JPH0746082A - フィルタ回路 - Google Patents
フィルタ回路Info
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- JPH0746082A JPH0746082A JP5208560A JP20856093A JPH0746082A JP H0746082 A JPH0746082 A JP H0746082A JP 5208560 A JP5208560 A JP 5208560A JP 20856093 A JP20856093 A JP 20856093A JP H0746082 A JPH0746082 A JP H0746082A
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- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
- H03F3/45—Differential amplifiers
- H03F3/45071—Differential amplifiers with semiconductor devices only
- H03F3/45479—Differential amplifiers with semiconductor devices only characterised by the way of common mode signal rejection
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H11/00—Networks using active elements
- H03H11/02—Multiple-port networks
- H03H11/40—Impedance converters
- H03H11/405—Positive impedance converters
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H11/00—Networks using active elements
- H03H11/54—Modifications of networks to reduce influence of variations of temperature
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- Power Engineering (AREA)
- Networks Using Active Elements (AREA)
- Amplifiers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】容量増幅回路を用いたフィルタ回路の出力を温
度的に充分安定させ、回路動作の信頼性を向上させるこ
と。 【構成】図１は、演算増幅器A1による容量増幅回路で合
成容量C0を形成し、直列抵抗R4と合成容量C0とで形成さ
れたCR回路のDCカットフィルタ回路で、直列抵抗R4のが
基準電圧ＶR にグランドされている。基準電圧ＶR は、
分割電圧９が演算増幅器A3のボルテージホロワで出力さ
れ仮想グランドとなる。図１のｒは各R と異なる温度係
数であり、合成容量C0の温度係数が正、負と変化するた
め、基準電位ＶR は抵抗体の温度係数を選択して、増幅
器Ａ3 の温度特性を含めた温度特性を、容量増幅回路の
温度係数値と逆の温度係数値をとるように決め、合成容
量C0の温度係数による変動を補償することができる。
度的に充分安定させ、回路動作の信頼性を向上させるこ
と。 【構成】図１は、演算増幅器A1による容量増幅回路で合
成容量C0を形成し、直列抵抗R4と合成容量C0とで形成さ
れたCR回路のDCカットフィルタ回路で、直列抵抗R4のが
基準電圧ＶR にグランドされている。基準電圧ＶR は、
分割電圧９が演算増幅器A3のボルテージホロワで出力さ
れ仮想グランドとなる。図１のｒは各R と異なる温度係
数であり、合成容量C0の温度係数が正、負と変化するた
め、基準電位ＶR は抵抗体の温度係数を選択して、増幅
器Ａ3 の温度特性を含めた温度特性を、容量増幅回路の
温度係数値と逆の温度係数値をとるように決め、合成容
量C0の温度係数による変動を補償することができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はＤＣカット（直流成分遮
断）フィルタ回路もしくはハイパスフィルタ回路に関
し、特に容量増幅回路（Ｃマルチプライヤ）を用いたフ
ィルタ回路に関する。
断）フィルタ回路もしくはハイパスフィルタ回路に関
し、特に容量増幅回路（Ｃマルチプライヤ）を用いたフ
ィルタ回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、図２に示されるような代表的なＤ
Ｃカットフィルタ回路等に接続される容量として、演算
増幅器（オペアンプ）を用いて合成容量を形成した容量
増幅回路（図３）が用いられている。この容量増幅回路
は、抵抗Ｒ3 がＲ1 に比べて十分小さい時に等価的に容
量をR1/R3 倍に増幅するとみなすことができる回路で、
必要とする容量値よりも小さな容量値のコンデンサで回
路を実現することができ、大きい容量値を必要とする場
合でも小型化できるので、よく利用されている。図２の
フィルタ回路は合成容量と直列抵抗Ｒ4 とのＣＲ回路で
構成され、出力がＡ2 の演算増幅器のボルテージホロワ
で電流増幅される。
Ｃカットフィルタ回路等に接続される容量として、演算
