JPH0720050B2 - スイツチト・キヤパシタ・フイルタ - Google Patents
スイツチト・キヤパシタ・フイルタInfo
- Publication number
- JPH0720050B2 JPH0720050B2 JP10894985A JP10894985A JPH0720050B2 JP H0720050 B2 JPH0720050 B2 JP H0720050B2 JP 10894985 A JP10894985 A JP 10894985A JP 10894985 A JP10894985 A JP 10894985A JP H0720050 B2 JPH0720050 B2 JP H0720050B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- capacitor
- circuit
- switch
- filter
- contact
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H19/00—Networks using time-varying elements, e.g. N-path filters
- H03H19/004—Switched capacitor networks
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Filters That Use Time-Delay Elements (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 以下の順序で説明する。
Ａ 産業上の利用分野 Ｂ 発明の概要 Ｃ 従来の技術 Ｄ 発明が解決しようとする問題点 Ｅ 問題点を解決するための手段 Ｆ 作用 Ｇ 実施例 G1 第１の実施例（第１図） G2 第２の実施例（第２図） G3 第３の実施例（第３図） G4 第４の実施例（第４図） G5 他の実施例 Ｈ 発明の効果 Ａ 産業上の利用分野 この発明はSCF（スイッチト・キャパシタ・フィルタ）
に関する。
に関する。
Ｂ 発明の概要 この発明は、SCFにおいて、そのコンデンサの値を選定
するとともに、一部のコンデンサおよびスイッチ回路を
兼用することにより、全体の構成を簡略化したものであ
る。
するとともに、一部のコンデンサおよびスイッチ回路を
兼用することにより、全体の構成を簡略化したものであ
る。
Ｃ 従来の技術 第５図に示すように、スイッチ回路（10A）→コンデン
サC10→スイッチ回路（10B）の直列回路（10）におい
て、スイッチ回路（10A），（10B）が信号の周期よりも
充分に短い周期ＴのスイッチングパルスPsにより同相で
切り換えられるとする。そして、スイッチ回路（10A）
の入力電圧をVa、スイッチ回路（10B）の出力電圧をVb
とすると、期間ＴにコンデンサC10に流れる電荷量ΔＱ
は、 ΔＱ＝C10（Va−Vb） となるので、コンデンサC10に流れる平均電流Ｉは、 Ｉ＝dQ/dt ΔQ/T ＝（Va−Vb）C10/T ＝（Va−Vb）/R10 R10＝T/C10 ‥‥（ｉ） となる。
サC10→スイッチ回路（10B）の直列回路（10）におい
て、スイッチ回路（10A），（10B）が信号の周期よりも
充分に短い周期ＴのスイッチングパルスPsにより同相で
切り換えられるとする。そして、スイッチ回路（10A）
の入力電圧をVa、スイッチ回路（10B）の出力電圧をVb
とすると、期間ＴにコンデンサC10に流れる電荷量ΔＱ
は、 ΔＱ＝C10（Va−Vb） となるので、コンデンサC10に流れる平均電流Ｉは、 Ｉ＝dQ/dt ΔQ/T ＝（Va−Vb）C10/T ＝（Va−Vb）/R10 R10＝T/C10 ‥‥（ｉ） となる。
すなわち、回路（10）は、（ｉ）式で示される抵抗R10
と等価である。
と等価である。
したがって、この等価抵抗回路（10）に、第６図に示す
ように反転入力のオプアンプ（20）および負帰還用のコ
ンデンサC20が接続されれば、その等価回路は第７図に
示すようになり、これは反転型の積分回路にほかならな
い。なお、この積分回路の伝達関数Ｈ（ｓ）は、ωＴ≪
１のとき、 である。
ように反転入力のオプアンプ（20）および負帰還用のコ
ンデンサC20が接続されれば、その等価回路は第７図に
示すようになり、これは反転型の積分回路にほかならな
い。なお、この積分回路の伝達関数Ｈ（ｓ）は、ωＴ≪
１のとき、 である。
また、第８図に示すように、スイッチ回路（10A）と（1
0B）とが逆相で切り換えられれば、同様の理由により正
転型（非反転型）の積分回路となる。
