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JP3208012B2 - Filter circuit - Google Patents
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JP3208012B2 - Filter circuit - Google Patents

Filter circuit

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JP3208012B2
JP3208012B2 JP15600394A JP15600394A JP3208012B2 JP 3208012 B2 JP3208012 B2 JP 3208012B2 JP 15600394 A JP15600394 A JP 15600394A JP 15600394 A JP15600394 A JP 15600394A JP 3208012 B2 JP3208012 B2 JP 3208012B2
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、外付け容量なしで集
積回路で構成されるフィルタ回路に関し、特に等価的に
非常に大きな容量値を電子的に集積回路内で実現可能に
した時定数の大きい、例えば0.1msec以上の時定
数をもったフィルタ回路に係る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a filter circuit constituted by an integrated circuit without an external capacitor, and more particularly, to a filter having a time constant which enables an equivalently large capacitance value to be electronically realized in an integrated circuit. The present invention relates to a filter circuit having a large time constant, for example, 0.1 msec or more.

【0002】[0002]

【従来の技術】図3にしたがって、集積回路で構成され
る第1の従来例のフィルタ回路について説明する。図3
に第1の従来例のフィルタ回路(一次のローパスフィル
タ)の回路図を示す。図3において、Vi はフィルタ入
力電圧、Vo はフィルタ出力電圧である。3は入力端
子、4は出力端子である。5は抵抗器で、抵抗値Rを有
している。6はコンデンサで、静電容量値Cを有してい
る。図3のフィルタ回路においては、カットオフ周波数
0 は、
2. Description of the Related Art A first prior art filter circuit constituted by an integrated circuit will be described with reference to FIG. FIG.
FIG. 1 shows a circuit diagram of a first conventional filter circuit (first-order low-pass filter). In FIG. 3, V i is the filter input voltage, and V o is the filter output voltage. 3 is an input terminal and 4 is an output terminal. Reference numeral 5 denotes a resistor having a resistance value R. Reference numeral 6 denotes a capacitor having a capacitance value C. In the filter circuit of FIG. 3, the cutoff frequency f 0 is

【0003】[0003]

【数1】f0 =1/(2πRC) で表される。集積回路で実現可能な抵抗器5の抵抗値R
は数百kΩ程度が上限であり、またコンデンサ6の静電
容量値Cも100pF程度までである。したがって、カ
ットオフ周波数f0 を低くとろうとすると、コンデンサ
6の静電容量値Cを大きくとらねばならず、集積回路に
コンデンサ6を内蔵することは不可能であった。したが
って、一般にコンデンサ6の静電容量値Cが100pF
以上のものは外部コンデンサにて実現していた。
F 0 = 1 / (2πRC) The resistance value R of the resistor 5 that can be realized by an integrated circuit
The upper limit is about several hundred kΩ, and the capacitance C of the capacitor 6 is also up to about 100 pF. Therefore, when you take a low cut-off frequency f 0, without requiring us to increase the capacitance C of the capacitor 6, it was not possible to built a capacitor 6 to the integrated circuit. Therefore, generally, the capacitance value C of the capacitor 6 is 100 pF
The above is realized by an external capacitor.

【0004】図4にしたがって、集積回路で構成される
第2の従来例のフィルタ回路について説明する。図4に
第2の従来例のフィルタ回路(一次のローパスフィル
タ)の回路図を示す。図4において、Vi はフィルタ入
力電圧、Vo はフィルタ出力電圧である。1は電源端子
(VCC)、2はグラウンド端子、3は入力端子、4は出
力端子である。11は所定のコンダクタンス1/Rを有
し非反転側入力端子にフィルタ入力電圧Vi が印加され
る差動増幅器である。12は差動増幅器11の出力電流
を所定の減衰比(電流比)1/Aで減衰させる減衰器で
ある。6は減衰器12の出力電流が供給されるコンデン
サで、静電容量値Cを有している。14はコンデンサ6
の両端子間に生じる電圧を入力とするボルテージホロワ
であり、バイポーラトランジスタQ12と定電流源I4
で構成され、ボルテージホロワ14の出力電圧を差動増
幅器11の反転側入力端子に帰還するとともにフィルタ
出力電圧Vo としている。
Referring to FIG. 4, a second conventional filter circuit constituted by an integrated circuit will be described. FIG. 4 shows a circuit diagram of a second conventional filter circuit (primary low-pass filter). In FIG. 4, V i is the filter input voltage, and V o is the filter output voltage. 1 is a power supply terminal ( Vcc ), 2 is a ground terminal, 3 is an input terminal, and 4 is an output terminal. 11 is a differential amplifier which filters the input voltage V i is applied to the non-inverting input terminal have a predetermined conductance 1 / R. Reference numeral 12 denotes an attenuator that attenuates the output current of the differential amplifier 11 at a predetermined attenuation ratio (current ratio) 1 / A. Reference numeral 6 denotes a capacitor to which the output current of the attenuator 12 is supplied, and has a capacitance value C. 14 is a condenser 6
A voltage follower which receives the voltage generated between both terminals of, is composed of a bipolar transistor Q 12 and the constant current source I 4, the output voltage of the voltage follower 14 to the inverting input terminal of the differential amplifier 11 is the filter output voltage V o with the feedback.