増幅器（オペアンプ）を用いて合成容量を形成した容量
増幅回路（図３）が用いられている。この容量増幅回路
は、抵抗Ｒ3 がＲ1 に比べて十分小さい時に等価的に容
量をR1/R3 倍に増幅するとみなすことができる回路で、
必要とする容量値よりも小さな容量値のコンデンサで回
路を実現することができ、大きい容量値を必要とする場
合でも小型化できるので、よく利用されている。図２の
フィルタ回路は合成容量と直列抵抗Ｒ4 とのＣＲ回路で
構成され、出力がＡ2 の演算増幅器のボルテージホロワ
で電流増幅される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この容
量増幅回路は、使用する演算増幅器が性能のよい低ドリ
フトのものであっても、そのオフセット電圧、オフセッ
ト電流の温度ドリフト、および使用するコンデンサ自体
の温度ドリフト、さらに使用する抵抗体の温度ドリフト
により、容量出力電圧がドリフトしてしまうという問題
がある。このためこのドリフトがフィルタ特性、特に入
力信号が微小な場合などにおける出力特性に影響し、装
置全体の信頼性を低下させてしまう、という問題があっ
た。それで従来より、抵抗体をドリフトの異なるもので
構成して、コンデンサの温度ドリフトを補償する手段が
適用されているが、それでもこのドリフトを完全に打ち
消すことができず、特に高精度な信号処理を必要とする
フィルタ回路としては不十分な特性であるという問題が
あった。
量増幅回路は、使用する演算増幅器が性能のよい低ドリ
フトのものであっても、そのオフセット電圧、オフセッ
ト電流の温度ドリフト、および使用するコンデンサ自体
の温度ドリフト、さらに使用する抵抗体の温度ドリフト
により、容量出力電圧がドリフトしてしまうという問題
がある。このためこのドリフトがフィルタ特性、特に入
力信号が微小な場合などにおける出力特性に影響し、装
置全体の信頼性を低下させてしまう、という問題があっ
た。それで従来より、抵抗体をドリフトの異なるもので
構成して、コンデンサの温度ドリフトを補償する手段が
適用されているが、それでもこのドリフトを完全に打ち
消すことができず、特に高精度な信号処理を必要とする
フィルタ回路としては不十分な特性であるという問題が
あった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め本発明の構成は、入力容量と、該入力容量が非反転入
力端に接続された演算増幅器と、出力抵抗と、帰還抵抗
とを有する容量増幅回路によって合成された合成容量
Ｃ、および直列抵抗ＲからなるＣＲ回路から成り、直流
成分遮断を行うフィルタ回路において、前記フィルタ回
路のグランド接続点を基準電圧とする基準電圧回路を有
し、前記フィルタ回路に含まれる抵抗体の少なくともい
ずれかに、該抵抗体と温度係数の異なる補償抵抗体を含
み、前記基準電圧回路に含まれる前記補償抵抗体は、前
記容量増幅回路の出力電圧の温度ドリフトを補償する前
記基準電圧の温度ドリフトを発生する組合せの抵抗値で
あること、である。
め本発明の構成は、入力容量と、該入力容量が非反転入
力端に接続された演算増幅器と、出力抵抗と、帰還抵抗
とを有する容量増幅回路によって合成された合成容量
Ｃ、および直列抵抗ＲからなるＣＲ回路から成り、直流
成分遮断を行うフィルタ回路において、前記フィルタ回
路のグランド接続点を基準電圧とする基準電圧回路を有
し、前記フィルタ回路に含まれる抵抗体の少なくともい
ずれかに、該抵抗体と温度係数の異なる補償抵抗体を含
み、前記基準電圧回路に含まれる前記補償抵抗体は、前
記容量増幅回路の出力電圧の温度ドリフトを補償する前
記基準電圧の温度ドリフトを発生する組合せの抵抗値で
あること、である。
【０００５】またその第一関連発明の構成は、前記基準
電圧回路に含まれる抵抗体が、定電圧源から基準電圧を
作る分割抵抗の比率を構成する抵抗体であって、該基準
電圧の温度係数を正とする場合は、該分割抵抗の前記定
電圧源側に、グランド側より小さい温度係数の抵抗体を
含み、該基準電圧の温度係数を負とする場合は、前記グ
ランド側に、前記定電圧源側より小さい温度係数の抵抗
体を含んで、前記容量増幅回路の出力電圧の温度ドリフ
トを補償するドリフトとなる抵抗値で構成した抵抗体で
あること、である。
電圧回路に含まれる抵抗体が、定電圧源から基準電圧を
作る分割抵抗の比率を構成する抵抗体であって、該基準
電圧の温度係数を正とする場合は、該分割抵抗の前記定
電圧源側に、グランド側より小さい温度係数の抵抗体を
含み、該基準電圧の温度係数を負とする場合は、前記グ
ランド側に、前記定電圧源側より小さい温度係数の抵抗
体を含んで、前記容量増幅回路の出力電圧の温度ドリフ
トを補償するドリフトとなる抵抗値で構成した抵抗体で
あること、である。
【０００６】第二関連発明の構成は、前記帰還抵抗の
内、第一の帰還抵抗体が前記演算増幅器の反転入力端に
接続され、第二の帰還抵抗体が前記出力抵抗を介してか
ら、前記入力容量の接続された非反転入力端に直列に接
続されており、前記入力容量の温度ドリフトが正の場合
は、前記出力抵抗に、該出力抵抗の温度係数より小さい
温度係数の補償用抵抗体を含み、前記入力容量の温度ド
リフトが負の場合は、第一及び第二の二つの前記帰還抵
抗に、該帰還抵抗の温度係数より小さい温度係数の補償
用抵抗体を含むことである。
内、第一の帰還抵抗体が前記演算増幅器の反転入力端に
接続され、第二の帰還抵抗体が前記出力抵抗を介してか
ら、前記入力容量の接続された非反転入力端に直列に接
続されており、前記入力容量の温度ドリフトが正の場合
は、前記出力抵抗に、該出力抵抗の温度係数より小さい
