JPH0473886B2 - - Google Patents

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JPH0473886B2
JPH0473886B2 JP63013771A JP1377188A JPH0473886B2 JP H0473886 B2 JPH0473886 B2 JP H0473886B2 JP 63013771 A JP63013771 A JP 63013771A JP 1377188 A JP1377188 A JP 1377188A JP H0473886 B2 JPH0473886 B2 JP H0473886B2
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【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) この発明は半導体集積回路に内蔵される時定数
回路に係り、特に時定数を高精度に設定すること
ができる時定数回路に関する。
(従来の技術) 単安定回路のように、トリガ信号が与えられて
からある一定期間を計時する時定数回路は集積回
路で多用されている。
従来、このような時定数回路は例えば第3図に
示すように構成されている。一対のnpnトランジ
スタ81,82はエミツタが共通接続されて差動
対を構成しており、この共通エミツタには動作用
の電流源83が接続されている。上記、一方のト
ランジスタ81のベースには電流源84の電圧
V0が基準電圧として供給されており、他方のト
ランジスタ82のベースには抵抗85を介して流
れる電流で充電される容量86の端子電圧V1
供給される。また、上記トランジスタ82のベー
スにはトリガ信号TRGで導通制御されるnpnト
ランジスタ87のコレクタが接続されている。
このような構成の時定数回路において、いま第
4図の波形図に示すようにトリガ信号TRGが高
レベルに立上がると、トランジスタ87が導通し
て容量86の端子電圧V1が低レベルに放電され
る。これにより差動対を構成する一方のトランジ
スタ82が非導通となり、基準電圧V0が供給さ
れている側のトランジスタ81が導通する。この
ため、第4図に示すように、トリガ信号TRGが
高レベルに立上がる時刻に電流源83の電流がト
ランジスタ81のコレクタ電流Ioutとして流れ始
める。トリガ信号TRGが高レベルから低レベル
に低下した後はトランジスタ87が非導通とな
り、容量86が抵抗85を介して流れる電流によ
り充電され始めるために端子電圧V1は低レベル
から順次高レベルに向かつて上昇していく。そし
てその上昇の途中で電圧V1がV0に達すると、今
度は差動対を構成する他方のトランジスタ81が
非導通となり、いままで流れていたコレクタ電流
Ioutが流れなくなる。
ここで、トランジスタ81にコレクタ電流Iout
が流れている期間Tは、トリガ信号TRGが高レ
ベルになつている期間T1と、端子電圧V1が低
レベルから上昇し、V0に達するまでの期間T2
との和になる。また、期間T2は抵抗85の値を
R0、容量86の値をC0とすると、次の式で与え
られる。
T2=−C0・R0・ln(1−V0/Vcc) …(1) 従つて、トリガ信号TRGの高レベル期間T1
が一定であるとすると、所定の期間を計時するた
めには期間T2を可変すればよく、これはR0
C0の調整により実現される。
ところが、上記時定数回路を集積回路化する場
合、上記期間T2を可変とするために上記抵抗8
5と容量86とは外付けにする必要がある。この
ため、従来回路では全回路を集積回路することが
できず、素子数の増加により製造価格が高価とな
る欠点がある。
(発明が解決しようとする課題) このように従来の時定数回路は全回路を集積化
することができないために製造価格が高価となる
問題がある。
この発明は上記のような事情を考慮してなされ
たものであり、その目的は、製造価格が安価であ
りかつ高精度に時定数を設定することができる時
定数回路を提供することにある。
