KR940009396B1

KR940009396B1 - 저역 통과 필터

Info

Publication number: KR940009396B1
Application number: KR1019920005294A
Authority: KR
Inventors: 구승엽; 정덕영
Original assignee: 삼성전자주식회사; 김광호
Priority date: 1992-03-30
Filing date: 1992-03-30
Publication date: 1994-10-07
Also published as: KR930020837A

Abstract

내용 없음.

Description

저역 통과 필터

제1도는 종래의 가변 임피이던스를 이용한 저역 통과 필터의 블럭도이다.

제2도는 종래의 가변 임피이던스를 이용한 저역 통과 필터의 블럭도이다.

제3도는 본 발명에 따른 일 실시예의 가변 임피이던스를 이용한 저역 통과 필터의 블럭도이다.

제4도는 본 발명에 따른 다른 실시예의 가변 임피이던스를 이용한 저역 통과 필터의 블럭도이다.

제5도는 본 발명에 따른 저역 통과 필터의 주파수에 따른 전압의 변화를 시뮬레이션한 그래프이다.

본 발명은 저역 통과 필터에 관한 것으로, 특히 가변 임피이던스를 이용한 저역 통과 필터에 관한 것이다.

종래의 가변 임피이던스를 사용한 저역 또는 통과 필터는 캐패시터의 크기가 너무 커서 집적화 하기가 용이하지 못하였다.

제1도는 종래의 가변 임피이던스를 이용한 저역 통과 필터의 블럭도를 나타내는 것이다.

제1도에 있어서, 저역 통과 필터는 입력 전압(Vin)을 입력하는 비반전 입력단자와 접지전압이 인가되는 반전 출력단자를 가진 가변 임피이던스 회로(1), 상기 가변 임피이던스 회로(1)의 비반전 출력단자와 접지 전압사이에 연결된 캐패시터(C1), 상기 가변 임피이던스 회로(1)의 비반전 출력단자에 연결된 입력단자와 상기 가변 임피이던스 회로(1)의 반전 입력단자에 연결된 출력단자를 가진 버퍼(2)로 구성되어 있다.

상기 구성은 가변 임피이던스 회로(1)의 출력신호를 캐패시터(C)를 통하여 출력하는 저역 통과 필터의 일반적인 구성이다.

상기 구성의 전달함수(H(s))를 구하여 보면 다음과 같다.

여기에서, 극점을 100Hz로 하고, 캐패시터가 200pF이라면 Gm1은 아래와 같이 나타내어진다.

Gm1=2π C1 f_p≒0.126×10^-6

이다. 즉, Gm1=1.26×10^-7이므로 가변 임피이던스 회로(1)는 상당히 적은 Gm을 갖도록 해야 한다. 또한, 캐패시터가 100pF임으로 줄어들면 가변 임피이던스 회로의 Gm1은 1/2로 줄어들므로 DC오프셋에 심각한 영향을 받으므로 IC칩 내부에 구현하기는 거의 불가능하게 된다.

제2도는 종래의 가변 임피이던스 회로를 사용한 저역 통과 필터의 블럭도이다.

제2도에 있어서, 저역 통과 필터는 압력 전압(Vin)을 입력하는 비반전입력단자와 접지전압에 연결된 반전출력단자를 가진 가변 임피이던스 회로(10), 상기 가변 임피이던스 회로(10)의 비반전출력단자와 접지전압 사이에 직렬 연결된 저항(R1)과 캐패시터(C2), 상기 가변 임피이던스 회로(10)의 비반전출력단자와 출력전압단자(Vout) 사이에 연결된 저항(R2), 상기 출력전압단자(Vout)에 연결된 반전입력단자와 상기 저항(R1)과 캐패시터(C2)의 공통점에 연결된 비반전입력단자와 상기 출력전압단자(Vout)와 상기 가변 임피이던스 회로(10)의 반전입력단자에 연결된 출력단자를 가진 버퍼(20)로 구성되어 있다.

제2도에 있어서, 가변 임피이던스 회로(10)의 출력전류를 저항(R1)과 저항(R2)의 분배로 캐패시터에서 보는 총 상호콘덕턴스(Gm2)를 저항비 만큼 줄어들게 하는 것이다. 상기 제2도에 나타낸 회로의 총 상호콘덕턴스(Gmtotal)는

로 나타내어진다. 즉, 상호 콘덕턴스(Gm1)의 조절이 제1도에 나타낸 회로보다도 용이하고 DC오프셋의 개선도 용이해지지만 100Hz대역의 저역 통과 필터의 구현은 마찬가지로 200pF의 캐패시터가 필요하게 된다. 그 이유는 오프셋의 영향으로 Gm1을 극히 낮추면 저항(R1)과 저항(R2)의 저항비를 크게 할 수 없기 때문에 제1도의 약간 개선된 효과를 볼 수가 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 가변 임피이던스를 이용한 저역 통과 필터가 차지하는 면적을 줄일 수 있는 저역 통과 필터를 제공하는데 있다.