温度係数の補償用抵抗体を含み、前記入力容量の温度ド
リフトが負の場合は、第一及び第二の二つの前記帰還抵
抗に、該帰還抵抗の温度係数より小さい温度係数の補償
用抵抗体を含むことである。
【０００７】第三関連発明の構成は、前記帰還抵抗の
内、第一の帰還抵抗体が前記演算増幅器の反転入力端に
接続され、第二の帰還抵抗体が前記出力抵抗を介してか
ら、前記入力容量の接続された非反転入力端に直列に接
続されており、前記入力容量の温度ドリフトが正の場合
は、前記出力抵抗に、該出力抵抗の温度係数より小さい
温度係数の補償用抵抗体を含み、前記入力容量の温度ド
リフトが負の場合は、第一及び第二の二つの前記帰還抵
抗に、該帰還抵抗の温度係数より小さい温度係数の補償
用抵抗体を含むことである。
内、第一の帰還抵抗体が前記演算増幅器の反転入力端に
接続され、第二の帰還抵抗体が前記出力抵抗を介してか
ら、前記入力容量の接続された非反転入力端に直列に接
続されており、前記入力容量の温度ドリフトが正の場合
は、前記出力抵抗に、該出力抵抗の温度係数より小さい
温度係数の補償用抵抗体を含み、前記入力容量の温度ド
リフトが負の場合は、第一及び第二の二つの前記帰還抵
抗に、該帰還抵抗の温度係数より小さい温度係数の補償
用抵抗体を含むことである。
【０００８】第四関連発明の構成は、前記基準電圧回路
に含まれる抵抗体が、前記抵抗体と異なる温度係数のダ
イオードの順方向抵抗であることである。
に含まれる抵抗体が、前記抵抗体と異なる温度係数のダ
イオードの順方向抵抗であることである。
【０００９】
【作用】容量増幅回路を構成する抵抗体には、金属皮膜
抵抗、カーボン抵抗、サーミスタ、集積回路上の場合で
は拡散抵抗もしくは表面の薄膜抵抗等、様々な材質のも
のが適用でき、これらの抵抗体はそれぞれの温度係数を
有し、その組合せで抵抗値の比率を各温度において変わ
ることで電圧分割を変え、目的とする端子の電位の温度
ドリフトを補償することができる。精密測定などの特殊
な高価な回路を除いて、通常の製品となる回路構成にお
いては、容量増幅回路内の補正のみでは目的の出力電圧
の温度ドリフトを完全になくすことはできないので、容
量増幅回路の出力につながる直列抵抗のグランド側を、
仮想グランドとしてみなし、この電位を決定する基準電
圧の温度ドリフトを異なる温度係数の抵抗体を組み合わ
せて構成し、目標とする出力電圧値の温度ドリフトを補
償して、出力電圧を温度ドリフトのない安定したものと
する。例えば容量増幅回路の出力電圧のドリフトが正の
温度特性ならば、つまり温度上昇に伴って電圧値が上昇
するならば、基準電圧回路の温度ドリフトを負、即ち温
度上昇に伴って仮想グランド電位が同程度に低下するよ
うに温度係数の違う抵抗体を配分する。温度係数の異な
る抵抗体の構成は様々な組合せがあり、具体的には実施
例で後述する。
抵抗、カーボン抵抗、サーミスタ、集積回路上の場合で
は拡散抵抗もしくは表面の薄膜抵抗等、様々な材質のも
のが適用でき、これらの抵抗体はそれぞれの温度係数を
有し、その組合せで抵抗値の比率を各温度において変わ
ることで電圧分割を変え、目的とする端子の電位の温度
ドリフトを補償することができる。精密測定などの特殊
な高価な回路を除いて、通常の製品となる回路構成にお
いては、容量増幅回路内の補正のみでは目的の出力電圧
の温度ドリフトを完全になくすことはできないので、容
量増幅回路の出力につながる直列抵抗のグランド側を、
仮想グランドとしてみなし、この電位を決定する基準電
圧の温度ドリフトを異なる温度係数の抵抗体を組み合わ
せて構成し、目標とする出力電圧値の温度ドリフトを補
償して、出力電圧を温度ドリフトのない安定したものと
する。例えば容量増幅回路の出力電圧のドリフトが正の
温度特性ならば、つまり温度上昇に伴って電圧値が上昇
するならば、基準電圧回路の温度ドリフトを負、即ち温
度上昇に伴って仮想グランド電位が同程度に低下するよ
うに温度係数の違う抵抗体を配分する。温度係数の異な
る抵抗体の構成は様々な組合せがあり、具体的には実施
例で後述する。
【００１０】
【発明の効果】容量増幅回路の温度ドリフト分は基準電
圧回路により補償されるので、容量増幅回路は非常に安
定して出力し、従ってフィルタ回路も安定した高精度な
動作をするので、微小信号のフィルタ等に有効に利用で
きる。
圧回路により補償されるので、容量増幅回路は非常に安
定して出力し、従ってフィルタ回路も安定した高精度な
動作をするので、微小信号のフィルタ等に有効に利用で
きる。
【００１１】
【実施例】以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説
明する。図１は本発明を実施した一例のＤＣカットフィ
ルタ回路の回路図で、演算増幅器Ａ1(図１の１）と、コ
ンデンサＣ１（図１の５）および抵抗Ｒ1 、Ｒ2 、Ｒ3
とによって容量増幅回路を形成し、合成容量Ｃ0 を形成
している。コンデンサＣ1 の一端は入力端子２であり、
他端が増幅器Ａ1 の非反転入力に接続されている。増幅
器Ａ1 の出力は出力抵抗Ｒ3 から帰還抵抗Ｒ1 を介して
非反転入力にフィードバックされる。抵抗Ｒ2 はＲ1 と
等しい値の負帰還抵抗である。出力抵抗Ｒ3 は直列抵抗
Ｒ4 に接続される。Ｒ4 の他端は、後述する仮想グラン
ドの基準電圧ＶR （図１の４）にアースされ、合成され
た容量Ｃ0 とでＣＲ回路となる。また容量電圧出力Ｖ0'
（図１の10）は、電流ブースタとしてのボルテージホロ
ワを構成する演算増幅器Ａ2 に入力され、この増幅器Ａ
2 の出力３が出力Ｖo となる。基準電圧ＶR を形成する
基準電圧回路は、ここではボルテージホロワで構成さ
