JPH03206707A - Switched capacitor circuit - Google Patents
Switched capacitor circuitInfo
- Publication number
- JPH03206707A JPH03206707A JP70790A JP70790A JPH03206707A JP H03206707 A JPH03206707 A JP H03206707A JP 70790 A JP70790 A JP 70790A JP 70790 A JP70790 A JP 70790A JP H03206707 A JPH03206707 A JP H03206707A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- coefficient
- circuit
- unit
- circuit network
- network
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 title claims abstract description 61
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims abstract description 24
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 14
- 230000001934 delay Effects 0.000 claims description 9
- 230000004044 response Effects 0.000 abstract description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 6
- 230000010354 integration Effects 0.000 abstract description 6
- 238000003491 array Methods 0.000 abstract 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 abstract 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 22
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 21
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 19
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 7
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 2
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 2
- 101001057426 Archaeoglobus fulgidus (strain ATCC 49558 / DSM 4304 / JCM 9628 / NBRC 100126 / VC-16) Iron-sulfur flavoprotein AF_1896 Proteins 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 238000005496 tempering Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Filters That Use Time-Delay Elements (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
本発明は,アナログサンプル値フィルタとして使用でき
るスイノチトキャパシタ回路に関する.(従来の技術)
この種のスイッチトキャパシタ( Swi tched
−CapaCitor ; S C )回路は、4ヤパ
シタと、周期的に開閉するスイッチと、電圧制御電圧源
としての演算増幅器とから構成されている。このSC回
路は、その楕成要素をMOS技術で実現できるため、低
消費電力,高い集積密度という特徴を有しいる.特に、
このSC回路は、伝達係数がキャパシタ比で決定される
ため,高精度と高い安定性を備えている。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a capacitor circuit that can be used as an analog sample value filter. (Prior art) This type of switched capacitor
-CapaCitor; S C ) The circuit consists of a four-capacitor, a switch that opens and closes periodically, and an operational amplifier as a voltage-controlled voltage source. This SC circuit has the characteristics of low power consumption and high integration density because its elliptical elements can be realized using MOS technology. especially,
This SC circuit has high accuracy and high stability because the transfer coefficient is determined by the capacitor ratio.
第10図は、双二次伝達関数を実現する従来のSC回路
を示す回路例である.第10図に示す回路は、フレイシ
ャー(FLEISCHER)とレイ力−( LAKER
)のSC回路と呼ばれているものであり、個の演算増幅
器と、二相クロックパルスを使用して種々のフィルタ特
性を実現していることは周知のとおりである.
このSC回路は、キャパシタA−D,G,Iと、二相ク
ロックパルスφ1φ2でスイッチングするスイッチSW
1〜SW7と、演算増幅器OP+OP2とで備えている
.
入力零圧■,は、スイッチSW5 、−1ヤパシタG、
スイッチSW6からなる回路を介して演算増幅器OPi
に入力されるとともに、キャパシタ■を介して演算増
幅器OP2に入力されている.演算増幅器OPiの入出
力間には,積分用キャパシタDが接続されており、また
演算増幅器OP2の入出力間には積分用キャパシタBが
接続されている.演算増幅器OP1の入力端と演算増幅
器OP2の出力端には、キャパシタEと、スイッチSW
a 、SW4 、キャパシタCとからなる回路が接続さ
れている.演算増幅器OP1の出力は、スイッチSW+
、SW2−キャパシタAからなる回路で接続されてい
る.そして、当該回路の出力VOは、スイッチSW7を
介して取り出せるようになっている。FIG. 10 is a circuit example showing a conventional SC circuit that realizes a biquadratic transfer function. The circuit shown in Figure 10 consists of FLEISCHER and LAKER
), and it is well known that it uses two operational amplifiers and two-phase clock pulses to realize various filter characteristics. This SC circuit consists of capacitors A-D, G, and I, and a switch SW that switches using two-phase clock pulses φ1φ2.
1 to SW7 and operational amplifiers OP+OP2. Input zero pressure ■, is switch SW5, -1 Yapacita G,
Operational amplifier OPi is connected via a circuit consisting of switch SW6.
It is also input to the operational amplifier OP2 via the capacitor . An integrating capacitor D is connected between the input and output of the operational amplifier OPi, and an integrating capacitor B is connected between the input and output of the operational amplifier OP2. A capacitor E and a switch SW are connected to the input terminal of the operational amplifier OP1 and the output terminal of the operational amplifier OP2.
A circuit consisting of a, SW4, and a capacitor C is connected. The output of operational amplifier OP1 is connected to switch SW+
, SW2-capacitor A are connected. The output VO of the circuit can be taken out via a switch SW7.
このようなSC回路によれば,キャパシタA〜D,G,
Iを所定の値に設定し,かつ所定周波数の二相クロック
バルスφ1,φ2でスイッチSW+〜SW7が切り換え
ることにより、種々のフィルタ特性が得られる。According to such an SC circuit, capacitors A to D, G,
By setting I to a predetermined value and switching the switches SW+ to SW7 with two-phase clock pulses φ1 and φ2 of a predetermined frequency, various filter characteristics can be obtained.
(発明か解決しようとする課題)
かかるSC回路によれば、演算増幅器が二つ必要である
ことか乙、消費電力が多くなるとともに、高集積化がで
きず、かつ演算増幅器が本来有する高周波領域で利得が
減衰するという影響を強く受けてしまう欠点がある.
また、上記SC回路において特性劣化の大きな原因は、
演算増幅器の有限利得帯域幅積(以下、体に有限GBM
という)によるものである.第11図は第10図のSC
回路の有@GB[による特性変化を示したものであり、
横軸に入力電圧の周波数fに対するサンプリング周波数
fsの比を、#ti軸に減衰比[dB;をそれぞれとっ
たものである(般本、武部著、「高周波用SCフィルタ
と特性劣化の抵抗補償」、1986年、電子通信学会、
CAS86−38、第23頁〜第30ページ)。(Problems to be Solved by the Invention) According to such an SC circuit, two operational amplifiers are required, power consumption increases, high integration is not possible, and the high frequency range inherent to operational amplifiers increases. The disadvantage is that the gain is strongly affected by attenuation. In addition, the major cause of characteristic deterioration in the above SC circuit is
The finite gain bandwidth product of an operational amplifier (hereinafter referred to as the finite GBM in the field
). Figure 11 is the SC of Figure 10.
It shows the characteristic change due to the existence of the circuit @GB[,
The horizontal axis shows the ratio of the sampling frequency fs to the frequency f of the input voltage, and the #ti axis shows the attenuation ratio [dB; ”, 1986, Institute of Electronics and Communication Engineers,
CAS86-38, pages 23-30).
第10図の従来のSC回路において、単位利得周波数f
t−100kHz,キャパシタC=1000PFとした
ときに、第11図に示すように理想特性a)となるとこ
ろを、サンプリング周波数fs=30kHzとして計算
値で求めると特性b)となり、サンプリング周波数f,
=50kHzとして計算値で求めると特性C)が得られ
る。また、第10図の従来のSC回路において、単位利
得周波数ft=100kHz、抵抗R=150Ω、キャ
パシタC1000pFとしたときに、実際に計測すると
、サンプリング周波数fs=30KHzのとき図示Oで
示したものとなり、サンプリング周波数fs=50 κ
Hzのとき図示×で示したものとなり、概ね計算値の上
にある.
ここで、ft/f.″−3.3で特性が劣化しており、
ft/fs:2でさらに特性が劣化している.また、ノ
ッチ周波数が移動し、利得が減衰してしまう.
本発明は、上記従来技術の問題点を解消し、演算増幅器
を減少することにより省電力、高集積化を図り、かつ有
限GBMの影響を小さくしてなるスイッチトキャパシタ
回路を提供することを目的とする.