[発明の構成] (課題を解決するための手段) この発明の時定数回路は、値Rの第1の抵抗素
子、値Cの第1の容量素子、電流値がI0に比例し
た値の第1の電流源及び電流値が調整可能な値Ix
の第2の電流源を備え、トランジスタの温度電圧
をVT(ただし、VT=kT/qであり、kはボルツマン 定数、Tは絶対温度、qは電子の電荷)としたと
きに時定数が {(m・R・I0+n・VT)・C}/Ix(ただし、m,
nはそれぞれ正の整数)で表わされるアクテイブ
型フイルタ回路と、上記第2の電流源の電流値Ix
に比例した値の第3の電流源と、上記第3の電流
源の電流で充電され上記第1の容量素子と値が等
価な第2の容量素子と、上記第1の抵抗素子と値
が等価な第2の抵抗素子及び電流値がI0の第3の
電流源を備え、 p・(VT・lnq+R・I0)(ただし、p,qはそれ
ぞれ正の整数)なる基準電圧を発生する基準電圧
発生回路と、上記基準電圧と上記第2の容量素子
における充電電圧とを比較する電圧比較回路とを
具備したことを特徴とする。
(作用) この発明の時定数回路では、アクテイブ型フイ
ルタ回路が内蔵された集積回路において、このフ
イルタ回路の時定数を調整する電流源を用いて時
定数回路の時定数を調整することにより、時定数
の高精度化と全回路の集積回路化とを実現してい
る。
第2図は集積回路に内蔵されたアクテイブ型の
ローパスフイルタ回路の回路図である。ベースに
入力信号Vinが供給されるnpnトランジスタ11
のコレクタは電源電圧Vccに接続されており、そ
のエミツタにはR1の値の抵抗12の一端が接続
されている。上記抵抗12の他端にはnpnトラン
ジスタ13のコレクタ及びベースとnpnトランジ
スタ14のベースがそれぞれ接続されている。上
記トランジスタ14のコレクタは電源電圧Vccに
接続されている。上記トランジスタ13のエミツ
タとアース電圧Vssとの間には電流値が2・I0
固定された電流源15が接続されている。
上記トランジスタ14のエミツタにはnpnトラ
ンジスタ16のエミツタが共通接続されており、
この共通エミツタとアース電圧Vssとの間には電
流値が調整可能でありその値が2・Ixの電流源1
7が接続されている。また、上記トランジスタ1
6のコレクタと電源電圧Vccとの間には電流値が
調整可能でありその値がIxの電流源18が接続さ
れている。上記トランジスタ16のベースには
npnトランジスタ19のベース及びコレクタが接
続されており、このトランジスタ19のエミツタ
は上記トランジスタ13のエミツタと共通接続さ
れている。さらに上記トランジスタ16のベース
にはR1の値の抵抗20の一端が接続されている。
この抵抗20の他端にはnpnトランジスタ21の
エミツタが接続されており、このトランジスタ2
1のベースは上記トランジスタ16のコレクタ
に、コレクタは電源電圧Vccにそれぞれ接続され
ている。さらに上記トランジスタ14,16のコ
レクタ相互間には値C1の容量22が接続されて
いる。そして、上記トランジスタ16のコレクタ
から出力信号Voutが得られるようになつている。
このような構成のフイルタ回路は周知のもので
あり、いま、入力信号Vinが供給されるノードを
A、出力信号Voutが得られるノードをB、トラ
ンジスタ14のベースノードをC、トランジスタ
16のベースノードをDとすると、ノードCにお
ける伝達関数H(ω)及びノードDにおける伝達
関数D(ω)はそれぞれ次の式で与えられる。
H(ω)=R1+3・VT/I0/2R1+4・VT/I0A(ω)
+R1+VT/I0/2R1+4・VT/I0B(ω)…(2) D(ω)=R1+VT/I0/2R1+4・VT/I0A(ω)+R1
+3・VT/I0/2R1+4・VT/I0B(ω)…(3) ここで、出力ノードBにおける伝達関数B(ω)
は次の式で与えられる。
B(ω)={H(ω)−D(ω)}・1/jw・C1/2・
VV/IX…(4) 従つて、入出力関数の比である α={B(ω)/A(ω)}は次の式で与えられる。
α=1/1+jω(2・R1・I0+8・VT)・C1/IX…(