れ、定電圧源ＶCCに接続されたｒ1 、Ｒ6 、Ｒ5 で構成
される分割電圧９が演算増幅器Ａ3 の非反転入力に接続
され、安定して基準電圧ＶR を出力している。この電位
が上記のＣＲ回路の仮想的なグランド電位となり、ＤＣ
的にはバイアス電圧を与えている。ここでｒ（図１の
７）は各Ｒと異なる温度係数を有する抵抗体である。
明する。図１は本発明を実施した一例のＤＣカットフィ
ルタ回路の回路図で、演算増幅器Ａ1(図１の１）と、コ
ンデンサＣ１（図１の５）および抵抗Ｒ1 、Ｒ2 、Ｒ3
とによって容量増幅回路を形成し、合成容量Ｃ0 を形成
している。コンデンサＣ1 の一端は入力端子２であり、
他端が増幅器Ａ1 の非反転入力に接続されている。増幅
器Ａ1 の出力は出力抵抗Ｒ3 から帰還抵抗Ｒ1 を介して
非反転入力にフィードバックされる。抵抗Ｒ2 はＲ1 と
等しい値の負帰還抵抗である。出力抵抗Ｒ3 は直列抵抗
Ｒ4 に接続される。Ｒ4 の他端は、後述する仮想グラン
ドの基準電圧ＶR （図１の４）にアースされ、合成され
た容量Ｃ0 とでＣＲ回路となる。また容量電圧出力Ｖ0'
（図１の10）は、電流ブースタとしてのボルテージホロ
ワを構成する演算増幅器Ａ2 に入力され、この増幅器Ａ
2 の出力３が出力Ｖo となる。基準電圧ＶR を形成する
基準電圧回路は、ここではボルテージホロワで構成さ
れ、定電圧源ＶCCに接続されたｒ1 、Ｒ6 、Ｒ5 で構成
される分割電圧９が演算増幅器Ａ3 の非反転入力に接続
され、安定して基準電圧ＶR を出力している。この電位
が上記のＣＲ回路の仮想的なグランド電位となり、ＤＣ
的にはバイアス電圧を与えている。ここでｒ（図１の
７）は各Ｒと異なる温度係数を有する抵抗体である。
【００１２】このＤＣカットフィルタ回路の動作は次の
ようである。まず、入力信号Ｖinがこの容量増幅回路の
入力端子２に入力されると、増幅器Ａ1 の入力端の電圧
は両端とも同じ電位になるよう働くので、出力抵抗Ｒ3
と帰還抵抗Ｒ1 とで出力電流はこの抵抗の比で分流し、
見掛け上、コンデンサ５のＣ1 の充放電が、見掛け上大
きい容量値であるかのように増幅器Ａ1 で作動、即ち増
幅される。従って直列抵抗Ｒ4 にとっては時定数の大き
な電流動作をする。つまり増幅された合成容量ＣO が直
列抵抗Ｒ4 と時定数の大きいＣＲ回路を形成することに
なり、その遮断周波数ｆP は１／（２πＣO Ｒ4 ）とな
ってフィルタ回路の機能を果たす。なお、この容量増幅
回路の動作は周知である（図３参照）。
ようである。まず、入力信号Ｖinがこの容量増幅回路の
入力端子２に入力されると、増幅器Ａ1 の入力端の電圧
は両端とも同じ電位になるよう働くので、出力抵抗Ｒ3
と帰還抵抗Ｒ1 とで出力電流はこの抵抗の比で分流し、
見掛け上、コンデンサ５のＣ1 の充放電が、見掛け上大
きい容量値であるかのように増幅器Ａ1 で作動、即ち増
幅される。従って直列抵抗Ｒ4 にとっては時定数の大き
な電流動作をする。つまり増幅された合成容量ＣO が直
列抵抗Ｒ4 と時定数の大きいＣＲ回路を形成することに
なり、その遮断周波数ｆP は１／（２πＣO Ｒ4 ）とな
ってフィルタ回路の機能を果たす。なお、この容量増幅
回路の動作は周知である（図３参照）。
【００１３】ここでコンデンサ５は、目的によって様々
な種類のコンデンサを適用し得るが、それらはそれぞれ
温度係数が異なり、正であったり負であったりする。そ
のため、容量増幅回路内の抵抗体の温度係数の組合せ方
も様々となる。仮に理想的な演算増幅器でドリフトがな
い完全なものであれば、全体のドリフトも小さくできる
が、現実には完全な増幅器は存在しないため、このドリ
フトをいかに小さくできるかで容量増幅回路の性能が決
まることが知られている。
な種類のコンデンサを適用し得るが、それらはそれぞれ
温度係数が異なり、正であったり負であったりする。そ
のため、容量増幅回路内の抵抗体の温度係数の組合せ方
も様々となる。仮に理想的な演算増幅器でドリフトがな
い完全なものであれば、全体のドリフトも小さくできる
が、現実には完全な増幅器は存在しないため、このドリ
フトをいかに小さくできるかで容量増幅回路の性能が決
まることが知られている。
【００１４】次に、基準電圧回路の動作について説明す
る。この回路もボルテージホロワであり、その基本的動
作も周知である。演算増幅器Ａ3 は非反転入力端子９の
基準電位によって決まる電位で出力ＶR を決定する。こ
の出力電位ＶR は非反転入力端子９の電位を決定する抵
抗ｒ1 、Ｒ5 、Ｒ6 によって決まるので、これらの抵抗
体の温度係数を選択して、増幅器Ａ3 の温度特性を含め
た温度特性を、容量増幅回路の温度係数値と逆の温度係
数値をとるように決めることができる。容量増幅回路の
温度特性は増幅器Ａ1 、コンデンサＣ1 、抵抗Ｒ1 、Ｒ
2 、Ｒ3 などによって決まるため、係数が正、負ともあ
り得る。そこで、図１のように異なる温度係数の抵抗ｒ
を分圧の上側に配置すると、温度上昇によって分圧の抵
抗比が変化し、即ち分圧比が変わって出力電位ＶR を変
化させる。なお、この仮想グランドは必ずしも０Ｖでな
くてもよく、容量増幅回路の出力にバイアス電圧を与え
る機能も持ち合わせる。特にこの実施例では、増幅器に
片電源タイプのものを使用する場合の回路図であり、仮
想グランドとして、あるバイアス値を与えて、そのバイ
アス値の温度係数を利用している。従って当然ながら、
両電源タイプの増幅器を使用する回路の場合は、正負電
圧の中点である仮想グランドが０Ｖちょうどであっても
温度係数をもたせることが可能である。
る。この回路もボルテージホロワであり、その基本的動
作も周知である。演算増幅器Ａ3 は非反転入力端子９の