【0005】図4のフィルタ回路においては、フィルタ
入力電圧がVi 、フィルタ出力電圧がVo 、差動増幅器
11のコンダクタンスが1/R、減衰器12の減衰量が
1/A、コンデンサ6の静電容量値がCであるので、
In the filter circuit of FIG. 4, the filter input voltage is V i , the filter output voltage is V o , the conductance of the differential amplifier 11 is 1 / R, the attenuation of the attenuator 12 is 1 / A, Since the capacitance value is C,

【0006】[0006]

【数2】(Vi −Vo )/(jωC・A・R)=Vo なる関係式が成立する。ここで、フィルタ出力電圧Vo
とフィルタ入力電圧Viの比をとると、
## EQU2 ## The relational expression of (V i -V o ) / (jωC · A · R) = V o holds. Here, the filter output voltage V o
And the filter input voltage V i ,

【0007】[0007]

【数3】Vo /Vi =1/(1+jωC・A・R) となり、ローパスフィルタとしての時定数はA・C・R
となる。しかしながら、カットオフ周波数を低くするた
めに、時定数を大きくとろうとして、値Aを大きくする
ということは、コンデンサ6の充電電流や放電電流も非
常に小さくなるということを示している。
V o / V i = 1 / (1 + jωC · A · R), and the time constant of the low-pass filter is A · C · R
Becomes However, increasing the value A in an attempt to increase the time constant in order to lower the cutoff frequency indicates that the charging current and discharging current of the capacitor 6 also become very small.

【0008】例えば、R=10kΩ、A=1000
(倍)とすると、値Aは一般に電流比で決定されること
が多いため、入力段の差動増幅器11の出力電流を1m
Aとすれば、コンデンサ6に流れる電流は、1mAの1
000分の1、つまり1μAになり、きわめて少ない値
となる。したがって、減衰器12から出力段のボルテー
ジホロワ(エミッタホロア)14を構成するバイポーラ
トランジスタQ12へ流れ込むベース電流を無視できなく
なり、差動増幅器のコンダクタンス1/R、減衰器12
の減衰比1/Aおよびコンデンサの静電容量Cで決まる
時定数A・R・Cに影響を与えることとなる。つまり、
バイポーラトランジスタQ12ヘ流れ込むベース電流分だ
け時定数に誤差が生じることになる。
For example, R = 10 kΩ, A = 1000
(Times), since the value A is generally determined by the current ratio, the output current of the differential amplifier 11 in the input stage is 1 m
A, the current flowing through the capacitor 6 is 1 mA of 1 mA.
One thousandth, that is, 1 μA, which is a very small value. Therefore, can not be ignored a base current flows into the bipolar transistor Q 12 constituting a voltage follower (emitter follower) 14 of the output stage from the attenuator 12, the conductance of the differential amplifier 1 / R, the attenuator 12
, And the time constant A, R, and C determined by the capacitance C of the capacitor. That is,
So that the error occurs in the time constant by the base current amount flowing bipolar transistor Q 12 f.

【0009】なお、回路的な工夫によりベース電流補償
回路等を付加しても回路のバラツキにより、減衰器12
からバイポーラトランジスタQ12へ流れ込むベース電流
を零にすることは極めて困難である。また、出力段のボ
ルテージホロワ(エミッタフォロア)14のバイポーラ
トランジスタQ12にはリーク電流も存在する。このリー
ク電流は、例えば集積回路の製造工程において、半導体
基板の表面の汚れやダストによって、不特定の箇所に不
特定の確率で表面リークが生じ、これによって流れる。
Even if a base current compensating circuit or the like is added by circuit contrivance, the attenuator 12
It is extremely difficult to zero the base current flowing into the bipolar transistor Q 12 from. There is also a leakage current in the bipolar transistor Q 12 of the voltage follower (emitter follower) 14 of the output stage. For example, in a process of manufacturing an integrated circuit, surface leakage occurs at an unspecified location at an unspecified probability due to dirt or dust on the surface of the semiconductor substrate, and flows due to the leakage current.

