JPS61269510A - フイルタ回路 - Google Patents

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】 〔技術分野〕 本発明はフィルタ回路に関し、特に半導体集積回路化に
好適なものである。

〔背景技術〕

電子機器は小型かつ軽量化される傾向にあシ、このため
電子回路の半導体集積回路化が進められている。この際
、問題になるのは半導体集積回路化が困難とされている
コンデンサ、コイル等の回路部品であシ、多くの場合は
外づけ部品となりている。

シカシ、コンデンサについて述べると、小容量のものは
半導体基板内に形成することが可能である。そこで、各
種のフィルタ回路、或いはコンデンサ全必要とする場合
、「電子デバイス事典」（昭和５１年３月２０日初版発
行、発行所株式会社ラジオ技術社、ｐｐ１６０〜１６１
）に示すような可変容量素子やジャンクション容量、更
にＭＯ８容量等が使用される。

上記可変容量素子に関する本発明者の検討によると、印
加電圧に対する容量変化の直線性が良好ではなく、所望
の容量を得るための制御が困難であることが判明した。

また、上記ジャンクション容量については、大容量を得
ようとすればＰＮ濃度金大にしなければならず、この場
合耐圧が小となることが判明した。更に、電源電圧が犬
であれば入力信号による容量変化を小にし得ることが明
らかになったが、電源電圧を大にすると小容量しか得ら
れない、という相反した問題点を有していることも本発
明者によって明らかにされた。

そこで、本発明者は、ＭＯ８容量を利用してフィルタ回
路を構成することを検討したのであるが、この場合はＭ
Ｏ８容量に±３０％もの誤差があり、その誤差を補正し
なければ遮断周波数を正確になし得ないことが明らかに
なった。

上記問題点に鑑み、本発明者は更に検討を重ね、遮断周
波数を決定するコンデンサの容量を検出し、これに対応
した制御信号によって抵抗の抵抗値を補正すれば、コン
デンサと抵抗の積によって決定される時定数、換言すれ
ば時定数の逆数で決定される遮断周波数をコンデンサの
バラツキの如何に関わらず、所望の値に補正し得ること
に気付いた。

そして、上記構成によれば、フィルタ回路を他の電子回
路と一体に半導体集積回路に構成することができ、現在
の電子機器の技術的動向をも満足し得ることができる。

本発明は上述の如き技術的観点からなされたものである
。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、半導体集積回路内に形成することがで
き、しかも遮断周波数の補正を正確になし得るフィルタ
回路を提供することにある。

本発明の上記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本
明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう
。

〔発明の概要〕

本願において開示される発明の概要を簡単に述べれば、
下記の通シである。

すなわち、半導体基板内に同一デバイスプロセスによっ
て複数のコンデンサを形成し、そのうちの１のコンデン
サと増幅器（ボルテイジフォロヮ回路）とによりて上記
コンデンサの誤差を検出する容量値検出フィルタ回路を
構成し、その出力信号と上記容量値検出回路に供給され
る基準信号を分圧した電圧とを比較器によりミ圧比較し
、その比較出力を制御信号として、他のコンデンサと増
幅器とで構成されたフィルタ回路の増幅器の抵抗を制御
することにより、コンデンサのバラツキに対応して遮断
周波数の補正全行い、且つ半導体集積回路化が可能なフ
ィルタ回路を得る、という本発明の目的を達成するもの
である。

〔実施例〕

以下、本発明を適用したフィルタ回路の一実施例を説明
する。

なお、第１図は半導体集積回路（以下においてＩＣとい
う）にて構成されたフィルタ回路の回路図であり、第２
図（Ａ）＠はローパスフィルタ及びバイパスフィルタを
説明するための概略図、第３図は回路動作を説明するた
めの特性図を示すみのである。

本実施例の特徴は、コンデンサの容量誤差を検出するた
めのダミー回路となる容量値検出フィルタ回路を設け、
その出力信号によって他のフィルタ回路の時定数、換言
すれば遮断周波数の補正を行うように構成したことにあ
る。

１番端子、２番端子に入力信号Ｖｉｎが供給されるが、
この信号は共通、或いは個ヌυに供給されても、ｔい。

１はローパスフィルタ回路であって本発明でいうフィル
タ回路に相当する。トランジスタＱ、−Ｑ、で構成され
たボルティジフォロヮ回路は、本発明でいう増幅器に相
当し、トランジスタＱ、に供給される制御信号Ｖｃによ
って入力側から出力側までの間の抵抗が可変する。そし
て、上記コンデンサＣ８は後述する各コンデンサと同様
に同一の半導体基板内に同一デバイスプロセスによって
形成されたものである。従って、上記ボルテイジフオロ
ワ回路とコンデンサＣ１とによって、積分特性を有する
フィルタ回路、言い換えればローパスフィルタ回路１が
形成される。ローパス回路１は、第２図（ト）に示すよ
うに簡略化して図示することができる。

