KR850001124B1 - 표유용량(Stray Capacity)의 영향을 제거한 스위치드 캐패시터필터 - Google Patents

표유용량(Stray Capacity)의 영향을 제거한 스위치드 캐패시터필터 Download PDF

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표유용량(Stray Capacity)의 영향을 제거한 스위치드 캐패시터필터
제1(a)도는 종래의 1차 스위치드 캐패시터 소자를 표시한 회로도 제1(b)도는 제1(a)도에 도시한 소자의 스위치를 온, 오프 제어하는 방법을 표시한 타이밍 챠트(Timing Chart).
제2도는 종래 사용되어온 스위치드 캐패시터 필터에 사용되는 스위츠를 집적화한 실시예를 표시한회로도.
제3도는 스위치드 캐패시터 필터에 사용되는 캐패시터를 집적화한 실시예의 구조를 표시한 단면도.
제4도는 모오스 전개효과 트랜지스터(MOS-FET)의 구조를 표시한 단면도.
제5(a)도는 종래의 1차 스위치드 캐패시터를 소자를 집적화한 경우 발생되는 표유용량의 영향을 제기시키기 위한 본 발명의 실시 회로도.
제5(b)도는 제5(a)도에 도시한 회로에 있어서 스위치를 온, 오프 제어하는 방법을 표시하는 타이망챠트.
제6(a)도는 종래의 2차 스위치드 캐패시터를 소자를 직적화한 실시회로도.
제6(b)도는 제5(b)도에 도시한 스위칭 제어방법을 응용한 실시예를 표시한 타이망챠트.
제7(a)도는 종래의 2차스위치드 캐패시터 소자를 개선한 본 발명의 실시회로도.
제7(b)도는 제7(a)도에 도시한 회로에 있어서 스위치를 온, 오프 제어하는 방법을 표시하는 타이망챠트.
제8(a)도는 종래의 N차 스위치드 캐패시터 소자를 표시한 회로도.
제8(b)도는 본 발명을 적용키 위한 N차 스위치드 캐패시터 소자를 표시한 회로도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
OP1, OP2 : 연산증폭기 A1, A2 : 스위치 및 캐패시터로 구성된 회로
S1-SN : 스위치 S6'-SN' : 스위치
C1-CN : 캐패시터 1 : N채널형 MOS-FET
2 : P채널형 MOS-FET 3 : 인버어터
본 발명은 캐패시터, 스위치 및 연산증폭기(Operation Amplifier)로 구성되는 스위치드 캐패시터필터(Switched Capaciter Filter)를 소형집적(IC)화 함에 있어서 표유용량의 영향을 제거한 스위치드 캐패시터 필터에 관한 것이다.
종래의 스위치드 캐패시터 필터에 사용되는 스위치로는 제2도에 도시한 바와같이 P채널형 모오스 전게 효과 트랜지스터(P Channnel Type MOS-FET)(2), N채널형 모오스 전게효과 트랜지스터(N Channel Type MOS-FET)(1) 및 인버어터(Inverter)(3)로 구성된 소위트랜스미션게이트(Transmission Gate)라 칭하는 소자가 사용되어 왔으며, 또한 캐패시터로서는 제3도에 도시한 바와같이 일반적인 반도체 소자공정상의 산화막(SiO2)보다도 두께가 얇은 산화막을 형성하여 얻어진 모오스 캐패시터(MOS Capacitor)가 사용되어 왔다.
그러나 이와같은 스위치 및 캐패시터를 포함하는 구조를 가지는 스위치드 캐패시터 필터를 집적(IC)화 할 경우에는 제3도, 제4도에 도시한 바와같이 스위치 및 캐패시터에 각각의 표유용량(Stray Capacity)들이 발생하여 필터 특성에 지대한 영향을 미치게 되므로 스위치드 캐패시터 필터를 소형 집적(IC)화 할 수가 없는 물제점이 야기 되었다.
이를 상술하면 다음과 같다.