【0010】また、値Aを大きくすればする程、そのリ
ーク電流も無視できなくなる。つまり、減衰器の伝達係
数(減衰比)1/Aが小さくなると、静電容量6に伝達
する電流の値とリーク電流の値との差が実質的に伝達さ
れる電流値となり、遮断周波数f0 に誤差を生じるので
ある。
Further, as the value A increases, the leakage current cannot be ignored. That is, when the transfer coefficient (attenuation ratio) 1 / A of the attenuator decreases, the difference between the value of the current transmitted to the capacitance 6 and the value of the leak current becomes a current value substantially transmitted, and the cutoff frequency f An error occurs in 0 .

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】図3のようなフィルタ
回路においては、遮断周波数f0 を下げるために、CR
時定数を非常に大きくしたい場合、集積回路内に内蔵で
きる容量は100pF程度までであることから、抵抗値
を非常に大きくせねばならないが、数百kΩ以上の抵抗
を作成することはチップ面積の増大を招き、コスト的に
も精度的にも不可能であった。
In a filter circuit such as that shown in FIG. 3, in order to lower the cut-off frequency f 0 , CR
If a very large time constant is desired, the capacitance that can be built into the integrated circuit is up to about 100 pF. Therefore, the resistance value must be very large. However, creating a resistance of several hundred kΩ or more requires a large chip area. This causes an increase in cost and accuracy.

【0012】また、図4のようなフィルタ回路において
は、静電容量Cをそれほど大きくしなくても、減衰器1
2の減衰比を大きくすることで、時定数を大きくして遮
断周波数f0 を下げることが可能である。しかしなが
ら、時定数が大きい場合、値Aを大きく設定した場合、
出力段のボルテージホロワ14のバイポーラトランジス
タQ12に流れるベース電流を無視できなくなり、時定数
を精度よく設定することができないという問題があっ
た。また、バイポーラトランジスタQ12に流れるリーク
電流の影響も無視できなかった。つまり、トランジスタ
のhFEが小さかったり、リーク電流が生じたりすると、
所望の遮断周波数f0 からのずれを生じ、制度良く設定
できなくなるという欠点があった。
In the filter circuit shown in FIG. 4, even if the capacitance C is not so large, the attenuator 1
By increasing the second damping ratio, it is possible to the time constant is increased to reduce the cut-off frequency f 0. However, when the time constant is large, when the value A is set large,
Can not be ignored a base current flowing in the bipolar transistor Q 12 of the voltage follower 14 of the output stage, the constant has a problem that it is impossible to accurately set the time. Also, did not negligible impact of the leakage current flowing through the bipolar transistor Q 12. That is, if h FE of the transistor is small or a leak current occurs,
Deviated from the desired the cut-off frequency f 0, there is a drawback that can not be system may set.

【0013】この発明の目的は、大きな時定数を精度良
く設定することができ、しかもリーク電流の影響を少な
くできるフィルタ回路を提供することである。
An object of the present invention is to provide a filter circuit which can set a large time constant with high accuracy and can reduce the influence of leak current.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】この発明のフィルタ回路
は、所定のコンダクタンスを有し非反転側入力端子にフ
ィルタ入力電圧が印加される差動増幅器と、この差動増
幅器の出力電流を所定の減衰比で減衰させる減衰器と、
この減衰器の出力電流が供給されるコンデンサと、MO
Sトランジスタのゲートを入力端子としコンデンサの両
端子間に生じる電圧が入力されるバッファ用の演算増幅
器と、この演算増幅器の出力電圧を入力とするボルテー
ジホロワとを備え、ボルテージホロワの出力電圧を差動
増幅器の反転側入力端子に帰還するとともにフィルタ出
力電圧としたものである。
According to the present invention, there is provided a filter circuit comprising: a differential amplifier having a predetermined conductance and a filter input voltage applied to a non-inverting input terminal; An attenuator that attenuates at an attenuation ratio,
A capacitor to which the output current of the attenuator is supplied;
A buffer operational amplifier for inputting a voltage generated between both terminals of the capacitor with the gate of the S transistor as an input terminal, and a voltage follower receiving the output voltage of the operational amplifier as an input; Is fed back to the inverting input terminal of the differential amplifier and is used as the filter output voltage.

