JP2749062B2 - Semiconductor circuit - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体集積回路に関し、特にモノリシツク
IC上でDA変換器と共存するのに好適なアナログ後置フイ
ルタに関する。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor integrated circuit, and more particularly to a monolithic integrated circuit.
An analog post-filter suitable for coexisting with a DA converter on an IC.
従来のDA変換器用後置フイルタは、日立評論69巻,7
号，第86頁（日立評論、VOL69No.7 P86）記載のよう
に、DA変換器集積回路の外部に設けられていた。この後
置フイルタは第２図に示すようにAD,DA変換により発生
する折り返しノイズを抑制するために使用されており、
インダクタとキヤパシタによるLCフイルタで構成される
場合が多い。Conventional post-filters for DA converters are described in Hitachi Review 69, 7
No. 7, page 86 (Hitachi Review, VOL69 No. 7 P86), it was provided outside the DA converter integrated circuit. This post-filter is used to suppress aliasing noise generated by AD / DA conversion as shown in FIG.
It is often composed of an LC filter consisting of an inductor and a capacitor.
又集積化フイルタに関しては、例えば特開昭60−7981
5にあるように、接合容量を使用したアクテイブRCフイ
ルタが従来技術として存在する。Regarding integrated filters, see, for example, JP-A-60-7981.
As described in 5, an active RC filter using a junction capacitance exists as a prior art.
上記従来技術は、DA変換器用の後置フイルタの集積化
について配慮がされていない。このため以下に示すよう
な矛盾した問題が生じる。The above prior art does not consider the integration of the post-filter for the DA converter. This causes inconsistent problems as described below.
1.DA変換器の出力ダイナミツクレンジはグリツチノイズ
を防ぐために大きくした方が良い。例えばビデオ信号を
処理する用途を考えると、S/N比は40dB以上は必要で、
これを満足するには、出力振幅を１〜2VPPにする必要が
ある。1. The output dynamic range of the DA converter should be increased to prevent glitch noise. For example, considering the use of processing video signals, the S / N ratio must be 40 dB or more.
To satisfy this, it is necessary to set the output amplitude to 1 to 2 V PP.
2.フイルタ回路に関しては、接合容量を使用した場合、
入力信号振幅を容量の非線形特性が信号に影響を与えな
い程度に、具体的には0.1〜0.2VPPに小さくする必要が
ある。2. Regarding the filter circuit, when using the junction capacitance,
To the extent that the non-linear characteristics of the capacitor input signal amplitude does not affect the signal, specifically, it is necessary to reduce the 0.1~0.2V PP.
上記の２つの問題を解決するためにはDA変換器の出力
を１〜2VPPにし、DA変換器とフイルタ回路の間に新たに
減衰器を設け、フイルタ入力信号を0.1〜0.2VPPにする
必要がある。この減衰器を例えば第３図に示すように単
に２つの抵抗R1,R2で構成したとすると、減衰比に応じ
てDCバイアスも低下し、フイルタ回路との接続はむずか
しくなる。また、電源，温度の変動に伴い、DA変換器の
出力の変動がフイルタ回路に伝わり、フイルタ回路のDC
設計がDA変換器の出力仕様に強く依存する。このためDA
変換器の仕様変更があつた場合、フイルタ回路の大幅な
設計変更が必要となる。In order to solve the above two problems is the output of the DA converter 1 to 2 V PP, provided a new attenuator between the DA converter and the filter circuit, the filter input signal 0.1～0.2V PP There is a need. If this attenuator is simply composed of two resistors R 1 and R 2 as shown in FIG. 3, for example, the DC bias also decreases in accordance with the attenuation ratio, and the connection with the filter circuit becomes difficult. In addition, the fluctuation of the output of the DA converter is transmitted to the filter circuit with the fluctuation of the power supply and temperature, and the DC
The design strongly depends on the output specifications of the DA converter. For this reason DA
If there is a change in the specifications of the converter, a significant design change of the filter circuit is required.