基準電位によって決まる電位で出力ＶR を決定する。こ
の出力電位ＶR は非反転入力端子９の電位を決定する抵
抗ｒ1 、Ｒ5 、Ｒ6 によって決まるので、これらの抵抗
体の温度係数を選択して、増幅器Ａ3 の温度特性を含め
た温度特性を、容量増幅回路の温度係数値と逆の温度係
数値をとるように決めることができる。容量増幅回路の
温度特性は増幅器Ａ1 、コンデンサＣ1 、抵抗Ｒ1 、Ｒ
2 、Ｒ3 などによって決まるため、係数が正、負ともあ
り得る。そこで、図１のように異なる温度係数の抵抗ｒ
を分圧の上側に配置すると、温度上昇によって分圧の抵
抗比が変化し、即ち分圧比が変わって出力電位ＶR を変
化させる。なお、この仮想グランドは必ずしも０Ｖでな
くてもよく、容量増幅回路の出力にバイアス電圧を与え
る機能も持ち合わせる。特にこの実施例では、増幅器に
片電源タイプのものを使用する場合の回路図であり、仮
想グランドとして、あるバイアス値を与えて、そのバイ
アス値の温度係数を利用している。従って当然ながら、
両電源タイプの増幅器を使用する回路の場合は、正負電
圧の中点である仮想グランドが０Ｖちょうどであっても
温度係数をもたせることが可能である。
【００１５】数式的には、この図１の回路図において、
動作点出力電圧ＶO （入力周波数ｆIN＝０の際の出力電
圧値）は次のように表される。
動作点出力電圧ＶO （入力周波数ｆIN＝０の際の出力電
圧値）は次のように表される。
【数１】 （ＶOSは増幅器Ａ1 のオフセット電圧、ＩOSはオフセッ
ト電流）この式のＶOSやＩOSは、増幅器内のトランジス
タによるｈfeやＶBEの温度ドリフトによって第二項は温
度特性を持つ。そこでこの式より、温度Ｔによる変化
は、Ｔで微分して、
ト電流）この式のＶOSやＩOSは、増幅器内のトランジス
タによるｈfeやＶBEの温度ドリフトによって第二項は温
度特性を持つ。そこでこの式より、温度Ｔによる変化
は、Ｔで微分して、
【数２】 （ただし、δは微分記号を表し、ｋ，Ｒ',Ｉi は係数を
示す。）となるので、数２式がゼロとなるように、δＶ
R ／δＴを選択すれば、容量増幅回路の温度変化を相殺
して補償することを意味する。実際には、温度係数は大
雑把な数値しか得られないので、使用する抵抗の種類で
選択して、出力の温度係数が最も小さくなるように抵抗
値を組み合わせて設定する。
示す。）となるので、数２式がゼロとなるように、δＶ
R ／δＴを選択すれば、容量増幅回路の温度変化を相殺
して補償することを意味する。実際には、温度係数は大
雑把な数値しか得られないので、使用する抵抗の種類で
選択して、出力の温度係数が最も小さくなるように抵抗
値を組み合わせて設定する。
【００１６】図１で、各Ｒを集積回路の拡散抵抗とする
と、Ｒの温度係数はおよそ2000ppm/℃である。それに対
し、ｒとして薄膜抵抗を用いれば、ｒはほぼ０ppm/℃で
あるので、温度上昇で電圧ＶCCの分圧比が変わって端子
９の電位はわずかに高くなり、仮想グランドの電位ＶR
もそれに見合って上昇する。温度上昇で容量増幅回路の
出力Ｖ0'はわずかに下がろうとするので結果的にトータ
ルの出力ＶO は温度上昇でも変動しないようにすること
ができる。その具体的計算値の例として、基準電圧回路
なしの場合に合成容量の電位Ｖ0'が30℃上昇で１％下が
るとした場合、図１のＶccを12Ｖ、ｒ1 を 5ｋΩ、０pp
m/℃、Ｒ6 を15ｋΩ、2000ppm/℃、Ｒ5を10ｋΩ、2000p
pm/℃として端子９の電圧を求めると、係数のかからな
い場合、4.00Ｖであるが、30℃上昇ではおよそ 4.038Ｖ
でほぼ１％上昇するので、この定数の仮想グランド構成
によって電位Ｖ0'をほとんど補償できることがわかる。
と、Ｒの温度係数はおよそ2000ppm/℃である。それに対
し、ｒとして薄膜抵抗を用いれば、ｒはほぼ０ppm/℃で
あるので、温度上昇で電圧ＶCCの分圧比が変わって端子
９の電位はわずかに高くなり、仮想グランドの電位ＶR
もそれに見合って上昇する。温度上昇で容量増幅回路の
出力Ｖ0'はわずかに下がろうとするので結果的にトータ
ルの出力ＶO は温度上昇でも変動しないようにすること
ができる。その具体的計算値の例として、基準電圧回路
なしの場合に合成容量の電位Ｖ0'が30℃上昇で１％下が
るとした場合、図１のＶccを12Ｖ、ｒ1 を 5ｋΩ、０pp
m/℃、Ｒ6 を15ｋΩ、2000ppm/℃、Ｒ5を10ｋΩ、2000p
pm/℃として端子９の電圧を求めると、係数のかからな
い場合、4.00Ｖであるが、30℃上昇ではおよそ 4.038Ｖ
でほぼ１％上昇するので、この定数の仮想グランド構成
によって電位Ｖ0'をほとんど補償できることがわかる。
【００１７】また図４〜８は、容量増幅回路の構成と基
準電圧回路の各抵抗体の構成において、いくつかの組合
せの例を示したもので、仮想グランドに接続される部分
の抵抗体や、増幅器Ａ３の基準電圧を決める抵抗体の温
度係数の組合せを変化させたり、ダイオードを用いたり
している。ここでＲとｒとは温度係数の異なる抵抗体を
意味し、温度係数の補償の組合せには様々なパターンが
あることを示している。
準電圧回路の各抵抗体の構成において、いくつかの組合
せの例を示したもので、仮想グランドに接続される部分
の抵抗体や、増幅器Ａ３の基準電圧を決める抵抗体の温
度係数の組合せを変化させたり、ダイオードを用いたり
している。ここでＲとｒとは温度係数の異なる抵抗体を
意味し、温度係数の補償の組合せには様々なパターンが
あることを示している。
【００１８】図４の回路では、コンデンサＣ１の容量値
の温度係数が正、容量増幅回路の出力電圧Ｖ0'の温度係