【0015】[0015]

【作用】この発明の構成によれば、差動増幅器の出力電
流を減衰器で減衰させた後、コンデンサに供給するた
め、差動増幅器で形成されるコンダクタンスの逆数の抵
抗値を減衰器の減衰比の逆数倍に増倍することができ、
抵抗器の抵抗値およびコンデンサの静電容量値を大きく
しなくても大きな時定数を作ることができる。
According to the structure of the present invention, since the output current of the differential amplifier is attenuated by the attenuator and then supplied to the capacitor, the resistance value of the reciprocal of the conductance formed by the differential amplifier is reduced by the attenuation of the attenuator. Can be multiplied by the reciprocal of the ratio,
A large time constant can be created without increasing the resistance value of the resistor and the capacitance value of the capacitor.

【0016】また、コンデンサの両端子間に生じる電圧
をMOSトランジスタのゲートを入力端子とするバッフ
ァ用の演算増幅器を介してボルテージホロワに入力して
おり、MOSトランジスタのゲート電流はほぼ零である
ことから、減衰器の出力電流を全てコンデンサに供給す
ることが可能で、大きな時定数を精度良く設定すること
ができる。
Further, a voltage generated between both terminals of the capacitor is input to a voltage follower via a buffer operational amplifier having a gate of the MOS transistor as an input terminal, and a gate current of the MOS transistor is almost zero. Therefore, the entire output current of the attenuator can be supplied to the capacitor, and a large time constant can be accurately set.

【0017】さらに、コンデンサとボルテージホロワと
の間にMOSトランジスタのゲートを入力端子とするバ
ッファ用の演算増幅器を介在させていることから、リー
ク電流の影響を少なくできる。つまり、ボルテージホロ
ワは、演算増幅器13で増幅された出力で駆動されるた
め、たとえトランジスタQ12のベースと基板間のリーク
電流、またはトランジスタQ12のコレクタ・ベース間の
リーク電流があったとしても、そのリーク電流によって
フィルタ回路の遮断周波数f0 が変動することはない。
Further, since the buffer operational amplifier having the gate of the MOS transistor as an input terminal is interposed between the capacitor and the voltage follower, the influence of the leak current can be reduced. That is, the voltage follower are often driven by amplified output by operational amplifier 13, if the base and the leakage current between the substrate of the transistor Q 12 or if there is a leakage current between the collector and the base of the transistor Q 12, However, the cutoff frequency f 0 of the filter circuit does not change due to the leak current.

【0018】[0018]

【実施例】以下、この発明の実施例を図面を参照しなが
ら詳細に説明する。図1は集積回路で構成されるこの発
明の一実施例のフィルタ回路(一次のローパスフィル
タ)の回路図を示す。図1において、Vi はフィルタ入
力電圧、Voはフィルタ出力電圧である。3は入力端
子、4は出力端子である。11は所定のコンダクタンス
1/Rを有し非反転側入力端子にフィルタ入力電圧Vi
が印加される差動増幅器である。12は差動増幅器11
の出力電流を所定の減衰比1/Aで減衰させる減衰器で
ある。6は減衰器12の出力電流が供給されるコンデン
サで、静電容量値Cを有している。13はMOSトラン
ジスタのゲートを入力端子としコンデンサ6の両端子間
に生じる電圧が入力されるバッファ用の演算増幅器であ
る。14は演算増幅器13の出力電圧を入力とするボル
テージホロワであり、図4の従来例と同様にバイポーラ
トランジスタと定電流源とで構成され、ボルテージホロ
ワ14の出力電圧を差動増幅器11の反転側入力端子に
帰還するとともにフィルタ出力電圧Vo としている。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a circuit diagram of a filter circuit (primary low-pass filter) according to an embodiment of the present invention, which is constituted by an integrated circuit. 1, a V i filter input voltage, V o is the filter output voltage. 3 is an input terminal and 4 is an output terminal. Reference numeral 11 denotes a filter input voltage V i having a predetermined conductance 1 / R and a non-inverting input terminal.
Is applied to the differential amplifier. 12 is a differential amplifier 11
Is an attenuator that attenuates the output current at a predetermined attenuation ratio 1 / A. Reference numeral 6 denotes a capacitor to which the output current of the attenuator 12 is supplied, and has a capacitance value C. Reference numeral 13 denotes a buffer operational amplifier to which a voltage generated between both terminals of the capacitor 6 is inputted with the gate of the MOS transistor as an input terminal. Reference numeral 14 denotes a voltage follower that receives the output voltage of the operational amplifier 13 as an input. The voltage follower 14 includes a bipolar transistor and a constant current source as in the conventional example of FIG. It is the filter output voltage V o as well as fed back to the inverting input terminal.