ところで、上記ボルテイジフオロワ回路の抵抗は、下記
のようにして決定される。

すなわち、トランジスタＱ＋　、Ｑｔの各エミッタ抵抗
ｒｅは、当業者間において知られているよて、電流Ｉは
制御信号Ｖｃによって変化するので、エミッタ抵抗ｒｅ
も電流工によって可変されることになる。

そして、電流帰還のかかったボルテイジフオロワ回路の
入力側と出力側との間には、トランジスタＱ、、Ｑ、の
エミッタ抵抗ｒｅが介在しているので、両者の間の抵抗
はｒｅになる。コンデンサＣ１の入力信号Ｖｉｎに対す
るインピーダンスは、１　／　ｊ　６）ｃとなり、ロー
パスフィルタ回路１の利得Ｇｖは、Ｇｖ　＝　１　／　
ｒ　ｅ　・１／ｊωｃ＝１／ｊωａｒｅになる。上記エ
ミッタ抵抗ｒｅについて述べたように、抵抗ｒｅは制御
信号Ｖｃによって可変されるので、上記Ｇｖも電流■に
よって制御される。

また、ローパスフィルタ回路１の遮断周波数は、抵抗ｒ
ｅとコンデンサＣＩの積によって決定されるので、抵抗
ｒｅが上述のように制御信号Ｖｃによって可変されれば
、遮断周波数も制御信号Ｖｃによって決定される。

因みに、抵抗ｒｅは制御信号Ｖｃによってトランジスタ
Ｑｌ　、Ｑｔ　ｋ流れる電流に反比例する。

なお、上記制御信号Ｖｃは、後述する容量値検出フィル
タ回路３．比較器４等によって得られる。

次に、フィルタ回路の他の例として設けたバイパス回路
２について述べる。

トランジスタＱ１）−　Ｑｔ　ｓ　　はボルテイジフオ
ロワ回路を構成し、コンデンサＣ２は上記コンデンサＣ
１と同様に形成されたものである。この場合もボルテイ
ジフオロワ回路の抵抗は上記同様に決定され、しかも基
準電圧Ｖｒｅｆ　の交流抵抗を無視すれば、上記コンデ
ンサＣ２の一端はｒｅの抵抗を介して接地されることに
なる。

従って、上記バイパス回路２は、第２図０に示すように
微分回路を構成する。そして、バイパス回路２において
も、利得Ｇｖ、遮断周波数は上記同様に決定される。

次に、容量値検出フィルタ回路３（以下において検出回
路という）について述べる。

トランジスタＱｓ１〜Ｑｍｓは上記同様にボルテイジ７
オロワ回路を構成し、コンデンサＣ３は上記コンデンサ
Ｃ，，Ｃ，と同様に形成されたものである。そして、検
出回路３においても、利発Ｇｖや遮断周波数は上記同様
に決定される。

ここで注目すべきは、基準信号■８が供給されたときの
回路動作である。

すなわち、基準信号Ｖ８が供給されると、上記利得Ｇｖ
に対応した出力信号Ｖｏが得られる。出力信号Ｖｏは、
云うまでもなくコンデンサＣ３の容量値の誤差分に対応
したものであシ、その誤差分はデバイスプロセスが他の
コンデンサＣ１，Ｃ２と同一であることから同−誤差分
である、と考えてよい。従って、上記出力信号Ｖｏは上
記ｐ−パス回路１．バイパス回路２の誤差分とほぼ同一
の誤差分に対応したものになる。出力信号Ｖｏは整流用
のダイオードＤ、に印加される。なお、コンデンサＣａ
は平滑用のものでお９、出力信号Ｖ。

が直流化されて比較器４０反転入力端子に供給されるこ
とになる。

一方、基準信号Ｖｓは、抵抗Ｒ，，Ｒ２によって分圧さ
れる。従って、基準信号Ｖｓの電圧レベルに対応した電
圧がダイオードＤ、に印加されることになる。なお、コ
ンデンサｃｂは平滑用であり、分圧された基準信号Ｖｓ
が直流化されて比較器４の非反転入力端子に供給される
ことになる。

