプのS/Nは、m−倍即ち、10[dB]アップJ−
ることになる。In this case, from equation (8), the S/N of the transconductance amplifier is m- times, that is, 10 [dB] up J-
That will happen.
このにうに、本実施例のアクティブフィルター回路は、
容量値を小ざくする回路定数を設定Jることで、S/N
も高くすることがCきるもので゛ある。In addition to this, the active filter circuit of this embodiment is
By setting circuit constants that reduce the capacitance value, the S/N
There are some things that can be made higher.
尚、上記実施例は、ローパスフィルターの場合で説明し
たが、例えば、基準電位点側に接続したキトパシタC4
、C2の一端を帰遷信号経路(低インピーダンス端子)
に接続することで、ノツプフィルターを実現することら
できる。また、キャパシタCI 、C2の前記端子は、
電圧源端子に接続しても良い。要は、キャパシタCI
、C2の前記端子の接続点を選択することで種々の特性
のフィルターを実現Jることができる。Although the above embodiment has been explained in the case of a low-pass filter, for example, a chitopacitor C4 connected to the reference potential point side
, one end of C2 is a return signal path (low impedance terminal)
By connecting it to, you can realize a nop filter. Further, the terminals of the capacitors CI and C2 are
It may also be connected to the voltage source terminal. In short, capacitor CI
, C2, filters with various characteristics can be realized by selecting the connection points of the terminals of C2.
また、実施例では、出力端と反転入力端間を短絡し、ポ
ルチーシボ[1ワ接続による演算増幅器を用いて容量増
倍回路を実現しているが、同端子間に所定値の抵抗を接
続してらよい。これにより、利得を所望値に設定づるこ
とができる。In addition, in the example, the output terminal and the inverting input terminal are short-circuited, and a capacitance multiplier circuit is realized using an operational amplifier connected by a porticebo [1W], but a resistor of a predetermined value is connected between the same terminals. It's good. This allows the gain to be set to a desired value.
更に、この発明による容量増倍回路は、演算増幅器OP
I (O12)が容量端電圧VCのバッファとなって
いるため、アクデイプフィルターを構成づ−る他の要素
との接続が容易であるという利点がある。Furthermore, the capacitance multiplier circuit according to the present invention has an operational amplifier OP
Since I (O12) serves as a buffer for the capacitance end voltage VC, it has the advantage that it can be easily connected to other elements constituting the accdip filter.
「発明の効果コ
以上説明したようにこの発明によれば、S/N改善と小
容量化とを同時に進める設計が可能どなり、特にオーデ
ィオ帯にお番ノるICフィルターとして非常に有効な手
段どなる。``Effects of the Invention'' As explained above, this invention makes it possible to design a design that improves S/N and reduces capacity at the same time, making it a very effective means for IC filters, especially in the audio band. .
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明に係るアクティブフィルター回路の一
実施例を示す回路図、第2図は第1図の回路を詳述する
ための説明用の回路図、第3図は従来のローパスフィル
ターを例にした従来のアクティブフィルター回路を示J
回路図、第4図は従来のトランスコンダクタンス・アン
プの具体回路の一例を示す回路図である。
1入力端子、2・・・出力端子、3./I・・・トラン
スコンダクタンス・アンプ、R1,R2,R3,R4−
411;抗、CI 、C2−*vパシタ、OPl 、
O12・・・演算増幅器、gml、 0m2・・・トラ
ンスコンダクタンス。[BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS] FIG. 1 is a circuit diagram showing one embodiment of the active filter circuit according to the present invention, FIG. 2 is an explanatory circuit diagram for explaining the circuit of FIG. 1 in detail, and FIG. The figure shows a conventional active filter circuit using a conventional low-pass filter as an example.
Circuit Diagram FIG. 4 is a circuit diagram showing an example of a specific circuit of a conventional transconductance amplifier. 1 input terminal, 2...output terminal, 3. /I...Transconductance amplifier, R1, R2, R3, R4-
411; anti, CI, C2-*vpacita, OPl,
O12...Operation amplifier, gml, 0m2...Transconductance.
Claims (1)
した演算増幅器の非反転入力端と前記出力端との間に、
直列接続を成す第1、第2の抵抗を接続し、前記非反転
入力端にキャパシタの一端を接続して成る容量増倍回路
と、 入力信号と所定帰還信号との差動入力電圧に比例した電
流を出力として出力端に導出し、この出力端を前記第1
、第2の抵抗の接続交点に接続したトランスコンダクタ
ンス・アンプとを有し、前記キヤパシタの他端を基準電
位点或は所定信号路に接続した前記容量増倍回路とトラ
ンスコンダクタンス・アンプとの組合わせを、単独或は
被数個同一の集積回路に搭載して構成したことを特徴と
するアクティブフィルター回路。[Claims] Between the non-inverting input terminal and the output terminal of an operational amplifier, the inverting input terminal and the output terminal being connected directly or through a resistor,
a capacitance multiplier circuit comprising first and second resistors connected in series and one end of a capacitor connected to the non-inverting input terminal; The current is led out as an output to an output end, and this output end is connected to the first
, a transconductance amplifier connected to the connection intersection of the second resistor, and the other end of the capacitor is connected to a reference potential point or a predetermined signal path. 1. An active filter circuit characterized in that an active filter circuit is constructed by mounting one or several components on the same integrated circuit.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP63147574A JP2653474B2 (en) | 1988-06-15 | 1988-06-15 | Active filter circuit |
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JPH01316014A true JPH01316014A (en) | 1989-12-20 |
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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- 1988-06-15 JP JP63147574A patent/JP2653474B2/en not_active Expired - Lifetime
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CN116582106B (en) * | 2023-05-22 | 2023-10-27 | 青岛智腾微电子有限公司 | Low-pass filter circuit capable of adjusting stop band depth |
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