JPS5923615A - スイツチドキヤパシタフイルタ - Google Patents

スイツチドキヤパシタフイルタ

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JPS5923615A
JPS5923615A JP13194482A JP13194482A JPS5923615A JP S5923615 A JPS5923615 A JP S5923615A JP 13194482 A JP13194482 A JP 13194482A JP 13194482 A JP13194482 A JP 13194482A JP S5923615 A JPS5923615 A JP S5923615A
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JP
Japan
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input terminal
capacitor
switch
operational amplifier
switches
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JP13194482A
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Katsuhiro Furukawa
且洋 古川
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H19/00Networks using time-varying elements, e.g. N-path filters
    • H03H19/004Switched capacitor networks

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • 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】 この発明はスイッチドキャパシタフィルタに関し、eK
MO日集積回路に適したスイッチドキャパシタフィルタ
に関する。
従来、伝送線路に使用されるフィルタは、個別部品を使
用したLOフィルタから、演算増幅器r使用したROア
クティブフィルタへと発展してきた。そして、近年Qて
至っては、アクティブフィル/における抵抗米子をスイ
ッチとキャパシタとで置き模えたスイッチドキャパシタ
フィルタが使用されるようになっている。
第1図は、このようなスイッチドキャパシタフィルタ用
の積分回路の一般的構成を示すもので、2つの入力端子
間にスイッチE!a、sb’2介して容itoが接続さ
れ、また、演算増幅器(以下オペアンプと称する)1の
出力端子と反転入力端子【aとの間にフィードバック用
の容i0でが接続さitている。
上記スイッチsa、sbは、互いに同期して周期的にス
イッチングされる。そして、先ず、スイッチg。+8b
が入力端子工区又は1禦側に接続されるタイミングで入
力電圧V t nに比例(−た電荷か容NOに蓄えられ
、次に、スイッチSa、Sbが反転でれてオペアンプ側
に接続嘔れるタイミングで、上記各すCに蓄積された電
荷がフィードバック容ta:attic移される。これ
によって、谷川−Cの大きさに比例した電流が流される
。つまり、スイッチBaお工び容量0が事実上抵抗とし
て作用することにより、人力車圧vLnを積分した出力
が得られることになる。
しかも、第1図の回路においては、スイッチsa、 日
すが各10を挾んで対称的に配置さnること釦より、ス
イッチs、、Sbに寄生する浮遊界IKLる影響が減少
芒れると旨う利点がある。
つまり、スイッチsaとSbがMO日F]lCTに1p
形M4芒れた場合、各スイッチsa、E’bにはソース
またはドレインと基板との間に、図中破線で示す工うな
浮遊容量Oeが存在する。この場合においで、スイッチ
8bがなく、容かCの一方の端子が接地?れでいるとす
ると、スイッチング際にスイッチ5ail′i:寄生す
る浮遊界kg Osにも■荷が蓄積場れて、それがフィ
ードバック容110 f K移行式nてしまうため、浮
遊界RVcよる出力への影響が太きい。
そこで、@1図に示すように、容MIJ’を挾んでスイ
ッチ日、とSbk対称的に設けることにより、浮遊容量
08による出力への影響をなく丁ようにしたものが提案
はれた。
しかしながら、上記第1図の回路においては、スイッチ
StLの浮遊界Jfi、’ Oaは前述したように、M
O8FFiTのソースあるいはドレインと基板との間の
寄生容量である。従って、この浮遊界Ji Oeの一方
の端子には、基板に印加される+5vのような電源車圧
が接続きれることになる。
そのため、電源電圧が変動芒rすると、浮遊容量C8を
弁してII4電圧の変動の影響がフィードバック容fo
fに伝わって、出力にノイズがのってしまう。
はらに、上記各J′!ICとしては、MO日集稍回路に
おいて一般に用いられるMOB容廠に変えて第2図に示
す工うな構造の容t’を使用すること全提案する。つま
り、半導体基板2上に形成さnたPウェル領域3の上に
1 ロコスと呼ばれる埋い酸化膜(EllOz ) 4
に介して、ポリシリコン層5が設けられ、更にその上に
薄い酸化膜6r介してアルミニウム層7が設けられるこ
とにより、上記ポリシリコン層5とアルミニウム層7と
の間に容量0が形成される。
ところが、上記基板2は一5vのような電源車圧V。0
が印加されており、Pウェル飴域af′iovのような
信号に対するグランドレベルにされる。
これによって、容J9yoは基板電位([源電圧V。。
)から一応シールドされる。しかし、上記Pウェル領域
3と基板2との間、およびポリシリコン層5とPウェル
領域3との間にはそれぞれ寄生容量が存在する。したが
ってこの場合においてもこの寄生容量が基板電位(II
源屯電圧。。)の変動の影響を受けるξ、端子間電位が
揺動されてしまうため、これらの寄生容量を弁じてアル
ミニウム層7とポリシリコン層5との間の本来の容量C
も端子間電位が揺動されてし貰う。
その結果、第1図の回路に第2図に示す工うな容Mを用
いてもII源雑音除去比(PSRR)の特性が悪いとい
う欠点かのこる。
そこで、この発明は、オペアンプが持つ特性音利用して
、オペアンプの非反転入力端子と接地剋位との間に、反
転入力端子に接続される容710およびフィードバック
容MOfと等しい容it持つコンデンサと、スイッチ日
、と同一寸法に形成され、かつ2倍の周波数でスイッチ
ングさtするようなスイッチを設けることにより、電源
車圧の変動による影l#ヲ、オペアンプの反転入力端子
110と非反転入力端子側との間で互に打ち消し合うよ
うにさせて、スイッチドキャパシタフィルタのPSRR
特性を向上させることを目的とする。
以下図面を用いてこの発明奮説明する。
第3図は本発明に係るスイッチドキャパシタフィルタに
用いられる積分回路の一実施例を示すものである。この
実施例では、入力端チェ」とオペアンプ10反転入力端