比較器４は両者の電圧差を検出し、電圧差に対応した出
力電圧、換言すれば制御信号Ｖｃを得る。

そして、制御信号ＶｃはトランジスタＱｓ　＋　　Ｑ＋
　ｓ　ｓＱｓ’ｓ　　ｋ介して各ボルテイジフォロヮ回
路の抵抗、す々わち上記ｒｅの抵抗値をコンデンサＣ３
の誤差に対応して制御する。コンデンサＣ３の誤差は、
上述のようにコンデンサＣ，，Ｃ２の誤差にほぼ等しい
ことから、コンデンサＣ，，Ｃ，の誤差に対応して遮断
周波数を決定する抵抗の抵抗値が調整されることになり
、Ｃ８・ｒｅあるいはＣ２・ｒｅで決定される時定数、
すなわちフィルタ回路１．２の遮断周波数が決定される
。

因みに、第３図は上記フィタ回路１の周波数特性を示し
、遮断周波数ｆ、は主としてコンデンサＣ８の誤差に対
応した出力信号ｖＯによって補正され、そのレベルＡは
抵抗Ｒ，、Ｒ，の分圧された電圧レベルによって決定さ
れる。

以上の回路動作から明らかなように、検出回路３、比較
器４はＩＣ内に形成されたコンデンサＣＩ、Ｃ！の誤差
を検出するための、言わばダミー回路として動作するも
のであシ、出力信号としてえられる制御信号Ｖｃによっ
て各フィルタ回路の遮断周波数の補正がなされる。

従って、ＩＣ内に形成された誤差の大きいコンデンサを
用いてフィルタ回路を構成するにも関わらず、遮断周波
数の設定を正確に行い得る。

〔効果〕

（１）ＩＣ内に複数のコンデンサを形成し、その内の１
のコンデンサの誤差に対応した制御信号によって他のコ
ンデンサと一体になって時定数を決定する抵抗の抵抗値
を制御するように構成することにより、ＩＣ内に形成さ
れるフィルタ回路の遮断周波数を正確に設定する、とい
う効果が得られる。

（２）上記制御信号は、制御信号を得るだめの基準信号
を分圧した電圧どの比較により得られるので、分圧比の
設定によ多制御信号のレベル、引いてはフィルタ回路の
基準レベルも任意に設定し得る、という効果が得られる
。

（３）上記（１）により、各種のフィルタ回路のＩＣ化
が容易になる、という効果が得られる。

以上に、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
形可能であることはいうまでもない。

例えば、フィルタ回路１，２の各遮断周波数を異なる周
波数となし、フィルタ回路１の出力信号Ｖｏｕｔ　ｋフ
ィルタ回路２の入力信号とし、いわゆるバンドパスフィ
ルタを構成することができる。

上記遮断周波数の相違は、トランジスタＱｌｌｌＱｓａ
　　のエミッタ面積を変えることにより行ってよく、ポ
ルテイジフオロワ回路の電流経路に抵抗等を設けてもよ
い。

また、コンデンサＣａ、Ｃｂは、コンデンサＣ１〜Ｃ８
とのデバイスプロセスで形成してもよく、更に大容量の
コンデンサにしてもよい。更に可変抵抗回路として電流
帰還のかからない、周波数特性の良い回路を用いても良
い。

〔利用分野〕

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フィルタ回路に適
用した例について述べたが、それに限定されるものでは
なく、例えばフィルタ回路を必要とするオーディオ機器
等に広く利用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すフィルタ回路の全体の
回路図、 第２図代（ロ）は上記フィルタ回路の要部の回路図、第
３図は上記フィルタ回路の回路動作の一例を説明する周
波数特性図を示す。 １・・・ローパス回路、２・・・バイパス回路、３・・
・容量値検出フィルタ回路、４・・・比較器、Ｃ１〜Ｃ
３５・・・トランジスタ、Ｃ１〜Ｃ８・・・コンデンｔ
、Ｒ１゜特開昭６ｌ−２６９５１０（５） 第　　２　　図 （Ａ） （Ｂ） 第　　３　　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、（１）半導体基板内に形成されたコンデンサと実質
   的に抵抗となる増幅器とによって構成され、制御信号に
   よって上記抵抗が所望の抵抗値に可変されるフィルタ回
   路、 （２）上記コンデンサと同一条件で形成されたコンデン
   サ及び実質的に抵抗となる増幅器とで構成され、制御信
   号によって上記抵抗が可変されるとともに、基準信号の
   供給により上記コンデンサの容量値に応答した出力信号
   を得る容量値検出フィルタ回路、 （３）上記容量値検出フィルタ回路の出力信号と上記基
   準信号とのレベル差を検出して上記フィルタ回路及び上
   記容量値検出フィルタ回路の上記抵抗を所望の抵抗値に
   可変するための上記制御信号を発生する比較器、 をそれぞれ具備し、上記制御信号により上記フィルタ回
   路の抵抗を可変して上記コンデンサの容量誤差の如何に
   関わらず上記フィルタ回路の遮断周波数を所定の値に保
   持し得るように構成したことを特徴とするフィルタ回路
   。