0B）とが逆相で切り換えられれば、同様の理由により正
転型（非反転型）の積分回路となる。
ところで、一般の２次のローパスフィルタは、第９図の
ように示すことができる。なお、T1は入力端子、T2は出
力端子、（31），（32）は加算回路、K1〜K4はその加算
の係数、（41），（42）は積分回路である。
ように示すことができる。なお、T1は入力端子、T2は出
力端子、（31），（32）は加算回路、K1〜K4はその加算
の係数、（41），（42）は積分回路である。
したがって、このローパスフィルタに、第６図および第
７図の積分回路を適用してSCFを構成すると、第10図の
ようになる。ただし、回路（11）〜（14）は回路（10）
と同様の等価抵抗回路、（1A）〜（4B）はそのスイッチ
回路、（21），（22）は反転入力のオペアンプであり、
回路（11），（13）により加算回路（31）が構成される
とともに、回路（11），（13），（21）により積分回路
（41）が構成される。そして、コンデンサC10に対応す
るコンデンサは、加算係数K1,K3に対応してK1C1,K3C1と
され（容量がK1C1,K3C1とされる）、さらに、回路（1
1），（13），（21）による積分回路の伝達関数Ｈ
（Ｓ）を、 にするため、（ii）式からコンデンサC20に対応するコ
ンデンサはC1とされる。また、回路（12），（14），
（22）についても同様とされる。なお、この図では、パ
ルスPsの信号ラインは省略するが、スイッチ回路（1A）
〜（1B）はPs＝“1"のとき図の状態、Ps＝“0"のとき図
とは逆の状態とされる。
７図の積分回路を適用してSCFを構成すると、第10図の
ようになる。ただし、回路（11）〜（14）は回路（10）
と同様の等価抵抗回路、（1A）〜（4B）はそのスイッチ
回路、（21），（22）は反転入力のオペアンプであり、
回路（11），（13）により加算回路（31）が構成される
とともに、回路（11），（13），（21）により積分回路
（41）が構成される。そして、コンデンサC10に対応す
るコンデンサは、加算係数K1,K3に対応してK1C1,K3C1と
され（容量がK1C1,K3C1とされる）、さらに、回路（1
1），（13），（21）による積分回路の伝達関数Ｈ
（Ｓ）を、 にするため、（ii）式からコンデンサC20に対応するコ
ンデンサはC1とされる。また、回路（12），（14），
（22）についても同様とされる。なお、この図では、パ
ルスPsの信号ラインは省略するが、スイッチ回路（1A）
〜（1B）はPs＝“1"のとき図の状態、Ps＝“0"のとき図
とは逆の状態とされる。
そして、このようにローパスフィルタをSCFにより構成
すると、IC化が可能であり、小型で電力が少なく、しか
も、ローコストである。さらに、各コンデンサの容量の
比で特性が決まるので、ばらつきが少なく、また、温度
特性も良好である。
すると、IC化が可能であり、小型で電力が少なく、しか
も、ローコストである。さらに、各コンデンサの容量の
比で特性が決まるので、ばらつきが少なく、また、温度
特性も良好である。
Ｄ 発明が解決しようとする問題点 ところが、上述のフィルタにおいては第10図からも明ら
かなように、使用しているコンデンサおよびスイッチ回
路の数が非常に多い。
かなように、使用しているコンデンサおよびスイッチ回
路の数が非常に多い。
この発明は、このような問題点を解決しようとするもの
である。
である。
Ｅ 問題点を解決するための手段 この発明は、SCFにおいて、そのコンデンサの値を選定
するとともに、一部のコンデンサおよびスイッチ回路を
兼用する。
するとともに、一部のコンデンサおよびスイッチ回路を
兼用する。
Ｆ 作用 全体の構成が簡略化される。
Ｇ 実施例 G1 第１の実施例 G1-1 SCFの解析 SCFは一般のフィルタと異なり、離散的動作を行うの
で、Ｚ変換による解析が必要になる。
で、Ｚ変換による解析が必要になる。
そこで、第10図のSCFにおいて電荷に関して差分方程式
を立て、これを整理してＺ変換すると、 Q1＝Q1Z-1−K3C1Vout＋K1C1VinZ-1 Q2＝Q2Z-1−K4C2Vout＋K2C2Q1Z-1/C1 Ｖout＝Q2/C2 となるので、第10図のSCFのＺ変換による伝達関数Ｈ
（Ｚ）は、 となる。
を立て、これを整理してＺ変換すると、 Q1＝Q1Z-1−K3C1Vout＋K1C1VinZ-1 Q2＝Q2Z-1−K4C2Vout＋K2C2Q1Z-1/C1 Ｖout＝Q2/C2 となるので、第10図のSCFのＺ変換による伝達関数Ｈ
（Ｚ）は、 となる。
