JP4844403B2 - 半導体集積回路 - Google Patents
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Description
[半導体集積回路1]
例えば、半導体集積回路1は無線送受信機用の半導体集積回路である。1例として、無線送受信機用の半導体集積回路はOPアンプ、抵抗素子および容量素子とを接続したフィルタ回路を含んでいる。無線送受信機用のフィルタ回路は、取り扱う信号を精度よく切り出す必要があるため、カットオフ周波数を正確に設定し制御したい要求がある。
[制御回路2]
制御回路2は、フィルタのカットオフ周波数が目的の周波数を得るように、フィルタの時定数を最適な値に変更する制御を行う。具体的には、検出部4は可変容量7と検出回路8の内部の参照抵抗が作る時定数を基準の時定数と比較する機能を持ち、制御回路2は検出部4の可変容量7の容量値を設定し検出部4が時定数を比較した結果を基に、所望の時定数を得るための可変容量7の適切な容量値を探索する。制御回路2は可変容量7の容量値の探索結果を基に可変容量5の容量値を制御する。
[フィルタ部3]
フィルタ部3内の可変容量5はフィルタ構成回路6と接続されている。フィルタ部3は可変容量5とフィルタ構成回路6により、フィルタを構成している。具体的には、可変容量5は負帰還系を構成するようにOPアンプの反転入力端子と出力端子の間に設けている。
[検出部4]
検出部4は検出回路8と可変容量7から構成している。検出回路8は、可変容量7を用いたスイッチトキャパシタに周期的に充電される電荷により発生する電流の積分値と、電流源22の電流の積分値とを比較している。比較結果は制御回路2に出力する。
[可変容量5と7]
図2は可変容量5および7の構成例を示している。可変容量5及び7は複数の容量素子を並列接続した容量アレイで構成することができ、ここでは4つの容量素子51乃至54を用いた例を示している。可変容量5及び7は、各容量素子を選択するためのスイッチ55乃至58を各容量素子に直列に接続する。可変容量5及び7は、スイッチ55乃至58を制御回路2からの制御信号で任意にオン/オフすることにより、容量値を変えることができる。実際の装置の信号処理を行う可変容量5及びその複製である可変容量7は寄生容量その他の副次的な効果を共有することにより容量値の制御の精度が向上するため、同一の容量アレイを基に構成することが望ましい。
[フィルタ部3の具体的構成]
図3はフィルタ部3の構成例と特性を示している。図3の構成は一実施例として1次のローパスフィルタを示している。しかし、本発明は1次のフィルタあるいはローパスフィルタの構成に限定されるものではなく、抵抗と可変容量を有する回路構成であれば良い。図3(a)のフィルタ部3はOPアンプ9と、抵抗10と、抵抗11からなるフィルタ構成回路6と可変容量5を有している。抵抗11はR1の抵抗値を有し、OPアンプ9の反転入力端子に接続している。抵抗10はR0の抵抗値を有している。可変容量5は、図2の構成を持ち、OPアンプ9の反転入力端子と出力端子間を接続し、C0の静電容量値を有している。C0の静電容量値は図2のスイッチ55乃至58の開閉により、C0の静電容量値を可変することができる。
(1/SC0)/R1は減衰域における利得を示している。上記3つの式を見ると可変容量5の容量値C0を可変することで、任意のカットオフ周波数を得ることができる。
[検出部4の具体的構成]
図4は検出部4の具体的構成例を示す。検出部4は可変容量7と検出回路8とで構成する。
電流源回路20は電流源21と22から構成している。電流源21はI2の電流値を有している。電流源22はI1の電流値を有している。参照抵抗23はRrefの抵抗値を有し、電流源21と基準電位(一例としてアース)31間に接続されている。従って、参照抵抗23の両端には電圧値Vref=I2×Rrefが発生する。
可変容量5の両端にはスイッチ24と25を設けている。可変容量5とスイッチ24と25によりスイッチトキャパシタ回路を構成している。スイッチ24と25は制御回路2からのFclkの周波数の所定周期信号により、端子a側あるいは端子b側に切り替えられる。この制御信号は、端子aと端子bの両方のスイッチが同時にオン状態にならないようなノンオーバーラップ信号で制御されるのが最良の状態である。また、スイッチ24と25がオフ状態に移行するタイミングは、常にほぼ一定の電位にあるスイッチ25が先に一瞬早くオフ状態に移行することで、スイッチトキャパシタの電荷注入の誤差を小さくすることができる。スイッチ24の端子aは基準電位(一例としてアース)31と接続している。スイッチ24の端子bは参照抵抗23と電流源21の間に接続されている。スイッチ25の端子aは積分回路30と接続している。スイッチ25の端子bは参照抵抗23と電流源21の間に接続されている。スイッチ24と25の端子bのスイッチが接続される状態では、1/(2Fclk)の時間、可変容量5の両端の端子はショートし、放電される。スイッチ24と25の端子aのスイッチが接続される状態では、1/(2Fclk)の時間、可変容量5はスイッチ24側がアースに接地され、スイッチ25側の電位はOPアンプの仮想接地の効果によりVref(=I2×Rref)に保たれるため、スイッチ24側を+として−Vrefの電圧で充電される。このように、制御回路2からの所定周期信号により、スイッチトキャパシタ回路は放電と充電とを交互に繰り返す。
