JPH08298438A - 半導体集積回路装置 - Google Patents

半導体集積回路装置

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JPH08298438A
JPH08298438A JP10266095A JP10266095A JPH08298438A JP H08298438 A JPH08298438 A JP H08298438A JP 10266095 A JP10266095 A JP 10266095A JP 10266095 A JP10266095 A JP 10266095A JP H08298438 A JPH08298438 A JP H08298438A
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JP
Japan
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filter
frequency signal
filter circuit
semiconductor integrated
reference frequency
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Withdrawn
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JP10266095A
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English (en)
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Kouichirou Furueda
幸一郎 古枝
Michio Waki
倫夫 脇
Tadashi Matsuoka
正 松岡
Kazuo Watanabe
一雄 渡辺
Kyoichi Takahashi
恭一 高橋
Hiroshi Hagisawa
弘 萩沢
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Hitachi Microcomputer System Ltd
Hitachi Ltd
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Hitachi Microcomputer System Ltd
Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 比較的簡単な構成でもって、半導体集積回路
装置内に形成された複数の単位フィルタの特性を高精度
かつ再現性良く設定できるようにする。 【構成】 半導体集積回路装置内に形成されているフィ
ルタに基準周波数信号を伝達させ、そのフィルタの入力
側信号と出力側信号との間の位相差が一定となるよう
に、そのフィルタのパラメータ可変素子に与えられる制
御電圧を負帰還制御する位相制御ループを形成するとと
もに、上記制御信号を他の同一構成のフィルタのパラメ
ータ可変素子に制御電圧として分配させる。 【効果】 各フィルタの特性を同一に揃えることができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体集積回路装置、
さらに同一半導体基板に同一構成のフィルタが複数形成
されているフィルタ内蔵型の半導体集積回路装置に適用
して有効な技術に関するものであって、たとえば高精度
フィルタを必要とする通信機器やAV機器に利用して有
効な技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】通信機器やAV機器では、たとえば多相
振幅変調信号の復調処理を良好に行わせるために、遮断
周波数等の特性において高精度で再現性にすぐれたフィ
ルタを多用する。しかし、高精度で再現性のすぐれたフ
ィルタを半導体集積回路装置に形成することは、その半
導体集積回路装置のプロセスバラツキなどの影響を受け
るために、一般には難しい。
【0003】そこで、本発明者らは、本発明に先立っ
て、図6に示すような構成を検討した。すなわち、基準
周波数信号fsが与えられるフィルタ回路3の出力振幅
を直流電圧に変換して検出し、この検出電圧Vsが一定
の基準電圧Vrとなるように、フィルタ回路3を形成す
る単位フィルタ2の特性パラメータ要素を負帰還制御す
る。これにより、基準周波数信号fsに対して所定の伝
達特性を各フィルタ2に持たせることができる。
【0004】なお、半導体集積回路装置に形成されるフ
ィルタに関しては、たとえば、コロナ社発行「集積回路
工学(2)」柳井久義、永田 穣 共著、44〜46ペ
ージなどに簡単に記載されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た技術には、次のような問題のあることが本発明者らに
よってあきらかとされた。
【0006】すなわち、上述した技術では、フィルタ回
路3の出力振幅を直流電圧に変換して検出するためにか
なり大きな平滑容量が必要になるが、このような大きな