本発明の目的は、DA変換器とフイルタ回路をそれぞれ
最適な信号振幅で動作させ、かつDA変換器の出力仕様が
変更になつても小さな修正で動作する後置フイルタ内蔵
DA変換LSIを提供することにある。It is an object of the present invention to operate a DA converter and a filter circuit with an optimum signal amplitude, respectively, and to incorporate a post-filter that operates with a small correction even when the output specification of the DA converter is changed.
It is to provide a DA conversion LSI.
上記目的は、入出力DCレベル設定機能をもつた減衰器
をDA変換器とフイルタ回路の間に挿入することにより、
達成される。The above purpose is to insert an attenuator with input / output DC level setting function between the DA converter and the filter circuit,
Achieved.
第４図に本発明で用いる減衰器の概念図を示す。DA変
換器の出力は、レベルシフト回路によつて適当な直流レ
ベルV1に設定される。この信号は差動増幅器に入力され
る。差動増幅器のもう一方の入力にはV1と同じ基準電位
V2が加えられる。差動増幅器のエミツタ負荷抵抗をRE1,
コレクタ負荷抵抗をRC1とすると出力信号は入力信号のR
C1/RE1倍となつて出てくる。RE1＞RC1とすることにより
減衰器として使用出来る。本回路の出力直流レベルは、
VCC−IRC1−VBEである。電流源の特性を制御することに
より出力の温度特性，電源変動特性を調整することが出
来、DA変換器側の温度特性等の影響を受けることはな
い。又入力側の直流レベルに仕様変更があつてもレベル
シフト回路を改造するだけで容易に対応出来る。FIG. 4 shows a conceptual diagram of the attenuator used in the present invention. The output of the DA converter is set to an appropriate DC level V 1 Te cowpea to the level shift circuit. This signal is input to the differential amplifier. The same reference potential as V 1 was the other input of the differential amplifier
V 2 is added. Set the emitter load resistance of the differential amplifier to R E1 ,
If the collector load resistance is R C1 , the output signal is R
It comes out as C1 / R E1 times. By setting R E1 > R C1 , it can be used as an attenuator. The output DC level of this circuit is
V CC −IR C1 −V BE . By controlling the characteristics of the current source, the temperature characteristics of the output and the power supply fluctuation characteristics can be adjusted, and the temperature characteristics of the DA converter are not affected. Even if the DC level on the input side is changed, it can be easily handled only by modifying the level shift circuit.
以下本発明の第１の実施例を第１図を用いて説明す
る。DA変換器の出力信号はグリツチノイズの影響を受け
にくいように約1VPPの出力に設定してある。フイルタ回
路では帰還増幅器のダイナミツクレンジ，接合容量の非
線形性等を考慮すると、入力信号レベルは0.2V以下であ
ることが望ましい。そこでDA変換器とフイルタ回路の間
に約1/5の減衰器を設け、信号レベルを合わせた。フイ
ルタ回路の後に約５倍の増幅器を設け、フイルタを通し
た信号の振幅をDA変換器の出力振幅と同じにした。本実
施例によればS/N比が良く歪の小さい後置フイルタ付DA
変換器をオンチツプ化出来る。Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The output signal of the DA converter is set to an output of about 1 V PP so as to be hardly affected by glitch noise. In the filter circuit, the input signal level is desirably 0.2 V or less in consideration of the dynamic range of the feedback amplifier, the nonlinearity of the junction capacitance, and the like. Therefore, an approximately 1/5 attenuator was provided between the DA converter and the filter circuit to match the signal level. An approximately five-fold amplifier was provided after the filter circuit, and the amplitude of the signal passed through the filter was made equal to the output amplitude of the DA converter. According to the present embodiment, a DA with a post-filter having a good S / N ratio and a small distortion
The converter can be turned on-chip.
