JPH0479606A - Filter circuit - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〈産業上の利用分野〉
本発明はアナログ信号処理に汎用されている抵抗とコン
デンサからなるフィルタ回路に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION <Industrial Application Field> The present invention relates to a filter circuit consisting of a resistor and a capacitor that is commonly used in analog signal processing.
〈従来の技術〉
この種のフィルタ回路の代表例として第2図に示すよう
な回路がある。この回路はコンデンサCと抵抗Rからな
る一次のバイパスフィルタであって、回路が非常に単純
であることからオペアンプ等の集積回路にも広く用いら
れている。<Prior Art> A typical example of this type of filter circuit is a circuit as shown in FIG. This circuit is a first-order bypass filter consisting of a capacitor C and a resistor R, and because the circuit is very simple, it is widely used in integrated circuits such as operational amplifiers.
第2図で示す回路構成のバイパスフィルタで時定数(T
=R−C)の大きいものを作ろうとすると、大きな値の
抵抗Rが必要となる。例えば、時定数が50μsである
とすると50ピコフアラドのコンデンサCに対して1メ
ガオームの抵抗Rが必要である。だが、このオーダの抵
抗を集積回路で実現しようとすると、非常に大きなパタ
ーンを必要とする上にその分布容量も無視できなくなる
。The bypass filter with the circuit configuration shown in Figure 2 has a time constant (T
=R-C), a large value resistor R is required. For example, if the time constant is 50 μs, a resistor R of 1 megohm is required for a capacitor C of 50 picofarads. However, trying to realize a resistance of this order with an integrated circuit would require a very large pattern, and its distributed capacitance would not be negligible.
以上のような事情から第2図で示す回路構成のバイパス
フィルタでも時定数の大きいものについては集積回路で
は採用されないことが普通で、従来は所謂gmフィルタ
を使用していた。Due to the above-mentioned circumstances, even the bypass filter having the circuit configuration shown in FIG. 2, which has a large time constant, is not normally used in integrated circuits, and conventionally, so-called GM filters have been used.
〈発明が解決しようとする課題〉
しかしながら、gmフィルタは図示していなか差動増幅
回路を多数を組み合わせた回路構成であって、第2図で
示すものと比較すると非常に構成が複雑であるという欠
点が指摘されている。また、フィルタ回路を多数使用し
た集積回路にあっては必要な定電流源の数も非常に多く
なることから、回路全体の低消費電力化を推進する上で
も大きな問題となっている。<Problems to be Solved by the Invention> However, the gm filter has a circuit configuration that combines a large number of differential amplifier circuits (not shown), and is said to have a very complex configuration compared to the one shown in Figure 2. Shortcomings have been pointed out. Furthermore, in an integrated circuit that uses a large number of filter circuits, the number of constant current sources required becomes extremely large, which poses a major problem in promoting lower power consumption of the entire circuit.
本発明は上記事情に鑑みて創案されたものであり、その
目的とするところは、gmフィルタに比較して回路構成
が極めて簡単でありながら、時定数の大きいものを集積
回路で実現することが可能となるフィルタ回路を提供す
ることにある。The present invention was devised in view of the above circumstances, and its purpose is to realize a filter with a large time constant using an integrated circuit, while having an extremely simple circuit configuration compared to a GM filter. The object of the present invention is to provide a filter circuit that enables
〈課題を解決するための手段〉
本発明にかかるフィルタ回路は、抵抗とコンデンサから
なるフィルタ回路において、前記抵抗とコンデンサとの
間に設けてある第1のトランジスタと、第1のトランジ
スタに並列に設けてある第2のトランジスタとを具備し
ており、前記コンデンサの抵抗側電圧に関連した電圧が
印加された前記抵抗に流れる電流を第1、第2のトラン
ジスタの各出力電流の総和として与えるようにした。<Means for Solving the Problems> A filter circuit according to the present invention includes a first transistor provided between the resistor and the capacitor, and a first transistor connected in parallel to the first transistor in a filter circuit including a resistor and a capacitor. and a second transistor provided, so that the current flowing through the resistor to which a voltage related to the voltage on the resistor side of the capacitor is applied is given as the sum of each output current of the first and second transistors. I made it.