【0019】以上のような構成のフィルタ回路において
は、差動増幅器11の非反転側入力端子にフィルタ入力
電圧Vi が印加され、反転側入力にフィルタ出力電圧V
o が帰還されるが、差動増幅器11のコンダクタンスを
1/R(抵抗Rの逆数)とすると、差動増幅器11の出
力電流Io
[0019] In the configuration of the filter circuit as described above, the filter input voltage V i is applied to the non-inverting input terminal of the differential amplifier 11, the filter output voltage to the inverting side input V
Although o is fed back, when the conductance of the differential amplifier 11 and the 1 / R (reciprocal of the resistance R), the output current I o of the differential amplifier 11

【0020】[0020]

【数4】Io =(Vi −Vo )/R となる。この電流Io を電子的に減衰させ、その減衰量
を1/Aとすると、負荷容量であるコンデンサ6に発生
する電圧Vo (フィルタ出力電圧V0 と同じ電圧値であ
るので、便宜上同じ記号を使用する)は、
[Number 4] I o = a (V i -V o) / R . The current I o is electronically attenuated, when the attenuation amount of 1 / A, are the same voltage value as voltage V o (the filter output voltage V 0 generated in the capacitor 6 is the load capacitance, for convenience the same reference numerals To use)

【0021】[0021]

【数5】Vo =(Vi −Vo )/(jωC・A・R) となる。したがって、V o = (V i -V o ) / (jωC · A · R) Therefore,

【0022】[0022]

【数6】Vo =Vi /(1+jωC・A・R) となり、図1のフィルタ回路の時定数はA・C・Rとな
る。したがって、値Aを大きくとれば、時定数はいくら
でも大きくすることが可能である。この際、コンデンサ
6の両端子間に生じる電圧はMOSトランジスタのゲー
トを入力端子とするバッファ用の演算増幅器13を介し
てボルテージホロワ14に入力しているので、減衰器1
2の出力電流は全てコンデンサ6に流れることになり、
減衰器12から演算増幅器13へ流れることはないの
で、時定数が精度よく設定されることになる。また、演
算増幅器13を介在させたことにより、リーク電流の影
響を少なくすることができる。
V o = V i / (1 + jωC · A · R), and the time constant of the filter circuit of FIG. 1 is A · C · R. Therefore, if the value A is increased, the time constant can be increased arbitrarily. At this time, the voltage generated between both terminals of the capacitor 6 is input to the voltage follower 14 via the buffer operational amplifier 13 having the gate of the MOS transistor as an input terminal.
All the output current of 2 will flow through the capacitor 6,
Since the current does not flow from the attenuator 12 to the operational amplifier 13, the time constant is accurately set. Further, the influence of the leak current can be reduced by interposing the operational amplifier 13.

【0023】図2に図1に示したフィルタ回路の具体的
な回路図を示す。図2において、差動増幅器11は、N
PNバイポーラトランジスタQ1 〜Q4 ,抵抗R1 ,R
2 ,定電流源I1 ,I1 で構成されている。減衰器12
は、PNPバイポーラトランジスタQ5 ,Q6 ,NPN
バイポーラトランジスタQ7 〜Q9 ,定電流源I2 で構
成されている。演算増幅器13は、PNPバイポーラト
ランジスタQ10,Q11,NチャネルMOSトランジスタ
N1,CN2,定電流源I3 で構成されている。ボルテー
ジホロワ13はNPNバイポーラトランジスタQ12,定
電流源I4 で構成されている。1は電源端子(VCC)、
2はグラウンドである。
FIG. 2 shows a specific circuit diagram of the filter circuit shown in FIG. In FIG. 2, the differential amplifier 11 has N
PN bipolar transistor Q 1 ~Q 4, resistors R 1, R
2 and constant current sources I 1 and I 1 . Attenuator 12
Are PNP bipolar transistors Q 5 , Q 6 , NPN
Bipolar transistor Q 7 to Q 9, and a constant current source I 2. The operational amplifier 13 includes PNP bipolar transistors Q 10 and Q 11 , N-channel MOS transistors C N1 and C N2 , and a constant current source I 3 . The voltage follower 13 includes an NPN bipolar transistor Q 12 and a constant current source I 4 . 1 is a power supply terminal (V CC ),
2 is a ground.