(課題を解決するための手段)
上記目的を達戊するため、本発明の第一のスイッチトキ
ャパシタ回路は、信号を取込んで単位遅延させかつ各単
位遅延させた信号に所定の係数を乗!させる作用を受け
持つスイッチ・キャパシタからなる第一単位ブロックを
マトリックス状に配置して構成した第一係数回路網と、
信号を取込んで単位遅延させかつ各単位遅延させた信号
に所定の係数を乗算させる作用を受け持つスイッチ・キ
ャパシタからなる第二単位ブロックをマトリックス状に
配置して構成した第二係数回路網と、入力信号を前記第
一係数回路網を介して人力端に取込みこれらを演算する
とともに、出力端からの出力信号を前記第二係数回路網
を介して入力端に取込みこれらを演算する加算器とを備
え、前記第一係数回路網および第二係数回路網は、マト
リンクス状に配置した単位ブロックの各行、各列におけ
る各係数の加算列を各行、各列とも全体回路の伝達関数
の各係数を実現する関係で配置するとともに、単位ブロ
ックを当該係数の符号に応じた回路構成とし,かつ前記
第一係数回路網および第二係数回路網のスイッチは当該
係数より所定の数だけ多いクロックパルスにより所定の
順序でスイッチングされる構成としたことを特徴とする
ものである.また、本発明の第二のスイッチトキャパシ
タ回路は、信号を取込んで単位遅延させかつ各単位遅延
させた信号に所定の係数を乗算させる作用を受け持つス
イッチ・キャパシタからなる単位ブロックをマトリック
ス状に配置して構成した係数回路網と、入力信号を前記
係数回路網を介して入力端に取込みこれらを演算する加
算器とを備え、前記係数回路網は、マトリックス状に配
置した単位ブロックの各行、各列における各係数の加算
列を各行、各列とも現する関係で配置するとともに、単
位ブロックを当該係数の符号に応じた回路構成とし,か
つ前記係数回路網のスイッチは当該係数より所定の数だ
け多いクロックパルスにより所定の順序でスイッチング
される構成としたことを特徴とするものである。In the conventional SC circuit shown in FIG. 10, the unit gain frequency f
When t-100kHz and capacitor C=1000PF, the ideal characteristic a) as shown in Fig. 11 is obtained by calculating the sampling frequency fs=30kHz, resulting in characteristic b), and the sampling frequency f,
When the calculated value is set as =50kHz, characteristic C) is obtained. In addition, in the conventional SC circuit shown in Fig. 10, when the unit gain frequency ft = 100 kHz, the resistance R = 150 Ω, and the capacitor C 1000 pF, when actually measured, the result is as shown by O in the diagram when the sampling frequency fs = 30 kHz. , sampling frequency fs=50 κ
When the value is Hz, the value is indicated by an x in the diagram, which is approximately above the calculated value. Here, ft/f. ″-3.3, the characteristics have deteriorated,
The characteristics deteriorate further at ft/fs:2. Also, the notch frequency moves and the gain attenuates. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a switched capacitor circuit which solves the above-mentioned problems of the prior art, achieves power saving and high integration by reducing the number of operational amplifiers, and reduces the influence of finite GBM. do. (Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, the first switched capacitor circuit of the present invention takes in a signal, delays it by a unit, and multiplies each unit-delayed signal by a predetermined coefficient. a first coefficient circuit network configured by arranging first unit blocks consisting of switched capacitors in a matrix shape,
a second coefficient circuit network configured by arranging second unit blocks in a matrix, each consisting of a switch capacitor that takes in a signal, delays it by a unit, and multiplies each unit-delayed signal by a predetermined coefficient; an adder that takes input signals through the first coefficient circuit network into a manual end and calculates them, and takes an output signal from the output end into the input end through the second coefficient circuit network and calculates them; The first coefficient circuit network and the second coefficient circuit network realize each coefficient of the transfer function of the entire circuit by adding columns of each coefficient in each row and each column of unit blocks arranged in a matrix. In addition, the unit blocks are arranged in a circuit configuration according to the sign of the coefficient, and the switches of the first coefficient circuit network and the second coefficient network are activated by a predetermined number of clock pulses that are greater than the coefficient by a predetermined number. It is characterized by a configuration in which switching is performed in sequence. Further, in the second switched capacitor circuit of the present invention, unit blocks made of switched capacitors that take in a signal, delay it by a unit, and multiply each unit delayed signal by a predetermined coefficient are arranged in a matrix. and an adder that receives an input signal through the coefficient circuit network to an input terminal and calculates the input signal. The addition column of each coefficient in a column is arranged in such a manner that it appears in each row and each column, and the unit block has a circuit configuration according to the sign of the coefficient, and the number of switches in the coefficient network is a predetermined number from the coefficient. This is characterized by a configuration in which switching is performed in a predetermined order using a large number of clock pulses.
(作用)
本発明の第一のスイッチトキャパシタ回路によれば、次
のような作用を有する。(Function) According to the first switched capacitor circuit of the present invention, the following functions are achieved.
無限インパルス応答(IIR)の直接形構1tIの回路
は、与えられる信号を加算する加算器と、入力信号を遅
延させる単位遅延素子と、この単位遅延素子で得た信号
に一定の係数をかけて加算器に与える係数乗算器と、加
算器からの出力を遅延させる遅延素子と、当該遅延素子
で得た信号に一定の係数をかけて加算器に与える係数乗
算器とから構成されている。An infinite impulse response (IIR) direct form 1tI circuit consists of an adder that adds the applied signals, a unit delay element that delays the input signal, and a signal obtained by this unit delay element that is multiplied by a certain coefficient. It consists of a coefficient multiplier that supplies the adder, a delay element that delays the output from the adder, and a coefficient multiplier that multiplies the signal obtained by the delay element by a certain coefficient and supplies it to the adder.
ここで、係数に依存するキャパシタとそれに関連するス
イッチとで記憶素子を構成させ、上記遅延素子と係数乗
算器とに置き換えて第一単位ブロyク、第二単位ブロッ
クを構成すれば、係数加算用の演算増幅器を一つとした
スイッチトキャパシタ回路を得ることができる.
ここで、係数に応じた第一単位ブロックaQ ,al
,・・・+allを用意して各行、各列で一定の関係を
維持して配置する。第二単位ブロック1+bi ,b2
,・・・,bNとを用意して各行、各列で一定の関係
を維持して配置する.すなわち、上記スイッチトキャパ
シタ回路の伝達関数を求めた際の各係数に応じて上記各
単位ブロックを配置する.また、係数の符号に応じて各
ブロックとしては、正相、逆相、パス回路を設け、係数
に応じて上記回路を選択配置する.
こうすることにより、一つの加算器で、SC回路を得る
ことができる.また、一つの加算器であるので、有限Q
B積の影響を小さく抑えることができる.