子1aとの間に、1階に制限されないが、0M08)ラ
ンスファゲートからなるスイッチSaIとSa、  と
が直列に接続さ71ている。また、この一対のスイッチ
Sa1.8a!  とi1ト列に、入力端チェ■と信号
のグランド(Ov)との間には直列接続されたスイッチ
sbt・Sbl が設けられている。
そして、上記スイッチETalとBa、 の接続ノード
nl と、スイッチE1b+とElb、の接続ノードn
!との間に、第2図に示すような構造のコンデンサ0が
接続されている。また、オペアンプ1の反転入力端子1
aと出力端子Oとの間にはフィードバック容*Ofが接
続されている。
一方、オペアンプlの非反転入力端子1bとグランドと
の間には、上記スイッチ58Llと同一構造のMOBス
イッチ日。と、上す己コンデンサ0およびOfと同−答
菫のコンデンサaa、Obがそれぞれ並列に接続されて
いる。上[を己スイッチSal =Sam + Sb+
 + sblお工び[3cは丁べて同一寸法のMOBF
EJTKより形成されている。
そして、上記スイッチSeL、とsbtは、各々pチャ
ンネルMOfiFliiTIC制御傷号φが、ま′fc
nチャンネルMO8FETに逆相の制御信号φが供給さ
れることKJ:す、互いに同期して同じ周波数でオン、
オフされる。また、スイッチS1鵞とsbgは、pチャ
ンネルMOOFffiTに制御信号φが、またnチャン
ネルMO8FETに制御信号φがそれぞれ供給されるこ
と釦より、スイッチSa、 。
Sb1と相補的にオン、オフさtLる。一方、スイッチ
S。は、上HQスイッチSag、 5bffの制御信号
で、スイッチSal 、 E4b、の2倍の周波数でオ
ン、オフされる。
次釦上記積分回路の作用全説明する。
先ず、制御信号φ、φによって、スイッチ88Iとsb
tがオンされると、入力端子工直、工2に供給されてい
る入力信号v、、v、の差電圧に比例する電荷か、コン
デンサOK蓄積される。次に、スイッチSa1. EJ
b(がオフさ〕1て、スイッチSa!と8bl がメン
されると、コンデンサCの一方の端子は、スイッチEB
、*に弁してオペアンプlの反転入力端子1aに゛接続
さil、また、他方の端子はスィッチSbmmづrして
グランド圧接続さ11.る。
一方、その間に、スイッチS。はスィッチ8a*ト同時
に先ブ°オン状態にされ、非反転入力端子tbがグラン
ド(Ov)に接続される。そのため、回路は第4図Il
l Kボアような回路と等価的な状態にされる。こtt
lcよって、オペアンプ1の反転入力端子1aと非反転
入力端子1bとの間が仮想接地状態にされる。
その結ダ、コンデンサCの両端子間の′NI庄差がはI
YOVにさノ1、コンデンサCに蓄積さ!tていた電荷
Qがフィードバック容量Ofに移行されて、オペアンプ
1からは入力電圧V 1  、 V 2の差に比例した
積分出力が得られる。
また、上記スイッチ日。は、スイッチSatとsblが
オンされている時間の中間のタイミングで、オン状態か
らオフ状態へ変化させらnる。しか(〜で、スイッチ5
a2−8b鵞 のオン状態の前半でスイッチS。にエリ
コンデンサOat Obのノード03側の\L位はグラ
ンドレベルされて、スイッチsa、 l sbg のオ
ン状態の後半もスイッチScがオフされることに工りほ
ぼグランドレベルにNiされる。
従って、スイッチSa1オン状態の後半でコンデンサ0
1j−介して反転入力端子1aに入って来る他回路から
の電圧変動が、コンデンサCaをブrして非反転入力端
子1bにも入って来る定め、仄に述べるように加N器の
原理によって両方の電圧変動がキャンセルされ、オペア
ンプからは重圧変動に影響されな1niE確な積分出力
が得ら)する工うになる。
つまり、上記積分回路は、スイッチ8a1,8b!がオ
ン、Soがオフされた状態では、第4図0)1に示す↓
うな回路と等価的な状態にさtl、一種のアナログ加算
器として動作さl、る。
しかして、第5図に示す工うな加η、器においては、出
力Voが、次式で表わさ!しる。
四    Ol     o3 こCで、Y=O,−)at  、 Y’=(J、十〇、
である。ところが、上配実・流側の回路で1よ、Q、=
Q!(=O) 、jた0o=Ot  (=Of )とさ
ノtているため、Y=Y′となる。従って、上式t、t
、o、    Ol    03 ここで、コンデンサ01)の一方の端子はグランドに接
続されているので、v3=0とみな丁ことができる。
■、=v、のとき、出力Voはゼロとなる。
従って、第3図の回路は、コンデンサ0と0FLを介し
て他の回路等から入って来るスイッチングノイズのよう
な電圧変動に対して、オペアンプの反転入力端子la側
と、非反転入力端子lb側とでこtt會相殺させること
ができ、出力への影響をなく丁ことができる。
そこで、上記積分回路の後段に、スイッチSatと8b
mがオンされて、スイッチS。がオフされてbる状態で
のオペアンプ1の出力を取り出丁ような回路金膜けるこ
とによって、ノイズに強いフィルタを構成することが可
能となる。
しかも、上記実施例の回路においては、オペアンプの反
転入力端子1aに接続されて囚るスイッチSa雪と同一
寸法のスイッチScが、ブたコンデンサa 、Ofと等
しい容1のコンデンサCa、abがそれぞれ非反転入力
端子1bに接続さノ1.ている。
そのため、スイッチSa1お工びコンデンサO,OfK
寄生する浮遊容鎗を弁−して反転入力端子1aに入って
来る電源電圧の変動によるノイズが、スイッチS。およ
びコンデンサCal0bに寄生する浮遊容jt’t−弁
じて非反転入力端子1bにも入って来るようなる。その
結果、オペアンプの持つ同相成分除去特性によって、出
力には、1区源電圧の変動に伴うノイズの影響がほとん
ど衣われなくなるという利点がある。
以上説明したようにこの発明は、オペアンプの反転入力
端子に接続さnているスイッチ、コンデンサ、フィード
バック容量と同一のスイッチおよびコンデンサが、オペ
アンプの非反転入力端子に接続されているので、上記ス
イッチやコンデンサを弁して反転入力端子と非反転入力
端子に人って来る1圧変動の影響が互いにIJち消し合
うようにされる。そのため、スイッチドキャパシタフィ
ルタの電源雑音除去比(PEIRR)の特性が向上され
るという効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のスイッチドキャパシタフィルタ罠用いら
れる積分器の一例を示す回路図、第2図はMO8集積回
路におけるコンデンサの構造を示す断面説明図、 第3図は本発明に係るスイッチドキャパシタフィルタに
用いられる積分回路の一実施例奮示す回路図、 第4図はその特定状態を示す等測的な回路図、第5図は
オペアンプを用いた加算器の原理を示す回路図である。 1・・・オペアンプ、1a・・・第1入力端子(反転入
力端子)、■b・・・第2入力端子(非反転入力端子)
、s、、 l s、、 l 8bl l Bb2 +日
。・・・スイッチ、C・・・コンデンサ、Cf・・・フ
ィードバック容量。 代理人 弁理士 薄 1)利 幸 第  1  図 (I

