JPH03155212A - コンデンサの容量切換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野１ この発明は１例えば時定数回路等に用いられるコンデン
サの容量を主としてアナログスイッチを用いて切換える
コンデンサの容量切換装置に関するものである。

［従来の技術］ 第３図（ａ）はローパスフィルタ（以下ＬＰＦという）
の主要部を構成する時定数回路の概略を示した図で、同
図（ｂ）はバイパスフィルタ（以下ＨＰＦという）の主
要部を構成する時定数回路の概略を示した図であり、図
中、Ｒ，、Ｒ２は抵抗、Ｃ，、Ｃ２はコンデンサである
。

第３図に示した回路の時定数はＲＩ、　ＣＩまたはＲ２
，Ｃ，であるから、この時定数を切換える場合に、抵抗
Ｒ１（Ｒ２）またはコンデンサＣ，（Ｃ２）のいずれか
の値を変えればよい。

第４図は第３図の時定数回路におけるコンデンサを切換
える回路を示した図で、同図（ａ）はＬＰＦに用いるコ
ンデンサ切換回路、同図（ｂ）はＨＰＦに用いるコンデ
ンサ切換回路図で、Ｃ３゜Ｃ、、ＣＳ、Ｃ，はコンデン
サ、５Ｗ−１，３Ｗ−２，５９１−：ｌ。

５９１−４はスイッチである。

第４図の回路において、切換スイッチにメカニカルなス
イッチを使用すれば、スイッチをオンした時の抵抗は小
さくて問題にする必要もなく、またオフした時のリーク
電流は微小なので、メカニカルスイッチを用いたことに
よる問題はないが、回路の制御機構としては、電子コン
トロールが望ましい、そこで、この電子制御のためには
メカニカルスイッチからなるリレー等を用いるより、ア
ナログスイッチである半導体スイッチを用いた方か消費
電力か小さくてよいのて、半導体スイッチを用いること
が従来から行われている。

［発明が解決しようとする課題］ 上記のような従来の時定数回路において、コンデンサの
容量を切換えるために切換スイッチにはメカニカルスイ
ッチを使用すれば、スイッチ接続時の抵抗、リーク電流
共に小さいので、それ程問題にならないか、回路の制御
機構としては電子コントロールすることが望ましく、そ
のためにはメカニカルスイッチからなるリレー等を用い
るより消費電力の小さい半導体スイッチを用いる場合か
多くなっているのか現状である。ところが、半導体スイ
ッチを用いると、スイッチがオン状態の時、いくらかの
抵抗があり、またスイッチかオフした状態の時、リーク
電流か問題になる。特に、電源容量か小さいポータプル
型の機器の場合には、消費電力の関係上リレーを使用し
にくいのでＥ足スイツチをオンした時の抵抗、オフした
時のリーク電流の問題が大きい。

この発明はかかる従来の課題を解決するためになされた
もので、半導体スイッチかオンした時のオン抵抗、及び
スイッチがオフした時のリーク電流を減少させることの
できるコンデンサの容量切換装置を提供することを目的
とする。

［課題を解決するための手段］ 上記の目的を達成するために、この発明のコンデンサの
容量切換装置は、各コンデンサの一方の電極のそれぞれ
は演算増幅器の正相入力端子に接続され、また、前記各
コンデンサの他方の電極のそれぞれは、各々別個の半導
体スイッチを介して前記演算増幅器の出力端子に接続さ
れるか、または接地もしくは信号側に接続され、さらに
前記演算増幅器の逆相入力端子と出力端子とが互いに接
続された構成を有するか、または、各コンデンサの一方
の電極のそれぞれは第１の演算増幅器の正相入力端子に
接続され、または、前記各コンデンサの他方の電極のそ
れぞれは各々に別個の演算増幅器の出力側に接続され、
これら別個の演算増幅器の各正相入力端子は各々別個の
半導体スイッチを介して、前記第１の演算増幅器の出力
端子に接続されるか、または接地もしくは信号側に接続
され、さらに前記第１の演算増幅器の逆相入力端子と出
力端子とが互いに接続された構成を有するものである。