平滑容量を半導体集積回路装置内に形成することは困難
である。
【0007】また、出力振幅によって伝達特性を高精度
に制御するためには、フィルタ回路3に入力される基準
周波数信号fsの振幅もあらかじめ高精度に制御してお
く必要があり、これにより構成がかなり複雑化してしま
うことも判明した。
【0008】本発明の目的は、それほど大きな平滑容量
を必要とすることなく、比較的簡単な構成でもって、半
導体集積回路装置内に形成された複数の単位フィルタの
特性を高精度かつ再現性良く設定できるようにする、と
いう技術を提供することにある。
【0009】本発明の前記ならびにそのほかの目的と特
徴は、本明細書の記述および添付図面からあきらかにな
るであろう。
【0010】
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
下記のとおりである。
【0011】すなわち、半導体集積回路装置内に形成さ
れている単位フィルタを使って形成される基準フィルタ
回路に基準周波数信号を伝達させ、その基準フィルタ回
路の入力側信号と出力側信号との間の位相差が一定とな
るように、その基準フィルタ回路を形成する単位フィル
タのパラメータ可変素子に与えられる制御電圧を負帰還
制御する位相制御ループを形成するとともに、上記制御
信号を他の同一構成の単位フィルタのパラメータ可変素
子に制御電圧として分配させる、というものである。
【0012】
【作用】上述した手段によれば、振幅を直流電圧に変換
して検出するための大きな平滑容量を不要にすることが
できるとともに、基準周波数信号の振幅による影響も回
避することができる。
【0013】これにより、それほど大きな平滑容量を必
要とすることなく、比較的簡単な構成でもって、半導体
集積回路装置内に形成された複数のフィルタの特性を高
精度かつ再現性良く設定できるようにする、という目的
が達成される。
【0014】
【実施例】以下、本発明の好適な実施例を図面を参照し
ながら説明する。なお、図において、同一符号は同一あ
るいは相当部分を示すものとする。
【0015】図1は本発明の技術が適用された半導体集
積回路装置の一実施例を示したものであって、1は一定
の基準周波数信号fsを発生する基準信号源、2は同一
半導体基板に同一構成で多数形成された単位フィルタ、
3はその単位フィルタ2を使って形成された基準フィル
タ回路、4は位相比較回路、5はローパスフィルタ、F
1〜Fnは他の単位フィルタ2を使って任意に形成され
るフィルタ回路である。
【0016】基準周波数信号fsは水晶発振子などを使
って高精度に生成される。この基準周波数信号fsは基
準フィルタ回路3に供給される。単位フィルタ2は遮断
周波数特性のパラメータ要素として電気的に制御可能な
可変素子を有する。位相比較回路4は、基準フィルタ回
路3に入力される前の基準周波数信号fsと基準フィル
タ回路3を通過した後の基準周波数信号fsとの間の位
相差を検出する。ローパスフィルタ5は、位相比較回路
4の出力を直流化する。このローパスフィルタ5で直流
化された位相比較出力電圧が、上記基準フィルタ回路3
を形成する単位フィルタ2のパラメータ可変素子に、制
御電圧Vxとして与えられる。これにより、基準フィル
タ回路3に入力される前の基準周波数信号fsと基準フ
ィルタ回路fsを通過した後の基準周波数信号fsとの
間の位相差を一定(π/2)に負帰還制御する位相制御
ループを形成されている。これとともに、上記位相制御
ループにより生成される制御電圧Vxが他のフィルタ回
路F1〜Fnを形成する単位フィルタ2のパラメータ可
変素子に一律に分配されるようになっている。
【0017】図2は上記基準フィルタ回路3の構成例を
示す。基準フィルタ回路3には単位フィルタ2を2段シ
リーズ接続してなる2次フィルタが使用されている。単
位フィルタ2は等価抵抗RxをなすGmアンプ(可変コ
ンダクタンスアンプ)21を用いて構成される。このG
mアンプ21の等価抵抗Rxに容量素子Cxが接続され
て一種のRC型フィルタが形成されている。この単位フ
ィルタ2の遮断周波数特性は、Gmアンプ21による等
価抵抗Rxの値と容量素子Cxの値をパラメータ要素と
するが、その一方のパラメータ要素である等価抵抗Rx
の方は、Gmアンプ21の定電流源Ixの定電流値によ
り電気的に可変制御することができる。つまり、実施例
では、Gmアンプ21の定電流源Ixをパラメータ可変
素子として使用し、このパラメータ可変素子としての定
電流源Ixの定電流値を上記制御電圧Vxで一律に可変
制御させるようにしてある。
【0018】図3は上記Gmアンプ21の詳細な回路例
を示したものであって、npnバイポーラ・トランジス
タQ1〜Q4,Q9,Q10、pnpバイポーラ・トラ
ンジスタQ5〜Q8、抵抗R1、ダイオードD1〜D
3、定電流源I11,I12,Ixなどにより構成され
る。
【0019】次に、動作について説明する。
【0020】図1において、基準フィルタ回路3を伝達
させられた基準周波数信号fsは、その基準フィルタ回
路3を通過することで位相シフトされている。このとき
の位相シフト量は基準フィルタ回路3を形成する各単位