積分回路30はOPアンプ26と容量素子27とスイッチ28で構成している。OPアンプ26の反転入力端子は電流源22とスイッチ25に接続している。OPアンプ26の非反転入力端子は積分回路の電流入力端子である。容量素子27はOPアンプ26の反転入力端子と出力端子間を接続している。スイッチ28は容量素子27に並列に接続している。スイッチ28は制御回路2からの制御信号により、スイッチをオン状態にすることで、容量素子27の電荷を放電し、積分値をリセットする。
比較回路29はOPアンプ26の出力端子電圧と、参照抵抗23に発生する電圧を比較している。比較回路29はOPアンプあるいはラッチ回路あるいはアナログデジタル変換器で構成されて、第1の入力端子にOPアンプ26の出力端子が接続され、第2の入力端子に参照抵抗23に発生する電圧が入力するよう構成されている。比較回路29は2つの入力端子の電圧の大小を比較し、例えば第1の入力端子電圧が第2の入力端子電圧よりも高い場合にはハイレベル、第1の入力端子電圧が第2の入力端子電圧よりも低い場合にはローレベルの信号を制御回路2に出力する。
[図4の動作説明]
図5は、時定数の判定手順における検出部の各部の信号の状態を示している。図5はOPアンプ26の電流供給能力が有限であるとした場合の波形の図である。
2 制御回路、
3 フィルタ部、
4 検出部、
5、7 可変容量、
6 フィルタ構成回路、
8 検出回路
9 OPアンプ
10 抵抗
20 電流源回路
21、22 電流源
Claims (6)
- 第1電流源と第2電流源から構成する電流源回路と、
該第1電流源と基準電位を生じる点との間に設けた参照抵抗と、
可変容量と、該可変容量の一方の端と該第1電流源とに接続された第1のスイッチと、該可変容量の他方の端と該第2電流源とに接続された第2のスイッチと、を有するスイッチトキャパシタ回路と、
該第2電流源と該第2のスイッチとの接続点に入力が接続され、該接続点から流れてくる電流を積分して電圧に変換する積分回路と、
該積分回路の出力電圧と、該参照抵抗に発生する電圧とを比較する比較回路と
を有する検出回路と、
該第1のスイッチと該第2のスイッチとを制御し、該可変容量に電荷をチャージするか、放電するかを交互に切替える制御回路と
を備える
ことを特徴とする半導体集積回路。 - 請求項1の半導体集積回路において、
該積分回路は、
該第2電流源と該第2のスイッチとの接続点に接続される反転入力端子と、該第1電流源と該参照抵抗との間に発生する電圧を入力する非反転入力端子と、を有する演算増幅器と、
該演算増幅回路の出力端子と、該反転入力端子間を接続する第1容量と
からなる事を特徴とする半導体集積回路。 - 請求項1の半導体集積回路において、
該第1スイッチは、
該基準電位を生じる点と接続した第1スイッチの第1端子と、
該参照抵抗と第1電流源の間に接続した第1スイッチの第2端子と、
該第1可変容量の該一方の端と接続した第1スイッチの第3端子とを有し、
該第2スイッチは、
該積分回路と接続した第2スイッチの第1端子と、
該参照抵抗と該第1電流源の間に接続した第2スイッチの第2端子と、
該第1可変容量の該他方の端と接続した第2スイッチの第3端子とを有する
こと特徴とする半導体集積回路。 - 第1可変容量と接続されたフィルタ回路からなるフィルタ部と、
第2可変容量と接続される検出回路からなる検出部と、
該検出部での検出結果に基づき該フィルタ部の該第1可変容量を制御する制御部と
を備え、
該検出部は、
第1電流源と第2電流源から構成する電流源回路と、該第1電流源と基準電位を生じる点との間に設けた参照抵抗と、可変容量と、該可変容量の一方の端と該第1電流源とに接続された第1のスイッチと、該可変容量の他方の端と該第2電流源とに接続された第2のスイッチと、を有するスイッチトキャパシタ回路と、
該第2電流源と該第2のスイッチとの接続点に入力が接続され、該接続点から流れてくる電流を積分して電圧に変換する積分回路と、
該積分回路の出力電圧と、該参照抵抗に発生する電圧とを比較する比較回路とを備え、
該制御部は、該第1のスイッチと該第2のスイッチとを制御し、該可変容量に電荷をチャージするか、放電するかを交互に切替える
ことを特徴とする半導体集積回路。 - 可変容量と接続されたフィルタ回路からなるフィルタ部と、
該可変容量と接続される検出回路からなる検出部と、
該検出部での検出結果に基づき該フィルタ部の該可変容量を制御する制御部を備え、
該検出部は、
第1電流源と第2電流源から構成する電流源回路と、
該第1電流源と基準電位を生じる点との間に設けた参照抵抗と、
可変容量と、該可変容量の一方の端と該第1電流源とに接続された第1のスイッチと、該可変容量の他方の端と該第2電流源とに接続された第2のスイッチと、を有するスイッチトキャパシタ回路と、
該第2電流源と該第2のスイッチとの接続点に入力が接続され、該接続点から流れてくる電流を積分して電圧に変換する積分回路と、
該積分回路の出力電圧と、該参照抵抗に発生する電圧とを比較する比較回路とを備え、
該制御部は、該第1のスイッチと該第2のスイッチとを制御し、該可変容量に電荷をチャージするか、放電するかを交互に切替える
ことを特徴とする半導体集積回路。 - 請求項1乃至5の半導体集積回路において、
該第1電流源および該第2電流源は任意の参照電流源を基にカレントミラー回路で構成されていることを特徴とする半導体集積回路。
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