제1(a)도에서와 같은 스위치도 캐패시터 소자를 제5(a)도에 도시한 바와같이 스위치드 캐패시터 필터로서 집적(IC)화 시켰다고 가정하고, 제1(b)도에 도시한 스위칭 타임(Switching Time)으로 하여 스위치(S1)(S2)와 스위치(S3)(S4)를 일정한 주기(T)를 반복해서 연속동작시키게 되면, 스위치(S1)(S2)가 온(ON)되는 경우에는 그 전주기의 스위치(S3)(S4)가 온(ON)되는 순간에 발생되는 표유용량 성분(CS1 및 CS2에 충전된 전하) 이 제5(a)도에 도시한 연산증폭기(OP2)의 궤환 루우프(Feed Back Loop)를 통하여 흐르게 되어 필터 특성에 좋지 못한 영향을 미치게 되므로 스위치드 캐패시터 필터를 소형 집적(IC)화 하는데 많은 어려움이 뒤따랐으며, 또한 제6(a)도에 도시한 바와같이 두 개의 캐패시터(C1)(C2)가 병렬로 접속된 2차 스위치 캐패시터 소자를 사용하는 경우에 있어서도 역시 표유용량 성분(CS1-CS4의 충전 전하)의 영향으로 소형 집적(IC)화 할수 없는 문제점이 있었던 것이다.
본 발명은 종래의 이러한 문제점을 감안하여 연산증폭기의 궤환(Feed Back)회로에 스위치를 추가로 병렬 접속하고, 스위칭 온, 오프 제어시 또는 MOS 캐패시터 제조시에 발생되는 모든 표유용량 성분을 완전제거할 수 있도록 한 것으로서 이를 첨부도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
제5(a)도에 도시한 바와 같이 연잔증폭기(OP2)에 의해 미리 방전되도록 하여 표유용량 성분의 영향을 완전 제거 시킬 수 있으므로 스위치드 캐패시터 필터를 소형 집적화 할 수가 있는 것이다.
또한 제6(a)도에 도시한 바와같이 두개의 캐패시터(C1)(C2)를 병렬 접속한 스위치드 캐패시터 소자(2차 소자라 약칭함)를 사용하는 경우에 있어서도 제6(b)도에 도시한 바와같은 스위칭 타임을 가지는 종래의 스위치 온, 오프 제어 방법에 의하면, 스위치(S3)(S6)를 온(on) 상태로 하였을 때에는 두 주기전인 스위치(S1)(S6)가 온(on) 상태로 되는 순간에 발생되는 표유용량 성분(CS4에 충전된 전하)의 영향을 제거할 수가 없으며, 스위치(3)(S7)를 온(on) 상태로 하였을 때에는 두 주기전인 스위치(S1)(S7)가 온(on) 상태로 되는 순간에 발생되는 표유용량 성분(CS3에 충전된 전하)의 영향을 제거할 수가 없게 된다.
따라서 제7(a)도에서와 같이 제6도의 캐패시터(C1)(C2)에 각각 직렬로 스위치(S8)(S9)를 접속하고, 제7(b)도에 도시한 바와같은 스위칭 타임을 가지는 본발명에 의하면, 스위치(S3)가 온 상태로 되기 전에 스위치(S6)(S4)(S5)가 온 상태로 되어 제7(a)도에 도시한 바와같은 2차 소자를 집적(IC)화 할 경우에 문제점으로 야기되는 표유용량 성분의 영향을 완전히 제거할 수 있게 된다.
또한 제1(a)도에 도시한 1차 소자에 N개의 캐패시터를 병렬로 접속한 예, 즉 제8(a)도에 도시한 바와같은 종래의 N차 소자에 있어서도 본발명을 이용하여 전술한 표유용량 성분의 영향을 완전 제거할 수 있게 된다.
도면중 설명되지 않은 부호 A1, A2는 스위치와 캐패시터로 구성된 회로이고, OP1은 연산증폭기이다.
이상에서와 같이 본 발명은 캐패시터, 스위치 및 연산증폭기로서 구성되는 스위치드 캐패시터 필터를 집적(IC)화 하는데 있어서 난제로서 부각되었던 표유용량(Stray Capacity)의 영향을 완전 제거할 수 있도록 하므로서 스위치드 캐패시터 필터의 특성을 개선 할 뿐만 아니라 소형 집적(IC)화 할 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims (2)

  1. (정정) 연산증폭기(OP2), 스위치(S2)(S1)(S3)(S4)로 구성되는 스위치드 캐패서터 필터에 있어서, 표유용량(CS1)(CS2)을 제거할 수 있도록 연산증폭기(OP2) 반전입력단자와 출력단자 사이에 스위치(S5)를 설치한 것을 특징으로 하는 표유용량을 제거한 스위치드 캐패시터 필터.
  2. (삭제)
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