JPH02250515A - Ａｃ結合回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的コ （産業上の利用分野） この発明は、外部回路からの信号を結合コンデンサを介
して集積回路にＡＣ結合入力するＡＣ結合回路に係り、
特に、容量の小さな結合コンデンサを用いても、バイパ
ス特性におけるカットオフ周波敬が低くなるようにした
ＡＣ結合回路に関する。

（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競争は激
烈であり、このため、集積回路（ＩＣ）設計に対しては
、ＩＣ周辺部品のＩＣへの内蔵やＩＣ周辺部品に安価な
部品を使用づるような回路設計が行われている。

オーディオ信号を扱うＩＣへ、外部回路からの信号を導
入する場合、回路間の信号基準電位の差異を、除くため
、第５図のように、結合コンデンサを用いる。

即ち、第５図において、１は外部回路からの信号が導か
れる端子であり、この端子１に結合コンデンサＣの一端
を接続する。結合コンデンサＣの他端は、ＩＣ１０の信
号入力端子２に接続する。

前記信号入力端子２は、ＩＣｌ０内に設けられたバッフ
ァ増幅器３′の入力端子と結合する。バッファ増幅器３
′の入力端子には、抵抗Ｒを介して基準電圧源Ｖ　ｒｅ
ｆからの電圧が掛かつている。バッファ増幅器３′は、
前記基準電圧源Ｖ　ｒｅｆからの電圧によって直′ａ電
位が設定された信号を、１０１０内の信号処理回路（図
示略）に導出する。

このような回路は、外部回路からの入力信号を結合コン
デンサを介してＡＣ結合して、外部回路とｔＣ内部回路
との直流電位差を吸収し、ＩＣ回路内で基準電圧源Ｖ　
ｒｅｆからの電圧を与えることで、直流電位を再供給す
るバッファの役目をする。

ＡＣ結合回路は、交流的に信号をそのままの特性で通過
するのであるが、厳密には、次式で決まる伝達特性を有
している。

Ｈ（ｓ）−Ｓ″Ｃ−Ｒ・・・■ １　＋　５−Ｃ−Ｒ ここに、Ｓはラプラス演算子、Ｃは結合子ンデンサの容
量値、Ｒは抵抗値である。

■式より、第５図の回路のカットオフ周波数は、となる
。ハイファイオーディオ信号としては、信号処理全体と
して２０Ｈ２以上の帯域を持つ必要があり、このために
は、−段あたり、略２Ｈｚ以下のかットオフ周波数を実
現する必要がある。

上記カットオフ周波数を小さくするためには、■式より
、ＣかＲを大きくすれば良い。抵抗Ｒの値を大きくし過
ぎると、ＩＣチップ上での占有面積が大きくなって不経
済なだけでなく、バッファ増幅器３′の入力電流ｉが、
抵抗Ｒを流れることによって発生するオフセットが大き
くなってしまう。そこで、抵抗Ｒの値は、通常３０にΩ
程度以下に選ぶ。

このとき、結合コンデンサＣの値は、■式より、となる
。即ち、第５図のようなＡＣ結合回路をオーディオ信号
のＡＣ結合回路として使用する場合、結合コンデンサは
、２．７μＦ以上の容量値を持つものが必要というごと
になる。このようなフン、デンサとしては、高価な電解
コンデンサを使用しなければならない。

（発明が解決しようとする課題） 従来のＡＣ結合回路は、結合コンデンサＣとバイパスフ
ィルタを構成する抵抗Ｒの値を、３０にΩ程度にしか大
きくできないため、バイパス特性のカットオフ周波数を
２Ｈ２以下に抑えるためには、２．７μＦ以上の結合コ
ンデンサを使用しなければならなかった。このようなコ
ンデンサは、高価な電界コンデンサとなり、また、体積
も大きいために、大規模なオーディオ信号処理回路に使
用する場合は、大幅なコストアップと、回路の占有面積
をとるという欠点があった。