数が負の場合である。まずr2がＶ0'に未接続と考えて、
r4とr3、R3との抵抗値が温度上昇によってその比が変わ
り、Ｖinを見込むインピーダンスーダンスが下がるの
で、電位Ｖ0'は下がる。しかし容量を増幅する増幅器Ａ
１に流れる電流はR3によって制限されるが、このR3は高
温ほど抵抗値が高く、見掛け上の容量値を小さくさせ
る。しかし、容量の変化の方が大きく電位Ｖ0'の温度係
数は負となる。そこで、仮想グランドの温度特性を電位
Ｖ0'の温度係数と反対になるように、図４のr1およびR
5、R6のようにすることで、温度上昇で仮想グランドの
電位ＶR が上がる。そのためr2をＶ0'に接続させて、電
位Ｖ0'の値は補償されて温度による変動がなくなる。
の温度係数が正、容量増幅回路の出力電圧Ｖ0'の温度係
数が負の場合である。まずr2がＶ0'に未接続と考えて、
r4とr3、R3との抵抗値が温度上昇によってその比が変わ
り、Ｖinを見込むインピーダンスーダンスが下がるの
で、電位Ｖ0'は下がる。しかし容量を増幅する増幅器Ａ
１に流れる電流はR3によって制限されるが、このR3は高
温ほど抵抗値が高く、見掛け上の容量値を小さくさせ
る。しかし、容量の変化の方が大きく電位Ｖ0'の温度係
数は負となる。そこで、仮想グランドの温度特性を電位
Ｖ0'の温度係数と反対になるように、図４のr1およびR
5、R6のようにすることで、温度上昇で仮想グランドの
電位ＶR が上がる。そのためr2をＶ0'に接続させて、電
位Ｖ0'の値は補償されて温度による変動がなくなる。
【００１９】他の図の回路も同様な考えであり、図５お
よび図６は、コンデンサＣ１の容量値の温度係数が負の
場合で、共に電位Ｖ0'の温度係数は負である。図５は、
図４の基準電圧回路と同じ組合せの抵抗で補償している
が、図６では、抵抗体の代わりにダイオードの順方向抵
抗を利用したものである。この抵抗値は温度上昇で下が
るので、やはり基準電圧が上がり、仮想グランドの電位
ＶR が上がって補償する。図７は、逆に電位Ｖ0'の温度
係数が正の場合で、このような状況は使用するコンデン
サの種類や、増幅器の種類等によって変わってしまうた
めに生じる。ここでは図４と逆に、r1をアース側に持っ
てくることで仮想グランドの電位ＶR を下げることで電
位Ｖ0'の温度ドリフトを補償している。図８は、図５の
別の組合せ方の例である。
よび図６は、コンデンサＣ１の容量値の温度係数が負の
場合で、共に電位Ｖ0'の温度係数は負である。図５は、
図４の基準電圧回路と同じ組合せの抵抗で補償している
が、図６では、抵抗体の代わりにダイオードの順方向抵
抗を利用したものである。この抵抗値は温度上昇で下が
るので、やはり基準電圧が上がり、仮想グランドの電位
ＶR が上がって補償する。図７は、逆に電位Ｖ0'の温度
係数が正の場合で、このような状況は使用するコンデン
サの種類や、増幅器の種類等によって変わってしまうた
めに生じる。ここでは図４と逆に、r1をアース側に持っ
てくることで仮想グランドの電位ＶR を下げることで電
位Ｖ0'の温度ドリフトを補償している。図８は、図５の
別の組合せ方の例である。
【００２０】以上のように、基準電圧回路出力の温度ド
リフトを容量増幅回路出力の温度ドリフトと補償するよ
うに構成することで、容量増幅回路を用いたフィルタ回
路の出力を温度的に充分安定させ、回路動作の信頼性を
向上させる。つまり本発明はこのように高精度な安定し
たフィルタ回路となるので、この実施例のような片電源
タイプの増幅器によるフィルタ回路を車載用等の微小な
センサー信号処理等に用いることができる。また、この
回路構成はディスクリート素子で基板に構成する場合で
なく、集積回路の一部にこのフィルタ回路を形成しても
同様の効果を有する。
リフトを容量増幅回路出力の温度ドリフトと補償するよ
うに構成することで、容量増幅回路を用いたフィルタ回
路の出力を温度的に充分安定させ、回路動作の信頼性を
向上させる。つまり本発明はこのように高精度な安定し
たフィルタ回路となるので、この実施例のような片電源
タイプの増幅器によるフィルタ回路を車載用等の微小な
センサー信号処理等に用いることができる。また、この
回路構成はディスクリート素子で基板に構成する場合で
なく、集積回路の一部にこのフィルタ回路を形成しても
同様の効果を有する。
【図１】仮想グランドの温度補償を施した容量増幅回路
使用のフィルタ回路図。
使用のフィルタ回路図。
【図２】従来の容量増幅回路使用のフィルタ回路図。
【図３】容量増幅回路図とその等価回路図。
【図４】温度補償方法の第二例を示す回路図。
【図５】温度補償方法の第三例を示す回路図。
【図６】温度補償方法の第四例を示す回路図。
【図７】温度補償方法の第五例を示す回路図。
【図８】温度補償方法の第六例を示す回路図。
１ 容量増幅回路用の演算増幅器（Ａ１） ２ フィルタ回路入力端子 ３ フィルタ回路出力端子 ４ 仮想グランド端子（基準電圧回路出力端子） ５ 容量増幅回路用コンデンサ ９ 基準電圧回路の増幅器の非反転入力端子 １０ 合成容量の出力電圧を示す端子
Claims (5)
- 【請求項１】 入力容量と、該入力容量が非反転入力に
接続された演算増幅器と、出力抵抗と、帰還抵抗とを有
する容量増幅回路によって合成された合成容量Ｃ、およ
び直列抵抗ＲからなるＣＲ回路から成り、直流成分遮断
を行うフィルタ回路において、 前記フィルタ回路のグランド接続点を基準電圧とする基
準電圧回路を有し、 前記フィルタ回路に含まれる抵抗体の少なくともいずれ
かに、該抵抗体と温度係数の異なる補償抵抗体を含み、 前記基準電圧回路に含まれる前記補償抵抗体は、前記容