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 演算増幅器と、この演算増幅器の第1の入力端子に接続
    されたスイッチと、このスイッチにニジ入力端子又は上
    記演算増幅器の第1入力端子に交互に接続されるコンデ
    ンサと、上記演算増幅器の出力端子と上記第1入力端子
    との間に接続されたフィードバック容量とを備え几スイ
    ッチドキャパシタフィルタであって、上記演算増幅器の
    第2の入力端子には、上記スイッチと同一寸法のスイッ
    チと、上記コンデンサお工びフィードバック容Iと等し
    い容量のコンデンサが接続されてなることを特徴とする
    スイッチドキャパシタフィルタ。
JP13194482A 1982-07-30 1982-07-30 スイツチドキヤパシタフイルタ Granted JPS5923615A (ja)

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JPH0316804B2 JPH0316804B2 (ja) 1991-03-06

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61193680U (ja) * 1985-05-27 1986-12-02
JPH04286415A (ja) * 1991-03-15 1992-10-12 Nec Corp スイッチトキャパシタフィルタ
JPH06334483A (ja) * 1993-05-21 1994-12-02 Matsushita Electric Ind Co Ltd スイッチトキャパシタサンプルホールド回路

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS61193680U (ja) * 1985-05-27 1986-12-02
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JPH06334483A (ja) * 1993-05-21 1994-12-02 Matsushita Electric Ind Co Ltd スイッチトキャパシタサンプルホールド回路

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