この発明は上記問題点を除去し、オーディオ信号のＡＣ
結合素子として、容量の小さく、安価なセラミックス争
コンデンサを使用し、かつ伝送特性も良好なＡＣ結合回
路の提供を目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） この発明は、集積回路に外部回路からの信号を結合コン
デンサを介してＡＣ結合入力する場合に、前記結合・コ
ンデンサを非反転入力端子に接続し、反転入力端子と出
力端子間を帰還回路を介して接終すると共に、前記出力
端子と非反転入力端子間に第１及び第２の抵抗による直
列回路を接続した演算増幅器と、前記直列回路の接続交
点と基準電位点との間に接続した第３の抵抗とを具備す
るとを特徴とする。

（作用） このような構成によれば、結合コンデンサからの信号電
流は、第１の抵抗Ｒ１と第２の抵抗Ｒ２を介して第３の
抵抗Ｒ３に流入し、結合コンデンサ側からは、第３の抵
抗Ｒ３が１＋（Ｒ２／Ｒ１）°倍されて見える。これに
より、結合コンデンサの値を小容量にしても、バイパス
特性のカットオフ周波数を十分に下げることができ、こ
のようなＡＣ結合回路を多段に構成しても、低域が失わ
れることはない。

（実施例） 以下、この発明を図示の実施例によって詳細に説明する
。

第１図はこの発明に係るＡＣ結合回路の一実施例を示す
回路図である。

第１図において、１は外部回路からのオーディオ信号が
導かれる端子、Ｃは結合コンデンサ、１０は前記結合コ
ンデンサＣによって外部回路からの信号をＡＣ結合入力
するＩＣ，２はＩＣ１０の信号入力端子である。

ＩＣｌ０は、内部に、反転入力端子（−）と出力端子ｖ
ｏｕｔｉ問が所定の帰還回路を介して接続された演算増
幅器３を具備している。但しこの場合の帰還回路は導線
であり、演算増幅器３は、電圧ホロワとなっている。ま
た、演算増幅器３は、前記信号入力端子２からの信号を
非反転入力端子（＋）に導入する。さらに、演算増幅器
３は、出力端子ＶＯｕｔ１と非反転入力端子（＋）間に
、第１の抵抗Ｒ１と第２の抵抗Ｒ２から成る直列回路を
接続する。この直列回路の交点は、第３の抵抗Ｒ３を介
して所定の基準電圧源ｖｒｅｒと接続する。前記直列回
路の交点は、第２の出力端子■ｏｕｔ２として用いてい
る。尚、電源回路やアース回路等は省略しである。

本実施例は以上のように構成される。

上ＦｉａＡＣ結合回路において、点線内に示す回路は、
結合コンデンサＣからの入力信号電流を増倍して抵抗Ｒ
３に流す電流増倍回路を構成する。即ち、抵抗Ｒ１とＲ
２による直列接続の交点をＢとし、抵抗Ｒ１が非反転入
力端子（＋）に接続された点をＡとすると、Ａ点の信号
電圧と、出力端子ｖｏｕｔｌの信号電圧とは一致するの
で、Ａ点に導入された信号電流は、抵抗Ｒ１とＲ２から
抵抗Ｒ３に流入する。これによって、抵抗Ｒ３は、Ａ点
から見ると、等傷内に１　＋　（Ｒ２／Ｒ１）倍された
ことになる。

次に、上記の動作を数式を用いて説明する。

端子１．Ａ点、Ｂ点及び出力端子Ｖｏｕｔ１における信
号電圧をそれぞれＶＩＮ、　Ｖｏｕｔｌ、　ＶＡ　、　
ＶＢとする。さらに演算増幅器３を理想的と考え、入力
インピーダンスは無限大、出力インピーダンスは０と仮
定する。

この回路の方程式は、 ■Ａ＝■ｏｕｔ１　　　　　　　　　　　　　　・・・
■Ｂ− となる。■式より、ＶＩＮ→ｖｏｕｔへの伝達特性は、
高域での利得が１であるバイパス特性を示し、そのカッ
トオフ周波数は、 にて表わされる。但し、■式は、演算増幅器３が理想的
であると仮定しているため、帰還動作においては、完全
に入力端子間のイマジナリ−ショートの原理が成り立つ
、ということによっている。