［作用］ 前記各コンデンサの一方の電極のそれぞれは演算増幅器
の正相入力端子に接続され、また、前記各コンデンサの
他方の電極のそれぞれは、各々別個の半導体スイッチを
介して前記演算増幅器の出力端子に接続されるか、また
は接地もしくは信号側に接続され、さらに前記演算増幅
器の逆相入力端子と出力端子とが互いに接続された構成
により、半導体スイッチング素子がオンした時のリーク
電流を少なくすることがてきる。また、各コンデンサの
一方の電極のそれぞれは第１の演算増幅器の正相入力端
子に接続され、または、前記各コンデンサの他方の電極
のそれぞれは各々に別個の演算増幅器の出力側に接続さ
れ、これら別個の演算増幅器の各正相入力端子は各々別
個の半導体スイッチを介して、前記第１の演算増幅器の
出力端子に接続されるか、または接地もしくは信号側に
接続され、さらに前記第１の演算増幅器の逆相入力端子
と出力端子とが互いに接続された構成によれば、オン抵
抗も少なくすると共に、リーク電流の問題も解決するこ
とができる。

［実施例］ 第１図はこの発明の一実施例であるコンデンサの容量切
換装置の主要部の概略を示す回路図て。

同図（ａ）はＬＰＦに用いる場合を示した図てあり、同
図（ｂ）はＨＰＦに用いる場合を示した図である。

第１図において、１，２，４．５はいわゆるアナログス
イッチと呼ばれる半導体スイッチ、３゜６は演算増幅器
（以下、オペアンプという）であり、また第３図、第４
図と同一符号は同一または相当部分を示すものである。

時定数回路等において、時定数は抵抗と容量の積で決ま
るものであるから、特に時定数の大きい場合、抵抗値が
高いとインピーダンスが大きくなるため、リーク電流が
大きな問題となる。

通常、時定数回路の出力側にはインピーダンス変換のた
めにアクティブ回路が用いられるが、この出力を利用し
、第１図に示したような構成をとれば、コンデンサＣｚ
　、　Ｃ４またはｃ　ｓ、ｃ　ａと半導体スイッチ１．
２または４．５との結線部は常に低インピーダンスでド
ライブされるため、リーク電流は問題にならない。

第１図（ａ）の回路において、いま例えば半導体スイッ
チ１がオペアンプ３の出力側に接続され、半導体スイッ
チ２がグランド（ＧＮＤ）側に接続された場合、コンデ
ンサＣ３の両端は同電位に保たれることになり、このコ
ンデンサＣ３は回路に存続しないのと等価になるので、
第１図（ａ）の回路は抵抗Ｒ，とコンデンサＣ４の時定
数回路と等価になる。この場合、半導体スイッチ１．２
におけるスイッチングによる各接続部は低インピーダン
スで駆動されているので、半導体スイッチｌに関するリ
ーク電流はすべてオペアンプ３て吸収されてしまい、半
導体スイッチ２のリーク電流はＧＮＤに吸収されてしま
うので１問題にはならない。

また、一般にオペアンプにはオフセット電圧が存在する
が、このオフセット電圧は入力電圧の有無に拘らず一定
であるので、第１図（ａ）の場合もコンデンサＣｉの両
端の電位差は一定電位に保たれるため、オペアンプ３の
オフセット電圧に関係なく、コンデンサＣ３には電流か
流れることはないので、このコンデンサＣ３は存在しな
いものとみなすことができる。

さらに、第１図（ｂ）のＨＰＦに用いる回路においても
、例えば半導体スイッチ４かオペアンプ６の出力側に接
続され、半導体スイッチ５か入力である信号側に接続さ
れた場合、第１図（ａ）の場合と同様に、コンデンサＣ
５の両端は同電位に保たれて、このコンデンサＣ５は回
路に存在しないのと等価になる。それと同時に、半導体
スイッチ４におけるスイッチングによる各接続部は低イ
ンピーダンスて駆動されるので、リーク電流は全てオペ
アンプ６て吸収され、半導体スイッチ５のリーク電流は
信号側に吸収されるのて問題にはならない。

第２図はこの発明の他の実施例を示すコンデンサの容量
切換装置の主要部の概略を示す回路図て、同図（ａ）は
ＬＰＦに用いる場合を示した図であり、同図（ｂ）はＨ
ＰＦに用いる場合を示した図である。

第２図において、７．１０は半導体スイッチ。

８．１１は第１のオペアンプ、９．１２は第２のオペア
ンプであり、第１．３．４図と同一符号は同一または相
当部分を示すものである。

尚、第２図の回路においては説明の便宜上、コンデンサ
Ｃ４またはＣ６に対してのみ別個のオペアンプとして、
第２のオペアンプ９または１２及びそれに接続された半
導体スイッチ７またはｌＯか設けられているが、コンデ
ンサＣａｔまはたＣ５に対しても別個のオペアンプとし
て第３のオペアンプ及びそれに接続される半導体スイッ
チを設けてコンデンサＣユまたはＣ，、の容量を切換え
ることがてきることは勿論である。

