JPS60185421A - 集積回路 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、ＩＣと称される集積回路に関するものであり
、更に詳しくは、高域通過フィルタ（バイパスフィルタ
）として用いるのに好適な集積回路に関するものである
。

〔発明の背景〕

電気回路の集積化（モノリシックＩＣ化、以下単にＩＣ
化と略す）が進むにつれ、外付のブロックフィルタのＩ
Ｃ化が、回路の小形化、低コスト化を実現する上で重要
な課題となりつつある。

従来のフィルタは大部分がインダクタンスＬ１容量Ｃ１
抵抗几で構成されているが、インダクタンスＬはＩＣ化
が難しいため従来形式のフィルタの集積化は困難である
。このため容量Ｃ１抵抗Ｒと増幅器で構成可能なアクテ
ィブフィルタがＩＣ化には適している。

第１図に、ＩＣ化に適したかかる帰還形アクティブフィ
ルタの従来の回路例を示し説明する。同図において、１
は信号入力端、２は信号出力端、３は利得にの増幅器、
抵抗ＲはＲ１とＲ２、容量ＣはＣ１とＣ２から成ってい
る。この時、入力端１の入力信号を■□、出力端２の田
力信号をｖ２とすると、伝達関数−は次の如く表わせる
Ｏ Ｖｌ ・・・・・・（１） 共振周波数ｆ。と回路の良さＱは次の如く表わせる。

（但し５−ｊ４１＋） しかし上記構成のアクティブフィルタ（バイパスフィル
タ）をＩＣ化しようとする場合、使用する回路緊子の抵
抗蝕なら抵抗値、容量値なら容量値のバラつきの問題が
生じる。すなわちＩＣ内の容量値、抵抗値は半導体内の
不純物濃度、製造時におけるマスクずれなどによるバラ
つきの影譬を受け、−例として容量Ｃの絶対値で±２０
チ、抵抗Ｒの絶対値で±１５チ、程度の大きな変動があ
る。

したがって第１図に示したフィルタ（詳しくは２次バイ
パスフィルタ）のカットオフ周１１＆　ｆ。

も第２図に見られるように周波数ａからｂの範囲で変動
し、上記数値列では最悪時カットオフ周波数ｆ。は±３
５チ（±２０チと±１５ｔｓの和）変動することとなり
、このように特性の変動幅が大きくては実用に供せない
という問題がある。

この対策としては、ＩＣチップ上でレーザトリミングを
実施するなどして抵抗値を変化させ、抵抗値のバラつき
を吸収することも行なわれているが、精度、歩留り、コ
ストの面などでまだ多くの問題点があり、一般民生用Ｉ
Ｃにまで実用化されるには至っていない。

またアクティブフィルタを構成する容量に接合容量を用
い、接合容量のもつ容量絶対値のバイアス依存性を利用
し容量値を可変して、抵抗値及び容量値の絶対値バラつ
きを吸収する方法もある。

かかる方法を実施したアクティブ２次ローパスフィルタ
の従来の回路例を第３図に示す。同図において、４は信
号入力端、５は２次ローパスフィルタの出力端、容量Ｃ
はＣ３〜Ｃ５、抵抗ＲはＲ４〜Ｒ１２と”２１　ｔ　Ｒ
２２Ｎ１）ランジスタＱはＱＩＮＱｌｏでＮＰＮ）ラン
ジスタ、■１〜Ｉ７は定電流源、■３と■４は定電圧源
、ｖ５は可変電圧源、ローパスフィルタの時定数回路は
抵抗Ｒ２１ｒ　ＦＬ２２と容量（ただし接合容量）　Ｃ
ａ　ｅ　Ｃ４から構成されている。

トランジスタＱａ　、　Ｃ７と抵抗比７〜Ｒ９と定電流
源Ｉ５で利得Ｋｌの第１の増幅器を構成している。また
トランジスタＱ９　ｅ　ＱＩＯと抵抗ＲＩＯ−Ｒ１！と
定電流源■７で利得Ｋｌの第２の差動増幅器を構成して
いる。

抵抗Ｒ４とＲ５はトランジスタＱａ　トＱ４のベース電
位直流電位を等しくするためのものである。同様に抵抗
Ｒ６はトランジスタＱ６とＱ９のベース直流電位を等し
くするためのものである。

かかる構成の集積化回路において第１の差動増幅器のト
ランジスタＱ６のベース電位と、第２の差動増幅器のト
ランジスタＱ９のベース電位は等５− しくなり、またトランジスタＱ７とＱｌｏのベースは可
変電圧源Ｖ５に共通に接続されているのでトランジスタ
Ｑ７とＱＩＯのコレクタ電位は共通に可変電圧源ｖ６の
電位により変化する。

したがって接合容量で構成される容量Ｃ３とＣ４の両端
の印加電圧は等しく変化し、容ｆｌｅａとＣ４の絶対値
は可変電圧源ｖ５の直流電圧により等しい割合で変化す
る。これにより時定数回路の抵抗Ｒｇｌ　ａ　Ｒ２２と
容量ｃｓ　ｓ　Ｃ４の値にバラツキがあってもこれを吸
収できる（抵抗値のバラツキも容量値のバラツキに換算
して吸収することが出来る）。