０〜０式を連立して解くと、 Ｖ　ｏｕｔｌ−Ｖ　Ａ となる。これを■式と比較すると、■式の抵抗Ｒが■式
の抵抗Ｒ３に相当するので、■式では、抵抗Ｒ３の値が
、電流増倍回路の作用によって、る。従って、第１図の
回路において、結合コンデンサＣの容量値を小さくした
だけ、Ｒ２／Ｒ１の値を大きくすれば、第５図の回路と
、バイパス特性のカットオフ周波数を第５図の回路と同
じにすることができる。

このように、本実施例は、抵抗の比のみを大きくしてい
くことで、結合コンデンサＣを小さくできる効果を持つ
。抵抗比の増大は、ＩＣチップ上での占有面積の増大を
招くことはないので、結合コンデンサを小容量にしたか
らといって、ＩＣのチップ面積が増大することもはない
。

具体的な数値で説明すると、例えばＲ１−３００Ω、Ｒ
２−Ｒ３−３０にΩとしてｆｃ＝２Ｈｚとなるための結
合コンデンサの容量値Ｃは、＝２．６ｘ１０　−０．０
２６　（μＦ）　　　・・・０となる。これは、安価な
セラミック・コンデンサで十分達成できる値である。

こうして、第１図の回路は、第５図の回路とまったく同
じ機能と性能を有する回路を、高価な電解コンデンサを
用いることなり焚現可能となる。

また、第５図の回路におけるバッファ増幅器３′は、オ
ーディオ信号を扱う場合、はとんど演ｎ１１！１幅器を
用いていた。本件回路では、この演算増幅器をそのまま
電流増幅回路に流用してバッファ増幅器としての機能を
兼用しているため、第５図の回路に対する素子数増加分
は、抵抗Ｒ１とＲ２だけとなり、ＩＣのコストアップも
ほとんど生じず、官長のコストダウン分がそのままトー
タルコストの低減につながる、ということである。また
、電解コンデンサからセラミック・コンデンサに変更で
するということは、信頼性アップにもつながる、という
利点がある。

次に他の実施例を説明する。

第２・図はこの発明の他の実施例を示す回路図である。

本件回路は、１つのＡＣ結合を多目的に使用しようとし
たものであり、出力端子Ｖ　ｏｕｔｌ、　Ｖ　ｏｕｔ２
以外に、ＶＯＵｌ３．　ＶＯＵｌ４を備えている。この
うち。

出力端子ＶＯｕｔ１からの信号は、演算増幅器３の出力
端子からの信号であるが、出力端子Ｖ　ｏｕｔ２は、８
点からの信号をバッファ増幅器６を介して導出し、出力
端子Ｖ　ｏｕｔ３は、反転入力端子（−）からの信号を
バラフン増幅器５を介して導出し、出力端子Ｖ　ｏｕｔ
４は、Ａ点からの信号をバッファ増幅器７を介して導出
する。尚、演算増幅器３は、帰還回路として伝達関数β
（Ｓ）なる回路を反転入力端子（−）と出力端子ＶＯＵ
ｌ１間に接続し、出力端子Ｖｏｕｔ１には抵抗Ｒ１が接
続されていない。

上記構成の回路においては、第１図のＡ点と同じ出力を
端子Ｖｏｕｔ３．　ＶＯＩＪｔ４から得ることができ、
また、第１図の８点と同じ出力をＶＯＵｌ２から得るこ
とができる。即ち、ＶＯＵｌ３．　ＶＯＵｌ４（＝ＶＡ
　）は、■式にて示される伝達特性の信号となり、ＶＯ
Ｕｌ２は、０式にて示される伝達特性の信号となる。

また、ＶＯＵｌは、帰還回路４により、ｖｏｕｔ１＝■
Ａ β（Ｓ） 第３図及び第４図にこの発明に係るさらに他の実施例を
示す。

本実施例は、第１図の点線内に示す電流増幅ブロックを
、直列又は並列に接続したものである。

第３図は直列にＮ段接続した実施例であり、それぞれ各
段は、演算増幅器３−１．第１の抵抗Ｒ１１、第２の抵
抗Ｒ２１と、演算増幅器３−２．第１の抵抗Ｒ１２，第
２の抵抗Ｒ２２と、〜、演算増幅器３−Ｎ、第１の抵抗
ＲＩＮ、第２の抵抗Ｒ２Ｎとから構成される。第３の抵
抗Ｒ３は、終段ブロックの出力端子（Ａ点）に接続する
。