量増幅回路の出力電圧の温度ドリフトを補償する前記基
準電圧の温度ドリフトを発生する組合せの抵抗値である
ことを特徴とするフィルタ回路。 - 【請求項２】 前記基準電圧回路に含まれる抵抗体は、
定電圧源から基準電圧を作る分割抵抗の比率を構成する
抵抗体であって、 該基準電圧の温度係数を正とする場合は、該分割抵抗の
前記定電圧源側に、グランド側より小さい温度係数の抵
抗体を含み、 該基準電圧の温度係数を負とする場合は、前記グランド
側に、前記定電圧源側より小さい温度係数の抵抗体を含
んで、前記容量増幅回路の出力電圧の温度ドリフトを補
償するドリフトとなる抵抗値で構成した抵抗体であるこ
とを特徴とする請求項１に記載のフィルタ回路。 - 【請求項３】 前記帰還抵抗の内、第一の帰還抵抗体が
前記演算増幅器の反転入力に接続され、第二の帰還抵抗
体が前記出力抵抗を介してから、前記入力容量の接続さ
れた非反転入力に直列に接続されており、 前記入力容量の温度ドリフトが正の場合は、前記出力抵
抗に、該出力抵抗の温度係数より小さい温度係数の補償
用抵抗体を含み、 前記入力容量の温度ドリフトが負の場合は、第一及び第
二の二つの前記帰還抵抗に、該帰還抵抗の温度係数より
小さい温度係数の補償用抵抗体を含むことを特徴とする
請求項１に記載のフィルタ回路。 - 【請求項４】 前記基準電圧回路に含まれる抵抗体は、 前記抵抗体と異なる温度係数のダイオードの順方向抵抗
であることを特徴とする請求項１に記載のフィルタ回
路。 - 【請求項５】 前記基準電圧回路は、 演算増幅器からなるボルテージホロワであることを特徴
とする請求項３に記載のフィルタ回路。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5208560A JPH0746082A (ja) | 1993-07-30 | 1993-07-30 | フィルタ回路 |
| US08/589,304 US5659264A (en) | 1993-07-30 | 1996-01-22 | Temperature drift stabilized filter circuit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5208560A JPH0746082A (ja) | 1993-07-30 | 1993-07-30 | フィルタ回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0746082A true JPH0746082A (ja) | 1995-02-14 |
Family
ID=16558210
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5208560A Pending JPH0746082A (ja) | 1993-07-30 | 1993-07-30 | フィルタ回路 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5659264A (ja) |
| JP (1) | JPH0746082A (ja) |
Families Citing this family (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3648304B2 (ja) * | 1995-11-17 | 2005-05-18 | 株式会社東芝 | 不揮発性半導体記憶装置 |
| JPH09214257A (ja) * | 1996-01-30 | 1997-08-15 | Fujitsu Ltd | 動作点補償方式 |
| US6437634B1 (en) * | 1997-11-27 | 2002-08-20 | Nec Corporation | Semiconductor circuit in which distortion caused by change in ambient temperature is compensated |
| JP3307308B2 (ja) * | 1997-12-22 | 2002-07-24 | 関西日本電気株式会社 | 出力回路 |
| JP4287928B2 (ja) * | 1998-10-16 | 2009-07-01 | 日本テキサス・インスツルメンツ株式会社 | フィルタ回路 |
| US6512412B2 (en) | 1999-02-16 | 2003-01-28 | Micron Technology, Inc. | Temperature compensated reference voltage circuit |
| JP3621844B2 (ja) * | 1999-02-24 | 2005-02-16 | シャープ株式会社 | 増幅型固体撮像装置 |
| US6501332B1 (en) * | 2000-07-13 | 2002-12-31 | Texas Instruments Incorporated | Apparatus and method for electrical signal amplification |
| IT1316271B1 (it) * | 2000-12-28 | 2003-04-03 | Micron Technology Inc | Generatore di impulsi compensato in tensione e temperatura. |
| EP1464967A4 (en) * | 2001-09-06 | 2005-01-26 | Tokyo Electron Ltd | POTENTIAL FIXING DEVICE AND POTENTIAL FUSING METHOD |