【0024】以上のような構成のフィルタ回路におい
て、NPNバイポーラトランジスタQ 1 のベースにフィ
ルタ入力電圧Vi が印加され、NPNバイポーラトラン
ジスタQ2 のベースにフィルタ出力電圧Vo が帰還され
る差動入力となっているが、このとき、NPNバイポー
ラトランジスタQ1 のコレクタ電流IC1は、
In the filter circuit having the above configuration,
And the NPN bipolar transistor Q 1To the base of
Luter input voltage ViIs applied and the NPN bipolar transistor
Jista QTwoFilter output voltage VoIs returned
In this case, NPN bipolar
La transistor Q1Collector current IC1Is

【0025】[0025]

【数7】IC1=I1 +(Vi −Vo )/R となり、NPNバイポーラトランジスタQ2 のコレクタ
電流IC2は、
[Equation 7] I C1 = I 1 + (V i -V o) / R , and the collector current I C2 of the NPN bipolar transistor Q 2 is,

【0026】[0026]

【数8】IC2=I1 −(Vi −Vo )/R となる。このとき、NPNバイポーラトランジスタQ3
のベース・エミッタ間電圧VBE3 は、
## EQU8 ## I C2 = I 1- (V i -V o ) / R. At this time, the NPN bipolar transistor Q 3
The base-emitter voltage V BE3 of

【0027】[0027]

【数9】VBE3 =(KT/q)ln(IC1/IS ) となり、NPNバイポーラトランジスタQ4 のベース・
エミッタ間電圧VBE4 は、
V BE3 = (KT / q) ln (I C1 / I S ), and the base of the NPN bipolar transistor Q 4
The emitter-to-emitter voltage V BE4 is

【0028】[0028]

【数10】VBE4 =(KT/q)ln(IC2/IS ) となる。ただし、IS はNPNバイポーラトランジスタ
3 ,Q4 の飽和電流である。Kはボルツマン定数、T
は絶対温度、qは電子の電荷である。また、PNPバイ
ポーラトランジスタQ5 ,Q6 のベース・エミッタ間電
圧を各々VBE5 ,VBE6 とすると、これらも、(数
9),(数10)と同様の数式で表され、
V BE4 = (KT / q) ln (I C2 / I S ) However, I S is the saturation current of the NPN bipolar transistor Q 3, Q 4. K is Boltzmann's constant, T
Is the absolute temperature, and q is the electron charge. If the base-emitter voltages of the PNP bipolar transistors Q 5 and Q 6 are V BE5 and V BE6 respectively, these are also expressed by the same equations as (Equation 9) and (Equation 10).

【0029】[0029]

【数11】VBE3 −VBE4 =VBE6 −VBE5 のような関係があり、したがって## EQU11 ## There is a relationship such as V BE3 −V BE4 = V BE6 −V BE5 ,

【0030】[0030]

【数12】(KT/q)ln(IC1/IC2)=(KT/
q)ln(IC6/IC5) となり、さらに
(KT / q) ln (I C1 / I C2 ) = (KT /
q) ln (I C6 / I C5 ), and

【0031】[0031]

【数13】IC1/IC2=IC6/IC5 となる。また、## EQU13 ## I C1 / I C2 = I C6 / I C5 . Also,

【0032】[0032]

【数14】IC6=I2 −IC5 の関係がある。以上より、## EQU14 ## There is a relationship of I C6 = I 2 −I C5 . From the above,

【0033】[0033]

【数15】 IC5=(I2 /2)・{1−(Vi −Vo )/RI1 Equation 15] I C5 = (I 2/2 ) · {1- (V i -V o) / RI 1}

【0034】[0034]

【数16】 IC6=(I2 /2)・{1+(Vi −Vo )/RI1 Equation 16] I C6 = (I 2/2 ) · {1+ (V i -V o) / RI 1}

【0035】[0035]

【数17】Vo =(IC6−IC5)・(1/jωC) =I2 ・(Vi −Vo )/(jωCRI1 V o = (I C6 −I C5 ) · (1 / jωC) = I 2 · (V i −V o ) / (jωCRI 1 )

【0036】[0036]

【数18】 Vo /Vi =1/{1+jωCR(I1 /I2 )} ここで、I1 /I2 =Aとすると、V o / V i = 1 / {1 + jωCR (I 1 / I 2 )} where I 1 / I 2 = A,

【0037】[0037]

【数19】Vo /Vi =1/(1+jωCR・A) となる。したがって、I1 /I2 =Aの値を選ぶことに
よって大きな時定数を実現することが可能となる。しか
しながら、Aの値を非常に大きくした場合、I2 は非常
に小さな電流となり、バイポーラトランジスタのリーク
電流が影響してくる可能性があるため、MOSトランジ
スタのゲート電流はほぼ零であるため、MOSのバッフ
ァ回路をコンデンサと出力間に設けることによって、リ
ーク電流の影響を軽減している。
V o / V i = 1 / (1 + jωCR · A) Therefore, a large time constant can be realized by selecting the value of I 1 / I 2 = A. However, when the value of A is made very large, I 2 becomes a very small current, and the leakage current of the bipolar transistor may influence. Therefore, the gate current of the MOS transistor is almost zero. By providing the buffer circuit between the capacitor and the output, the influence of the leak current is reduced.