이와같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 저역 통과 필터는 입력전압을 입력하는 비반전 입력단자와 접지전압에 연결된 반전 출력단자를 가진 제1가변 임피이던스 회로, 상기 제1가변 임피이던스 회로의 비반전 출력단자와 접지전압 사이에 연결된 저항과 바이어스 전압원, 상기 제1가변 임피이던스 회로의 비반전 출력단자에 연결된 비반전 입력단자와 상기 저항과 바이어스 전압원의 공통점에 연결된 반전 입력단자와 접지전압에 연결된 반전 출력단자를 가진 제2임피이던스 회로, 상기 제2임피이던스 회로의 비반전 출력단자와 접지전압 사이에 연결된 캐패시터, 상기 제2가변 임피이던스 회로의 비반전 입력단자에 연결된 반전 입력단자와 상기 제1가변 임피이던스 회로의 반전 입력단자와 출력전압 발생단자에 공통 연결된 출력단자를 가진 버퍼를 구비한 것을 특징으로 하는 것과, 입력전압에 연결된 비반전 입력단자와 접지전압에 연결된 반전 출력단자를 가진 제1가변 임피이던스 회로, 상기 제1가변 임피이던스 회로의 비반전 출력단자와 상기 접지전압 사이에 직렬 연결된 제1저항과 바이어스 전압원, 상기 제1가변 임피이던스 회로의 비반전 출력단자에 연결된 비반전 입력단자와 상기 제1저항과 바이어스 전압원의 공통점에 연결된 반전 입력단자와 접지전압에 연결된 반전 출력단자를 가진 제2가변 임피이던스 회로, 상기 제2가변 임피이던스 회로의 비반전 출력단자와 출력전압 발생단자에 연결된 제2저항, 상기 제2가변 임피이던스 회로의 비반전 출력단자와 접지전압 사이에 직렬 연결된 제3저항과 캐패시터, 상기 출력전압 발생단자에 연결된 반전 입력단자와 상기 제3저항과 캐패시터의 공통점에 연결된 비반전 입력단자와 상기 출력전압 발생단자와 상기 제1가변 임피이던스 회로의 반전 입력단자에 공통 연결된 출력단자를 가진 버퍼를 구비한 것을 특징으로 한다.

첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명에 따른 가변 임피이던스를 이용한 저역 통과 필터를 설명하면 다음과 같다.

제3도에 있어서, 저역 통과 필터는 입력전압(Vin)을 입력하는 비반전입력단자와 접지전압에 연결된 반전출력단자를 가진 제1가변 임피이던스 회로(100), 상기 제1가변 임피이던스(100)의 비반전출력단자와 접지전압 사이에 직렬연결된 저항(R3)과 바이어스전압(Vbias), 상기 제2가변 임피이던스 회로(100)의 비반전출력단자에 연결된 비반전입력단자와 상기 저항(R3)과 상기 바이어스전압(Vbias)의 공통점에 연결된 반전입력단자와 접지전압에 연결된 반전출력단자를 가진 제2가변 임피이던스 회로(200), 상기 제2가변 임피이던스 회로(200)의 비반전출력단자와 접지전압 사이에 연결된 캐패시터(C3) 및 상기 제2가변 임피이던스 회로(200)의 비반전출력단자에 연결된 반전입력단자와 상기 제1가변 임피이던스 회로(100)의 반전입력단자에 연결된 출력전압단자(Vout)를 가진 버퍼(30)으로 구성되어 있다.

상기 구성의 전달함수(H(s))를 구하면 다음과 같다.

즉,이다. 그래서, 캐패시터(C3)에서 보는 Gmtotal=R5ㆍGm3ㆍGm4이므로 종래 기술보다 훨씬 적은 Gmtotal을 구할 수 있다. 따라서, 캐패시터의 용량이 줄어들더라도 종래의 저역 통과 필터가 가진 주파수 특성을 가진다.

제4도는 본 발명에 따른 다른 실시예의 저역 통과 필터의 블럭도이다.

제4도에 있어서, 저역 통과 필터는 입력전압(Vin)을 입력하는 비반전입력단자와 접지전압에 연결된 반전출력단자를 가진 제1가변 임피이던스 회로(400), 상기 제1가변 임피이던스 회로(400)의 비반전출력단자와 접지전압 사이에 연결된 저항(R4)과 바이어스전압(Vbias), 상기 제1가변 임피이던스 회로(400)의 비반전 출력단자에 연결된 비반전입력단자와 상기 저항(R4)과 상기 바이어스전압(Vbias)의 공통점에 연결된 반전입력단자와 접지전압에 연결된 비반전출력단자를 가진 제2가변임피이던스 회로(500), 상기 제2가변 임피이던스 회로(500)의 비반전출력단자와 접지전압 사이에 연결된 저항(R5)와 캐패시터(C4), 상기 제2가변 임피이던스(500)의 비반전출력단자와 출력전압(Vout) 사이에 연결된 저항(R6), 상기 저항(R5)와 캐패시터(C4)의 공통점에 연결된 비반전입력단자와 출력전압(Vout)에 연결된 반전입력단자와 출력전압(Vout)와 상기 제1가변 임피이던스 회로(400)의 반전입력단자에 연결된 출력단자를 가진 버퍼(600)으로 구성되어 있다.

