JPH0342730B2 - - Google Patents

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JPH0342730B2
JPH0342730B2 JP59029739A JP2973984A JPH0342730B2 JP H0342730 B2 JPH0342730 B2 JP H0342730B2 JP 59029739 A JP59029739 A JP 59029739A JP 2973984 A JP2973984 A JP 2973984A JP H0342730 B2 JPH0342730 B2 JP H0342730B2
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H19/00Networks using time-varying elements, e.g. N-path filters
    • H03H19/004Switched capacitor networks

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Filters That Use Time-Delay Elements (AREA)
  • Analogue/Digital Conversion (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (発明の属する技術分野) 本発明は複数の信号を時分割に処理するスイツ
チド・キヤパシタ・フイルタに関する。
(従来技術) MOS集積回路技術を用いて構成できるフイル
タとしてスイツチド・キヤパシタ・フイルタ(以
下SCFと称す)がある。SCFは演算増幅器、キヤ
パシタおよびスイツチ素子で構成され、その周波
数特性はサンプリング周波数と容量比とで定まる
ため、無調整で、精度の良いフイルタを製造でき
る。このようなSCFの一種に、複数の信号を時分
割処理できる時分割多重スイツチド・キヤパシ
タ・フイルタがある。このSCFは、Digest of
Technical Papers、1980IEEE International
Solid−State Circuts Conferenceの第92頁〜第
93頁に所載のPatrick W.Bosshartの論文“A
Multiplexed Switched Capacitor Filter
Bank”に提案されている。この時分割多重SCF
においては、一つの演算増幅器を複数のフイルタ
間で共用できるので、集積回路化したときのチツ
プ面積および消費電力の減少を達成できる。この
従来の時分割多重SCFについて、N(2以上の整
数)個の信号を時分割処理する場合を例として説
明する。
第1図は、従来の時分割多重SCFの基本回路と
なる従来の積分器を示す回路図である。第1図に
おいて、この積分器は、入力端子1と、出力端子
2と、スイツチド・キヤパシタ3と、それぞれ第
2図dおよびeに示すような一定周期のクロツク
φ1およびφ2によつて動作しスイツチド・キヤパ
シタ3に入力信号Vnを充電させるサンプリング
スイツチ4および5と、それぞれ容量値C1〜CN
を持つN個の積分キヤパシタ6−1〜6−Nと、
演算増幅器7と、それぞれ第2図cに示すような
信号P1〜PNで制御される時分割スイツチ8−1
〜8−Nおよび9−1〜9−Nとから構成され
る。サンプリングスイツチ4および5ならびに時
分割スイツチ8−1〜8−Nおよび9−1〜9−
NはMOSトランジスタで構成され、ゲート電圧
が高レベルのとき導通(ON)し、低レベルのと
き非導通(OFF)となる。
ここで、入力端子1には、第2図aに示すよう
なN種の信号v1〜vNが時分割に入力される。信号
voを入力するときには、時分割スイツチ8−nお
よび9−nがONする。ここで、nは1≦n≦N
となる整数である。サンプリングスイツチ4およ
び5が交互にON、OFFすることにより、入力信
号voがスイツチドキヤパシタ3に充電され、その
充電電荷が積分キヤパシタ6−nに転送される。
出力端子2には、第2図bに示すように、時分割
された出力信号V1〜VNが出力されるがこの積分
器の伝達関数(入出力電圧の比)は次のようにな
る。n番目の信号に対して、 ■■■ 亀の甲 [0001] ■■■ ただし、 Z=ej2f/fc となり、fcはn番目の信号に対するサンプリング
周期を示し、サンプリングスイツチ4および5の
動作周期の1/Nである。式(1)はn=1,2…,
Nについて成立することから、この積分器は異る
キヤパシタ6−nを選択することによりN個の入
力信号v1〜vNに対して異る伝達関数を与えること
ができる。すなわち、一つの積分器でN個の信号
を異る伝達関数で時分割処理できる。
SCFは複数個の積分器を組み合わせて構成され
るので、第1図の積分器をもとに、N個の信号を
入出力する時分割SCFが実現できる。
しかしながら、このような従来の時分割多重
SCFには次のような欠点がある。すなわち、N個
の入力信号を時分割多重して処理するNチヤンネ
ルの時分割多重SCFにおいて、出力されるN個の
出力信号が各チヤンネルで異る直流オフセツト電
圧を有することである。この直流オフセツトは、
フイルタ出力を整流する場合やピーク値を検出す
る場合に誤差の原因となる。もし、この直流オフ
セツト電圧を除去しようとするならば、オフセツ
ト調整回路をN個の各チヤンネル対して設ける必
要があり、回路が複雑になる。
各チヤンネルにおいて直流オフセツト電圧に差
が出る理由を第3図を参照して説明する。第3図
は第1図の積分器のサンプリングパルスφ2が立
ち下がつたときの状態を示す等価回路である。た
だし、時分割スイツチ8−nおよび9−nがON
し、積分キヤパシタ6−nが接続されているとす