一方、本発明の第二のスイッチトキャパシタ回路によれ
ば、次のような作用を有する.有限インパルス応答(F
IR)の回路は、上記第一のスイッチトキャパシタ回路
における第二の係数回路を省略したものとして得ること
がでさる.各係数は、上記第一のスイッチトキャパシタ
回路のものどは異なったものとなるが、構成上ほぼ同一
となり.作用効果もほぼ同一となる。Here, if a storage element is configured with a capacitor that depends on the coefficient and a switch related thereto, and the first unit block and the second unit block are configured by replacing the delay element and the coefficient multiplier, the coefficient addition A switched capacitor circuit with a single operational amplifier can be obtained. Here, the first unit block aQ, al according to the coefficient
, . . . +all are prepared and arranged while maintaining a constant relationship in each row and each column. Second unit block 1+bi, b2
, ..., bN are prepared and arranged maintaining a constant relationship in each row and each column. That is, each unit block is arranged according to each coefficient when determining the transfer function of the switched capacitor circuit. In addition, each block is provided with a positive phase circuit, a negative phase circuit, and a pass circuit according to the sign of the coefficient, and the circuits are selectively arranged according to the coefficient. By doing this, an SC circuit can be obtained with one adder. Also, since it is one adder, finite Q
The influence of the B product can be kept small. On the other hand, the second switched capacitor circuit of the present invention has the following effects. Finite impulse response (F
The circuit of IR) can be obtained by omitting the second coefficient circuit in the first switched capacitor circuit. Although the coefficients are different for the first switched capacitor circuit described above, they are almost the same in structure. The effects are also almost the same.
(実施例) 以下,本発明の一実施例を図面に基づき説明する。(Example) Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described based on the drawings.
第1図ないし第5図は本発明の一実施例を説明するため
に示す図である.
第1図は、本発明のスイッチトキャパシタ回路の実施例
を示すブロック回路図である.第2図(I)〜(V)は
、第1図のSC回路に使用する単位ブロック示す回路図
である.第3図は第1図のSC回路を駆動するクロック
パルスを示す図である。第4図(I),(II)は、第
1図回路の有限GB積を考慮した伝達関数を求めるため
の説明図である.第5図は、本発明の原理を説明するた
めの回路図である.
それでは、第5図を用いて本発明の原理を説明する.
第5図において、与えられる信号を加算して出力信号y
を出す加算器Σと、入力信号Xを遅延させる単位遅延素
子でと、各単位遅延素子τで得た信号に一定の係数をか
けて加算器Σに与える係数乗算器aO , a1 ,・
・・,amと、加算器Σからの出力を遅延させる遅延素
子でと、各遅延素子てで得た信号に一定の係数をかけて
加算器Σに与える係数乗算器b1 , b2 ,・・・
,bnとから、無限インパルス応答(IIR)形回路が
構成されている.この回路は、次のようにして構成する
ことができる.
まず、要求されるZ領域伝達関数が次式であるとすると
、
となる.
この式を時間関数の式とすると、
となる.
ここで、
x (n)
は入力信号であり、
y (n)
は出力信号である.
この図からも理解できるように、係数に依存するキャパ
シタと、それに開達するスイッチを記憶素子として使用
すると、遅延素子用の演算増幅器か不要となり、加算器
Σ用の演算増幅器一つでSC回路を実現することができ
る。1 to 5 are diagrams shown to explain one embodiment of the present invention. FIG. 1 is a block circuit diagram showing an embodiment of the switched capacitor circuit of the present invention. 2(I)-(V) are circuit diagrams showing unit blocks used in the SC circuit of FIG. 1. FIG. 3 is a diagram showing clock pulses for driving the SC circuit of FIG. 1. FIGS. 4(I) and 4(II) are explanatory diagrams for determining the transfer function in consideration of the finite GB product of the circuit in FIG. 1. FIG. 5 is a circuit diagram for explaining the principle of the present invention. Now, the principle of the present invention will be explained using Fig. 5. In Figure 5, the output signal y is obtained by adding the given signals.
, an adder Σ that outputs the input signal X, a unit delay element that delays the input signal X, and coefficient multipliers aO, a1, .
. . , am, a delay element that delays the output from the adder Σ, and coefficient multipliers b1, b2, .
, bn, an infinite impulse response (IIR) type circuit is constructed. This circuit can be constructed as follows. First, assuming that the required Z-domain transfer function is the following equation, then. If this formula is used as a time function formula, it becomes . Here, x (n) is the input signal and y (n) is the output signal. As can be understood from this figure, if a capacitor that depends on the coefficient and a switch opened by it are used as storage elements, an operational amplifier for the delay element is not required, and an SC circuit can be completed with a single operational amplifier for the adder Σ. It can be realized.
第1図は、上述のようにして構成したSC回路を示した
もので、加算器Σとしての演算増幅器OPを有し、当該
演算増幅器OPの入出力間にキャパシタCOを接続し、
入力信号Xを係数乗算器aQ , ai ,・・・,a
.としての作用をさせるキャパシタとスイッチからなる
第一単位ブロックaOal ,・・・.aヨをマトリッ
クス状に配置した第一係数回路網ACを介して演算増幅
器OPに供給し、演算増幅器OPの入出力間に帰還用の
係数乗算器bi , b2 ,・・・,b.4としての
作用をさせるキャパシタとスイッチからなる第二単位ブ
ロック1+b1,b2 ,・・・,bNをマトリックス
状に配置した第二係数回路BCにより帰還をかける構成
となっている.
?こで、第一係数回路網ACも,第二係数回路#!lB
Cも、第一単位ブロックat:+ . ai , ゛゜
゛aM、あるいは第二単位ブロック1+b1,b2,・
・・ bNがマトリックス状に配設されており、第一係
数回路網ACは夕ロックバルスφ0,φ1・・,φMa
+により、第二係数回路BCはクロツクパルスφ′1,
φl 2,・・・,−φ Ni1により、つのクロック
バルスφJがオンとなることにより一行毎に充電され、
一つのクロックパルスφ,がオンとなることにより一列
毎に放電される構或としてある.
また、クロックパルスφ0,φ1,・・・,φトlと、
クロックバルスφ11,φ02,・・・,φ N+どの
各パルス幅Tは、サンプリング周期と同じであり、φ0
,φ1 ,・・・,φMa1 と、φ゜1φ12,・・
・,φ1N+1のタイミングはφ0,φ1・・,φ■1
のどれかのパルスの立ち上がりとφ11,φ゜2,・・
・.φ1N+1のどれかの立ち上がりと一致していれば
よい.第3図は、上記クロツクパルスφaとφ゜1の立
ち上がりが一致している場合の状態を示したものである
。FIG. 1 shows an SC circuit configured as described above, which includes an operational amplifier OP as an adder Σ, a capacitor CO connected between the input and output of the operational amplifier OP,
Input signal X is passed through coefficient multipliers aQ, ai,...,a
.. A first unit block aOal consisting of a capacitor and a switch acts as . a and y are supplied to the operational amplifier OP through a first coefficient network AC arranged in a matrix, and feedback coefficient multipliers bi, b2, . . . , b. Feedback is provided by a second coefficient circuit BC in which second unit blocks 1+b1, b2, . ? Here, the first coefficient circuit AC also has the second coefficient circuit #! lB
C also has a first unit block at:+. ai, ゛゜゛aM, or second unit block 1+b1, b2,・
... bN are arranged in a matrix, and the first coefficient circuit network AC is composed of evening lock pulses φ0, φ1..., φMa
+, the second coefficient circuit BC receives clock pulses φ'1,
With φl 2,..., -φ Ni1, each row is charged by turning on two clock pulses φJ,
The structure is such that when one clock pulse φ is turned on, the discharge occurs one row at a time. In addition, the clock pulses φ0, φ1, ..., φtl,
The clock pulses φ11, φ02, ..., φ N + each pulse width T is the same as the sampling period, and φ0
, φ1 ,..., φMa1 and φ゜1φ12,...
・, φ1N+1 timing is φ0, φ1..., φ■1
The rising edge of one of the pulses and φ11, φ゜2,...
・.. It is sufficient if it coincides with the rise of any one of φ1N+1. FIG. 3 shows a state in which the rises of the clock pulses φa and φ°1 coincide.