第２の実施例を第５図を用いて説明する。DA変換器と
してはＲ−2R形を使用している。これは図に示すように
抵抗をハシゴ形に結線し、ハシゴ形回路の各ノードに接
続された電流源を差動スイツチによりオン（ON），オフ
（OFF）し、出力電圧を得るものである。DA変換器に使
用した電流源と同一の電流源とDA変換器の出力抵抗と同
種の抵抗Rrefを用いて基準電位Vrefを発生させる。Vref
は Vref＝VCC−IRref で与えられる。ここでVCCとは電源電位である。Rrefを
適当に選ぶことにより、 Vref＝VLOW など、Vrefを任意に設定出来る。DA変換器の電流源で
は、出力振幅が一定になるように温度，電源変動に伴い
Ｉが変化する。Vrefはこの調整機能に伴う変化に追従す
る。減衰器の入力（DA変換器の出力）電位をVINとす
る。VIN,Vrefどちらもエミツタフオロアとダイオードレ
ベルシフト回路を介してV1,V2に変換される。ここで、 V1＝VIN−2VBE V2＝Vref−2VBE である。レベルシフト回路のダイオードの個数はここで
は本質的ではなく、DA変換器の出力仕様に合わせて変化
させても良い。又ここではnpnトランジスタを使用してV
HIGH＝VCCとなるようなDA変換器を想定しているがpnpト
ランジスタやｐ形MOSFETを使用してVLOW＝０となるよう
なDA変換器にも適用可能である。V1,V2は差動増幅器を
用いた減衰器の入力に加えられる。又同時にV2はフイル
タ用基準電位Vref2発生回路に入力される。減衰器の出
力電位VOUTと前出のVref2はそれぞれ Vref2＝VCC−I3RC2−VBE となる。RC1＝RC2,I2＝I3とするとVOUTの直流成分とV
ref2は等しくなる。本実施例によれば減圧器の出力がDA
変換器のバイアス変動の影響を受けない効果がある。A second embodiment will be described with reference to FIG. The R-2R type is used as the DA converter. As shown in the figure, a resistor is connected in a ladder form, and the current source connected to each node of the ladder circuit is turned on (ON) and off (OFF) by a differential switch to obtain an output voltage. . The reference potential Vref is generated by using the same current source as that used in the DA converter and a resistor Rref of the same kind as the output resistance of the DA converter. V ref
Is given by V ref = V CC -IR ref . Here, V CC is a power supply potential. By appropriately selecting R ref , V ref = V LOW Vref can be set arbitrarily. In the current source of the DA converter, I changes with temperature and power supply fluctuation so that the output amplitude becomes constant. Vref follows the change associated with this adjustment function. Let the input potential of the attenuator (output of the DA converter) be V IN . Both V IN and V ref are converted to V 1 and V 2 via an emitter follower and a diode level shift circuit. Here, V 1 = V IN −2V BE V 2 = V ref −2V BE The number of diodes of the level shift circuit is not essential here, and may be changed according to the output specifications of the DA converter. Also here we use npn transistor to
Although a DA converter that satisfies HIGH = V CC is assumed, the present invention is also applicable to a DA converter that satisfies V LOW = 0 by using a pnp transistor or a p-type MOSFET. V 1 and V 2 are applied to the input of an attenuator using a differential amplifier. Simultaneously V 2 are inputted to the reference potential V ref2 generating circuit filter. The output potential V OUT of the attenuator and V ref2 above are respectively V ref2 = V CC −I 3 R C2 −V BE . If R C1 = R C2 and I 2 = I 3 , the DC component of V OUT and V
ref2 will be equal. According to this embodiment, the output of the pressure reducer is DA
There is an effect that is not affected by the bias fluctuation of the converter.
