JPS60244110A

JPS60244110A - 積分回路

Info

Publication number: JPS60244110A
Application number: JP9975284A
Authority: JP
Inventors: Takahisa Emori; 江森　隆久
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1984-05-18
Filing date: 1984-05-18
Publication date: 1985-12-04

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】〔産業上の利用分野〕本発明はたとえばパイクワッド型のアクティブフィルタ
を構成する積分回路に関し、特に集積回路化されたもの
に関する。

〔背景技術とその問題点〕

従来より、ローパスフィルタ、バイパスフィルタ等の各
種フィルタは、抵抗、コンデンサ、コイル等の受動素子
より成るものが知られている。しかし、フィルタを集積
回路化する場合コイルを集積回路内に形成することは非
常に困難であり、特に低周波領域においてはコイルの小
型、軽量化が難しい。また、抵抗とコンデンサのみでフ
ィルタを構成した場合には、Ｑが低く鋭い特性は得られ
ない。そこで、上述した問題点を解決したフ４ルタとし
て、抵抗、コンデンサの他にトランジスタ等の能動素子
を用いた能動フィルタいわゆるアクティブフィルタが知
られている。

アクティブフィルタは各種の構成が考えられるが、ここ
ではその−例としてパイクワッド型のアクティブフィル
タについて説明する。パイクワッド型のアクティブフィ
ルタはたとえば第１図に示すように、演算増幅器１，２
による２つの積分回路から成って２つ、各演算増幅器１
，２の反転入力端子に帰還がかけられた構成となってい
る。そして、必要に応じて、たとえば信号入力端子３に
入力信号を供給し残る２つの端子４，５を接地すること
により、信号出力端子６より出力される出力信号の周波
数領域を制御してローパスフィルタ。

バイパスフィルタ等の機能を得ることができる。

また、各積分回路の時定数を制御することにより遮断周
波数を制御することができるようになっている。

このようなパイクワッド型のアクティブフィルタに用い
られる積分回路はたとえば第２図に示すような基本構成
を有している。すなわち、この積分回路は各エミッタ間
正こ抵抗１１が接続されたトランジスタ１２．１３より
成る第１の差動トランジスタ対と乗算器１４を構成する
トランジスタ１５．１６より成る第２の差動トランジス
タ対が縦属接続された２段構成になっている。また、カ
レントミラー回路を構成するトランジスタ１７のコレク
タは抵抗１８を介して、トランジスタ１９のコレクタは
抵抗２０を介してそれぞれ電源端子２１に接続されてい
る。

゛　そして、信号入力端子２１．２２にそれぞれ供給さ
れる入力信号Ｖ＋、（−Ｆ）　、　Ｖｉ＋（−１の差信
号がエミッタフォロワのトランジスタ２３のベースに接
続されたコンデンサ２４の働きにより積分され出方信号
Ｖｏ　ｌとして信号出力端子２５より出力されるように
なっている。なお、抵抗２ｏのみが外付抵抗とされ他の
素子はすべて集積回路内に形成される。

また、第２図においては、コンデンサ２４の一端は接地
されているが、交流的に接地されていれば良いので低、
出力インピーダンスの電源等を接続して制御電圧を印加
するようｌζしても良い。

ここで、抵抗１８を流れる電流を１００、抵抗２０を流
れる電流をＬｌとすると、上記乗算器１４　′の乗算係
数にはｋ　＝　Ｉｌｌ　／ＩＯＩで表わされる。また、
トランジスタ１２．１３の各エミッタ間の抵抗１１の抵
抗値をＲ１１１，積分用のコンデンサ２４の容量を０１
とすると、この積分回路の時定数τ□はτ１＝　ＣＩＲ
ＡＩ　／　ｋで表わされる。そルて、抵抗１８．２０の
各抵抗値をそれぞれＲＩＧ、Ｒ＠１とするとともに、ト
ランジスタ１７．１９の各ベース・エミッタ間の電圧を
どちらＯＶＢＥとすると、ｌ０１＝（Ｖｃｃ−ｖｎｇ）
／Ｒｉｏ、　ｌ１１＝（Ｖｃｃ　ＶＢｇ）／Ｒ＠ｔテす
るから、時定数τ１：　ＣＩＲａｘ（Ｒｔｔ　／　Ｒｔ
ｏ　）となる。