そして、 Ｚ＝（１＋ST/2）／（１−ST/2） を（iii）式に代入して伝達関数Ｈ（Ｓ）を求めると、 Ｂ＝１＋K4/2−K2K3/4（１） となる。
一方、バターワース型やベッセル型のフィルタの伝達関
数Ｈ（Ｓ）は、 λ＝ｊω／ωｃ ＝S/ωｃ ωc:カットオフ周波数 であり、値Ω0,Qはフィルタの型により決り、フィルタ
図表から求めることができる。
数Ｈ（Ｓ）は、 λ＝ｊω／ωｃ ＝S/ωｃ ωc:カットオフ周波数 であり、値Ω0,Qはフィルタの型により決り、フィルタ
図表から求めることができる。
そして、（ｖ）式は第９図のフィルタにもあてはまるの
で、（iv）式と（ｖ）式とを比較して（Ｚ1/2＝１とす
る）、 K1＝K3 ‥‥（vi） K2K3＝▲ω2 0▼T2/A ‥‥（vii） K4＝ω0T/（AQ） ‥‥（viii） となる。そして、さらに、 K2＝K4 ‥‥（ix） とすれば、 K1＝K3＝ω0TQ ‥‥（ｘ） となる。
で、（iv）式と（ｖ）式とを比較して（Ｚ1/2＝１とす
る）、 K1＝K3 ‥‥（vi） K2K3＝▲ω2 0▼T2/A ‥‥（vii） K4＝ω0T/（AQ） ‥‥（viii） となる。そして、さらに、 K2＝K4 ‥‥（ix） とすれば、 K1＝K3＝ω0TQ ‥‥（ｘ） となる。
すなわち、第10図のSCFにおいて、（vi）〜（viii）式
が成立していれば、必要なローパスフィルタ特性を得る
ことができる。そして、その場合、（ix），（ｘ）式か
ら、 K1＝K3,K2＝K4 ‥‥（ix），（ｘ） にすることができる。
が成立していれば、必要なローパスフィルタ特性を得る
ことができる。そして、その場合、（ix），（ｘ）式か
ら、 K1＝K3,K2＝K4 ‥‥（ix），（ｘ） にすることができる。
G1-1 具体例 この発明は、（ix），（ｘ）式に着目して全体の構成を
簡略化したものである。
簡略化したものである。
すなわち、第１図において、等価抵抗回路（11）として
スイッチ回路（1A），（1B）が設けられるとともに、そ
れらの親接点間にコンデンサK1C1（容量もK1C1とする）
が接続される。そして、スイッチ回路（1A）の“0"接点
は入力端子T1に接続され、スイッチ回路（1B）の“0"接
点は接地されるとともに、その“1"接点はオペアンプ
（21）の反転入力端に接続され、このアンプ（21）の出
力端と反転入力端との間に負帰還用のコンデンサC1（容
量C1）が接続される。なお、アンプ（21）の正転入力は
接地される。
スイッチ回路（1A），（1B）が設けられるとともに、そ
れらの親接点間にコンデンサK1C1（容量もK1C1とする）
が接続される。そして、スイッチ回路（1A）の“0"接点
は入力端子T1に接続され、スイッチ回路（1B）の“0"接
点は接地されるとともに、その“1"接点はオペアンプ
（21）の反転入力端に接続され、このアンプ（21）の出
力端と反転入力端との間に負帰還用のコンデンサC1（容
量C1）が接続される。なお、アンプ（21）の正転入力は
接地される。
さらに、等価抵抗回路（12）としてスイッチ回路（2
A），（2B）、コンデンサK2C2,C2（容量はそれぞれK
2C2,C2）およびアンプ（22）が同様に接続されるとと
も、スイッチ回路（2A）の“0"の接点がアンプ（21）の
出力端に接続され、アンプ（22）の出力端が出力端子T2
に接続される。また、アンプ（22）の出力端がスイッチ
回路（2A），（1A）の各“1"接点に接続される。
A），（2B）、コンデンサK2C2,C2（容量はそれぞれK
2C2,C2）およびアンプ（22）が同様に接続されるとと
も、スイッチ回路（2A）の“0"の接点がアンプ（21）の
出力端に接続され、アンプ（22）の出力端が出力端子T2
に接続される。また、アンプ（22）の出力端がスイッチ
回路（2A），（1A）の各“1"接点に接続される。
なお、このフィルタにおいては、（ix），（ｘ）式に示
すように、 K1＝K3,K2＝K4 であり、特性は、（vi）〜（ｘ）式にしたがって求め
る。
すように、 K1＝K3,K2＝K4 であり、特性は、（vi）〜（ｘ）式にしたがって求め
る。
このような構成において、入力電圧Ｖinから見た場合、
Ps＝“0"のとき、コンデンサK1C1は電圧Ｖinにより充電
され、Ps＝“1"のとき、その充電電圧が逆極性にアンプ
（21）に供給されるので、回路（11）は第10図の回路
（11）と等価である。また、出力電圧Ｖoutから見た場
合、Ps＝“1"のとき、コンデンサK1C1は電圧Ｖoutによ
り充電されるとともにアンプ（21）に供給されるので、
回路（11）は第10図の回路（13）においてK3＝K1とした
場合と等価である。したがって、この回路（11）は、第