第３図の実施例を第６図を用いて説明する。これは第
２の実施例の減衰器の電流源を２つの系統に分けたもの
である。電流源系統ＡはDA変換器より出力される大振幅
信号を直接受ける部分に接続され、電流源系統Ｂは信号
振幅の小さな部分に接続されている。本実施例によれば
電流源を介しての信号漏れを防止する効果がある。The embodiment of FIG. 3 will be described with reference to FIG. This is obtained by dividing the current source of the attenuator of the second embodiment into two systems. The current source system A is connected to a portion which directly receives the large amplitude signal output from the DA converter, and the current source system B is connected to a portion having a small signal amplitude. According to this embodiment, there is an effect of preventing signal leakage through the current source.
第４の実施例を第７図を用いて説明する。これは第２
の実施例の減衰器とフイルタ、増幅器を組み合わせたも
のである。ここでは一次のローパスフイルタを使用して
いるが、ツインテイー（Twin−Ｔ）フイルタ，サレン・
キーフイルタ等の他の種類のCRフイルタにも適用可能で
ある。又減衰器と増幅器の抵抗RE1とRC3,RC1とRE2を同
一の拡散抵抗で構成している。本実施例によると増幅器
の出力振幅のバラツキが小さくなる効果がある。A fourth embodiment will be described with reference to FIG. This is the second
Is a combination of the attenuator, the filter, and the amplifier of the embodiment. Here, a primary low-pass filter is used, but Twin-T filters, Salen,
The present invention can be applied to other types of CR filters such as a key filter. Further and attenuator resistors R E1 and R C3, R C1 and R E2 of the amplifier constituted by the same diffusion resistance. According to this embodiment, there is an effect that variations in the output amplitude of the amplifier are reduced.
第５の実施例を第８図を用いて説明する。これは第３
の実施例の出力を差動に変更したものである。本実施例
によると、差動形フイルタを使用し、フイルタ用基準電
位発生回路を省略することができる。A fifth embodiment will be described with reference to FIG. This is the third
In this embodiment, the output is changed to a differential. According to the present embodiment, it is possible to use a differential filter and omit the filter reference potential generating circuit.
第６の実施例を第９図を用いて説明する。これは減衰
器として第５の実施例の減衰器と、１次の差動形フイル
タと差動増幅器を組合わせて、DA変換器用の後置フイル
タを構成した例である。実施例によると回路をすべて差
動形にすることにより、電源雑音を受けにくくできる効
果がある。A sixth embodiment will be described with reference to FIG. This is an example in which a post-filter for a DA converter is configured by combining the attenuator of the fifth embodiment, a primary differential filter and a differential amplifier as an attenuator. According to the embodiment, since all the circuits are of the differential type, there is an effect that power supply noise can be suppressed.
本発明によれば、DA変換器の出力信号レベル，フイル
タを通る信号レベル両方の最適化がはかれ、かつDA変換
器の出力仕様が変更になつても小さな修正で動作する後
置フイルタをLSI上に実現出来る効果がある。According to the present invention, the output signal level of the DA converter and the signal level passing through the filter are both optimized, and the post-filter, which operates with a small correction even when the output specification of the DA converter is changed, is provided as an LSI. There are effects that can be realized above.
第１図は本発明の第１の実施例の構成を示すブロツク
図、第２図は後置フイルタの効果を示した説明図、第３
図は従来例の回路図、第４図は本発明の原理的構成を示
す回路図、第５図乃至第９図は本発明の実施例の構成を
示す回路図である。 VCC……電源電圧、Vin……減衰器入力、VOUT……減衰器
出力、Vref……基準電圧、V1……差動回路出力、V2……
差動回路直流定電位、Vref2……フイルタ回路用基準電
位、RC……コレクタ負荷抵抗、RE……エミツタ負荷抵
抗、Ｉ……電流源電流、Ｃ……接合容量、Ｑ……トラン
ジスタ、RF……フイルタ抵抗。FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is an explanatory diagram showing the effect of a post-filter, and FIG.