5) ここで、上記5式の右辺のjωの係数 (2・R1・I0+8・VT)・C1/Ixは、このフイルタ回 路の遮断周波数を決定する時定数であり、この係
数が一定となるように電流源18の値Ixが調整さ
れる。
この発明の時定数回路では、上記フイルタ回路
における電流源18の値Ixを利用して時定数の高
精度化を図るようにしている。
(実施例) 以下、図面を参照してこの発明の実施例を説明
する。
第1図はこの発明に係る時定数回路の一実施例
による構成を示す回路図である。
第1図において、30は前記第2図のように構
成されたアクテイブ型ローパスフイルタ回路であ
り、その値Ixが遮断周波数を決定する時定数の調
整の際に設定される電流源18を備えている。
40は電圧比較回路である。この電圧比較回路
40はエミツタが共通接続された2個のnpnトラ
ンジスタ41,42と、この両トランジスタ4
1,42の共通エミツタとアース電圧Vssとの間
に接続されたI1の値の電流源43と、ベースにト
リガ信号TRGが供給され、コレクタが上記トラ
ンジスタ42のベースに、エミツタがアース電圧
Vssにそれぞれ接続されたnpnトランジスタ44
とから構成されており、トランジスタ44が非導
通状態のときにトランジスタ41,42のベース
電圧の大小比較を行ない、その比較結果に応じた
電流Ioutを一方のトランジスタ41のコレクタか
ら出力する。
また、電源電圧Vccには電流源51の一端が接
続されている。この電流源51は前記アクテイブ
型ローパスフイルタ回路30内の電流源18の電
流値Ixに比例した値m・Ixを出力する。そして、
この電流源51の他端とアース電圧Vssとの間に
はC1の値の容量52が接続されており、この容
量52の端子電圧は上記電圧比較回路40内のト
ランジスタ41のベースに供給される。
60は上記電圧比較回路40に供給するための
基準電圧を発生する基準電圧発生回路である。こ
の基準電圧発生回路60は次のように構成されて
いる。npnトランジスタ61のベースには電流源
62が接続されている。また、上記トランジスタ
61のコレクタは電源電圧Vccに接続され、エミ
ツタとアース電圧Vssとの間にはI0の値の電流源
63が接続されている。上記トランジスタ61の
エミツタにはnpnトランジスタ64のベースが接
続されている。このトランジスタ64のコレクタ
は電源電圧Vccに接続され、エミツタとアース電
圧Vssとの間にはI0の値の電流源65が接続され
ている。
また、上記トランジスタ64のエミツタはR1
の値の抵抗66を介してnpnトランジスタ67の
エミツタに接続されている。このトランジスタ6
7のエミツタとアース電圧Vssとの間にはI0の値
の電流源68が、ベースとアース電圧Vssとの間
にもI0の値の電流源69がそれぞれ接続されてい
る。また、上記トランジスタ67のコレクタには
pnpトランジスタ70のコレクタ及びベースが、
ベースにはnpnトランジスタ71のエミツタがそ
れぞれ接続されている。このトランジスタ71は
そのエミツタ面積が上記トランジスタ61のl倍
にされており、そのベースは上記電圧源62に、
コレクタは電源電圧Vccにそれぞれ接続されてい
る。上記トランジスタ70のエミツタは電源電圧
Vccに接続され、かつそのベースにはpnpトラン
ジスタ72のベースが接続されている。このトラ
ンジスタ72と上記トランジスタ70とはいわゆ
るカレントミラー回路を構成しており、その電流
出力側であるトランジスタ72のコレクタとアー
ス電圧Vssとの間にはn・R1の値の抵抗73の一
端が接続されている。そして、この抵抗73の端
子電圧が基準電圧として上記電圧比較回路40内
のトランジスタ41のベースに供給される。
この実施例回路における時定数の計時の開始は
従来回路の場合と同様に、トリガ信号TRGを供
給することにより行われる。すなわち、トリガ信
号TRGが供給され、これが高レベルから低レベ
ルに低下し、容量52が電流源51の電流m・Ix
により充電開始された後に、電圧比較回路40で
基準電圧発生回路60からの基準電圧と容量52
の端子電圧とが比較される。