〈作用〉
コンデンサの抵抗側電位に関連した電圧が印加されてい
る抵抗の大きさをRとすると、これには、第1のトラン
ジスタの出力電流のみだけでなく第2のトランジスタの
出力電流が加算されて流れる。<Function> If the size of the resistor to which a voltage related to the potential on the resistor side of the capacitor is applied is R, not only the output current of the first transistor but also the output current of the second transistor is added to this. flowing.
それ故、第2のトランジスタの出力電流の分だけ、コン
デンサから抵抗側をみた抵抗値は見掛は上、Rより大き
なものとなる。Therefore, the resistance value seen from the capacitor to the resistor side appears to be larger than R by the output current of the second transistor.
〈実施例〉
以下、本発明にかかるフィルタ回路の一実施例を図面を
参照して説明する。第1図はバイパスフィルタの回路図
である。<Embodiment> Hereinafter, one embodiment of the filter circuit according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a circuit diagram of a bypass filter.
ここに掲げるフィルタ回路はオペアンプ等の集積回路の
一部を構成する一次のバイパスフィルタであって、次に
説明するような回路構成となっている。The filter circuit described here is a first-order bypass filter that constitutes a part of an integrated circuit such as an operational amplifier, and has a circuit configuration as described below.
まず、図外の回路より導入された人力信号αは、コンデ
ンサCの一端に導入されている。コンデンサCの他端に
はトランジスタQ3のベースが接続されている他、第1
のトランジスタQ1のコレクタ・エミッタ間を介して抵
抗Rの一端が接続されている。First, a human input signal α introduced from a circuit not shown is introduced into one end of a capacitor C. The other end of the capacitor C is connected to the base of the transistor Q3, and the first
One end of a resistor R is connected between the collector and emitter of the transistor Q1.
トランジスタQ3のコレクタ側には電源(VcC)が接
続されている一方、エミッタ側には第1、第2のトラン
ジスタQ1、Q2の各ベースが接続されている他、電流
源■1を介して接地されており、これでホロワ回路が構
成されている。A power supply (VcC) is connected to the collector side of the transistor Q3, while the bases of the first and second transistors Q1 and Q2 are connected to the emitter side, as well as grounded via the current source ■1. This constitutes a follower circuit.
第1のトランジスタQ1のコレクタ側には電流源+2(
電流値はIである)を介して電源(VcC)が接続され
ている一方、コレクタ側は抵抗Rを介して接地されてい
る。また、第2のトランジスタQ2のコレクタ側には電
源(Vcc)が接続されている一方、エミッタ側には抵
抗Rの一端が接続されている。The collector side of the first transistor Q1 has a current source +2 (
A power supply (VcC) is connected through the current value I), while the collector side is grounded through a resistor R. Further, a power supply (Vcc) is connected to the collector side of the second transistor Q2, while one end of the resistor R is connected to the emitter side.
なお、第2のトランジスタQ2のエミッタ面積は、第1
のトランジスタQ1のエミッタ面積のn倍に設定されて
おり、出力はホロワ回路における第3のトランジスタQ
3のエミッタから取り出されるようになっている。Note that the emitter area of the second transistor Q2 is
The output is set to n times the emitter area of transistor Q1 in the follower circuit.
It is designed to be taken out from the emitter of No. 3.
次に、以上のように構成されたフィルタ回路の動作につ
いて説明する。Next, the operation of the filter circuit configured as above will be explained.
但し、電流源11、I2はアーリー効果等により有限な
インピーダンスを有し実際上無視できないが、説明の都
合上、これを理想的な定電流源として扱うものとする。However, although the current sources 11 and I2 have finite impedance due to the Early effect and cannot be ignored in practice, for convenience of explanation, they will be treated as ideal constant current sources.
まず、入力信号αの電圧が変化すると、これに伴ってコ
ンデンサCの抵抗側電圧(図中a点の電圧)が変化し、
と同時に、第3のトランジスタQ3のベース・エミッタ
間電位が一定である故に、第1、第2のトランジスタQ
1、Q2のベース電圧(図中す点の電圧で、これをvb
とする)が同時に変化し、これに伴って抵抗Rに印加さ
れる電圧も変化する。First, when the voltage of input signal α changes, the voltage on the resistance side of capacitor C (voltage at point a in the figure) changes accordingly.