しかしアクティブ２次バイパスフィルタを接合容量を用
いて集積回路で実現する時には、アクティブ２次關−バ
スフィルタの場合と人なり以下の問題がある。

四−バスフィルタでは１３図に示すように増幅器の１方
の入力端にあたるトランジスタＱ６のベース直流電位が
抵抗”４１　ｅＲ２２を介して定まる。

このため増幅器の他方の入力端直流電圧をＶｓで可変す
ることにより、増幅器の出力電圧が変わり、６一 接合容量からなる容ＮＣ３の印加電圧が変化し容量値を
変化させることができる。また容量Ｃ４も同様な方法で
容量値を調整できるわけである。ところがバイパスフィ
ルタでは、入力信号が容量結合で入力される形式となり
、第３図の四−パスフィルタの回路で云うと、時定数回
路を構成するＲ（几２１．几２２）とＣ（Ｃａ　ｐ　Ｃ
４）が丁度入れ換わった形となってアクティブ２次バイ
パスフィルタが構成されることになるので、直流電位が
Ｃによってカットされて次段へ伝わらず、従ってバイパ
スフィルタとして正常に動作せず、また可変電圧源ｖ５
の電圧を調整しても容量値は変化せず、バラツキが吸収
されないから所望特性は得られない。

〔発明の目的〕

本発明は、上述のような従来の技術的問題を解決するた
めになされたものであり、従って本発明の目的は、バイ
パスフィルタを構成した場合でも、直流電位がＣによっ
てカットされることなく次段に伝わり、しかも使用して
いる接合容量が可変電圧源による印加電圧の調整を受け
てその容量値が変化し、バラツキの吸収が可能であるよ
うなＪａ積回路を提供することにある。

〔発明の概要〕

上記目的を達成するため、本発明による集積回路は、２
入力端をもつ増幅器の一方の入力端に、可変電圧源によ
って与えられる直流電位に重畳された交流入力信号を、
第１の容量と第２の容量の直列接続を介して入力し、前
記直流電位を第１の抵抗を介して前記増幅器の一方の入
力端に、また第２の抵抗を介して前記増幅器の他方の入
力端に、それぞれ接続し、該増幅器の出力端を第３の抵
抗を介して前記第１の容量と第２の容量の接続点に接続
して成る集積回路において、前記第１および＃Ｉ２の各
容量を接合容量で構成し、前記直流電位を可変させるこ
とにより前記第１および第２の容量値を一様に同じ割合
で可変させるようにしたことを特徴としている。

〔発明の実施例〕

次に図を参照して本発明の詳細な説明する。

第４図は本発明の一実施例を示す回路図である。

同図において、６は信号源、７は２人力増幅器、ｖ６は
ｎｒ変電圧１、Ｒ１〜Ｒｓ　ハ抵抗Ｒ，ＣＩ　＃　Ｃ２
は容量Ｃである。

抵抗几１　ｅ　Ｒ２と容量Ｃ１ａ　Ｃ２は２次バイパス
フィルタ（＃！４図の回路）の時定数回路で、容量Ｃ１
ｅ　Ｃ２は接合容量で構成されており、抵抗Ｒ２とＲ３
の抵抗値は等しい。この時、増幅器７０２つの入力端直
流電圧は、可変電圧源■６の出力電圧ｖａにかかわらず
等しくなり、増幅器７の出力端直流電位は常に一定電位
Ｖｃとなる。

また信号源６の出力端では、直流電位Ｖａ上に信号源６
の出力信号ｖｉｎが重畳される波形となって信号が出力
される。したがって容量Ｃ１の両端の印加電圧は（Ｖｃ
　Ｖａ）となる。また容量Ｃ２の両端の印加電圧も（Ｖ
ｃ　Ｖａ）となり、容量ＣＩ。

Ｃ２の両端の印加電圧はともに（Ｍｅ　Ｖａ）と等しく
なり、可変電圧源■６の電位■ａの調整により容量両端
の印加電圧を変えることができる。

かかる構成により時定数回路の抵抗Ｒ１、Ｒ２と容量Ｃ
１，Ｃ２の絶対値バラつきを接合容量を用いた容量Ｃ１
＊　ｃｚの容量値調整で吸収できる。また直流電位も抵
抗Ｒ２ｓ　Ｒ３、増幅器７を介して次段へ伝わるので、
陪４図に示した如き回路（２次バイパスフィルタ）を多
段に接続して更に高次のバイパスフィルタを構成するこ
とも可能になる。

＃Ｉ５図は本発明の更に具体的な実施例を示す回路図で
ある。同図において、８は信号入力端、９は出力端、抵
抗”１ｔ”２と容量Ｃ１’　＋　Ｃ２は時定数回路、容
量Ｃ６は入力信号の容量結合用である。