第２図（ａ）の回路において、いま１例えば半導体スイ
ッチ７がＧＮＤ側に接続されている状態ならば、コンデ
ンサＣ４はＧＮＤに接続されているのと等価であり、そ
の上、半導体スイッチ７のオン抵抗に比して第２のオペ
アンプ９の入力インピーダンスは高抵抗のために、半導
体スイッチ７のオン抵抗は無視することができる。即ち
、半導体スイッチのオン抵抗は高くて数百Ω、低い時は
３０〜５００程度のものであるが、これはオペアンプの
入力インピーダンスに比較して充分低いので。

オン抵抗は問題にならない。

また、オペアンプの出力インピーダンスはｌ／ループゲ
インとなるのでアナログスイッチのオン抵抗に比較して
充分低い、従ってメカニカルスイッチなみの低いオン抵
抗のスイッチを使用したのと等価になる。

次に半導体スイッチ７が第１のオペアンプ８の出力側に
接続されている状態の時は、第１図の場合と同様、コン
デンサＣ４の両端が同電位に保たれるために、このコン
デンサＣ１は回路に存在していないのと等価になる。そ
の上、コンデンサＣ４が存在しないのと等価になった時
１回路は常に低インピーダンスで駆動されており、コン
デンサＣ４の容量を切換える場合の半導体スイッチ７の
スイッチングによるリーク電流についての問題は全くな
い。

また、第２図（ｂ）のＨＰＦに用いる回路においても、
半導体スイッチ１０か第１のオペアンプ１１の出力側に
接続されている場合は、コンデンサＣ６の両端は同電位
に保たれて、このコンデンサＣ６は回路に存在しないの
と等価になる。

その際、半導体スイッチｌＯのオン抵抗に比して、第２
のオペアンプ１２の入力インピーダンスは高抵抗のため
に、半導体スイッチｌＯのオン抵抗は無視することがで
きることは第２図（ａ）の場合と同様である。また、リ
ーク電流及びオン抵抗についての問題も生じないのは第
２図（ａ）の場合に述べたとおりである。

［発明の効果］ 以上説明したとおり、この発明によれば、オペアンプを
出力側に接続することにより、またコンデンサと半導体
スイッチの間にオペアンプを設けることにより、簡単な
回路構成でリーク電流及びオン抵抗の問題を解決するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例であるコンデンサの容量切
換装置の主要部の概略を示す回路図で、同図（ａ）はＬ
ＰＦに用いる場合を示した図、同図（ｂ）はＨＰＦに用
いる場合を示した図、第２図はこの発明の他の実施例を
示すコンデンサの容量切換装置の主要部の概略を示す回
路図で、同図（ａ）はＬＰＦに用いる場合を示した図、
同図（ｂ）はＨＰＦに用いる場合を示した図、第３図（
ａ）はＬＰＦの主要部を構成する時定数回路の概略を示
した図、同図（ｂ）はＨＰＦの主要部を構成する時定数
回路の概略を示した図、第４図は第３図の時定数回路に
おけるコンデンサを切換える回路を示した図て、同図（
ａ）はＬＰＦに用いるコンデンサ切換回路、同図（ｂ）
はＨＰＦに用いるコンデンサ切換回路図である。 図中。 Ｒ，、Ｒ２：抵抗

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）各々が互いに並列接続された複数個のコンデンサ
   を有する回路におけるコンデンサの容量切換装置におい
   て、前記各コンデンサの一方の電極のそれぞれは演算増
   幅器の正相入力端子に接続され、また、前記各コンデン
   サの他方の電極のそれぞれは各々別個の半導体スイッチ
   を介して前記演算増幅器の出力端子に接続されるか、ま
   たは接地もしくは信号側に接続され、さらに前記演算増
   幅器の逆相入力端子と出力端子とが互いに接続されてい
   ることを特徴とするコンデンサの容量切換装置。
2. （２）各々が互いに並列接続された複数個のコンデンサ
   を有する回路におけるコンデンサの容量切換装置におい
   て、前記各コンデンサの一方の電極のそれぞれは第１の
   演算増幅器の正相入力端子に接続され、また、前記各コ
   ンデンサの他方の電極のそれぞれは各々に別個の演算増
   幅器の出力側に接続され、これら別個の演算増幅器の各
   正相入力端子は各々別個の半導体スイッチを介して、前
   記第１の演算増幅器の出力端子に接続されるか、または
   接地もしくは信号側に接続され、さらに前記第１の演算
   増幅器の逆相入力端子と出力端子とが互いに接続されて
   いることを特徴とするコンデンサの容量切換装置。