상기 구성은 제3도의 구성보다 더욱 Gmtotal값을 줄일 수 있는 더 좋은 실시예이다.

본 발명과 종래의 회로의 DC오프셋을 비교하여 보면, 제1도와 제2도에서 발생되는 오프셋은 Gm을 낮추기 위하여 가변 임피이던스 회로의 에미터 저항(Re)을 크게 해야 하는데, 이것은 심각한 오프셋을 일으키며 결국 Gm의 값은 전류비의 조절로 크게 개선시키게 된다. 이것은 오프셋에 영향을 주게 된다. 그러나, 본 발명에서는 Gm3ㆍGm4의 곱셈으로 Gmtotal이 결정되며 가변 임피이던스 회로의 에미터저항을 크게 할 필요도 없고, 전류비의 비율도 크게 할 필요가 없으므로 전체적인 오프셋을 감소시킬 수 있다. 즉, 2단 이상의 결합도 충분한 DC 오프셋의 영향을 줄일 수 있는 것이다. 따라서, 상기와 같은 구성은 캐패시터의 값은 종래에 비해 1/2 이하로 줄일 수 있고 집적화시에 레이아웃 면적을 줄일 수 있으며 비용이 절감된다.

예를 들어, 100Hz 정도의 극점을 갖는 저역 통과 필터의 설계는 종래의 방법을 사용하면 캐패시터가 약 200pF이 필요했으나 본 발명의 방법을 사용하면, 80pF 정도로 구현이 가능해진다.

제5도는 본 발명에 따른 회로의 시뮬레이션 결과를 나타내는 것이다.

제5도에 있어서, 주파수 특성은 80Hz 정도의 저역 통과 필터가 된다. Gm1=Gm2=10 정도를 필요로 했기 때문에, Gm1의 Re=100K=Gm2의 에미터저항(Re) 정도로서, 오프셋 요인이 상당히 감소한다. 종래의 회로는 에미터저항(Re)는 7937K로써 전류비도 커야 실현가능함으로 오프셋은 증가한다.

따라서, 본 발명에 따른 가변 임피이던스를 이용한 저역 통과 필터는 종래와 동일한 주파수 특성을 가지면서, 집적화시에 칩 면적을 줄일 수 있다.

Claims

입력전압을 입력하는 비반전 입력단자와 접지전압에 연결된 반전 출력단자를 가진 제1가변 임피이던스 회로 ; 상기 제1가변 임피이던스 회로의 비반전 출력단자와 접지전압 사이에 연결된 저항과 바이어스 전압원 ; 상기 제1가변 임피이던스 회로의 비반전 출력단자에 연결된 비반전 입력단자와 상기 저항과 바이어스 전압원의 공통점에 연결된 반전 입력단자와 접지전압에 연결된 반전 출력단자를 가진 제2임피이던스 회로 ; 상기 제2임피이던스 회로의 비반전 출력단자와 접지전압 사이에 연결된 캐패시터 ; 상기 제2가변 임피이던스 회로의 비반전 입력단자에 연결된 반전 입력단자와 상기 제1가변 임피이던스 회로의 반전 입력단자와 출력전압 발생단자에 공통 연결된 출력단자를 가진 버퍼를 구비한 것을 특징으로 하는 저역 통과 필터.
입력전압에 연결된 비반전 입력단자와 접지전압에 연결된 반전 출력단자를 가진 제1가변 임피이던스 회로 ; 상기 제1가변 임피이던스 회로의 비반전 출력단자와 상기 접지전압 사이에 직렬 연결된 제1저항과 바이어스 전압원 ; 상기 제1가변 임피이던스 회로의 비반전 출력단자에 연결된 비반전 입력단자와 상기 제1저항과 바이어스 전압원의 공통점에 연결된 반전입력단자와 접지전압에 연결된 반전 출력단자를 가진 제2가변 임피이던스 회로 ; 상기 제2가변 임피이던스 회로의 비반전 출력단자와 출력전압 발생단자에 연결된 제2저항 ; 상기 제2가변 임피이던스 회로의 비반전 출력단자와 접지전압 사이에 직렬 연결된 제3저항과 캐패시터 ; 상기 출력전압 발생단자에 연결된 반전 입력단자와 상기 제3저항과 캐패시터의 공통점에 연결된 비반전 입력단자와 상기 출력전압 발생단자와 상기 제1가변 임피이던스 회로의 반전 입력단자에 공통 연결된 출력단자를 가진 버퍼를 구비한 것을 특징으로 하는 저역 통과 필터.