トランジスタＱはＱ１１〜Ｑ１５がＮＰＮ）ランジスタ
ｓ　ＩＩＩ〜Ｉｌｌは定電流源、■７は定電圧源、抵抗
Ｒ１１１ｉとトランジスタＱｔａ　ｅ　Ｃ１４と定電流
源１１１で増幅器（第４図における増幅器７に相当）を
構成している。ｖ６は可変電圧源で、抵抗Ｒ１３とＲ１
４はトランジスタＱ１１とＣ１２０ベースの直流電位を
等しくするためのものである。

仮ニトランジスタのベース電流によるベース入力抵抗の
電圧降下を無視すると、トランジスタＱｌｌとＣ１２の
ベース電位は等しい。さらに定電流源■８とＩ９の電流
値を等しくするとトランジスタＱｌｌとＣ１２のエミッ
タ電位も等しい０また抵抗Ｒ２によるトランジスタＱ１
３のベース電流の電圧降下も生じないのでトランジスタ
Ｑ１３のベース電位もトランジスタＱｌｌのエミッタ電
位に等しくなる。

トランジスタＱ１３とＣ１４のベース電位ＩＩｔ、い。

でトランジスタＱ１４のコレクタ電位は一定となり、容
量Ｃｔ　ｅ　”２と抵抗Ｒ１の接続点も一定となる。

したがって可変電圧源■６の電圧に応じて接合容量から
なる容量Ｃ１と０２の絶対値を可変できる。

なお接合容量のバイアス電圧依存性は第６図に一例とし
て示したような特性である。

第６図において、φは拡散電位（ｂｕｎ　ｔ　１ｎｐｏ
ｔｅｎｔｉａｌ　）といい、通常約０．６〜０．７Ｖで
ある〇したがって第６図より、接合容量に印加する接合
電圧が０．７Ｖから４．７Ｖ程度まで変わりつる時、接
合容量の容量値が±３５９６程度変化することが認めら
れ、これにより時定数回路の絶対値バラつきを吸収する
ことができる。

第５図の実施例で説明すると、定電圧源■７を９Ｖ、ｌ
−ランジスタＱ１５のエミッタ電位を７ｖとすると、可
変電圧ＩＶｓの電圧を約３．７Ｖ〜７．７Ｖ程度可変す
ることにより容量Ｃ１とＣ２の絶対容量値を±３５％程
度可変することができる。

なお第５図における実ｉｎでは、アクティブ２次バイパ
スフィルタ一段を構成した例を示したが、本発明は一段
の２次形に限定されるものではなく、２大形バイパスフ
ィルタを１段縦続接続し高次のバイパスフィルタを構成
する場合にも適用できるものであることは容易に明らか
であろう。

また第５図に示した実施例の回路で、低電源電圧化を計
る上で、トランジスタＱ１５　＃　Ｑｌｔ　ｔ　Ｃ１２
のＮＰＮ）ランジスタをＰＮＰ　）ランジスタに変えた
り、直流シフト回路を設けたりしても本質的に回路動作
が変わらない事は明白であろう。

また本発明による回路を第３図に示したようなアクティ
ブ２次ローパスフィルタ等と組合せてバンドパスフィル
タ回路を構成することも可能であり、このようにアクテ
ィブバンドパスフィルタ回路においても本発明を利用す
ることもできる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば抵抗と容量と増幅
器からなるアクティブ２次ノ１イノ々スフィルタ回路等
でその時定数回路の特性バラつきを、該時定数回路の容
量に接合容量を用いることにより吸収でき、所望のバイ
パスフィルタ特性を持つ集積化アクティブバイパスフィ
ルタ回路が得られ、従来外付部品であったブロックフィ
ルタを集積化でき、回路の小形化、低コスト化を図る上
で有効であるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は帰還形アクティブフィルタの従来例を示す回路
図、第２図は第１図に示したフィルタの特性を示すグラ
フ、＃！３図はアクティブ２次ローパスフィルタの従来
例を示す回路図、第４図は本発明の一実施例を示す回路
図、第５図は本発明の更に翼体的な実施例を示す回路図
、第６図は接合容量のバイアス電圧依存性を示すグラフ
、である。 符号説明 Ｒ１を几２　ｔ　Ｃ１ｐ　Ｃ２・・・・・・時定数回路
、７・・・・・・増幅器、■６・・・・・・可変電圧源 第１図 第２図 第　４　図 １１５図 第６　図 ！・蛋 Ｉ８を圧（労りん）〔■〕

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）２入力端をもつ増幅器の一方の入力端に、可変電圧
   源によって与えられる直流電位に重畳された交流入力信
   号を、第１の容量と第２の容量の直列接続を介して入力
   し、前記直流電位を第１の抵抗を介して前記増幅器の一
   方の入力端に、また第２の抵抗を介して前記増幅器の他
   方の入力端に、それぞれ接続し、該増幅器の出力端を第
   ３の抵抗を介して前記第１の容量と第２の容量の接続点
   に接続して成る集積回路において、前記第１および第２
   の各容量を接合容量で構成し、前記直流電位を可変させ
   ることＫより前記第１および第２の容量値を一様に同じ
   割合で可変させるようにしたことを特徴とする集積回路
   。