る。通常、MOSトランジスタはゲートとドレイ
ンおよびソース間に寄生容量を有するため、ゲー
ト信号の変化時にソースおよびドレインに寄生容
量を介して電荷がもれる現象が生じる。そのた
め、第3図において、サンプリングパルスφ2
立ち下がり、サンプリングスイツチ5を形成する
MOSトランジスタがOFF状態に移るとき、寄生
容量Cgを介して積分キヤパシタ6−nに電荷の
移動が起こる。この結果、積分キヤパシタ6−n
に保持されている電荷が変わるため出力電圧が変
化し、オフセツト誤差を生ずる。このときの電荷
の移動量はサンプリング容量Csと積分容量Cnと
の関数であることが知られており、それを△Q
(Cs、Cn)で表わせばオフセツト電圧△Vnは △Vn=△Q(Cs、Cn)/Cn ……(2) と書ける。(2)式はn=1,2…,Nについて成り
立ち、積分容量Cnの値は各チヤンネルで異るた
め△Vnの値も各チヤンネルで異る。すなわち、
第1図の積分器は各チヤンネルが異るオフセツト
電圧を持つ。
(発明の目的) 本発明の目的は上述の欠点を除去しオフセツト
電圧の調整が容易な時分割多重SCFを提供するこ
とにある。
(発明の構成) 本発明のスイツチドキヤパシタフイルタは、N
個の信号が時分割多重された多重信号が入力され
抵抗分割によりN個の異なる電圧を出力する抵抗
分割手段と、該分割手段からのN個の出力電圧を
それぞれ入力信号に同期して時分割に選択する第
1の時分割切替手段と、該切替手段からの出力信
号を一定周期でサンプリングするサンプリング手
段と、該サンプリング手段からの出力信号を充電
するスイツチド・キヤパシタと、容量値の等しい
N個の積分キヤパシタと、1つの演算増幅器と、
該演算増幅器の出力端子と一方の入力端子との間
に前記N個の積分キヤパシタをそれぞれ入力信号
に同期して時分割に選択接続する第2の時分割切
替手段とを備えた積分器を少なくとも含んでい
る。
(実施例) 次に本発明について図面を参照して詳細に説明
する。
第4図を参照すると、本発明のSCFの基本回路
の一実施例は、第1図の従来回路に、それぞれ制
御信号P1〜PNにより制御されるN個の時分割ス
イツチ10−1〜10−Nと、抵抗分割回路11
とを付加し、積分キヤパシタ6−1〜6−Nをそ
れぞれ容量値Ciを有する積分キヤパシタ12−1
〜12−Nで置き換えた構成を有する。スイツチ
10−1〜10−Nにはそれぞれ抵抗分割回路1
1により端子1からの入力電圧がN種類の分割比
で分割された電圧が出力される。
n番目の入力信号voに対して、時分割スイツチ
10−nがONとなつたときの抵抗の分割比が
Ci/Cnとなるようにすると伝達関数は、 ■■■ 亀の甲 [0002] ■■■ となり、式(1)と同じ関数となる。
したがつて、本回路は抵抗分割回路11の分割
比を適当に選べば、第1図の回路と同じ動作をす
る。このときの出力電圧のオフセツト電圧につい
て考えると、式(2)と同様に導びかれ、 △Vn=△Q(Cs、Ci)/Ci ……(4) となり、本回路の各チヤンネルのオフセツト電圧
はnに依存しなくなる。すなわち、各チヤンネル
の出力信号に含まれるオフセツト電圧を等しくで
きる。
第5図は第4図の基本回路を2つ縦続接続して
2次のSCFを構成した例を示す回路図である。
(発明の効果) 以上、本発明には、全チヤネルの直流オフセツ
ト電圧の除去を一括して行えるのでオフセツト電
圧調整回路が簡単になるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の時分割多重スイツチドキヤパシ
タフイルタを構成する積分器を示す回路図、第2
図は第1図の回路のタイミングチヤートを示す
図、第3図は第1図の等価回路、第4図は本発明
の一実施例を示す回路図および第5図は本発明に
よる2次の時分割多重スイツチド・キヤパシタ・
フイルタを示す回路図である。 図において、8−1〜8−N,9−1〜9−
N,10−1〜10−N……時分割スイツチ、1
1……抵抗分割回路、7……演算増幅器、6−1
〜6−N,12−1〜12−N……積分キヤパシ
タ、3……スイツチドキヤパシタ、4,5……サ
ンプリングスイツチ、1……入力端子、2……出
力端子。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 N(2以上の整数)チヤンネルの信号が予め
    定められた多重化タイミングで時分割多重された
    入力信号を受け、前記Nチヤンネルの各々に対し
    て設けられた予め定めた異なる周波数特性を有す
    るN個のフイルタを前記入力信号のチヤンネルご
    とに切り換えて用いる時分割多重構成のスイツチ
    ド・キヤパシタ・フイルタにおいて、 前記入力信号を受けて、前記Nチヤンネルの多
    重化タイミングに同期して、対応するN個の電圧
    を発生する電圧発生手段と、 この電圧発生手段の出力電圧を前記多重化タイ
    ミングでサンプリングするサンプリング手段と、 前記サンプリングの結果を反転入力に受け、非
    反転入力を接地された演算増幅器と、 この演算増幅器の出力端子と前記反転入力間に
    並列接続された、N個のキヤパシタと、 前記電圧発生手段と同期して前記N個のキヤパ
    シタのうち1つを選択する選択手段とから構成さ
    れ、 前記電圧発生手段として、前記入力信号を受け
    てN個の異なる電圧に分圧して出力する抵抗分割
    手段を用いるとともに、前記N個のキヤパシタを
    等容量とすることにより、前記予め定めた異なる
    周波数特性を有するN個のフイルタが有するオフ
    セツト誤差を均一化したことを特徴とするスイツ
    チド・キヤパシタ・フイルタ。
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