JPS61196612A - Automatic off-set compensating circuit for switched capacitor filter - Google Patents

Automatic off-set compensating circuit for switched capacitor filter

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JPS61196612A
JPS61196612A JP3640385A JP3640385A JPS61196612A JP S61196612 A JPS61196612 A JP S61196612A JP 3640385 A JP3640385 A JP 3640385A JP 3640385 A JP3640385 A JP 3640385A JP S61196612 A JPS61196612 A JP S61196612A
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switched capacitor
circuit
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offset voltage
filter
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Abstract

PURPOSE:To prevent the receiving of the influence for the initial value deviation and change and to decrease the off-set voltage by being provided with a low- pass filter (off-set voltage detecting circuit) and an adder circuit whose cut-off frequency is sufficiently lower than the signal component, and synthesizing the extracted off-set voltage and the output of the filter facing forwards or facing backwards. CONSTITUTION:When a sine wave voltage Vi is inputted into a switched capacitor filter 1, a step waveform Ve1 including the off-set of an operational amplifier and an off-set voltage Ve1 by a switching noise, etc., is outputted. By inputting the output voltage Ve1 and the output voltage Vof of an off-set voltage detecting circuit 3 with a gain as 1 into the adder circuit, a step waveform Ve2 whose off-set voltage is reduced by half and goes to be Ve2 is outputted. A time constant and a gain of an off-set voltage detecting circuit 3 is obtained sufficiently largely, thereby an automatic off-set compensation of a switched capacitor filter 1 can be executed.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、スイッチトキャパシタフィルタに係り、特に
スイッチトキャパシタフィルタに生じるオフセット電圧
を自動的に補償するオフセット自動補償回路に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Application of the Invention] The present invention relates to a switched capacitor filter, and more particularly to an automatic offset compensation circuit that automatically compensates for an offset voltage generated in a switched capacitor filter.

〔発明の背景〕[Background of the invention]

近年、微細加工技術及びMOSアナログ技術の進歩によ
り、モノリシックIC化が実現できるスイッチトキャバ
シタフイルりが注目されている。
In recent years, due to advances in microfabrication technology and MOS analog technology, switched capacitor films that can realize monolithic ICs have been attracting attention.

スイッチトキャパシタフィルタはスイッチング素子のス
イッチング動作に伴うスパイクノイズ等により、大きな
オフセット電圧が発生し、広入力レンジを確保できない
問題点がある。
Switched capacitor filters have the problem that large offset voltages are generated due to spike noise and the like accompanying switching operations of switching elements, making it impossible to ensure a wide input range.

上記問題点を解決する手法としては、フィルタの後段に
減算回路9判定回路、減衰回路及び積分回路等を設け、
判定回路の入力及び出力電圧の差(誤差電圧)を抽出し
、減衰回路を介しさらに、積分回路で積分することによ
り、オフセット量を推定し、フィルタの出力信号から上
記オフセット量を引き去ることによりオフセットのない
信号を得る方式(特開昭58−3308 )等がある。
A method to solve the above problem is to provide a subtraction circuit 9 judgment circuit, an attenuation circuit, an integration circuit, etc. after the filter.
By extracting the difference (error voltage) between the input and output voltages of the determination circuit, passing it through an attenuation circuit, and integrating it in an integrating circuit, the amount of offset is estimated, and by subtracting the amount of offset from the output signal of the filter. There is a method for obtaining a signal without offset (Japanese Patent Laid-Open No. 58-3308).

この手法などでは、オフセット補償するためのアルゴリ
ズムが複雑であり、また、誤差電圧を抽出する判定回路
、減算回路及び減衰回路は高精度化する必要があり、そ
のため各素子を高精度にしなければならない欠点がある
。すなわち、素子の初期値偏差及び変動に対して影響を
受ける欠点があり、LSI化には適さない。また、上記
オフセット消去回路を集積化する場合半導体チップ上に
高精度に抵抗及びキャパシタを形成するので、1)抵抗
値の設定が困難、2)大きなチップ面積が必要であり、
さらに、オフセット除去のための、減算9判定及び減衰
の機能を持つ多数の回路が必要であり、LSI化回路と
しては不十分であった。
In this method, the algorithm for offset compensation is complex, and the judgment circuit, subtraction circuit, and attenuation circuit for extracting the error voltage must be highly accurate, so each element must be highly accurate. There are drawbacks. That is, it has the disadvantage of being affected by initial value deviations and fluctuations of elements, and is not suitable for LSI implementation. Furthermore, when integrating the above-mentioned offset erasing circuit, since resistors and capacitors are formed with high precision on a semiconductor chip, 1) it is difficult to set the resistance value, 2) a large chip area is required,
Furthermore, a large number of circuits having functions of subtraction 9 judgment and attenuation for offset removal are required, which is insufficient as an LSI circuit.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明の目的は、スイッチトキパシタフィルタにおいて
、素子の初期値偏差、変動及びばらつきの影響を受けに
くく、シンプルな回路構成及びラフなオフセット検出回
路でオフセット電圧を自動的に低減できる、集積化に好
適なオフセット電圧自動補償回路を提案することにある
An object of the present invention is to provide an integrated switched capacitor filter that is less susceptible to initial value deviations, fluctuations, and dispersions of elements, and that can automatically reduce offset voltage with a simple circuit configuration and a rough offset detection circuit. The object of the present invention is to propose a suitable offset voltage automatic compensation circuit.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