At the same time, since the base-emitter potential of the third transistor Q3 is constant, the potential of the first and second transistors Q3 is constant.
1. Base voltage of Q2 (voltage at point in the figure, this is vb
) changes at the same time, and the voltage applied to the resistor R changes accordingly.
ところで、第1のトランジスタQ1の動作点の中心付近
では、第1のトランジスタQ1のコレクタ電流は11と
なる一方、第2のトランジスタQ2のコレクタ電流はn
−1,となり、第1、第2のトランジスタQ1、Q2の
コレクタ電流の総和は(n+1) ・11となる。By the way, near the center of the operating point of the first transistor Q1, the collector current of the first transistor Q1 is 11, while the collector current of the second transistor Q2 is n.
-1, and the sum of the collector currents of the first and second transistors Q1 and Q2 is (n+1)·11.
このとき、Δvbの変化に対する第1、第2のトランジ
スタQl、Q2のコレクタ電流の総和についての変化、
言い換えると、b点から図中矢印方向に見たコンダクタ
ンスgmは以下のような弐で表される。At this time, a change in the sum of the collector currents of the first and second transistors Ql and Q2 with respect to a change in Δvb,
In other words, the conductance gm seen from point b in the direction of the arrow in the figure is expressed by 2 as shown below.
gm−[R+(kT/ q)(1/ (n +1)
・It) ) −但し、k :ボルッマン定数
T :絶対温度
q :電荷量
そのため、結局、第1のトランジスタQ1のコレクタ電
流についてのΔvbに対するコンダクタンスgmlは以
下の式で表される。gm-[R+(kT/q)(1/(n+1)
-It)) -where, k: Borckmann's constant T: Absolute temperature q: Charge amount Therefore, the conductance gml with respect to Δvb regarding the collector current of the first transistor Q1 is expressed by the following formula.
g m 1−[(n +1)R+(kT /q )
・1/L)これは、a点とグランドとの間に(n+1)
R+(kT/q) ・1/Itの抵抗が入っているこ
とと同じである。g m 1−[(n +1)R+(kT /q)
・1/L) This is (n+1) between point a and ground.
R+(kT/q) ・This is the same as including a resistance of 1/It.
例えば、R=99.5にΩ、I 1 = 5 p A、
、n = 9であるとすると、Tm2O3Kのときには
、(n+1)R+ (kT /q ) ・1/I+
’= I MΩとなり、C=50pFであるならば、時
定数T=R・C=IMΩX50pF=50μsのバイパ
スフィルタが実現される。For example, R = 99.5 and Ω, I 1 = 5 p A,
, n = 9, when Tm2O3K, (n+1)R+ (kT /q) ・1/I+
'= I MΩ, and if C=50 pF, a bypass filter with time constant T=R·C=IMΩ×50 pF=50 μs is realized.
つまり第2図で示す回路構成のバイパスフィルタで同し
時定数を有するものを実現しようとすると、コンデンサ
が50pFである場合、LMΩの抵抗が必要不可欠であ
るが、本実施例のバイパスフィルタでは100にΩの程
度の抵抗で実現できる。In other words, in order to realize a bypass filter with the circuit configuration shown in Fig. 2 having the same time constant, if the capacitor is 50 pF, a resistor of LMΩ is essential, but in the bypass filter of this embodiment, a resistor of LMΩ is indispensable. This can be achieved with a resistance on the order of Ω.
また、第2のトランジスタQ2のエミッタ面積を更に大
きくするならば、更に時定数の大きいバイパスフィルタ
が実現される。更にその上で、出力は第3のトランジス
タQ3等からなるホロワ回路を買い取り出されているの
で、負荷のインピーダンスがフィルタ特性に与える影響
も小さい。また、第2図に示す回路構成のバイパスフィ
ルタと比較すると、若干の回路を追加する必要があるも
のの、差動増幅器を多数備えるgmフィルタに比較する
と墨かに回路構成が単純で、それ故、時定数の大きいバ
イパスフィルタを集積回路で実現する上で非常に大きな
意義がある。また、バイパスフィルタを含む集積回路の
低消費電力化を推進する上でも大きなメリットを期待で
きる。Further, if the emitter area of the second transistor Q2 is further increased, a bypass filter with an even larger time constant can be realized. Furthermore, since the output is provided by a follower circuit consisting of the third transistor Q3, etc., the influence of the impedance of the load on the filter characteristics is small. Also, compared to the bypass filter with the circuit configuration shown in Figure 2, although it is necessary to add some circuits, the circuit configuration is simpler than the GM filter, which has a large number of differential amplifiers. This is of great significance in realizing a bypass filter with a large time constant using an integrated circuit. In addition, it can be expected to have great benefits in promoting lower power consumption of integrated circuits including bypass filters.