また、上記実施例では、上記第1)式の遅延データを全
て記憶させるために、分母の係数に対して(M+1)(
M+2)個が,分子の係数に対してN(N+1)個が用
意されており、さらにM=Nとして演算増幅器OP用の
キャパシタCOをlに規格化してある。In addition, in the above embodiment, in order to store all the delay data of the above equation (1), (M+1)(
M+2) and N(N+1) are prepared for the coefficients of the numerator, and furthermore, with M=N, the capacitor CO for the operational amplifier OP is normalized to l.
第2図(I>は、前記第一単位ブロックa+(ここで、
i=0.1,2,・・・,M)〔または第二単位ブロッ
クb,(ここで、i=1,’2,・・・N)Eに対する
クロックバルスφJ,φκとの開係を示したものである
.
外部回路との接続間係か第2図(I)のようなときに、
第一単位ブロ/クao I a+ ,・・・, aMと
しては,係数乗算器aQ , ai ,・・・,all
の符号により、a.>Oのとき第2図(II)の正相回
路、a,く0のとき第2図(II[)の逆相回路、aI
−0のとき第2図(■)のバス回路を使用する。FIG. 2 (I> is the first unit block a+ (here,
i=0.1,2,...,M) [or second unit block b, (where i=1,'2,...N) This is what is shown. When connecting to an external circuit or as shown in Figure 2 (I),
As the first unit block/block ao I a+ ,..., aM, coefficient multipliers aQ , ai ,..., all
By the sign of a. >O, the positive phase circuit in Figure 2 (II) is a, and when 0, the negative phase circuit in Figure 2 (II[), aI
-0, the bus circuit shown in Figure 2 (■) is used.
また、外部回路との接続間係が第2図(I)のようなと
きに、第二単位ブロックt+b1 ,b2,・・・,b
Nとしては、係数乗算器b1 , b2 ,・・・bN
の符号により、b1〉0のとき第2図(I[)の逆相同
路、b1く0のとき第2図(][)の正相回路,b.=
Oのとき第2図(IV)のバス回路を使用する6
なお、第一単位ブロックaD’la11・・・,aMも
、第二単位ブロックl+bB .b2,・・・, bN
も、畜生容量を補償する場合には、第2図(V)の回路
を使用する.
すなわち、第2図(II)の逆相第一単位ブロックa1
は、入力線qとアース電位との間に直列接続したスイッ
チSWJ ,SWえと、出力線rとアース電位との間に
直列接続したスイッチSWK,SWJとの間にキャパシ
タC M+を接続した構成である。Moreover, when the connection relationship with the external circuit is as shown in FIG. 2 (I), the second unit block t+b1, b2,..., b
As N, coefficient multipliers b1, b2,...bN
According to the sign of b. =
When O, the bus circuit of FIG. 2 (IV) is used.6 Note that the first unit block aD'la11..., aM also has the second unit block l+bB... b2,..., bN
Also, when compensating for gross capacitance, use the circuit shown in Figure 2 (V). That is, the reverse phase first unit block a1 in FIG. 2 (II)
has a configuration in which a capacitor CM+ is connected between switches SWJ and SWJ connected in series between the input line q and the ground potential, and switches SWK and SWJ connected in series between the output line r and the ground potential. be.
第2図(I[)の正相第一単位ブロヅクa1は、入力線
qと出力線rとの間に直列接続したスイッチSWJ ,
SWKの中点とアース電位間にキャパシタC,を接続し
た構或である。The positive phase first unit block a1 in FIG. 2 (I[) includes switches SWJ, which are connected in series between the input line q and the output line r.
It has a structure in which a capacitor C is connected between the midpoint of SWK and the ground potential.
第2図(IV)のパス回路は、何の回路もなく単に入力
線qと、出力11rがあるだけである。The pass circuit shown in FIG. 2 (IV) has no circuit and only an input line q and an output 11r.
第2図(V)の第一単位ブロック.,は、入力線qと出
力線rとの間にスイッチS W J・S W JSWK
とキャパシタC atとを直列接続し、キャパシタC1
の両端をスイッチSWl[ ,SW,でアースし、出力
線測のスイッチsW,,SWKの接続点をキャパシタC
.,を二倍したものでアースした構成である.この回路
は、寄生容量補償逆相積分器と言われ、寄生容量の影響
を無くしている.なお、第二単位ブロック1−1−tz
,b2,・・・bNも、係数の符号が逆なだけで上記
回路構成と同様である.
上述のように横成された実施例の作用を説明する.
クロックパルスφO,φ1,・゜゜,φトl、φ10、
φ′1,・・・,φ′N+1は、第3図に示すような状
態で与えられるものとする.そして、第1図において、
第一単位ブロックaQ . al .・・・amおよび
第二単位ブロック1+b+ ,b2,・・・bNは、当
該ブロックの図示左側に示すクロツクパルスφ,の番号
のものかオンのとき、横一行が与えられる信号を記憶す
る.また7第l図において、第一単位ブロックaQ ,
ai ・゜゜゜・aMおよび第二単位ブロック1+bl
,b2 ,・・・,bNは、当該ブロックの図示上測
に示すクロツクパルスφ,の番号のものがオンのと・き
、縦一列の各キャパシタが演算増幅器OPの反転入力端
子に接続されることになる.
即ち、第1図の左一列目では、サンプリング時点φ.+
1からφ1までに対応するao + a1 +・・・a
llの係数キャパシタが、またサンプリング時点φNi
1からφ12t.でに対応する1+b1,b2 ,・・
・ b.の係数キャパシタが、それらの左側のクロック
パルスオン時点で入力信号を記憶しており、このように
して記憶した電荷は、第一の係数回路網ACではクロツ
クパルスφ0のオン時点で、第二の係数回路,II!i
BCでは夕ロックバルスφ11のオン時点で全て演算さ
れ出力される.以後、二列目、三列目、四列目、・・・
とIIJ!次同様に演算されることになる.このとき,
帰還キャパシタ(1+b1)のもつ1によって毎周期そ
の直前の演算増幅器OPの出力は消去されることになる
。The first unit block in Figure 2 (V). , is a switch S W J・S W JSWK between input line q and output line r.
and a capacitor C at are connected in series, and a capacitor C1
Both ends of the switch SWl [ , SW, are grounded, and the connection point of the output line measurement switches sW, , SWK is connected to the capacitor C.
.. , is doubled and is grounded. This circuit is called a parasitic capacitance compensated anti-phase integrator and eliminates the influence of parasitic capacitance. In addition, the second unit block 1-1-tz
, b2, . The operation of the embodiment constructed as described above will be explained. Clock pulse φO, φ1, ·゜゜, φtorl, φ10,
It is assumed that φ'1, . . . , φ'N+1 are given in the state shown in FIG. And in Figure 1,
First unit block aQ. al. . . . am and the second unit blocks 1+b+, b2, . In addition, in Fig. 7l, the first unit block aQ,
ai ・゜゜゜・aM and second unit block 1+bl
, b2 , ..., bN indicate that each capacitor in a vertical column is connected to the inverting input terminal of the operational amplifier OP when the number of the clock pulse φ shown in the diagram of the block is on. become. That is, in the first left column of FIG. 1, the sampling time φ. +
ao + a1 +...a corresponding to 1 to φ1
ll coefficient capacitor is also sampled at the sampling time φNi
1 to φ12t. 1+b1, b2 corresponding to ,...
・b. The coefficient capacitors to their left store the input signal at the time of the clock pulse on, and the charge thus stored is transferred to the second coefficient in the first coefficient network AC at the time of the clock pulse φ0. Circuit, II! i
In BC, all calculations are performed and output when evening lock pulse φ11 is turned on. After that, the second row, third row, fourth row, etc.
and IIJ! The following calculation will be performed in the same way. At this time,
The 1 of the feedback capacitor (1+b1) erases the output of the operational amplifier OP immediately before each cycle.