10図の回路（11），（13）においてK1＝K3としたものと
等価である。
Ps＝“0"のとき、コンデンサK1C1は電圧Ｖinにより充電
され、Ps＝“1"のとき、その充電電圧が逆極性にアンプ
（21）に供給されるので、回路（11）は第10図の回路
（11）と等価である。また、出力電圧Ｖoutから見た場
合、Ps＝“1"のとき、コンデンサK1C1は電圧Ｖoutによ
り充電されるとともにアンプ（21）に供給されるので、
回路（11）は第10図の回路（13）においてK3＝K1とした
場合と等価である。したがって、この回路（11）は、第
10図の回路（11），（13）においてK1＝K3としたものと
等価である。
そして、同様の理由により回路（12）は、第10図の回路
（12），（14）においてK2＝K4としたものと等価であ
る。
（12），（14）においてK2＝K4としたものと等価であ
る。
したがって、この回路は（vi）〜（ｘ）式で示されたロ
ーパスフィルタとして動作することになる。
ーパスフィルタとして動作することになる。
こうして、この発明によればSCFによるローパスフィル
タを得ることができるが、この場合、特にこの発明によ
れば、第１図からも明らかなように、コンデンサおよび
スイッチ回路の数を減らすことができ、構成を簡略化で
きる。
タを得ることができるが、この場合、特にこの発明によ
れば、第１図からも明らかなように、コンデンサおよび
スイッチ回路の数を減らすことができ、構成を簡略化で
きる。
G2 第２の実施例 第２図はSCFにより２次のハイパスフィルタを構成する
とともに、コンデンサおよびスイッチ回路を減らして構
成を簡略した場合であり、その伝達関数および値は次の
とおりである。
とともに、コンデンサおよびスイッチ回路を減らして構
成を簡略した場合であり、その伝達関数および値は次の
とおりである。
K1＝ω0TQ K2＝K4ω0T/（AQ） K5＝1/A G3 第３の実施例 第３図はSCFにより２次のバンドパスフィルタを構成す
るとともに、コンデンサおよびスイッチ回路を減らして
構成を簡略化した場合であり、その伝達関数および値は
次のとおりである。
るとともに、コンデンサおよびスイッチ回路を減らして
構成を簡略化した場合であり、その伝達関数および値は
次のとおりである。
K1＝ω0TQ K2＝K4＝ω0T/（AQ） K6＝１ G4 第４の実施例 第４図はSCFにより１次のローパスフィルタを構成する
とともに、コンデンサおよびスイッチ回路を減らして構
成を簡略した場合であり、その伝達関数および値は次の
とおりである。
とともに、コンデンサおよびスイッチ回路を減らして構
成を簡略した場合であり、その伝達関数および値は次の
とおりである。
K1＝2Tω0/（２−Ｔω０） G5 他の実施例 上述においては、１次および２次のフィルタの場合であ
るが、さらに高次のフィルタの場合には上述のフィルタ
を組み合わせればよい。
るが、さらに高次のフィルタの場合には上述のフィルタ
を組み合わせればよい。
Ｈ 発明の効果 SCFによるフィルタにおいて、そのコンデンサおよびス
イッチ回路を減らすことができ、構成を簡略化できる。
イッチ回路を減らすことができ、構成を簡略化できる。
第１図〜第４図はこの発明の一例の接続図、第５図〜第
10図はその説明のための図である。 （21），（22）はオペアンプである。
10図はその説明のための図である。 （21），（22）はオペアンプである。
Claims (1)
- 【請求項１】第１および第２のスイッチ回路の親接点の
間に第１のコンデンサが接続され、 上記第１のスイッチ回路の一方の接点に第１の端子が接
続され、 上記第１のスイッチ回路の他方の接点に出力信号が帰還
され、 上記第２のスイッチ回路の一方の接点が接地され、 上記第２のスイッチ回路の他方の接点がアンプを反転入
力端に接続されると共に第２の端子に接続され、 上記アンプの出力端と上記反転入力端との間に第２のコ
ンデンサが接続され、 フィルタとしての特性を決める正入力の係数と負帰還入
力の係数とを等しい係数Ｋとし、 上記第１のコンデンサの容量として、上記第２のコンデ
ンサの容量Ｃに上記係数Ｋを乗算した容量CKとし、 上記第１および第２のスイッチ回路が同期して切り換え
られ、 上記第１の端子または上記第２の端子に入力信号を供給
することで、上記アンプから所定の周波数特性を有する
出力信号が取り出されるスイッチト・キャパシタ・フィ