従って、抵抗１１．１８が集積回路内部の温度係数の高
い抵抗であってもＲ口／ＲＩＧの比は相対的に一定とな
り、外付抵抗２０とコンデンサ２４により時定数τｌを
決定することができる。また、抵抗１１．１８は集積回
路内に形成されるためＲ目／Ｒ１Ｏの値は精度が高く、
この積分回路により高次のフィルタを構成しても外付抵
抗２０１本で時定数τｌを調整することができる。更に
、調整範囲が広く大振幅の信号を扱うことができる。し
かし、この反面トランジスタ１２．１３より成る第１の
差動トランジスタ対が縦属接続された２段構成となって
いるため、部品点数が多くなってしまうし、特に高周波
の信号に対しては信号の時間遅れが問題となる。

また、高周波用として第３図に示すような積分回路も知
られている。この積分回路はトランジスタ３１，３２よ
り成る差動トランジスタ対の１段構成となっている。こ
れは前述したパイクワッド型のアクティブフィルタを構
成した場合に、帰還がかけられる関係上発振を防止して
動作の安定を図るため段数はできるだけ少なくする必要
があるからである。また、この積分回路は電流源３３に
より駆動されるようになっている。そして、信号入力端
子３４．３５にそれぞれ供゛給される入力信号Ｖ＋　ｚ
ｆ＋）　ｖｉ　ｄ→の差信号がエミソタオロワのトラン
ジスタ３６のベースに接続されたコンデンサ３７の働き
により積分され出力信号Ｖｏｗとして、信号出力端子３
Ｂより出力される。なお、前述したようにコンデンサ３
７の一端は接地せず、制御電圧を印加するようにしても
良い。すなわち、この積分回路はトランジスタ３１の変
流エミッタ抵抗分子、２そのものを利用したものであり
、コンデンサ３７の容量を０２とすると積分の時定数τ
２はτ２”　４　Ｃ２’ｅ２　で表される。また、この
時、交流エミッタ抵抗分子、２は、温度電圧をＶＴ２と
し電流源３３の電流値をＩｏｚとするとｒａ２＝ＶＴ２
　／１０２　テ決定される。従って、上記電流源３３の
電流値工。２を温度電圧ＶＴ２と図示しない外付抵抗の
抵抗値＆２で決定するようにすれば、該外付抵抗により
時定数τ２を調整することができる。しかし、このよう
な積分回路ではトランジスタ３１の又流エミッタ抵抗分
子ｅ２を直接電流制御しているため大振幅の信号を取り
扱うことができずいわゆるダイナミックレンジが取れな
いという問題点があった。

〔発明の目的〕

本発明は上述した従来の問題点に鑑みてなされたもので
あり、パイクワッド型のアクティブフィルタ等に用いら
れる積分回路を少ない部品点数で構成し、高周波の信号
に対して時間遅れを生じさせないようにするとともに、
大振幅の信号を取り扱えるようにすることを目的とする
。

〔発明の概要〕

本発明に係る積分回路は上述した目的を達成するために
、各信号入力端子に各ベースが接続された差動トランジ
スタ対と、この差動トランジスタ対の各エミッタ間に接
続された抵抗と、上記差動トランジスタ対の一方のコレ
クタに接続された積分用のコンデンサと、上記差動トラ
ンジスタ対の各エミッタにそれぞれ接続された各定電流
源と、この各定流源の電流値を外部抵抗により設定する
電流設定手段と、上記差動トランジスタ対の一方のコレ
クタに接続された出力用のエミッタフォロワトランジス
タとを備え、上記電流設定手段により積分の時定数を制
御することを特徴とするものである。

〔実施例〕

以下、本発明に係る積分回路の一実施例について図面を
用いて詳細に説明する。

第４図は本実施例の積分回路を示す回路図である。この
第４図において、トランジスタ４１，４２は差動トラン
ジスタ対を構成するものであり、該トランジスタ４１．
４２の各ベースは各信号入力端子４３．４４に接続され
て？す、各エミッタ間には抵抗４５が接続されている。

また、トランジスタ４１のコレクタは電源端子４６に接
続されており、トランジスタ４２のコレクタはエミッタ
フォロワのトランジスタ４７のベースに接続されている
とともにトランジスタ４８のコレクタ・エミッタ間を介
して電源端子４６に接続されている。

上記エミッタフォロワのトランジスタ４７のベースはコ
ンデンサ４９を介して制御端子５０に接続されており、
エミッタは信号出力端子５１に接続されている。なお、
このトランジスタ４７のコレクタは電源端子４６に接続
されている。また、トランジスタ４８６ベースは、エミ
ッタが電源端子４６に接続されベース・コレクタ間が短
絡されたトランジスタ５２のベースに接続されている。

また、各トランジスタ５４，５５，５６，５７はベース
・コレクタ間が短絡されたトランジスタ５３とカレント
ミラー回路を構成する定電流源用のトランジスタであり
、該トランジスタ５３のベースがトランジスタ５４，５
５，５６，５７の各ベースにそれぞれ接続されている。

また、これらのトランジスタ５３，５４，５５，５６．
５７の各工・　ミッタはそれぞれ接地端子５８に接続さ
れている。

そして、上記トランジスタ５３のコレクタと電源端子４
６の間には電流源５９が接続されており、上記トランジ
スタ５４，５５，５６の各コレクタにはトランジスタ４
１，４２．４７の各エミッタが、トランジスタ５７のコ
レクタにはトランジスタ５２のコレクタがそれぞれ接続
されている。なお、後述する電流源５９の外付抵抗７８
を除いて、上述した素子はすべて集積回路内に形成され
る。

このような構成を有する本実施例の積分回路は、トラン
ジスタ４１．４２より成る差動トランジスタ対の各エミ
ッタ間に抵抗４５を接続した一種の電圧電流変換器であ
る。そして、制御端子５０に制御電圧ｖｃを印加してお
き、も信号入力端子４３．４４にそれぞれ入力信号Ｖ＋
（−＋−１，Ｖ＋←）が供給されると、次式の伝達関数
に示すような積分された出力信号ＶＯが信号出力端子５
１より出力される。

ここで、Ｃはコンデンサ４９の容量、Ｒは抵抗４５の抵
抗値、ｒ８はトランジスタ４１．４２の交流エミッタ抵
抗分、Ｓは複素周波数である。

すなわち、出力信号ｖＯは制御電圧ｖｃが重畳された形
の積分出力になっている。この時、制御端子５０は交流
的に接地されてあり、コンデンサ４９の働きにより積分
動作が行われるようになっている。また、制御端子５０
には必ずしも制御電圧Ｖｃを印加する必要はなく、該制
御端子５０を接地して動作させるようにしても良い。

そして、温度電圧を臀、電流源５９の電流値を■とする
と上記交流エミッタ抵抗分子ｅは次式により決定される
。

ｒ、＝Ｖ７／Ｉ　・・・・・・第２式才だ、時定数τ−Ｃ（Ｒ＋２ｒ、）であり、Ｒ＋２ｒｅ
＝Ｒｏ　とおき第２式を変形するとＩ　−２ＶＴ　／　（Ｒｏ　−Ｒ）　””・・第３式と
なる。ここで、ＲＯは後述するように外付抵抗によって
決定される抵抗値であり、集積回路内部の温度特性を持
たないものとする。すなわち、電流源５９は第３式を満
足するような電流値Ｉを有するものであれば、交流エミ
ッタ抵抗分子ｅひいては時定数τを調整することができ
る。

上述した電流値■を有する電流源５９として、たとえば
第５図に示すような回路構成を挙げることができる。す
なわち、トランジスタ６１．６２の各エミッタはそれぞ
れ電源端子６０に接続されてぢり、トランジスタ６１の
コレクタは抵抗６３を介してトランジスタ６４のベース
に接続されている。なお、トランジスタ６１のベース・
コレクタ間は短絡されている。一方、トランジスタ６２
のベースはトランジスタ６１のベースに接続されている
とともに、抵抗６５を介してトランジスタ６６のベース
に接続されている。また、差動トランジスタ対を構成す
る上記トランジスタ６４，６６の各エミッタはトランジ
スタ６２のコレクタに共通接続されており、各コレクタ
はトランジスタ６７．６８の各コレクタにそれぞれ接続
されている。なお、トランジスタ６７のベース・コレク
タ間は短絡されている。また、トランジスタ６４のベー
スはトランジスタ６９のコレクタに、トランジスタ６６
のベースはトランジスタγ０のエミッタにそれぞれ接続
されている。トランジスタ１０のベースは上記トランジ
スタ６８のコレクタに、コレクタは上記トランジスタ６
９のベースおよびトランジスタ７１のコレクタにそれぞ
れ接続されている。トランジスタ６９のエミッタはベー
ス・コレクタ間が短絡されたトランジスタ１２のコレク
タに接続されている。トランジスタ７３．７４の各コレ
クタは共に電流源端子１５に接続されている。トランジ
スタ６７．６８の各ベースは相互に接続されてあり、各
エミッタはそれぞれ接地端子７６に接続されている。ま
た、トランジスタ１１．７２，７３，７４の各ベースは
相互に接続されており、各エミッタは各抵抗１γ、７８
，７９゜８０を介してそれぞれ接地端子７６に接続され
ている。なお、抵抗７８のみが外付抵抗とされ他の素子
はすべて集積回路内に形成される。