ところで、上記実施例においては、演算増幅器OPの特
性が理想的である場合には、特性上で問題が生じない。By the way, in the above embodiment, if the characteristics of the operational amplifier OP are ideal, no problem occurs in the characteristics.
しかしながら、実際には.m々の制約を受ける.特に、
演算増幅器OPの有@GBIがSC回路全体の特性を劣
化させており、具体的にはサンプリング周波数f3を制
限している。また、サンプリング周波数f5は、サンプ
リング定理から使用周波数の二倍以上にとる必要かある
。However, in reality. Subject to m constraints. especially,
The presence of the operational amplifier OP @GBI deteriorates the characteristics of the entire SC circuit, and specifically limits the sampling frequency f3. Also, from the sampling theorem, it is necessary to set the sampling frequency f5 to at least twice the frequency used.
そこで、上記実施例の有限GBIを考慮した伝達関数を
求めてみる。Therefore, a transfer function considering the finite GBI of the above embodiment will be determined.
演算増幅器OPは、高い直流利得を持つ一次遅れ要素の
周波数応答で近似できる。そこで、第4図の演算増幅器
OPとキャパシタCDとで構成された回路における演算
増幅器単体の単位利得周波数をftとすると、高FfU
波頭域では、次のように近似できる.
d
dtv。(t)=−2πf t v+−(t)
・・・(3)第1図の構成は、各サンプリング
周期で同じ回路構成となるので、あるサンプリング周期
の一区間(;T=1/fs)の応答を求めることにする
.すなわち、サンプリング時点を各周期の終端としてn
T≦t≦(n+1)Tの一区間における演算増幅器OP
の有限G8積の影響を解析することにする.
演算増幅器OPの反転入力端子電圧は、サンプリング時
点毎に不連続に変化するので、その時点の直前、直後の
電圧をそれぞれ次のように表すことにする.
t=nTの直前・ v+fi(n)
t=nTの直後”・V111(fi” )また原形回路
の各定数とキャパシタンスの関係を次のように表す.
1)オペアンプ積分用キャパシタの規格化された1をC
o とする.
2)単位ブロック(1+b1)の1を01(=Co )
とする.
3)その他の係数のキャパシタンスを次のように表す.
〔時刻nTの直後から(n+1)Tまでの応答〕この区
間における回路状態は、第4図(I)に示すようになっ
ている.電荷保存の法則により、+Co[v+.(t)
−v+.(n’)−{vo(t) 一vo(n))]=
O ・−<4)−’−vo (t) =v0(n)
+K {v+,,(t) −Mla(n” ) )
− (5)乙た゛し
となる.
演算増幅器OPの高周波領域の近似式は、第(3)式で
あるから第(5)式の両辺を微分して第(3)式を整理
すると、
2πft
−’− v+a(t) +▼v+−(t) =Qむ
・・・(7)初
期値をV lm ( n” )として解くと時刻(n+
1)Tの直前におけるオペアンプの入力は
v +Il(n+1) = v ln(n″)e1・・
・(8)
上式を式(5)に代入すると(n+1)Tの直前におけ
る出力は
Vo (n+1) =vo (n) K (1e−つ
v+a(n’)
・・・(9)
ただし
2π f,
p=3 ”了7
・・・(10)
となる.
(nTの直前,直後の応答〕
この区間では、演算増幅器OPの入力端子重圧は、不連
続になる.回路状態は、第4図(II)Gこ示すように
なり、各スイッチsw,,swKの矢印は、時刻nTの
直前から直後に変化する方向を表している。また、a7
とbLを負の係数と仮定している.このような回路にお
いて、電荷保存の法則により、
整理すると
ここで第(1)
式の分子多項式の係数が負の項と分
母多項式の係数が正の項及びc1
をそれぞれTSC
で実現するとき、
時刻nT直後のオペアンプ入力
端子電圧は第(12)式より、
第(13)式を第(8), (9)
式に代入するとそれぞれ
v t.(n+D
C c.i.+c+ +”i Cbm+Co }’ e
−p[Co V +a(n)
Vo (n+1) =vo (n) −Co’(1−e
−p)
[Co v+a(n)
・・・(15)
更に第(14), (15)
式を2変換するとそれぞれ
(zl)Vo
(2)=
co
(1−e−’)
[CoV+。(z)
第(16)式を第(17)式に代入すると、+fi C
amCo −’Z−’} X (Z){C1 Co −
’z−’+c Cbm+C(1 −’Z−’ CbL
Co−’Z−Lkζl
+c Cbm+Co −’z−’} Y (Z)コ・
・・(18)
したがって、
e−つ
(2
1)Vo
(z)
・・・(19)
出力V O (n+l)は、y (n)であるから、v
Q (z)−”Z−’Y (z)となり、[(I
K−’e−″z−つ (1−z−’)+(1−e一つ
{z中I: bm z−″} ] Y (z)k−1
= (1− e −’) fia, z −”X (z
)・・・(20)
よってオペアンプ有限GB積を゜考慮した伝達係数は、
H (z”) =”−工工
X (z−’)
ただし、
・・・(23)
である.
なお、第2図(V)の場合には、上記第(23)式にお
いて、第二項目以降について第2図(V)に対応する係
数を二倍すればよい.
上記第(22)式および第(23)式からも分かるよう
に分子の係数が変化しないということは、設計された零
点が動かないということを意味している.
このように本実施例は、非常に優れた特性を有している
ことが分かる.
次に、双二次伝達関数を実現する具体的回路の構成を第
6図に示す.第7図は、第6図の回路のクロックパルス
を示している.ただし、分子と分母の係数は等し<−
M=N=2である.また、第一の係数回路網ACのクロ
yクパルスと第二係数回路lII48Cのクロヅクパル
スを共有させている.そのために、第二係数回路網BC
のクロックパルスは第一係数回路11i1ACと同じと
する.このとき、第1図の原型回路では、第二の係数回
路網BCの係数がN(N+2)個となる.
双二次伝達関数を実現する具体的回路は、本来次のよう
に楕成されている.すなわち、入力信号比Xは、第一単
位ブロックaQ , ai , a2a3がマトリック
ス状に配された回路により演算増幅器OPの反転入力端
子に供給されている。また、帰還は、第二単位ブロック
b(1 , b1 , b2 ,b3をマトリックス状
に配した回路により行われている。The operational amplifier OP can be approximated by the frequency response of a first-order delay element with a high DC gain. Therefore, if the unit gain frequency of the operational amplifier alone in the circuit composed of the operational amplifier OP and the capacitor CD in FIG. 4 is ft, then the high FfU
In the wave front region, it can be approximated as follows. ddtv. (t)=-2πf t v+-(t)
(3) Since the configuration shown in FIG. 1 has the same circuit configuration for each sampling period, we will determine the response for one section (;T=1/fs) of a certain sampling period. That is, n
Operational amplifier OP in one section of T≦t≦(n+1)T
Let us analyze the influence of the finite G8 product of . Since the inverting input terminal voltage of the operational amplifier OP changes discontinuously at each sampling point, the voltage immediately before and immediately after that point will be expressed as follows. Immediately before t=nT・v+fi(n) Immediately after t=nT”・V111(fi”) Also, the relationship between each constant of the original circuit and the capacitance is expressed as follows. 1) The standardized 1 of the operational amplifier integration capacitor is C
Let it be o. 2) Set 1 of unit block (1+b1) to 01 (=Co)
Suppose that 3) Express the capacitance of other coefficients as follows. [Response from immediately after time nT to (n+1)T] The circuit state in this period is as shown in FIG. 4(I). According to the law of conservation of charge, +Co[v+. (t)
−v+. (n')-{vo(t) vo(n))]=
O ・-<4)-'-vo (t) =v0(n)
+K {v+,,(t) −Mla(n”) )
- (5) It will be a failure. The approximation formula for the high frequency region of the operational amplifier OP is Equation (3), so if we rearrange Equation (3) by differentiating both sides of Equation (5), we get 2πft −'− v+a(t) +▼v+ −(t) =Qum
...(7) Solving with the initial value as V lm (n”), time (n+
1) The input of the operational amplifier just before T is v +Il(n+1) = v ln(n'')e1...