| US6549062B1 (en) * | 2001-11-21 | 2003-04-15 | Lsi Logic Corporation | Method and apparatus for improving the tolerance of integrated resistors |
| JP4099580B2 (ja) * | 2003-03-27 | 2008-06-11 | ソニー株式会社 | 電力増幅器 |
| US7405552B2 (en) * | 2006-01-04 | 2008-07-29 | Micron Technology, Inc. | Semiconductor temperature sensor with high sensitivity |
| FR2918504B1 (fr) * | 2007-07-06 | 2009-11-27 | St Microelectronics Sa | Resistance integree diffusee |
| CN105032643A (zh) * | 2015-07-06 | 2015-11-11 | 苏州南光电子科技有限公司 | 一种智能滤波固定式淋浴花洒 |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3988682A (en) * | 1975-06-23 | 1976-10-26 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Voltage ramp temperature controller |
| US4138616A (en) * | 1977-01-12 | 1979-02-06 | Johnson & Johnson | Variable slope temperature transducer |
| US4110677A (en) * | 1977-02-25 | 1978-08-29 | Beckman Instruments, Inc. | Operational amplifier with positive and negative feedback paths for supplying constant current to a bandgap voltage reference circuit |
| US4746823A (en) * | 1986-07-02 | 1988-05-24 | Dallas Semiconductor Corporation | Voltage-insensitive and temperature-compensated delay circuit for a monolithic integrated circuit |
| US5053640A (en) * | 1989-10-25 | 1991-10-01 | Silicon General, Inc. | Bandgap voltage reference circuit |
| US5159277A (en) * | 1990-10-24 | 1992-10-27 | The Perkin Elmer Corporation | Precision bridge circuit using a temperature sensor |
| NL9002392A (nl) * | 1990-11-02 | 1992-06-01 | Philips Nv | Bandgap-referentie-schakeling. |
| US5231316A (en) * | 1991-10-29 | 1993-07-27 | Lattice Semiconductor Corporation | Temperature compensated cmos voltage to current converter |
| US5231315A (en) * | 1991-10-29 | 1993-07-27 | Lattice Semiconductor Corporation | Temperature compensated CMOS voltage to current converter |
| JPH05289760A (ja) * | 1992-04-06 | 1993-11-05 | Mitsubishi Electric Corp | 基準電圧発生回路 |
| JP3442092B2 (ja) * | 1992-07-24 | 2003-09-02 | シャープ株式会社 | 集積回路 |
| US5336942A (en) * | 1992-08-12 | 1994-08-09 | Western Digital (Singapore) Pty, Ltd. | High speed Schmitt trigger with process, temperature and power supply independence |
-
1993
- 1993-07-30 JP JP5208560A patent/JPH0746082A/ja active Pending
-
1996
- 1996-01-22 US US08/589,304 patent/US5659264A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5659264A (en) | 1997-08-19 |
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