上記目的を達成するために、本発明によるスイッチトキ
ャパシタフィルタの自動補償回路は、しゃ新局波数が信
号成分より十分に低いローパスフィルタ(オフセット電
圧検出回路)及び加算回路を具備することにより、抽出
したオフセット電圧とフィルタの出力とを前向き、また
は後向きに合成することにより、素子の初期値偏差及び
変動に対しての影響を受けにくくオフセット電圧を低減
できるようにした点に特徴を有する。
In order to achieve the above object, the automatic compensation circuit for a switched capacitor filter according to the present invention includes a low-pass filter (offset voltage detection circuit) and an adder circuit in which the new station wave number is sufficiently lower than the signal component. The present invention is characterized in that by combining the offset voltage and the output of the filter in a forward or backward direction, the offset voltage can be reduced without being easily affected by initial value deviations and fluctuations of the elements.

このような本発明を具体化する態様として次の如き手段
が挙げられる。
Examples of embodiments of the present invention include the following means.

(1)スイッチトキャパシタフイルダの出力を加算回路
に接続し、この加算回路の出力をゲインn倍のオフセッ
ト電圧検出回路に接続し、さらに、オフセット電圧検出
回路の出力を上記加算回路に接続(フィードバック)す
ることににより、スイッチトキャパシタフィルタの出力
と合成し、オフセット電圧が自動的に低減した出力電圧
を得る。
(1) Connect the output of the switched capacitor field to an adder circuit, connect the output of this adder circuit to an offset voltage detection circuit with a gain of n, and further connect the output of the offset voltage detection circuit to the above adder circuit (feedback) By doing so, it is combined with the output of the switched capacitor filter to obtain an output voltage with automatically reduced offset voltage.

(2)スイッチトキャパシタフィルタの出力を、ゲイン
が1倍のオフセット電圧検出回路に接続し、さらに、加
算回路に上記オフセット電圧検出回路とスイッチトキャ
パシタフィルタの出力を接続することにより、オフセッ
ト電圧が自動的に差し引かれ、オフセット電圧が低減し
た出力電圧を得る。
(2) By connecting the output of the switched capacitor filter to an offset voltage detection circuit with a gain of 1, and further connecting the above offset voltage detection circuit and the output of the switched capacitor filter to an adder circuit, the offset voltage can be automatically adjusted. to obtain an output voltage with reduced offset voltage.

(3)スイッチトキャパシタフィルタの出力を、ゲイン
がn倍のオフセット電圧検出回路に接続し、さらに、オ
フセット電圧検出回路の出力を、上記スイッチトキャパ
シタフィルタの演算増幅器の+側端子に接続することに
より、スイッチトキャパシタフィルタの出力と合成し、
オフセット電圧が自動的に低減した出力電圧を得るよう
にする。上記(1)及び(3)の方法をオフセット電圧
検出回路を後向き、(2)の方法を前向きに設けるとい
うことにする。
(3) By connecting the output of the switched capacitor filter to an offset voltage detection circuit with a gain of n times, and further connecting the output of the offset voltage detection circuit to the + side terminal of the operational amplifier of the switched capacitor filter, Combined with the output of the switched capacitor filter,
The offset voltage automatically allows a reduced output voltage to be obtained. In the methods (1) and (3) above, the offset voltage detection circuit is provided facing backward, and in the method (2), the offset voltage detection circuit is provided facing forward.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

以下、本発明によるスイッチトキャパシタフィルタのオ
フセット電圧自動補償回路の実施例を、図面に基づいて
説明する。        ゛番こ示すように、公知の
スイッチトキャパシタフィルタ1.加算回路2.オフセ
ット電圧検出回路3により構成する。
Embodiments of an automatic offset voltage compensation circuit for a switched capacitor filter according to the present invention will be described below with reference to the drawings. As shown in the figure, a known switched capacitor filter 1. Addition circuit 2. It is composed of an offset voltage detection circuit 3.

第1図に示す加算回路2は、スイッチトキャパシタ等価
抵抗4,5及び6.演算増幅器7で構成し、オフセット
電圧検出回路3は、スイッチトキャパシタ等価抵抗8及
び9.キャパシタ10.演算増幅器11で構成する。
The adder circuit 2 shown in FIG. 1 includes switched capacitor equivalent resistances 4, 5, and 6. The offset voltage detection circuit 3 is composed of an operational amplifier 7, and has switched capacitor equivalent resistances 8 and 9. Capacitor 10. It consists of an operational amplifier 11.