なお、本発明にかかるフィルタ回路は2次以上のバイパ
スフィルタにも適用できる他、ローパスフィルタ等にも
適用できるものである。また、第1のトランジスタに対
して複数の第2のトランジスタを並列に接続するような
形態をとってもよい。Note that the filter circuit according to the present invention can be applied not only to second-order or higher-order bypass filters, but also to low-pass filters and the like. Further, a configuration may be adopted in which a plurality of second transistors are connected in parallel to the first transistor.
〈発明の効果〉
以上、本発明にかかるフィルタ回路による場合には、g
mフィルタの一種と言えるが、第1、第2のトランジス
タによる分流を利用して実際の抵抗より蟲かに大きな抵
抗値を得ることができるようになっているので、gmフ
ィルタに比較して回路構成が極めて簡単でありながら、
時定数の大きいものを集積回路で実現することか可能と
なる。<Effects of the Invention> As described above, in the case of the filter circuit according to the present invention, g
Although it can be said to be a type of m filter, it is possible to obtain a resistance value that is much larger than the actual resistance by using the shunt by the first and second transistors, so the circuit is smaller than the gm filter. Although the configuration is extremely simple,
It becomes possible to realize something with a large time constant using an integrated circuit.
従って、フィルタ回路を多数有する集積回路については
全体の回路構成を単純化することができる他、回路全体
の低消費電力化を図る上でも大きなメリットがある。Therefore, for an integrated circuit having a large number of filter circuits, the overall circuit configuration can be simplified, and there is also a great advantage in reducing the power consumption of the entire circuit.
第1図は本発明にかかるフィルタ回路の一実施例を説明
するだめの図であって、バイパスフィルタの回路図であ
る。第2図は従来のフィルタ回路を説明するための図で
あって第1図に対応する図である。
C・
R・
I
・コンデンサ
・抵抗
・・第1のトランジスタ
・・第2のトランジスタ
特許出願人 シャープ株式会社FIG. 1 is a diagram for explaining one embodiment of a filter circuit according to the present invention, and is a circuit diagram of a bypass filter. FIG. 2 is a diagram for explaining a conventional filter circuit, and corresponds to FIG. 1. C・R・I・Capacitor・Resistor・・First transistor・・Second transistor Patent applicant Sharp Corporation
Claims (1)
、前記抵抗とコンデンサとの間に設けてある第1のトラ
ンジスタと、第1のトランジスタに並列に設けてある第
2のトランジスタとを具備しており、前記コンデンサの
抵抗側電圧に関連した電圧が印加された前記抵抗に流れ
る電流を第1、第2のトランジスタの各出力電流の総和
として与えるようにしたことを特徴とするフィルタ回路
。(1) A filter circuit consisting of a resistor and a capacitor, comprising a first transistor provided between the resistor and the capacitor, and a second transistor provided in parallel to the first transistor, A filter circuit characterized in that the current flowing through the resistor to which a voltage related to the voltage on the resistor side of the capacitor is applied is given as the sum of each output current of the first and second transistors.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19422290A JPH0479606A (en) | 1990-07-23 | 1990-07-23 | Filter circuit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19422290A JPH0479606A (en) | 1990-07-23 | 1990-07-23 | Filter circuit |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0479606A true JPH0479606A (en) | 1992-03-13 |
Family
ID=16320992
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP19422290A Pending JPH0479606A (en) | 1990-07-23 | 1990-07-23 | Filter circuit |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0479606A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002118443A (en) * | 2000-10-06 | 2002-04-19 | Niigata Seimitsu Kk | Filter circuit |
-
1990
- 1990-07-23 JP JP19422290A patent/JPH0479606A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002118443A (en) * | 2000-10-06 | 2002-04-19 | Niigata Seimitsu Kk | Filter circuit |
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