FIG. 4 is a circuit diagram of a conventional example, FIG. 4 is a circuit diagram showing a basic configuration of the present invention, and FIGS. 5 to 9 are circuit diagrams showing a configuration of an embodiment of the present invention. V CC … Power supply voltage, V in … Attenuator input, V OUT … Attenuator output, V ref …… Reference voltage, V 1 … Differential circuit output, V 2 …
Differential circuit DC constant potential, V ref2 …… Reference potential for filter circuit, R C … Collector load resistance, R E … Emitter load resistance, I… Current source current, C… Junction capacitance, Q… Transistor , R F ...... Filter resistance.
フロントページの続き (72)発明者 麻殖生 健二 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 渡部 知行 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 則末 勝博 東京都小平市上水本町1448番地 日立超 エル・エス・アイ・エンジニアリング株 式会社内 (72)発明者 平島 利宣 群馬県高崎市西横手町111番地 株式会 社日立製作所高崎工場内 (72)発明者 笠原 真澄 群馬県高崎市西横手町111番地 株式会 社日立製作所高崎工場内 (72)発明者 角田 英樹 東京都小平市上水本町1448番地 日立超 エル・エス・アイ・エンジニアリング株 式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−222705（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−94005（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−66221（ＪＰ，Ａ) 実開 昭53−133987（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−125015（ＪＰ，Ｕ)Continuing on the front page (72) Inventor Kenji Asabu 1-280 Higashi Koikekubo, Kokubunji-shi, Tokyo Inside the Central Research Laboratory, Hitachi, Ltd. In-house (72) Inventor Katsuhiro Norisue 1448, Kamizuhoncho, Kodaira-shi, Tokyo Within Hitachi Ultra LSI Engineering Co., Ltd. (72) Inventor Toshinori Hirashima 111 Nishiyokote-cho, Takasaki-shi, Gunma Co., Ltd. Hitachi, Ltd. Takasaki Plant (72) Inventor Masumi Kasahara 111, Nishiyokote-cho, Takasaki City, Gunma Prefecture Hitachi, Ltd. Inside Takasaki Plant (72) Inventor Hideki Kakuda 1448, Kamizuhoncho, Kodaira-shi, Tokyo Hitachi, Ltd. -Inside the Eye Engineering Co., Ltd. (56) References JP-A-62-222705 (JP, A) JP-A-62-94005 (JP, A) JP-A-59-66221 (JP, A) -133987 (JP, U) , U)
Claims (1)
するレベルシフト回路と、 第一の定電流源を介して第二の動作電位点に接続された
第一電極と第一の動作電位点に接続された第二電極と上
記レベルシフト回路から出力された電位が印加される制
御電極とからなる第一のトランジスタと、 第二の定電流源を介して上記第二の動作電位点に接続さ
れた第一電極と第一の抵抗を介して上記第一の動作電位
点に接続された第二電極と基準電位が印加される制御電
極とからなる第二のトランジスタと、 上記第一のトランジスタの第一電極と上記第二のトラン
ジスタの第一電極との間に接続された第二の抵抗と、 接合容量を用いた、上記第二のトランジスタの第二電極
からの出力を受けるフイルタ回路とを有し、 前記第二の抵抗の値は、上記第一の抵抗の値よりも大き
な値であることを特徴とする半導体集積回路。1. A DA converter, a level shift circuit for shifting a potential of an output signal of the DA converter to a predetermined level, and a second operating potential point connected via a first constant current source. A first transistor including a first electrode, a second electrode connected to a first operating potential point, and a control electrode to which a potential output from the level shift circuit is applied; and a second constant current source. A first electrode connected to the second operating potential point, a second electrode connected to the first operating potential point via the first resistor, and a control electrode to which a reference potential is applied. A second transistor, a second resistor connected between a first electrode of the first transistor and a first electrode of the second transistor, and a second resistor of the second transistor using a junction capacitance. A filter circuit for receiving an output from the two electrodes, A semiconductor integrated circuit, wherein the value of the second resistor is larger than the value of the first resistor.
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- 1988-07-04 JP JP63165019A patent/JP2749062B2/en not_active Expired - Fee Related
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