・(8) Substituting the above equation into equation (5), the output immediately before (n+1)T is Vo (n+1) = vo (n) K (1e-tsv+a(n')...(9) However, 2π f, p=3 ``7''...(10) (Response immediately before and after nT) In this section, the input terminal pressure of the operational amplifier OP becomes discontinuous.The circuit state is as follows. As shown in FIG.
and bL are assumed to be negative coefficients. In such a circuit, according to the law of conservation of charge, when we realize the term with a negative coefficient of the numerator polynomial in equation (1), the term with a positive coefficient of the denominator polynomial, and c1 with TSC, time From equation (12), the operational amplifier input terminal voltage immediately after nT is calculated by substituting equation (13) into equations (8) and (9), respectively. (n+D C c.i.+c+ +”i Cbm+Co }' e
-p[Co V +a(n) Vo (n+1) =vo (n) -Co'(1-e
-p) [Co v+a(n) ... (15) Furthermore, when formulas (14) and (15) are converted by 2, (zl)Vo (2)= co (1-e-') [CoV+. (z) Substituting equation (16) into equation (17), +fi C
amCo −'Z−'} X (Z) {C1 Co −
'z-'+c Cbm+C(1-'Z-' CbL
Co-'Z-Lkζl +c Cbm+Co -'z-'} Y (Z)
...(18) Therefore, e-t(2 1)Vo (z) ...(19) Since the output V O (n+l) is y (n), v
Q (z)-”Z-'Y (z), and [(I
K-'e-''z-two (1-z-')+(1-e one
{I in z: bm z−″} ] Y (z)k−1 = (1− e −′) fia, z −”X (z
)...(20) Therefore, the transfer coefficient considering the finite GB product of the operational amplifier is:
H (z") = "-Engineer X (z-') However, ... (23). In the case of FIG. 2(V), it is sufficient to double the coefficient corresponding to FIG. 2(V) for the second and subsequent items in the above equation (23). As can be seen from equations (22) and (23) above, the fact that the numerator coefficient does not change means that the designed zero point does not move. Thus, it can be seen that this example has very excellent characteristics. Next, Figure 6 shows the configuration of a specific circuit that realizes a biquadratic transfer function. FIG. 7 shows the clock pulses of the circuit of FIG. However, the coefficients of the numerator and denominator are equal <-
M=N=2. Further, the clock pulse of the first coefficient circuit network AC and the clock pulse of the second coefficient circuit III48C are shared. To that end, the second coefficient network BC
It is assumed that the clock pulse of the first coefficient circuit 11i1AC is the same as that of the first coefficient circuit 11i1AC. At this time, in the prototype circuit of FIG. 1, the second coefficient network BC has N (N+2) coefficients. The specific circuit that realizes the biquadratic transfer function is originally elliptical as shown below. That is, the input signal ratio X is supplied to the inverting input terminal of the operational amplifier OP by a circuit in which first unit blocks aQ, ai, a2a3 are arranged in a matrix. Further, the feedback is performed by a circuit in which second unit blocks b (1, b1, b2, b3 are arranged in a matrix).
ここで、第一単位ブロックao . a1 , a2a
3をマトリックス状に配した回路を、第6図に示すよう
に、共用できるキャパシタを削減してキャパシタの数を
減らすとともに、共用できるスイッチSWを削減してス
イッチSWの数も減らして、係数回路αを横成している
.また、第一単位ブロックbo ,Lz ,b2,bs
をマトリックス状に配した回路を、第6図に示すように
、共用できるキャパシタを削減してキャパシタの数を減
らすとともに、共用できるスイッチSWを削減してスイ
yチSWの数も減らして、寄生容量不感な係数回路βを
楕成している.さらに、スイッチSWo,SW1,SW
2 ,SWsは、第7図に示すクロツクパルスφ0,φ
1.φ2,φ3のオンによりスイッチング動作をする6
また、係数回路αのキャ?シタはC.。,c,,,C,
.からなり、係数回路βのキャパシタはC fl+ C
I21 C rsからなる。ここで、Ct+=2 (
C+ Cy) 、Ctz=2Cb■、Cts= 2
( C + C b+ + C b2)である。また
、C0は演算増幅器OPの積分キャパシタである。Here, the first unit block ao. a1, a2a
As shown in Figure 6, a circuit in which 3 is arranged in a matrix is reduced in number by reducing the number of capacitors that can be shared, and by reducing the number of switches SW by reducing the number of switches SW that can be shared. It dominates α. Also, the first unit block bo, Lz, b2, bs
As shown in Figure 6, a circuit in which the It forms an elliptical coefficient circuit β that is insensitive to capacitance. Furthermore, switches SWo, SW1, SW
2, SWs are clock pulses φ0, φ shown in FIG.
1. Switching operation is performed by turning on φ2 and φ36
Also, the coefficient circuit α? Sita is C. . ,c,,,C,
.. The capacitor of the coefficient circuit β is Cfl+C
Consisting of I21 Crs. Here, Ct+=2 (
C+ Cy), Ctz=2Cb■, Cts=2
(C + C b+ + C b2). Further, C0 is an integral capacitor of the operational amplifier OP.
また、キャパシタC Ilo+ C al l C a
2+ C ylC f2+ C ts. C o,値は
第1表に示すように与えられているものとする.
〔表1〕
ここで、
キャパシタの許容誤差は、
5%である.
また、上記pr体的回路において、単位利得周波数ft
を50kHzとして実現した演算増幅器OPを用い、サ
ンプリング周波数fsを50kHzと100kHZにつ
いて測定するものとする.上述のような値を与えられて
いるとして、伝達関数を計算で求めてみると、第8図に
示すように、実線の特性が得られる.第8図において、
横軸はf / f sを、縦軸は損失がとられている。In addition, the capacitor C Ilo+ C a l C a
2+ C ylC f2+ C ts. Assume that the values of C o are given as shown in Table 1. [Table 1] Here, the tolerance of the capacitor is 5%. Furthermore, in the practicable circuit described above, the unit gain frequency ft
Suppose that the sampling frequency fs is measured at 50 kHz and 100 kHz using an operational amplifier OP realized with 50 kHz. Assuming that the above values are given, if we calculate the transfer function, we will obtain the solid line characteristic as shown in Figure 8. In Figure 8,
The horizontal axis shows f/fs, and the vertical axis shows loss.
第8図において、実線(A)が計算により求めた理想特
性であり、実線(B)がサンプリング周波数f9を50
kHzとして計算により求めた特性であり、(C)がサ
ンプリング周波数fllを100kHzとして求めた特
性である.
そして、上記実施例を実際に作成して得た回路を各テン
プリング周波数f3で動作させ、実際に伝達関数を測定
したものが実線(B)および(C)の上にプロットされ
ている点である.測定した特性は、演算増幅器OPの有
限OB積を考慮したシミュν−ション結果(計算によっ
て求めた伝達関数)とほとんど一致し、伝送零点の移動
のないことか確認できた.