次に、第1図において、加算回路2を構成するスイッチ
トキャパシタ等価抵抗4,5及び6の詳細回路を第2図
(a)及び第2図(b)に示す。
Next, detailed circuits of the switched capacitor equivalent resistors 4, 5, and 6 forming the adder circuit 2 in FIG. 1 are shown in FIG. 2(a) and FIG. 2(b).

第2図(a)及び(b)において、アナログスイッチ1
2,13.19及び20は、第3図(a)のクロック信
号が“H”レベルのときにONL、“L ″レベルのと
きにOFFする。また、アナログスイッチ14,15,
17及び18は、第3図(b)のクロック信号が“H”
レベルのときにONL、、L”レベルのときにOFFす
る。これら一連の動作をクロック周波数f8で繰返すこ
とにより、次式に示す等価抵抗Rを実現する。
In FIGS. 2(a) and (b), analog switch 1
2, 13, 19, and 20 are ON when the clock signal in FIG. 3(a) is at the "H" level, and are OFF when the clock signal is at the "L" level. In addition, analog switches 14, 15,
17 and 18, the clock signal in FIG. 3(b) is "H"
It is ONL when the level is low, and OFF when the level is L''. By repeating these series of operations at the clock frequency f8, the equivalent resistance R shown in the following equation is realized.

■ 第2図(a)のスイッチトキャパシタ等価抵抗は、端子
A、B間に、キャパシタC□もしくは01′  が必ず
接続する。また、第2図(b)のスイッチトキャパシタ
等価抵抗は、入力端子Aの電圧の極性を反転して、端子
Bに伝達する特性、すなわちインバータとしての特性を
有する。従って、第2図(a)及び(b)のスイッチト
キャパシタ等価抵抗で構成する。加算回路2は、−入力
端子と出力端子とが開放にならないため出力が飽和せず
、かつ、入力の一方が、極性反転するために、減算機能
を持つ加算回路である。
(2) In the switched capacitor equivalent resistance shown in FIG. 2(a), a capacitor C□ or 01' is always connected between terminals A and B. Further, the switched capacitor equivalent resistance shown in FIG. 2(b) has a characteristic of inverting the polarity of the voltage at input terminal A and transmitting it to terminal B, that is, a characteristic as an inverter. Therefore, it is constructed with the switched capacitor equivalent resistance shown in FIGS. 2(a) and 2(b). The adder circuit 2 is an adder circuit that has a subtraction function because the - input terminal and the output terminal are not open, so the output is not saturated, and one of the inputs has the polarity inverted.

次に第1図において、オフセット電圧検出回路3を構成
する、スイッチトキャパシタ等価抵抗8及び9の詳細回
路を第2図(Q)に示す。第2図(Q)において、アナ
ログスイッチ22及び23は、第3図(a)のクロック
信号が“H”レベルのときにONL、、′L”レベルの
ときにOFFする。また、アナログスイッチ24及び2
5は、第3図(b)のクロック信号が“H”レベルのと
きにONL、′L”レベルのときにOFFする。これら
一連の動作をクロック周波数f8で繰返すことにより、
次式で示す入力側等価抵抗R及び帰還側等価抵抗R工が
実現できる。
Next, in FIG. 1, a detailed circuit of the switched capacitor equivalent resistors 8 and 9 constituting the offset voltage detection circuit 3 is shown in FIG. 2 (Q). In FIG. 2(Q), the analog switches 22 and 23 are ONL when the clock signal in FIG. and 2
5 is turned on when the clock signal in FIG. 3(b) is at the "H" level, and turned off when it is at the 'L' level.By repeating these series of operations at the clock frequency f8,
The input side equivalent resistance R and the feedback side equivalent resistance R shown in the following equations can be realized.

また、上記スイッチトキャパシタ等価抵抗R及びR′、
積分用キャパシタCa(第1図3内の10)で構成する
オフセット電圧検出回路(第1図の3)の時定数τ、利
得係数K及び伝達関数を次式に示す。
In addition, the above-mentioned switched capacitor equivalent resistances R and R',
The time constant τ, gain coefficient K, and transfer function of the offset voltage detection circuit (3 in FIG. 1) constituted by the integrating capacitor Ca (10 in FIG. 1) are shown in the following equation.

ω、                  ω。ω, ω, ω.

第4図(a)に、中心周波数をf、とする第1図に示す
スイッチトキャパシタフィルタ1のゲイン−周波数特性
例を示す。
FIG. 4(a) shows an example of the gain-frequency characteristic of the switched capacitor filter 1 shown in FIG. 1, where the center frequency is f.

第4図(b)に、第1図に示すオフセット電圧検出回路
のゲイン−周波数特性例を示す。
FIG. 4(b) shows an example of the gain-frequency characteristics of the offset voltage detection circuit shown in FIG. 1.

オフセット電圧検出回路は、オフセット電圧である直流
成分を検出し、加算回路に極性反転して加えるため、第
4図(b)に示すように、ゲイン及び位相誤差を極めて
小さくするため、信号周波数領域を十分に減衰させる必
要がある。これゆえに、オフセット電圧検出回路は、(
6)式より、大きい時定数を必要とする。
The offset voltage detection circuit detects the DC component, which is the offset voltage, and applies it to the adder circuit with its polarity inverted. Therefore, as shown in Figure 4(b), in order to minimize the gain and phase error, must be sufficiently attenuated. Therefore, the offset voltage detection circuit (
According to equation 6), a large time constant is required.

次に、本発明の詳細な説明する。Next, the present invention will be explained in detail.

第1図において、スイッチトキャパシタフィルタ1に、
第5図(a)に示す正弦波電圧viを入力すると、演算
増幅器のオフセット及びスイッチングノイズ等によるオ
フセット電圧v、1を含む、第5図(b)に示す階段波
形■0、が出力される。
In FIG. 1, a switched capacitor filter 1 includes:
When the sine wave voltage vi shown in Fig. 5(a) is input, the staircase waveform ■0 shown in Fig. 5(b), which includes an offset voltage v, 1 due to the offset of the operational amplifier and switching noise, is output. .

この出力電圧V。1及びゲインを1とするオフセット電
圧検出回路3の出力電圧v、7を、加算回路に入力する
ことにより、第5図(c)に示すように、オフセット電
圧が半減して■、2となる階段波形va2が出力される
This output voltage V. By inputting the output voltage v,7 of the offset voltage detection circuit 3 with a gain of 1 and a gain of 1 to the adder circuit, the offset voltage is halved to 2, as shown in FIG. A staircase waveform va2 is output.

さらに、第1図において、オフセット電圧検出回路3の
ゲインを例えば10倍にすると、加算回路2の出力は、
第5図(d)に示すように、オフセット電圧が十分小さ
いv、2′に低減した階段波形v、2′ が出力される
Furthermore, in FIG. 1, if the gain of the offset voltage detection circuit 3 is increased by, for example, 10 times, the output of the addition circuit 2 is
As shown in FIG. 5(d), a staircase waveform v,2' with a sufficiently small offset voltage v,2' is output.

すなわち、第1図において、オフセット電圧V、は、第
6図に示すように、オフセット電圧検出回路3のゲイン
を大きくするに伴い、低減できる。
That is, in FIG. 1, the offset voltage V can be reduced as the gain of the offset voltage detection circuit 3 is increased, as shown in FIG.

以上より、第1図の回路において、オフセット電圧検出
回路3の時定数及びゲインを十分大きくすることにより
、スイッチトキャパシタフィルタ1のオフセット自動補
償が可能となる。さらに、加算回路2及びオフセット電
圧検出回路3において発生するオフセット電圧も合わせ
て、補償できるものであることは言うまでもない。
As described above, in the circuit shown in FIG. 1, by making the time constant and gain of the offset voltage detection circuit 3 sufficiently large, automatic offset compensation of the switched capacitor filter 1 becomes possible. Furthermore, it goes without saying that the offset voltage generated in the adder circuit 2 and the offset voltage detection circuit 3 can also be compensated for.

第1図において、加算回路2及びオフセット電圧検出回
路3はスイッチトキャパシタ等価抵抗を従来の抵抗素子
で構成できることは言うまでもない。さらに、モノリシ
ックIC化する場合、加算回路2は演算が入力側と帰還
側のスイッチトキャパシタ等価抵抗のキャパシタの容量
比で実現できるので、高精度化可能である。オフセット
電圧検出回路3は、高精度化にする必要はなく、時定数
τ及びゲインが大きければよいので、大きな容量の積分
用キャパシタ10をIC外に設け、さらに、スイッチト
キャパシタ等価抵抗を従来の抵抗素子(拡散抵抗等)で
構成することも可能であり十分小さいエリアで実現でき
る。
In FIG. 1, it goes without saying that the switched capacitor equivalent resistance of the adder circuit 2 and the offset voltage detection circuit 3 can be constructed from conventional resistance elements. Furthermore, when implemented as a monolithic IC, the adder circuit 2 can perform calculations using the capacitance ratio of the switched capacitor equivalent resistance on the input side and the feedback side, so that higher accuracy is possible. The offset voltage detection circuit 3 does not need to be highly accurate, and only needs to have a large time constant τ and gain. Therefore, an integrating capacitor 10 with a large capacity is provided outside the IC, and the switched capacitor equivalent resistance is replaced with a conventional resistance. It is also possible to configure it with elements (diffused resistors, etc.), and it can be realized in a sufficiently small area.

次に、第7図に本発明の第2の実施例を示す。Next, FIG. 7 shows a second embodiment of the present invention.

30により構成する。30.

第7図に示す加算回路2は、第1図において述べた加算
回路であり、スイッチトキャパシタ等価抵抗4,5及び
6.演算増幅器7で構成する。第7図に示すオフセット
電圧検出回路30は、スイッチトキャパシタ等価抵抗2
7.キャパシタ29゜演算増幅器28で構成する。
The adder circuit 2 shown in FIG. 7 is the adder circuit described in FIG. It consists of an operational amplifier 7. The offset voltage detection circuit 30 shown in FIG.
7. It consists of a capacitor 29° and an operational amplifier 28.

次に、第7図において、オフセット電圧検出回路30を
構成するスイットキャパシタ等価抵抗27の詳細回路を
第2図(Q)に示す。第2図(Q)においてアナログス
イッチ22及び23は、第3図(a)のクロック信号が
II H13レベルのときにONL、、“L”レベルの
ときにOFFする。
Next, in FIG. 7, a detailed circuit of the switched capacitor equivalent resistance 27 constituting the offset voltage detection circuit 30 is shown in FIG. 2(Q). In FIG. 2(Q), the analog switches 22 and 23 are ON when the clock signal of FIG. 3(a) is at the IIH13 level, and OFF when the clock signal is at the "L" level.

また、アナログスイッチ24及び25は、第3図(b)
のクロック信号が“H′″レベルのときにONL、′L
”レベルのときにOFFする。これら一連の動作をクロ
ック周波数f、で繰返すことにより、次式に示すスイッ
トキャパシタ等価抵抗 タ等抵抗R9積分用キャパシタc4で□構成するオ  
 ゛フセット電圧検出回路の時定数τおよび伝達関数を
次式に示す。
Further, the analog switches 24 and 25 are as shown in FIG. 3(b).
ONL, 'L' when the clock signal is at "H'" level.
By repeating these series of operations at the clock frequency f, the switch capacitor equivalent resistance R9 configured with the integral capacitor c4 shown in the following equation is turned off.
The time constant τ and transfer function of the offset voltage detection circuit are shown in the following equation.

ω・                   ω。ω・               ω.

第4図(b)に、第7図に示すオフセット電圧検出回路
30のゲイン−周波数特性例を示す。この場合演算増幅
器28を、ボルテージフォロワ形にしているので、利得
係数には1となる。第7図においてオフセット電圧検出
回路30は、オフセット電圧である直流成分を検出し、
直接、加算回路に極性反転して加えるため、第4図(b
)に示すように、ゲイン及び位相誤差を極めて小さくす
るため、信号周波数領域を十分に減衰させる必要がある
。これゆえに、オフセット電圧検出回路は、(9)式よ
り、大きい時定数を必要とすることなどは、上記第1図
の実施例と全く同様である。
FIG. 4(b) shows an example of the gain-frequency characteristics of the offset voltage detection circuit 30 shown in FIG. 7. In this case, since the operational amplifier 28 is of a voltage follower type, the gain coefficient is 1. In FIG. 7, the offset voltage detection circuit 30 detects a DC component that is an offset voltage,
In order to add the polarity directly to the adder circuit with inverted polarity,
), it is necessary to sufficiently attenuate the signal frequency domain in order to make the gain and phase errors extremely small. Therefore, the offset voltage detection circuit requires a larger time constant than equation (9), which is exactly the same as the embodiment shown in FIG. 1 above.

次に本発明の詳細な説明する。Next, the present invention will be explained in detail.

第7図において、スイッチトキャパシタフィルタ1に、
第8図(a)に示す正弦波電圧Viを入力すると、演算
増幅器のオフセット及びスイッチングノイズ等によるオ
フセット電圧V、1を含む、第8図(b)に示す階段波
形v、1を出力する。この出力電圧v、1をオフセット
検出回路30に入力することにより、第8図(c)に示
すように、オフセット電圧v、1が検出できる。さらに
、加算回路2に上記スイッチトキャパゾタフィルタ1の
出力電圧V 61及びオフセット電圧検出回路の出力電
圧、1を入力する。従って加算回路2は、第8図(d)
に示すように、自ら発生するわずかなオフセット電圧v
、3を含む、信号成分からオフセット電圧を減算した出
力電圧V。3が得られ、オフセット電圧自動補償できる
In FIG. 7, in the switched capacitor filter 1,
When the sine wave voltage Vi shown in FIG. 8(a) is input, a staircase waveform v,1 shown in FIG. 8(b) including an offset voltage V,1 due to the offset of the operational amplifier, switching noise, etc. is output. By inputting this output voltage v,1 to the offset detection circuit 30, the offset voltage v,1 can be detected as shown in FIG. 8(c). Furthermore, the output voltage V 61 of the switched capacitor filter 1 and the output voltage 1 of the offset voltage detection circuit are input to the adder circuit 2 . Therefore, the adder circuit 2 is as shown in FIG. 8(d).
As shown in , the slight offset voltage v generated by itself
, 3, the output voltage V is the signal component minus the offset voltage. 3 is obtained, and offset voltage can be automatically compensated.

本発明では、スイッチトキャパシタ1で発生するオフセ
ット電圧を忠実に補償するため、オフセット電圧検出回
路30が、利得係数が1であることを特長としている。
The present invention is characterized in that the offset voltage detection circuit 30 has a gain coefficient of 1 in order to faithfully compensate for the offset voltage generated in the switched capacitor 1.

第7図において、加算回路2及びオフセット電圧検出回
路30は、スイッチトキャパシタ等価抵抗を従来の抵抗
素子でも構成できることは言うまでもない。
In FIG. 7, it goes without saying that the added circuit 2 and the offset voltage detection circuit 30 can be constructed by using conventional resistance elements as the switched capacitor equivalent resistance.

さらに、モノリシックIC化する場合、加算回路2は、
第1図と同様、演算がスイッチトキャパシタ等価抵抗の
キャパシタの容量化で実現できるので、高精度化可能で
ある。オフセット電圧検出回路は、高精度化にする必要
はなく、ゲインが1、時定数τが十分大きければよいの
で、大きな容量の積分用キャパシタをIC外に設け、さ
らに、スイッチトキャパシタ等価抵抗を従来の抵抗素子
(拡散抵抗等)で構成することも可能であり、十分小さ
いエリアで実現可能となる。
Furthermore, when converting into a monolithic IC, the adder circuit 2 is
As in FIG. 1, since calculations can be realized by increasing the capacitance of a switched capacitor equivalent resistance, high accuracy is possible. The offset voltage detection circuit does not need to be highly accurate; it only needs to have a gain of 1 and a sufficiently large time constant τ. Therefore, a large-capacity integrating capacitor is provided outside the IC, and the switched capacitor equivalent resistance is replaced with the conventional one. It is also possible to configure it with a resistive element (diffused resistor, etc.), and it can be realized in a sufficiently small area.

フィルタ39.オフセット電圧検出回路3により構成す
る。
Filter 39. It is composed of an offset voltage detection circuit 3.

第9図に示すスイッチトキャパシタバンドパスフィルタ
39は、スイッチトキャパシタ等価抵抗31.32,3
3及び34、キャパシタ35及び36、演算増幅器37
及び38で構成する。
The switched capacitor band pass filter 39 shown in FIG. 9 has switched capacitor equivalent resistances 31, 32, 3
3 and 34, capacitors 35 and 36, operational amplifier 37
and 38.

次に、第9図において、スイッチトキャパシタバンドパ
スフィルタ39及びオフセット電圧検出回路3を構成す
るスイッチトキャパシタ等価抵抗31.32.33及び
34の詳細回路を第2図(Q)及び(d)に示す。第2
図(c)及び(d)において、アナログスイッチ22及
び23は、第3図(a)のクロック信号がH”レベルの
ときにONL、、′L″レベルのときにOFFする。ま
た、アナログスイッチ24及び25は第3図(b)のク
ロックが“H”レベルのときにON L 、L ”レベ
ルのときにOFFする。これら一連の動作を第9図にお
いて、スイッチトキャパシタバンドパスフィルタの伝達
関数を次式に示す。
Next, in FIG. 9, detailed circuits of the switched capacitor band-pass filter 39 and the switched capacitor equivalent resistances 31, 32, 33 and 34 that constitute the offset voltage detection circuit 3 are shown in FIGS. 2(Q) and (d). . Second
In FIGS. 3(c) and 3(d), the analog switches 22 and 23 are ON when the clock signal in FIG. 3(a) is at the H" level, and OFF when the clock signal is at the 'L' level. Further, the analog switches 24 and 25 are ON when the clock in FIG. 3(b) is at the "H" level, and OFF when the clock is at the "L" level.These series of operations are illustrated in FIG. The transfer function of the filter is shown in the following equation.

G =                (10)s”
十−s+ω、′ ω、ニジゃ新局波数 Q :選択度 H:利得係数 次に本発明の詳細な説明する。
G = (10)s”
10-s+ω,'ω, New station wave number Q: Selectivity H: Gain coefficient Next, the present invention will be explained in detail.

第9図においてスイッチトキャパシタバンドパスフイル
タ39に第1図(a)に示す正弦波電圧■、を入力する
と、演算増幅器オフセット及びスイッチングノイズ等に
よるオフセット電圧v0、を含む、第10図(b)に示
す階段波形V。1が出力される。この出力電圧をゲイン
が1のオフセット電圧検出回路3に入力し、さらに、オ
フセット電圧検出回路3の出力電圧を、バンドパスフィ
ルタ39の演算増幅器38の+側入力端子に入力する)
jンとにより、第10図(c)に示すように、オフ−セ
ット電圧が半減してv、2となる階段波形v、2が出力
される。
In FIG. 9, when the sine wave voltage shown in FIG. 1(a) is input to the switched capacitor bandpass filter 39, the voltage shown in FIG. 10(b) including the offset voltage v0 due to operational amplifier offset and switching noise, etc. The staircase waveform V shown in FIG. 1 is output. This output voltage is input to the offset voltage detection circuit 3 with a gain of 1, and the output voltage of the offset voltage detection circuit 3 is further input to the + side input terminal of the operational amplifier 38 of the bandpass filter 39)
As a result, as shown in FIG. 10(c), a staircase waveform v,2 in which the offset voltage is halved to v,2 is output.

さらに、第9図において、オフセット電圧検出回路3の
ゲインを例えば10倍にすると、スイッチトキャパシタ
バンドパスフィルタ39の出力V、は第10図(d)に
示すように、オフセット電圧がさらに、十分小さいvv
、、’ に低減した階段波形v、2′ が出力される。
Furthermore, in FIG. 9, when the gain of the offset voltage detection circuit 3 is increased by a factor of 10, the output V of the switched capacitor band-pass filter 39 has an even smaller offset voltage, as shown in FIG. 10(d). vv
A staircase waveform v,2' reduced to , ,' is output.

すなわち、第9図において、オフセット電圧V、は、第
11図に示すように、オフセット電圧検出回路3のゲイ
ンを大きくするに伴い、低減できる。
That is, in FIG. 9, the offset voltage V can be reduced as the gain of the offset voltage detection circuit 3 is increased, as shown in FIG.

以上より、第9図の回路において、オフセット電圧検出
回!!83の時定数およびゲインを十分太きくすること
により、スイッチトキャパシタバンドパスフィルタ39
のオフセット自動補償が可能である。さらに、オフセッ
ト電圧と信号成分との加算を、スイッチトキャパシタバ
ンドパスフィルタ第9図において、オフセット電圧検出
回路3はスイッチトキャパシタ等価抵抗を従来の抵抗素
子(拡散抵抗等)で構成できることは言うまでもない。
From the above, in the circuit of FIG. 9, offset voltage detection times! ! By making the time constant and gain of 83 sufficiently thick, the switched capacitor band pass filter 39
Offset automatic compensation is possible. Furthermore, it goes without saying that in the switched capacitor band-pass filter shown in FIG. 9, the offset voltage detection circuit 3 can configure the switched capacitor equivalent resistance with a conventional resistance element (such as a diffused resistor) to add the offset voltage and the signal component.

さらに、モノリシックIC化する場合、オフセット電圧
検出回路3は、高精度化にする必要はなく、時定数τ及
びゲインが大きければよいので、大きな容量の積分用キ
ャパシタ10をID外に設け、さらに、スイッチトキャ
パシタ等価抵抗を従来の抵抗素子(拡散抵抗等)で構成
することにより、小さいエリアで実現可能である。
Furthermore, when fabricating a monolithic IC, the offset voltage detection circuit 3 does not need to be highly accurate, and only needs to have a large time constant τ and gain, so an integrating capacitor 10 with a large capacity is provided outside the ID. By configuring the switched capacitor equivalent resistance with a conventional resistance element (diffused resistance, etc.), it can be realized in a small area.