このような電流源５９において、トランジスタ６１．６
２，６４，６６．６７．６８および１０は差動増幅器を
構成しており、トランジスタ６４のベース電位とトラン
ジスタ６６０ベース電位は等しくなる。従って、各抵抗
６３．６５に流れる電流をそれぞれＩＩ　、　ｈとし、
該各抵抗６３．６５の抵抗値をそれぞれｅｒ　、　ｒと
すると、ｅ　ｒ　Ｉｔ　＝ｒＩ　２という関係が、成り
立ち電流の比はＩ２／ｌ１＝ｅとなる。ここで、ｅは自
然対数の底である。また、抵抗１１には電流工２が、抵
抗７８には電流１１がそれぞれ流れることになるため、
該各抵抗７７．７８の各抵抗値をそれぞれＲ，Ｒ，、と
すると、次に示すような関係式が成り立つ。

そして、この式を変形すると、Ｉ２Ｖｔｌｎ　−＝Ｒ−Ｉｔ　−ＲＩ２　”−・第５式とな
る。また、告抵抗７９．８０の抵抗値を共にＲとすると
、電流源端子１５より流入する電流値工は該各抵抗γ９
，８０にそれぞれ流れる電流■２の和すなわち、Ｉ＝’
７ｈとなり、更にＩ２／ＩＩ　＝　ｅであることから、
第５式を変形すると、Ｒ。

Ｉ　＝　２　ＶＴ／（Ｒ）　・−・［Ｎ　６　式となる
。な？、Ｒｅ）ｅＲとする。そして、この第６式と上記
第３式を比較すれば明らかなように、７８のみで時定数
τを決定することができる。才た、温度特性もこの外付
の抵抗７８の特性で決まることになる。

このように、本実施例の積分回路は少ない部品点数で構
成でき、高周波の信号に対しても信号の時間遅れが生じ
るようなことはない。才だ、グイナミソクレンジは広く
ある程度大振幅の信号を取り扱うこともできる。また、
１個の外付抵抗で積分の時定数を調整することができる
。すなわち、このような積分回路により前述したような
パイクワッド型のア、クチイブフィルタを構成すれば、
外付抵抗のみで遮断周波数を制御することができる。

更に、集積回路内部の温度特性を補償することもできる
。

〔発明の効果〕

上述した実施例の説明から明らかなように、本発明によ
れば、少ない部品点数で積分回路を構成でき、高周波の
信号に対しても信号の時間遅れは生じない。また、グイ
ナミソクレンジは広く大振幅の信号を取り扱うこともで
きる。従って、所期の目的を十分に達成することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はパイクワッド型のアクティブフィルタの一例を
示す回路図、第２図は従来より上記パイクワッド型のア
クティブフィルタに用いられる積分回路の一例を示す回
路図、第３図は同じく積分回路の他の例を示す回路図で
ある。第４図は本発明に係る積分回路の一実施例を示す回路図
、第５図は第４図に示した積分回路における電流源の一
例を示す回路図である。４１．４２，４７，５３，５４．５５・・・　トランジ
スタ、４３．４４・・・信号入力端子、４５・・・抵抗
、４９・・・コンデンサ、５１・・・信号出力端子、５
９・・・電流源特許出願人　ソニー株式会社 −代理人　弁理士　小　池　見間　１）　村　榮　− 第１図Ｖ２　Ｖ３第２図第３図

Claims

【特許請求の範囲】

各信号入力端子に各ベースが接続された差動トランジス
タ対と、この差動トランジスタ対の各エミッタ間に接続
された抵抗と、上記差動トランジスタ対の一方のコレク
タに接続された積分用のコンデンサと、上記差動トラン
ジスタ対の各エミソ定手段と、上記差動トランジスタ対
の一方のコレクタに接続された出力用のエミッタフォロ
ワトランジスタとを備え、上記電流設定手段により積分
の時定数を制御することを特徴とする積分回路。