また、単位利得周波数rtとサンプリング周波数f8の
比(ft/fs)に対するZ平面の上側の極の移動シミ
ュレーション結果第8図に示す.比(ft/f.)=2
のときには、理想の極位置( I P , z ,,=
Q,4 + j 0.2 )と極めて近く、理想特性を
ほぼ満足していることが分がる。In Figure 8, the solid line (A) is the ideal characteristic determined by calculation, and the solid line (B) is the sampling frequency f9 of 50
This is the characteristic calculated using kHz, and (C) is the characteristic calculated using the sampling frequency full as 100kHz. Then, the circuit obtained by actually creating the above example is operated at each tempering frequency f3, and the actual measured transfer function is plotted on the solid lines (B) and (C). be. The measured characteristics almost matched the simulation results (transfer function determined by calculation) considering the finite OB product of the operational amplifier OP, and it was confirmed that there was no movement of the transmission zero. Further, FIG. 8 shows the simulation results of the movement of the upper pole of the Z plane with respect to the ratio (ft/fs) of the unit gain frequency rt and the sampling frequency f8. Ratio (ft/f.)=2
When , the ideal pole position (I P , z ,,=
Q, 4 + j 0.2), which is extremely close to the ideal characteristic.
このように第1図に示す本発明の実施例は、第6図に示
す双二次伝達関数の具体的回路により、有効なことが実
証できた.
すなわち、M次の係数乗算器aQ ,a1,・・・aM
によって上記第(1)式の伝達関数の分子を形成させ、
かつ係数乗算器bl , b2 ,・・・+bNで伝達
の分母を形戒させることにより、一つの演算増幅器OP
で加算を可能にして、スイッチトキャパシタ回路をm戒
したので、次のように利点かある.
a)低消費電力化.
記憶と遅延の機能をスイッチとキャパシタで実現し、加
算出力用の演算増幅器を一個としたことによる。In this way, the effectiveness of the embodiment of the present invention shown in FIG. 1 was demonstrated using the specific circuit of the biquadratic transfer function shown in FIG. That is, M-order coefficient multipliers aQ, a1, . . . aM
The numerator of the transfer function of the above equation (1) is formed by,
And by changing the denominator of the transfer with the coefficient multipliers bl, b2,...+bN, one operational amplifier OP
Since we made addition possible and improved the switched capacitor circuit, we have the following advantages. a) Lower power consumption. This is because the memory and delay functions are realized using switches and capacitors, and there is only one operational amplifier for addition output.
b)演算増幅器OPの有@OB積の低減.演算増幅器O
Pの一演算時間をーサンプリング周期全区間で実行し、
サンプリング周期の終端でサンプリングしたことによる
。b) Reduction of the presence@OB product of operational amplifier OP. Operational amplifier O
One calculation time of P is executed in the entire sampling period,
This is due to sampling at the end of the sampling period.
したがって、演算増幅器OPがその一周期の区間内で演
算すると・き、その終端でのみ許容誤差を満足する値に
達すればよい.)双二次伝達関数の零点は、演算増幅器
OPの有@GB積による移動がない.
第(22)式で示したように零点は影響されないので、
ノッチ特性ではそのノッチの周波数の変化が生じない.
極は、第(1)式の分母の二乗までの係数だけが影響さ
れる。Therefore, when the operational amplifier OP operates within one cycle, it is only necessary to reach a value that satisfies the tolerance at the end of the period. ) The zero of the biquadratic transfer function does not shift due to the @GB product of the operational amplifier OP. As shown in equation (22), the zero point is not affected, so
With notch characteristics, there is no change in the frequency of the notch.
Regarding the poles, only the coefficients up to the square of the denominator of equation (1) are affected.
d)設計が容易であり、かつ各係数用のキャパシタの容
量は伝達関数の係数に対して極めて簡単に計算できる.
)一般に、二個の演算増幅器による双二次伝達関数のS
C回路では、互いのダイナミッC
クレンジを有効に利用するため、複雑な整合計算を必要
とするのに対して、本発明ではダイナミックレンジの整
合計算を必要としない.
尚、上述の実施例は本発明の好適な実施の一例ではある
がこれに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱し
ない範囲において種々変形実施可能である.例えば、上
記実施例では、IIR型フィルタについて説明したが、
同様な考えからFIR ( Finite IiDIJ
ISf3 ReSDOnSC!)型フィルタに応用する
ことができる.このFIR型フィルタに上記技術思想を
適用する場合、第1図の原型回路において第二係数口路
網BCを省略したものとして考えれる2よい.このとき
、係数ao ,al l・・・,aヨの値は別の値をと
ることになる。また、この係数aQ ,al , ・・
’,amは、上記第(1)式における伝達関数による係
数をそのまま使用するのではなく、直線位相法により算
出したものを使用すればよい.
この回路によれば、第二係数回路BCが不要になるので
、部品点数が少なくなり、構造が簡単になる.
(発明の効果)
以上説明したように第一の発明によれば、次のような効
果かある。d) It is easy to design, and the capacitance of the capacitor for each coefficient can be calculated extremely easily for the coefficient of the transfer function. ) In general, S of the biquadratic transfer function by two operational amplifiers
C circuits require complex matching calculations in order to effectively utilize each other's dynamic C ranges, whereas the present invention does not require dynamic range matching calculations. It should be noted that although the above-described embodiment is an example of a preferred embodiment of the present invention, the present invention is not limited thereto, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention. For example, in the above embodiment, an IIR type filter was explained, but
Based on a similar idea, FIR (Finite IiDIJ
ISf3 ReSDOnSC! ) type filter. When the above technical idea is applied to this FIR type filter, the second coefficient network BC can be considered to be omitted from the prototype circuit shown in FIG. At this time, the values of the coefficients ao, al l, . . . , a yo take different values. Also, the coefficients aQ, al, . . .
', am should be calculated by the linear phase method instead of using the coefficients according to the transfer function in equation (1) above as they are. According to this circuit, the second coefficient circuit BC is not required, so the number of parts is reduced and the structure is simplified. (Effects of the Invention) As explained above, the first invention has the following effects.
1)高速なSC回路を実現できる.特に、一つの演算増
幅器のため、有限GBmの影響を最低に抑えることがで
きる.
2)演算増幅器を一つにしたので、高密度の集積回路を
製造することができる.
3)消費重力の大きな演算増幅器を一つにしたので、消
費電力を大幅に低減できる.
4)回路解析が簡単に行える.
また、第二の発明によれば、上記第一の発明の効果に加
えて係数回路が一つ省略できるので、部品点数が少なく
なり、かつ楕戒が簡単になる.1) A high-speed SC circuit can be realized. In particular, since there is only one operational amplifier, the influence of finite GBm can be minimized. 2) Since only one operational amplifier is used, high-density integrated circuits can be manufactured. 3) Power consumption can be significantly reduced because the operational amplifier, which consumes a large amount of power, is integrated into one. 4) Circuit analysis can be easily performed. Further, according to the second invention, in addition to the effects of the first invention, one coefficient circuit can be omitted, so the number of parts is reduced and the elliptical precept is simplified.
第1図は本発明の一実施例を示すブロックグ2ある.
第2図(I)〜(V)は第一単位ブロックの回路図であ
る.
第3図は第1図のSC回路を駆動するクロックパルスを
示す図である.
第4図(I).(II)は演算増幅器の有@GB積を求
めるための回路を説明する説明図である。
第5図は本発明の原理を説明するための図である.
第6図は双二次伝達関数の実現回路を示す回路図である
。
第7図は同第6図で使用するクロックパルスを示す図で
ある.
第8図は同第6図回路による伝達特性を示す特性図であ
る。
第9図は第6図回路の極移動の説明図である.第10図
は従来回路を示す回路図である,第11図は同従来回路
の特性を示す特性図である.