フィルタ2での遮断周波数特性により決定される。
【0021】ここで、各単位フィルタ2のパラメータ可
変素子すなわち定電流源Ixに与えられる制御電圧Vx
が、その単位フィルタ2により形成される基準フィルタ
回路3の入力側信号と出力側信号との間の位相差を一定
(π/2)にするような電圧になれば、その制御電圧V
xの分配を受ける他のフィルタ2の特性が、上記基準フ
ィルタ回路3内の単位フィルタ2の特性と同じに制御さ
れるようになる。
【0022】つまり、半導体集積回路装置内に形成され
ている単位フィルタ2を使って形成される基準フィルタ
回路3に基準周波数信号fsを伝達させ、その基準フィ
ルタ回路3の入力側信号と出力側信号との間の位相差が
一定(π/2)となるように、その基準フィルタ回路3
を形成する単位フィルタ2のパラメータ可変素子(I
x)に与えられる制御電圧Vxを負帰還制御する位相制
御ループを形成するとともに、その制御信号Vxを他の
同一構成の単位フィルタ2のパラメータ可変素子(I
x)にも制御電圧Vxとして一律に分配させることによ
り、半導体集積回路装置内に形成されているすべての単
位フィルタ2の特性を同一に揃えることができる。
【0023】これにより、振幅を直流電圧に変換して検
出するための大きな平滑容量を使わなくても、基準周波
数信号fsの振幅による影響を回避しつつ、比較的簡単
な構成でもって、各単位フィルタ2のフィルタ特性を高
精度かつ再現性よく設定することができる。
【0024】この場合、各単位フィルタ2の特性には半
導体集積回路装置のプロセスバラツキが含まれるが、そ
のプロセスバラツキは個別の半導体集積回路装置内では
均等に現れるため、単位フィルタ2間での特性バラツキ
はほとんど回避することができる。
【0025】図4は本発明の第2の実施例を示す。上述
した実施例との相違について説明すると、同図に示した
実施例の半導体集積回路装置では、基準周波数信号2f
sを分周操作により互いにπ/2の位相差を持つ第1,
第2の2つの基準周波数信号fs(−0)とfs(−π
/2)に分ける分周処理回路11を備えている。そし
て、第1の基準周波数信号fs(−0)を基準フィルタ
回路3に伝達させるとともに、この基準フィルタ回路3
を通過した第1の基準周波数信号と上記第2の基準周波
数信号との間の位相差が一定(π/2)となるように、
その基準フィルタ回路3を形成する単位フィルタ2のパ
ラメータ可変素子(Ix)に与えられる制御電圧Vxを
負帰還制御する位相制御ループを形成してある。
【0026】また、基準フィルタ回路3の入力側には、
電流出力アンプ61と時定数容量素子Ctによる積分回
路6が介在させてあり、これにより第1の基準周波数信
号fs(−0)に含まれる有害な高調波成分を除去させ
るようにしてある。
【0027】図5は上記分周処理回路11の構成を波形
チャートで示したものである。同図において、最初の基
準周波数信号2fsは互いに位相反転された2つの信号
に分割された後、それぞれがエッジトリガーによる1/
2周波数への分周処理が行われる。これにより、π/2
の位相差を持つ2つの基準周波数信号fs(−0)とf
s(−π/2)を得ることができる。
【0028】この場合、1/4周波数への分周処理を行
えば、π/4の位相差を持つ2つの基準周波数信号fs
(−0)とfs(−π/4)を得ることができる。さら
に、任意の1/N(Nは2以上の整数)周波数への分周
を行えば、任意の位相差π/Nを持つ2つの基準周波数
信号fs(−0)とfs(−π/N)を得ることができ
る。
【0029】この第2の実施例では、位相比較回路4に
て位相比較される基準周波数信号をあらかじめ位相シフ
トさせておくことにより、基準周波数信号fsの周波数
制約を少なくすることができ、これによりフィルタ特性
の設定の自由度を大幅に拡大させることができる。
【0030】以上、本発明者によってなされた発明を実
施例にもとづき具体的に説明したが、本発明は上記実施
例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範
囲で種々変更可能であることはいうまでもない。たとえ
ば、パラメータ可変素子は電気的に制御可能な等価容量
素子であってもよい。また、GmアンプはMOSトラン
ジスタを用いても構成することができる。
【0031】以上の説明では主として、本発明者によっ
てなされた発明をその背景となった利用分野である周波
数フィルタに適用した場合について説明したが、それに
限定されるものではなく、たとえば移相器などにも適用
できる。
【0032】
【発明の効果】本願において開示される発明のうち、代
表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記のとおりで
ある。
【0033】すなわち、それほど大きな平滑容量を必要
とすることなく、比較的簡単な構成でもって、半導体集
積回路装置内に形成された複数のフィルタの特性を高精
度かつ再現性良く設定することができる、という効果が
得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の技術が適用された半導体集積回路装置