【0038】具体例として、R=10kΩ、A=100
0倍とし、I1 =1mA、I2 =1μA、C=50pF
とすると時定数は、10kΩ×103 ×50×10-12
=500×10-6=500μsecとなる。このとき、
2 =1μAの電流は非常に小さいため、バイポーラト
ランジスタのベース電流や、リーク電流の影響が無視で
きなくなり、また、その影響を小さくするため、I2
10μAとすれば、A=1000の時、I1 =10mA
となり、消費電力が増大してしまう(従来例の場合)。
As a specific example, R = 10 kΩ, A = 100
0 times, I 1 = 1 mA, I 2 = 1 μA, C = 50 pF
Then, the time constant is 10 kΩ × 10 3 × 50 × 10 -12
= 500 × 10 −6 = 500 μsec. At this time,
Since the current of I 2 = 1 μA is very small, the influence of the base current and the leakage current of the bipolar transistor cannot be ignored, and in order to reduce the influence, I 2 =
Assuming 10 μA, when A = 1000, I 1 = 10 mA
And the power consumption increases (in the case of the conventional example).

【0039】これに対し、実施例のように、Nチャネル
MOSトランジスタCN1,CN2のゲートを信号入力とす
る演算増幅器13を設けた場合においては、Nチャネル
MOSトランジスタCN1,CN2のゲート電流は10pA
程度が上限であるため、I2が0.1μA程度までの値
であれば、ゲート電流を無視できる。このため、誤差を
考慮すると、従来例ではA=100倍程度までしかでき
なかったものが、この発明の実施例においてはA=10
00〜10000程度まで可能となり、従来例に比べて
10倍ないし100倍も時定数を大きく設定することが
可能となる。
On the other hand, when the operational amplifier 13 having the gates of the N-channel MOS transistors C N1 and C N2 as a signal input is provided as in the embodiment, the gates of the N-channel MOS transistors C N1 and C N2 are provided. Current is 10pA
Since the level is the upper limit, the gate current can be ignored if I 2 is a value up to about 0.1 μA. For this reason, in consideration of the error, in the conventional example, it was possible to perform only up to about A = 100 times.
The time constant can be set to about 00 to 10000, and the time constant can be set to be 10 to 100 times larger than the conventional example.

【0040】以上のように、この実施例によれば、コン
デンサ6の両端子間に生じる電圧をNチャネルMOSト
ランジスタCN1,CN2のゲートを入力端子とするバッフ
ァ用の演算増幅器13を介してボルテージホロワ14に
入力しており、MOSトランジスタCN1,CN2のゲート
電流はほぼ零であることから、減衰器12の出力電流を
全てコンデンサ6に供給することが可能で、大きな時定
数を精度良く設定することができる。
As described above, according to this embodiment, the voltage generated between both terminals of the capacitor 6 is applied to the buffer operational amplifier 13 having the gates of the N-channel MOS transistors C N1 and C N2 as input terminals. Since the voltage is input to the voltage follower 14 and the gate currents of the MOS transistors C N1 and C N2 are almost zero, the entire output current of the attenuator 12 can be supplied to the capacitor 6 and a large time constant can be obtained. It can be set with high accuracy.

【0041】また、コンデンサ6とボルテージホロワ4
との間にNチャネルMOSトランジスタCN1,CN2のゲ
ートを入力端子とするバッファ用の演算増幅器13を介
在させていることから、リーク電流を少なくすることが
でき、リーク電流の影響を少なくできる。最近、集積回
路の高集積化が進むとともに、外部部品の集積化とりわ
け大容量コンデンサの内蔵化が求められているが、一般
に集積回路内では抵抗やトランジスタの相対精度は良い
ため、減衰器12の減衰比、つまり電流比は精度良く作
ることができる。このことを利用するとともに、リーク
電流の対策としてNチャネルMOSトランジスタCN1
N2のゲートを入力とする演算増幅器13をコンデンサ
6に縦続接続することによって従来不可能であった大き
な時定数を内蔵することが可能となった。
The capacitor 6 and the voltage follower 4
, A buffer operational amplifier 13 having the gates of the N-channel MOS transistors C N1 and C N2 as input terminals is interposed therebetween, so that the leakage current can be reduced and the influence of the leakage current can be reduced. . In recent years, as the integration of integrated circuits has become higher, the integration of external components, particularly the incorporation of large-capacity capacitors, has been demanded. However, since the relative accuracy of resistors and transistors is generally good in integrated circuits, the attenuator 12 The attenuation ratio, that is, the current ratio, can be made with high accuracy. In addition to taking advantage of this fact, N-channel MOS transistors C N1 ,
By cascade-connecting the operational amplifier 13 having the gate of C N2 as an input to the capacitor 6, it is possible to incorporate a large time constant which has been impossible in the past.