OP・・・演算増幅器、
aQ , a 1 ゜’゜a+i・・・第一単
位ブロック、
1+b+ ,b2 , ・・・, bN・・第二
単位ブロック、
AC・・・第一係数回路網、
BC・・・第二係数回路網、
CO・・・積分キャパシタ、
X・・・入力信号、
y・・・出力信号.FIG. 1 shows block 2 showing an embodiment of the present invention. Figures 2 (I) to (V) are circuit diagrams of the first unit block. FIG. 3 is a diagram showing clock pulses that drive the SC circuit of FIG. 1. Figure 4 (I). (II) is an explanatory diagram illustrating a circuit for determining the @GB product of an operational amplifier. FIG. 5 is a diagram for explaining the principle of the present invention. FIG. 6 is a circuit diagram showing a circuit for realizing a biquadratic transfer function. Figure 7 is a diagram showing the clock pulses used in Figure 6. FIG. 8 is a characteristic diagram showing the transfer characteristics of the circuit shown in FIG. 6. Figure 9 is an explanatory diagram of the pole shift of the circuit shown in Figure 6. Figure 10 is a circuit diagram showing the conventional circuit, and Figure 11 is a characteristic diagram showing the characteristics of the conventional circuit. OP... operational amplifier, aQ, a1゜'゜a+i... first unit block, 1+b+, b2, ..., bN... second unit block, AC... first coefficient circuit network, BC ...Second coefficient network, CO...Integration capacitor, X...Input signal, y...Output signal.
Claims (2)
た信号に所定の係数を乗算させる作用を受け持つスイッ
チ・キャパシタからなる第一単位ブロックをマトリック
ス状に配置して構成した第一係数回路網と、信号を取込
んで単位遅延させかつ各単位遅延させた信号に所定の係
数を乗算させる作用を受け持つスイッチ・キャパシタか
らなる第二単位ブロックをマトリックス状に配置して構
成した第二係数回路網と、入力信号を前記第一係数回路
網を介して入力端に取込みこれらを演算するとともに、
出力端からの出力信号を前記第二係数回路網を介して入
力端に取込みこれらを演算する加算器とを備え、前記第
一係数回路網および第二係数回路網は、マトリックス状
に配置した単位ブロックの各行、各列における各係数の
加算列を各行、各列とも全体回路の伝達関数の各係数を
実現する関係で配置するとともに、単位ブロックを当該
係数の符号に応じた回路構成とし、かつ前記第一係数回
路網および第二係数回路網のスイッチは当該係数より所
定の数だけ多いクロックパルスにより所定の順序でスイ
ッチングされる構成としたことを特徴とするスイッチト
キャパシタ回路。(1) A first coefficient circuit configured by arranging a first unit block consisting of a switch capacitor in a matrix, which takes in a signal, delays it by a unit, and multiplies each unit-delayed signal by a predetermined coefficient. a second coefficient circuit configured by arranging in a matrix a second unit block consisting of a network and a switch capacitor that takes in a signal, delays it by a unit, and multiplies each unit-delayed signal by a predetermined coefficient; and input signals to the input terminal through the first coefficient circuit network and calculate them,
an adder that receives an output signal from the output terminal via the second coefficient circuit network to the input terminal and calculates the output signal, and the first coefficient circuit network and the second coefficient circuit network are units arranged in a matrix. The addition column of each coefficient in each row and each column of the block is arranged in a relationship that realizes each coefficient of the transfer function of the entire circuit in each row and each column, and the unit block is configured in a circuit according to the sign of the coefficient, and A switched capacitor circuit characterized in that the switches of the first coefficient circuit network and the second coefficient circuit network are configured to be switched in a predetermined order by clock pulses that are a predetermined number greater than the coefficient.
た信号に所定の係数を乗算させる作用を受け持つスイッ
チ・キャパシタからなる単位ブロックをマトリックス状
に配置して構成した係数回路網と、入力信号を前記係数
回路網を介して入力端に取込みこれらを演算する加算器
とを備え、前記係数回路網は、マトリックス状に配置し
た単位ブロックの各行、各列における各係数の加算列を
各行、各列とも現する関係で配置するとともに、単位ブ
ロックを当該係数の符号に応じた回路構成とし、かつ前
記係数回路網のスイッチは当該係数より所定の数だけ多
いクロックパルスにより所定の順序でスイッチングされ
る構成としたことを特徴とするスイッチトキャパシタ回
路。(2) A coefficient circuit network configured by arranging unit blocks consisting of switch capacitors in a matrix, which takes in a signal, delays it by a unit, and multiplies each unit-delayed signal by a predetermined coefficient, and an input an adder that inputs signals to an input terminal through the coefficient circuit network and calculates the signals; In addition to arranging each column in such a manner that each column represents the same, the unit block has a circuit configuration according to the sign of the coefficient, and the switches of the coefficient circuit network are switched in a predetermined order by clock pulses that are a predetermined number more than the coefficient. A switched capacitor circuit characterized in that it has a configuration.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP70790A JPH03206707A (en) | 1990-01-08 | 1990-01-08 | Switched capacitor circuit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP70790A JPH03206707A (en) | 1990-01-08 | 1990-01-08 | Switched capacitor circuit |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03206707A true JPH03206707A (en) | 1991-09-10 |
Family
ID=11481244
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP70790A Pending JPH03206707A (en) | 1990-01-08 | 1990-01-08 | Switched capacitor circuit |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH03206707A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010177791A (en) * | 2009-01-27 | 2010-08-12 | Seiko Epson Corp | Integrating circuit using switched capacitor circuit, low-pass filter and electronics |
JP2012531094A (en) * | 2009-06-19 | 2012-12-06 | アレグロ・マイクロシステムズ・インコーポレーテッド | Switched capacitor notch filter |
-
1990
- 1990-01-08 JP JP70790A patent/JPH03206707A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010177791A (en) * | 2009-01-27 | 2010-08-12 | Seiko Epson Corp | Integrating circuit using switched capacitor circuit, low-pass filter and electronics |
JP2012531094A (en) * | 2009-06-19 | 2012-12-06 | アレグロ・マイクロシステムズ・インコーポレーテッド | Switched capacitor notch filter |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JPH06164321A (en) | Filter circuit | |
US5168461A (en) | Switched capacitor differentiators and switched capacitor differentiator-based filters | |
US5408422A (en) | Multiplication circuit capable of directly multiplying digital data with analog data | |
US5844937A (en) | Matched filter system | |
US4306197A (en) | Switched-capacitor elliptic filter | |
US4295204A (en) | Programmable correlator | |
JPH03206707A (en) | Switched capacitor circuit | |
JPH034383A (en) | Integrating circuit | |
EP0772305A2 (en) | Matched filter circuit | |
CN107508575B (en) | Analog finite impulse response filter | |
US7518439B1 (en) | High precision gain amplifier without precision passive components | |
EP0940916A2 (en) | Filter circuit | |
TW202141301A (en) | Device for calculating sum-of-products value | |
JP3177636B2 (en) | Pulse modulation operation circuit | |
KR20180042388A (en) | Sinusoidal multiplication device and input device having the same | |
JPS6118212A (en) | Digital filter | |
Hegt | Contributions to switched capacitor filter synthesis | |
US7290022B2 (en) | Method and filter arrangement for digital recursive filtering in the time domain | |
JP2003143008A (en) | D/a converter | |
RU2149449C1 (en) | Time-pulse quadrature converter | |
JPS60197006A (en) | Switched capacitor operational amplifier | |
SU1550532A1 (en) | Correlation meter | |
JPS628042B2 (en) | ||
JPS61198910A (en) | Switched capacitor type transversal filter | |
SU528695A1 (en) | Pulse frequency multiplier |