いま、基準電圧発生回路60内のトランジスタ
67のコレクタには次の式で与えられるコレクタ
電流Ic67が流れる。
Ic67=VT・lnI0/IS−VT・lnI0/l・IS/R1+I0=VT
lnl/R1+I0…(6) ただし、R1は抵抗66の値、lはトランジス
タ61に対するトランジスタ71のエミツタ面積
比、VTはトランジスタの温度電圧であり、I0は電
流源63,65,68,69の値である。
さらに基準電圧発生回路60内の抵抗73の端
子電圧、すなわち電圧比較回路40内のトランジ
スタ41のベース電圧VB41は次の式で与えら
れる。
VB41=n・(VT・lnl+R1・I0) …(7) 一方、電圧比較回路40内のトランジスタ42
のベース電圧VB42は、トリガ信号TRGが高レ
ベルから低レベルに低下し、トランジスタ44が
導通状態から非導通状態に変化した後に順次上昇
する。このため、このベース電圧VB42は時間
の関数となり、次の式で与えられる。
VB42(t)=m・Ix/C1・t …(8) ただし、m・Ixは電流源51の値であり、C1
は容量52の値である。
そして、トランジスタ44を導通状態にし、こ
の後、非導通状態に設定してからトランジスタ4
2のベース電圧VB42がトランジスタ41のベ
ース電圧VB41に達する時間Tは次の式で与え
られる。
T=n(VT・lnl+R1・I0)C1/m・Ix …(9) 上記9式によれば、l,m,nを所望の値に設
定することにより、Tを任意の値に設定すること
ができる。しかも、R1とC1の値を固定にするこ
とができるために回路全てを集積回路化すること
ができ、外付け部品を必要としないので、製造価
格を安価にすることができる。しかも、時定数は
集積回路内部の回路要素のみにより決定されるの
で、ばらつきが少ない高精度の計時を行なうこと
ができる。
[発明の効果] 以上説明したようにこの発明によれば、製造価
格が安価でありかつ高精度に時定数を設定するこ
とができる時定数回路を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明に係る時定数回路の一実施例
の構成を示す回路図、第2図はこの発明の時定数
回路で使用されるフイルタ回路の回路図、第3図
は従来回路の回路図、第4図は上記従来回路の各
部分の信号波形を示す波形図である。 18,43,51,63,65,68,69…
…電流源、30……アクテイブ型ローパスフイル
タ回路、40……電圧比較回路、41,42,4
4,61,64,67,71……npnトランジス
タ、52……容量、60……基準電圧発生回路、
62……電圧源、66,73……抵抗、70,7
2……pnpトランジスタ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 値Rの第1の抵抗素子、値Cの第1の容量素
    子、電流値がI0に比例した値の第1の電流源及び
    電流値が調整可能な値Ixの第2の電流源を備え、
    トランジスタの温度電圧をVTとしたときに時定
    数が{(m・R・I0+n・VT)・C}/Ix(ただし、
    m,nはそれぞれ正の整数)で表わされるアクテ
    イブ型フイルタ回路と、 上記第2の電流源の電流値Ixに比例した値の第
    3の電流源と、 上記第3の電流源の電流で充電され上記第1の
    容量素子と値が等価な第2の容量素子と、 上記第1の抵抗素子と値が等価な第2の抵抗素
    子及び電流値がI0の第3の電流源を備え、p・
    (VT・lnq+R・I0)(ただし、p,qはそれぞれ
    正の整数)なる基準電圧を発生する基準電圧発生
    回路と、 上記基準電圧と上記第2の容量素子における充
    電電圧とを比較する電圧比較回路と を具備したことを特徴とする時定数回路。
JP63013771A 1988-01-25 1988-01-25 時定数回路 Granted JPH01190018A (ja)

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