また、バンドパスフィルタのみならず、ローパスフィル
タについても同様にオフセット自動補償可能である。第
12図にスイッチトキャパシタローパスフィルタのオフ
セット電圧自動補償回路の構成例を示す。図tこおいて
、ローパスフィルタでは出力端子である第2段の演算増
幅器38の出力を、オフセット電圧検出回路3に接続し
、さらに、オフセット電圧検出回路3の出力を、フィル
タの第1段の演算増幅器37の+側端子に接続すること
により、バンドパスフィルタと同様、オフセラ以上述べ
た如く、本発明によれば、スイッチトキャパシタフィル
タにおいて、演算増幅器のオフセット電圧及びスイッチ
ング動作によって発生するオフセット電圧を自動的に補
償でき、また、オフセット電圧の抽出部をラフな精度で
実現できるので、素子の初期値偏差及び変動に対して十
分対処でき、スイッチトキャパシタフィルタの特性を大
幅に向上しつる。従って、実用上のメリットは非常に大
きい。
Furthermore, automatic offset compensation is possible not only for bandpass filters but also for lowpass filters. FIG. 12 shows a configuration example of an automatic offset voltage compensation circuit for a switched capacitor low-pass filter. In FIG. By connecting to the + side terminal of the operational amplifier 37, the offset voltage of the operational amplifier and the offset voltage generated by the switching operation can be suppressed in the switched capacitor filter according to the present invention as described above. Since it can be automatically compensated and the offset voltage extraction section can be realized with rough accuracy, it is possible to sufficiently deal with initial value deviations and fluctuations of the elements, and the characteristics of the switched capacitor filter can be greatly improved. Therefore, the practical advantages are very large.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明によるスイッチトキャパシタフィルタの
オフセット電圧自動補償回路の第1の実施例、第2図は
スイッチトキャパシタ等価抵抗の例を示す回路図、第3
図はスイッチング素子の駆動波形を示す波形図、第4図
は第1の実施例におけるスイッチトキャパシタフィルタ
及びオフセット電圧検出回路のゲイン−周波数特性例、
第5図は第1の実施例における各部の波形を示す波形図
、第6図は第1の実施例におけるオフセット電圧検出回
路のゲインに対するオフセット電圧、第7図は本発明に
よるスイッチトキャパシタフィルタのオフセット電圧自
動補償回路の第2の実施例、第8図は第2の実施例にお
ける各部の波形を示す波形図、第9図は本発明によるス
イッチトキャパシタフィルタのオフセット電圧自動補償
回路の第3の実施例、第10図は第3の実施例における
各部の波形を示す波形図、第11図は第3の実施例にお
けるオフセット検出回路のゲインに対するオフセット電
圧、第12図は第3の実施例−の変形例を示す。
FIG. 1 shows a first embodiment of an automatic offset voltage compensation circuit for a switched capacitor filter according to the present invention, FIG. 2 is a circuit diagram showing an example of a switched capacitor equivalent resistance, and FIG.
The figure is a waveform diagram showing the drive waveform of the switching element, and FIG. 4 is an example of the gain-frequency characteristics of the switched capacitor filter and offset voltage detection circuit in the first embodiment.
FIG. 5 is a waveform diagram showing the waveforms of various parts in the first embodiment, FIG. 6 is the offset voltage with respect to the gain of the offset voltage detection circuit in the first embodiment, and FIG. 7 is the offset of the switched capacitor filter according to the present invention. A second embodiment of the automatic voltage compensation circuit, FIG. 8 is a waveform diagram showing waveforms of various parts in the second embodiment, and FIG. 9 is a third embodiment of the automatic offset voltage compensation circuit for a switched capacitor filter according to the present invention. For example, Fig. 10 is a waveform diagram showing the waveforms of each part in the third embodiment, Fig. 11 is the offset voltage with respect to the gain of the offset detection circuit in the third embodiment, and Fig. 12 is the waveform diagram of the third embodiment. A modified example is shown.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、演算増幅器、所定周波数でスイッチングされるスイ
ッチング素子とキャパシタとで構成されるスイッチトキ
ャパシタフィルタにおいて、スイッチトキャパシタフィ
ルタの出力から直流分を検出する回路をスイッチトキャ
パシタに対して前向き又は後向きに設け、スイッチトキ
ャパシタフィルタ回路の出力と合成することを特徴とす
るスイッチトキャパシタフィルタのオフセット自動補償
回路。 2、上記第1項において、該フィルタ出力を加算回路に
接続し、該加算回路出力をゲインn倍の直流分検出回路
に接続し、さらに、該直流分検出回路出力を該加算回路
にフィードバック接続することを特徴とするオフセット
自動補償回路。 3、上記第1項において、該フィルタ出力をゲインが1
倍の直流分検出回路に接続し、さらに、加算回路に、該
直流分検出回路と該フィルタ出力を入力することを特徴
とするオフセット自動補償回路。 4、上記第1項において、該フィルタ出力をゲインがn
倍の直流分検出回路に接続し、該出力を上記したスイッ
チトキャパシタフィルタ内の演算増幅器の+側端子にフ
ィードバック接続するようにしたことを特徴とするオフ
セット自動補償回路。
[Scope of Claims] 1. In a switched capacitor filter composed of an operational amplifier, a switching element switched at a predetermined frequency, and a capacitor, a circuit for detecting a DC component from the output of the switched capacitor filter is configured to face the switched capacitor. Alternatively, an automatic offset compensation circuit for a switched capacitor filter, which is provided facing backward and is combined with the output of the switched capacitor filter circuit. 2. In the above item 1, the filter output is connected to an adder circuit, the adder circuit output is connected to a DC component detection circuit with a gain of n times, and the DC component detection circuit output is feedback-connected to the adder circuit. An offset automatic compensation circuit characterized by: 3. In the first term above, the filter output has a gain of 1.
An automatic offset compensation circuit characterized in that it is connected to a double DC component detection circuit, and further inputs the DC component detection circuit and the filter output to an adder circuit. 4. In the first term above, the filter output has a gain of n
An automatic offset compensation circuit characterized in that it is connected to a double DC component detection circuit, and its output is connected as a feedback to the + side terminal of an operational amplifier in the above-mentioned switched capacitor filter.
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