【0042】[0042]

【発明の効果】この発明のフィルタ回路によれば、コン
デンサの両端子間に生じる電圧をMOSトランジスタの
ゲートを入力端子とするバッファ用の演算増幅器を介し
てボルテージホロワに入力しており、MOSトランジス
タのゲート電流は零であることから、減衰器の出力電流
を全てコンデンサに供給することが可能で、大きな時定
数を精度良く設定することができる。
According to the filter circuit of the present invention, the voltage generated between both terminals of the capacitor is input to the voltage follower via the buffer operational amplifier having the gate of the MOS transistor as an input terminal. Since the gate current of the transistor is zero, the entire output current of the attenuator can be supplied to the capacitor, and a large time constant can be set accurately.

【0043】また、コンデンサとボルテージホロワとの
間にMOSトランジスタのゲートを入力端子とするバッ
ファ用の演算増幅器を介在させていることから、リーク
電流を少なくすることができ、リーク電流の影響を少な
くできる。
Since the buffer operational amplifier having the gate of the MOS transistor as an input terminal is interposed between the capacitor and the voltage follower, the leakage current can be reduced, and the influence of the leakage current can be reduced. Can be reduced.

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

【図1】この発明の一実施例のフィルタ回路の構成を示
す回路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a filter circuit according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1のフィルタ回路の具体構成を示す回路図で
ある。
FIG. 2 is a circuit diagram showing a specific configuration of the filter circuit of FIG.

【図3】フィルタ回路の第1の従来例の構成を示す回路
図である。
FIG. 3 is a circuit diagram showing a configuration of a first conventional example of a filter circuit.

【図4】フィルタ回路の第2の従来例の構成を示す回路
図である。
FIG. 4 is a circuit diagram showing a configuration of a second conventional example of a filter circuit.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 電源端子 2 グラウンド 3 入力端子 4 出力端子 6 コンデンサ 11 差動増幅器 12 減衰器 13 演算増幅器 14 ボルテージホロワ Q1 ,Q2 ,Q3 ,Q4 NPNバイポーラトランジ
スタ Q7 ,Q8 ,Q9 ,Q12 NPNバイポーラトランジ
スタ Q5 ,Q6 ,Q10,Q11 PNPバイポーラトランジ
スタ CN1,CN2 NチャンネルMOSトランジスタ R1 ,R2 抵抗 I1 ,I2 ,I3 ,I4 定電流源
First power supply terminal 2 Ground 3 input terminal 4 the output terminal 6 capacitor 11 differential amplifier 12 attenuator 13 operational amplifier 14 voltage follower Q 1, Q 2, Q 3 , Q 4 NPN bipolar transistor Q 7, Q 8, Q 9 , Q 12 NPN bipolar transistor Q 5 , Q 6 , Q 10 , Q 11 PNP bipolar transistor C N1 , C N2 N-channel MOS transistor R 1 , R 2 Resistance I 1 , I 2 , I 3 , I 4 Constant current source

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 所定のコンダクタンスを有し非反転側入
力端子にフィルタ入力電圧が印加される差動増幅器と、
この差動増幅器の出力電流を所定の減衰比で減衰させる
減衰器と、この減衰器の出力電流が供給されるコンデン
サと、MOSトランジスタのゲートを入力端子とし前記
コンデンサの両端子間に生じる電圧が入力されるバッフ
ァ用の演算増幅器と、この演算増幅器の出力電圧を入力
とするボルテージホロワとを備え、前記ボルテージホロ
ワの出力電圧を前記差動増幅器の反転側入力端子に帰還
するとともにフィルタ出力電圧としたフィルタ回路。
A differential amplifier having a predetermined conductance and a filter input voltage applied to a non-inverting input terminal;
An attenuator that attenuates the output current of the differential amplifier at a predetermined attenuation ratio, a capacitor to which the output current of the attenuator is supplied, and a voltage generated between both terminals of the capacitor using the gate of the MOS transistor as an input terminal. An operational amplifier for a buffer to be inputted, and a voltage follower receiving an output voltage of the operational amplifier as an input, wherein an output voltage of the voltage follower is fed back to an inverting input terminal of the differential amplifier and a filter output is provided. Filter circuit with voltage.
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