この場合、信号入力端子２から内部を見た等かインピー
ダンスＲｉｎは、 ｉｎ− ・・・Ｏ 本件回路では、出力端子Ｖｏｕｔ２．　ＶＯＵｌ３゜Ｖ
、ｏｕｔ４より、ＡＣ結合による出力を得１．演粋増幅
器３の出力端子■ｏ、ｕｔ１からＡＣ結合の特性を変え
た出力を得ることができる。

・・・［代２Ｎ−＋＋　Ｂ卦ピ」ジ１１・［ＲＺＮ　＋
　Ｂと１ジ且・Ｒ３］コ　・・・］　］ＰＩＮ−Ｉ　　
　　　　　　ＲＺＮ ・・・Ｏ となる。近似すると、 Ｒ＋＋十代２１　　　　Ｒ＋２＋Ｒ２２ＲＩＭ　＋Ｒ２
ＮＲｉ　ｎ　＞　−Ｘ　−Ｘ　−Ｘ　−Ｘ　Ｒ３Ｒ１１
Ｒ１２ＲＩＮ ・・・Ｏ ということになる。即ち、直列接続では、等価インピー
ダンスＲｉｎは、抵抗比の段数分だけの積に増倍される
ことになるため、抵抗比を分散させることができる。又
は、トータル倍率を大きくできるという利点がある。

第４図は並列に０段接続した実施例である。抵抗Ｒ３は
、各段に共通に接続する。

第４図において、Ｒ２’　なる抵抗値をＲ２’　−Ｒ２
１／／　Ｒ２２１／−／／　Ｒ２ｎ　　　　　　　・Ｑ
とすると、この場合の信号入力端子２から内部をという
ことになる。即ち、等価インピーダンスＲｉｎは、抵抗
比の段数分だけの和になる。このように並列に接続する
ことは、入力オフセットを小さくできるという利点を有
する。

尚、第３図及び第４図を組合わせて、電流増幅ブロック
を任意数の並列及び直列に接続した増幅回路網を構成し
ても良い。

また、この発明は、同−ＩＣ内の信号出力端子から同一
のＩＣにおける信号入力端子にＡＣ結合する場合にも適
用される。

［発明の効果］ 以上説明したようにこの発明によれば、結合コンデンサ
の小容量化を図れ、しかも、オーディオ信号処理回路に
適用した場合に、ＡＣ結合の特性が損なわれないという
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係るＡＣ結合回路の一実施例を示す
回路図、第２図はこの発明の他の実浦例を示す回路図、
第３図及び第４図はさらに他の実施例を示す回路図、第
５図は従来のＡＣ結合回路を示す回路図である。 Ｃ・・・結合コンデンサ、２・・・信号入力端子、３・
・・演算増幅器、Ｒ１・・・第１の抵抗、Ｒ２・・・第
２の抵抗、Ｒ３・・・第３の抵抗、１０・・・ＩＣ。 第１図 第４図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）集積回路に外部回路からの信号を結合コンデンサ
   を介してＡＣ結合入力するＡＣ結合回路において、 前記結合コンデンサを非反転入力端子に接続し、反転入
   力端子と出力端子間を帰還回路を介して接続すると共に
   、前記出力端子と非反転入力端子間に第１及び第２の抵
   抗による直列回路を接続して成り、これら直列接続の交
   点を第２の出力端子として用いる演算増幅器と、 前記第２の出力端子と基準電位点との間に接続した第３
   の抵抗とを具備したことを特徴とするＡＣ結合回路。
2. （２）前記演算増幅器の代わりに、この演算増幅器を、
   非反転入力端子と第２の出力端子を入・出力端子として
   用いて任意数だけ直列、並列又は直列と並列の任意の組
   合わせで接続した増幅回路網を有することを特徴とする
   、請求項１に記載のＡＣ結合回路。