ルタ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10894985A JPH0720050B2 (ja) | 1985-05-21 | 1985-05-21 | スイツチト・キヤパシタ・フイルタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10894985A JPH0720050B2 (ja) | 1985-05-21 | 1985-05-21 | スイツチト・キヤパシタ・フイルタ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61267406A JPS61267406A (ja) | 1986-11-27 |
| JPH0720050B2 true JPH0720050B2 (ja) | 1995-03-06 |
Family
ID=14497728
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10894985A Expired - Lifetime JPH0720050B2 (ja) | 1985-05-21 | 1985-05-21 | スイツチト・キヤパシタ・フイルタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0720050B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5733694B2 (ja) * | 2010-02-17 | 2015-06-10 | セイコーエプソン株式会社 | スイッチトキャパシター回路を用いたハイパスフィルター及び電子機器 |
-
1985
- 1985-05-21 JP JP10894985A patent/JPH0720050B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61267406A (ja) | 1986-11-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPH0793553B2 (ja) | スイッチド・キャパシタ・フィルタ | |
| Liu et al. | New current mode biquad filters using current followers | |
| JPH0720050B2 (ja) | スイツチト・キヤパシタ・フイルタ | |
| JPH0720051B2 (ja) | スイツチト・キヤパシタ・フイルタ | |
| JPH06164323A (ja) | スイッチトキャパシタ回路 | |
| JPH11252900A (ja) | 電源回路、電源回路を含む表示装置及び表示装置を含む電子機器 | |
| CA1168719A (en) | Switched-capacitor resistor simulation circuits | |
| US4296392A (en) | Switched capacitor bilinear resistors | |
| JP3450837B2 (ja) | デルタシグマ型アナログ・デジタル変換器 | |
| JPH0993086A (ja) | スイッチトキャパシタ回路及びこれを用いた信号処理回路 | |
| CN1476168A (zh) | 用于转导电容滤波器的频率调整回路 | |
| JP2013051470A (ja) | スイッチトキャパシター積分回路、フィルター回路、多出力フィルター回路、物理量測定装置、及び電子機器 | |
| JPH0446007B2 (ja) | ||
| JP2003143008A (ja) | Ｄａ変換器 | |
| JP2570199B2 (ja) | スイッチト・キャパシタ回路 | |
| JPH06209244A (ja) | 線形変換装置 | |
| JPH0310420A (ja) | アナログ・ディジタル変換器 | |
| JP3916560B2 (ja) | キャパシタ切替えパイプライン・アナログデジタル変換器 | |
| JPH03190429A (ja) | Ｄ／ａ変換装置 | |
| JPH05243857A (ja) | オフセット不感型スイッチトキャパシタ増幅回路 | |
| JPS6312402B2 (ja) | ||
| JPH0640617B2 (ja) | スイツチト・キヤパシタ・フイルタ | |
| JPS637487B2 (ja) | ||
| JPH01303913A (ja) | スイッチドキャパシタフィルタ回路 | |
| JPH07114346B2 (ja) | スイツチド・キヤパシタ・フイルタ |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |