JPS59103415A - スイツチト・キヤパシタ - Google Patents

スイツチト・キヤパシタ

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Publication number
JPS59103415A
JPS59103415A JP21360882A JP21360882A JPS59103415A JP S59103415 A JPS59103415 A JP S59103415A JP 21360882 A JP21360882 A JP 21360882A JP 21360882 A JP21360882 A JP 21360882A JP S59103415 A JPS59103415 A JP S59103415A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
capacitor
switched capacitor
switch
switched
terminals
Prior art date
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Pending
Application number
JP21360882A
Other languages
English (en)
Inventor
Kazuo Hamasato
和雄 浜里
Koichi Hagishima
萩島 功一
Akira Ishizawa
石沢 昭
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication of JPS59103415A publication Critical patent/JPS59103415A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H11/00Networks using active elements
    • H03H11/02Multiple-port networks
    • H03H11/04Frequency selective two-port networks

Landscapes

  • Filters That Use Time-Delay Elements (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の技術分野 本発明はスイッチト・キャパシタ・フィルタ(Swit
ahgd Capacitor Filter)におけ
るスイッチト・キャパシタの改良に関するものである。
従来技術と問題点 フィルタ回路としては、従来、線輪と容量を組合せたL
Cフィルタ、機械振動を利用したメカニカルフィルタ、
抵抗と容量と演算増幅器で構成したアクティブフィルタ
が知られている。これに対し、近年、集積回路化に適し
たスイッチト・キャパシタ・フィルタ(以下SCFとい
う)が提案され、既に実用の域に達している。
第1図は、従来のSCFに使用するスイッチト・キャパ
シタの構成図であシ、A、Bは端子、VAVBは各々端
子A、Eの電圧(ボルト)、SCはスイッチト・キャパ
シタ、SF、Cはスイッチト・キャパシタSCの構成要
素でスイッチと容量である。スイッチSFが端子A側に
接続されている場合は、容量C(ファラッド)の値を同
様にCで表わすと、容量CにはQA=c−V*cクーロ
ン)なる電荷が蓄積される。またスイッチSFが端子B
側に接続されている場合には、容量CにはQi+=C−
Fi+(クーロン)なる電荷が蓄積される。スイッチS
FをA→B−Aの如く1往復切替えると、容量Cを介し
てA、B両端子間をQA−〇B(クーロン)なる電荷が
移動する。この移動した電荷をAQで表わし、毎秒当9
のスイッチSFの往復回数(以下クロック周波数と呼ぶ
)をf8とすると、毎秒当シ移動する総電荷量Qは、Q
=ΔQ−fa = C(FA−FB) ×fs (クー
ロン)となる。電流(アンペア)は単位時間(毎秒)当
り移動した電荷量(クーロン)で定義されるので、平均
的にはC・(FA−FB)・fa (アンペア)の電流
が流れたことになる。端子A、E間の電位差は、VA−
VB(ボルト)であるので、スイッチト・キャパシタS
Cは第2図に示すように、等価抵抗Rg=印加電圧/流
れる電流= (rA−t’s)/C・(VA−Vn)・
fs=1/C−fs(オーム)と同様の作用を呈するこ
とになる。通常の抵抗との差異は、電圧VA、Vヨがス
イッチ、5Fによってサンプリングされる点にあるが、
取扱う信号周波数に対してクロック周波数f8が十分高
ければ、サンプリングによる影響は無視できる。なお、
実用回路では用途に応じ幾つかの変形が考えられている
第5図はスイッチト・キャパシタSCを用いた従来のス
イッチト・キャパシタ積分回路(以下SC積分回路とい
う)の構成説明図であシ、OPAは演算増幅器、C1は
積分容量、Vヨ’trutはSC積分回路の入力電圧及
び出力電圧である。 SC積分回路(3) の伝達関数G (z)は公知のように a (1)  6ut/yi、 =1/、 ・Ra ・
Cf=1/8・(−)・’7 = ”fa (0f/c
 )  ・・・・・・(11C−f。
となる。同、8は複素角周波数である。
SCFは、上述のよりなSC積分回路とスイッチト・キ
ャパシタを組合わせて必要とする伝達関数を合成したも
のである。
第4図は従来のsepの構成説明図であシ、第5図に示
すような周知のRC積分回路を用いた低域通過形フィル
タにおける前記RC積分回路をSC積R工、R□2は反
転増幅回路用抵抗、INFは反転増幅回路、 SC,〜
SC3はスイッチト・キャパシタ、INは入力端子、O
UTは出力端子である。第5図において、(積分抵抗R
f1.積分容量’f’ +演算増幅器OPA、)。
(積分抵抗R12,積分容量C12,演算増幅器OP4
 ) +(積分抵抗R1,積分容量(’7. 、演算増
幅器0PA1)は各々RC積分回路を構成し、演算増幅
器OPA、及び(4) 抵抗RHR12は反転増幅器INFを構成しておシ、第
4図のSCFは、上記各積分回路を構成する積分抵抗R
f、〜Rf、をスイッチト・キャパシタSC□〜SC。
に置き替えたものである。なお、極性の反転はスイッチ
の切替で実現できるので、反転増幅器INFは省略され
ている。
伺、SCFの動作原理等については例えば日経マグロヒ
ル社発行の日経エレクトロニクス、 1980 年1月
21日号「スイッチト・キャパシタの構成法とそのモノ
リシックIC化の問題点」や、CQ出版社発行のトラン
ジスタ技術誌、 1980年9月号[スイッチト・キャ
パシタ・フィルタの評価実験]等に詳述されている。
さて、SCFは以上のような構成を有し、特に集積回路
化に適するという利点がおるものの、従来の各種フィル
タと同様に従来のSCFはその伝送利得が一定であシ、
その変更を必要とする用途においては、利得調整用の抵
抗減衰器と増幅回路の組合せを必要とする等の欠点を有
していた。
発明の目的 本発明はこのような従来の欠点を改善したものであシ、
その目的は、利得制御可能なSCFの実現を可能とする
ような、電荷転送用容量の値が変更可能なスイッチト・
キャパシタを提供することにある。
発明の実施例 第6図は、複数の容量を備えた本発明のスイッチト・キ
ャパシタの構成例を示す図であシ、第1図と同一符号は
同一部分を示し、C0〜C,はそれぞれ容量値の異なる
容量、50〜S、は容量選択スイッチである。容量C0
と容量選択スイッチS0の直列回路、容量CIと容量選
択スイッチS1の直列回路および容量C3と容量選択ス
イッチS、の直列回路S、が並列に接続され、容量00
〜C3の接続点は、一対の入力端子と出力端子のそれぞ
れ一方の端子側にクロック周波数の周期で切替わるスイ
ッチSFを介して端子A、Hに接続される。また、容量
切替スイッチ50〜S、の接続点は一対の入力端子と出
力端子のそれぞれ他方の端子に接続される。容量切替ス
イツチS。−5,の任意のスイッチが図示しない切替制
御回路からの切替信号によジオンされることによシ、ス
イッチト・キャパシタにおいて入力端子・出力端子間で
電荷の転送に使われる電荷転送用容量の値を変化し得る
ようにしたものである。
第7図は第6図示スイッチト・キャパシタの変形例を示
す。第6図と同様の容量00〜C2と容量切替スイッチ
S。−5,との直並列回路を、一対の入力端子を構成す
る端子Aに切替わるスイッチSF、と、一対の出力端子
を構成する端子Bに切替わるスイッチSIF、とを介し
て入出力間に接続したものであシ、極性の反転を可能と
したものである。
なお、第6図及び第7図において、容量00〜C3の個
数は2以上の任意のものにでき、また、容量切替スイッ
チS、〜S2はスイッチト・キャパシタを構成するため
のスイッチ(スイッチSF、 SF、、 STF’!な
ど)と併合することも可能である。
第8図は本発明のスイッチト・キャパシタを用いたsc
pの実施例を示す回路図であシ、第4図〜第7図と同一
符号は同一部分を示し、SC1′はスイ(7) ツチト・キャパシタである。このSCFは、第4図の従
来のSCFにおけるスイッチト・キャパシタSC1を第
7図のスイッチト・キャパシタsc、’で置き替えたも
のである。
前記(11式に示したように、第3図のSC積分回路の
伝達関数は、クロック周波数と容量比で決定される。従
って、容量Cを1倍にすれば伝達関数は G(z)=f#/a (Cf/x−c)=x−1./s
 (’f/C)  ・(21となシ、別の見方をすれば
容量Cの値を変更することによp、sc積分器の利得を
制御できることがわかる。本発明のSCFはこのような
点に着目し、複数の容量値が選択可能なスイッチト・キ
ャパシタを用いてscpを構成することにょ夛、SCF
の利得制御を抵抗減衰器や増幅回路を用いずに可能とし
たものである。即ち、スイッチト・キャパシタsc、’
における容量C6−C8を容量選択スイッチS。〜S、
で選択すれば、スイッチト・キャパシタsc1’ 。
積分容量(1’f、 、演算増幅器OPA、で構成され
るSC積分回路の利得が制御でき、とのSC積分回路の
利(8) 得が制御できることは見掛は上端子INに印加される電
圧が増減したことと等価であシ、他の特性に影響しない
ため、結局、SCFの利得が制御されたと等しくなる。
なお、scpはその動作原理上入力電圧を容量でサンプ
リングする構成が採られるので、本発明は第8図に示し
たように入力部分のスイッチト・キャパシタに適用する
のが一般的であるが、必要に応じて他に位置するスイッ
チト・キャパシタ部分で実施することも可能でsb、一
つのスイッチト・キャパシタに適用する他、更に利得以
外の特性が変化しないように複数の容量を対に切替える
ようにしても良い。
発明の詳細 な説明したように、本発明に依れば、スイッチの切替え
によシスイッチト・キャパシタにおける電荷転送用容量
の値を変更することが可能となる。従って、SCFに適
用すれば、容量の選択によシフィルタ自体の利得の変更
が可能となるため、従来フィルタ回路とは別に必要とし
た利得調整用の増幅回路や減衰器が不用となる利点があ
る。更に容量値の切替えによって利得の変更を可能とし
ているため、本発明実施のために必要な素子類はsep
を構成する素子類と同様のものであシ、従って集積回路
化に際しても従来のSCF製造プロセスを全く変更せず
に本発明に係る回路を含めることができる利点がある。
更に、集積回路は量産による経済化効果が犬で、l)、
本発明の適用によシ種々の利得が選択できる集積回路を
構成すれば種々の用途に利用可能となるため、前記量産
による経済化効果も期待できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のSCFに使用するスイッチト・キャパシ
タの構成図、第2図は第iA価回路図、第3図は従来の
SC積分回路の構成説明図、第4図は従来のSCFの構
成説明図、第5図はRC積分回路を用いた低域通過形フ
ィルタの説明図、第6図は複数の容量を備えた本発明ス
イッチト・キャパシタの実施例を示す回路図、第7図は
スイッチト・キャパシタの他の実施例を示す回路図、第
8図は本発明のスイッチト・キャパシタを用いたSCF
の実施例を示す回路図である。 A、Bは端子、sc、 sc1〜sc、 、 sc、’
はスイッチト・キャパシタ、SF、 SF、 、 SW
、はスイッチ、Co/−C,は容量、S0〜S、は容量
選択スイッチ、OPA、〜OPA、は演算増幅器である
。 特許出願人 日本電信電話公社 代理人弁理士玉蟲久五部 外3名 (11)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 入力端子に加わる電圧で充電され該充電電荷を出力端子
    を介して放電する充放電動作が所定周期で行なわれるス
    イッチト・キャパシタにおいて、前記充放電動作を行な
    わせるための複数個の容量と、該複数個の容量を選択使
    用するだめのスイッチが設けられていることを特徴とす
    るスイッチト・キャパシタ。
JP21360882A 1982-12-06 1982-12-06 スイツチト・キヤパシタ Pending JPS59103415A (ja)

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ID=16641994

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6158310A (ja) * 1984-08-30 1986-03-25 Seiko Epson Corp スイツチドキヤパシタ積分器
US4805179A (en) * 1986-09-23 1989-02-14 International Business Machines Corporation Transverse junction stripe laser

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55115713A (en) * 1979-02-28 1980-09-05 Fujitsu Ltd Switched capacitor filter

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