の第1の実施例を示す回路図
【図2】本発明で使用される基準フィルタ回路の構成例
を示す図
【図3】単位フィルタを構成するGmアンプの詳細な回
路例を示す図
【図4】本発明の第2の実施例を示す回路図
【図5】基準周波数信号にあらかじめ位相差を持たせる
構成を示すための動作波形チャート
【図6】本発明に先立って検討されたフィルタ内蔵の半
導体集積回路装置の概要を示す回路図
【符号の説明】
fs 基準周波数信号 1 基準信号源 2 単位フィルタ 21 Gmアンプ 3 基準フィルタ回路 4 位相比較回路 5 ローパスフィルタ F1〜Fn 他のフィルタ回路 Ix パラメータ可変素子としての定電流源 Vx 制御電圧 F1〜Fn 他の単位フィルタを使って任意に形成され
るフィルタ回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松岡 正 東京都小平市上水本町5丁目22番1号 株 式会社日立マイコンシステム内 (72)発明者 渡辺 一雄 東京都小平市上水本町5丁目20番1号 株 式会社日立製作所半導体事業部内 (72)発明者 高橋 恭一 東京都小平市上水本町5丁目22番1号 株 式会社日立マイコンシステム内 (72)発明者 萩沢 弘 東京都小平市上水本町5丁目20番1号 株 式会社日立製作所半導体事業部内

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 遮断周波数特性のパラメータ要素として
    電気的に制御可能な可変素子を有する単位フィルタが、
    同一半導体基板に同一構成で複数形成されている半導体
    集積回路装置であって、上記単位フィルタを使って基準
    周波数信号を伝達する基準フィルタ回路を形成し、この
    基準フィルタ回路に入力される前の基準周波数信号とこ
    の基準フィルタ回路を通過した後の基準周波数信号との
    間の位相差が一定となるように、その基準フィルタ回路
    を形成する単位フィルタのパラメータ可変素子に与えら
    れる制御電圧を負帰還制御する位相制御ループを形成す
    るとともに、上記制御信号を他の同一構成の単位フィル
    タのパラメータ可変素子に制御電圧として分配させるよ
    うにしたことを特徴とする半導体集積回路装置。
  2. 【請求項2】 基準フィルタ回路として、単位フィルタ
    を2段直列接続してなる2次フィルタ回路を使用したこ
    とを特徴とする請求項1に記載の半導体集積回路装置。
  3. 【請求項3】 可変素子は等価抵抗であることを特徴と
    する請求項1または2に記載の半導体集積回路装置。
  4. 【請求項4】 可変抵抗素子はGmアンプによって形成
    される等価抵抗であることを特徴とする請求項1から3
    のいずれかに記載の半導体集積回路装置。
  5. 【請求項5】 基準フィルタ回路の入力側に積分回路を
    介在させたことを特徴とする請求項1から4のいずれか
    に記載の半導体集積回路装置。
  6. 【請求項6】 基準周波数信号を分周操作により互いに
    π/2の位相差を持つ第1,第2の2つの基準周波数信
    号に分ける分周処理回路を備え、第1の基準周波数信号
    を基準フィルタ回路に伝達させるとともに、この基準フ
    ィルタ回路を通過した第1の基準周波数信号と上記第2
    の基準周波数信号との間の位相差が一定となるように、
    その基準フィルタ回路を形成する単位フィルタのパラメ
    ータ可変素子に与えられる制御電圧を負帰還制御する位
    相制御ループを形成したことを特徴とする請求項1から
    5のいずれかに記載の半導体集積回路装置。
  7. 【請求項7】 基準周波数信号を分周操作により互いに
    π/N(Nは2以上の整数)の位相差を持つ第1,第2
    の2つの基準周波数信号に分ける分周処理回路を備え、
    第1の基準周波数信号を基準フィルタ回路に伝達させる
    とともに、この基準フィルタ回路を通過した第1の基準
    周波数信号と上記第2の基準周波数信号との間の位相差
    が一定となるように、その基準フィルタ回路を形成する
    単位フィルタのパラメータ可変素子に与えられる制御電
    圧を負帰還制御する位相制御ループを形成したことを特
    徴とする請求項1から6のいずれかに記載の半導体集積
    回路装置。
JP10266095A 1995-04-26 1995-04-26 半導体集積回路装置 Withdrawn JPH08298438A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2006059414A1 (ja) * 2004-12-03 2006-06-08 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. フィルタ調整回路
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Effective date: 20020702