JP2501311B2 - Active low-pass filter - Google Patents
Active low-pass filterInfo
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- JP2501311B2 JP2501311B2 JP58149975A JP14997583A JP2501311B2 JP 2501311 B2 JP2501311 B2 JP 2501311B2 JP 58149975 A JP58149975 A JP 58149975A JP 14997583 A JP14997583 A JP 14997583A JP 2501311 B2 JP2501311 B2 JP 2501311B2
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- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
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- H03H11/02—Multiple-port networks
- H03H11/04—Frequency selective two-port networks
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Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は全素子を同一半導体基板上に集積したアクテ
ィブ・ローパス・フィルタに関するものであり、特に取
り扱う信号の帯域外の高周波成分を抑圧し、集積回路自
体の出力でのS/Nなどの特性をよくするために使用され
るものである。Description: TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to an active low-pass filter in which all elements are integrated on the same semiconductor substrate, and particularly suppresses high-frequency components outside the band of a signal to be handled and integrates them. It is used to improve characteristics such as S / N at the output of the circuit itself.
第１図は従来のアクティブ・ローパス・フィルタ（２
次）の例である。構成要素は抵抗RA,RB，容量CA,CB，利
得が＋Ｋの演算増幅器（１）で、VIN1は信号入力端、V
OUT1は信号出力端である。伝達関数は 但し 通常R,Cの許容偏差が大きいのでＫ１で使用する。
この時オペアンプはボルテージフォロアとして使用す
る。FIG. 1 shows a conventional active low-pass filter (2
Next) is an example. The components are resistors R A and R B , capacitors C A and C B , and an operational amplifier (1) with a gain of + K. V IN1 is a signal input terminal, V IN
OUT1 is a signal output terminal. The transfer function is However Normally, the allowable deviation of R and C is large, so K1 is used.
At this time, the operational amplifier is used as a voltage follower.
第２図は従来のスイッチド・キャパシタ・フィルタに
より構成した２次ローパス・フィルタの例である。構成
要素はアナログスイッチ111,121〜116,1216，容量C01,C
11,C12,C21,C1,C2、演算増幅器（オペアンプ）12,13,ア
ナログ接地14である。伝達関数は 但し Ｓはサンプリング周波数。FIG. 2 shows an example of a second-order low-pass filter constructed by a conventional switched capacitor filter. The components are analog switches 11 1 , 12 1 to 11 6 , 12 16 and capacitors C 01 , C.
11, C 12, C 21, C 1, C 2, an operational amplifier (op amp) 12, 13, is an analog ground 14. The transfer function is However S is the sampling frequency.
ところで一般にローパス・フィルタをつくる場合、イ
ンダクタンスＬ、キャパシタンスＣ、抵抗Ｒをつかって
いた。これにはＬとしてコイルを使用する必要がある。
IC化を行う場合Ｌは使用できないのでこのコイル分Ｌを
取り除くことを考えてアクティブ・ローパス・フィルタ
が考案された。アクティブ・ローパス・フィルタは外部
電源は必要であるが、R,Cとオペアンプによる構成でつ
くることができる。このアクティブ・ローパス・フィル
タではオペアンプが本質的な働きをしており、第１図の
容量CAを通じて正帰還をかけ、（１）式の特性を実現し
ている。アクティブ・ローパス・フィルタでは増幅素子
の使い方で色々な構成方法が可能であり、回路を定めて
も多くの自由度がある。アクティブ・ローパス・フィル
タは通常、モノリシック化することは難しく、ハイブリ
ッドIC（集積回路）で実現される場合が多い。Generally, when making a low-pass filter, an inductance L, a capacitance C, and a resistance R are used. This requires the use of a coil as L.
Since L cannot be used when making IC, an active low-pass filter was devised in consideration of removing L for this coil. An active low-pass filter requires an external power supply, but it can be made up of R, C and operational amplifiers. An operational amplifier essentially functions in this active low-pass filter, and positive feedback is applied through the capacitor C A in FIG. 1 to realize the characteristic of the equation (1). In the active low-pass filter, various construction methods are possible by using the amplifying element, and there are many degrees of freedom in defining the circuit. Active low-pass filters are usually difficult to make monolithic and are often implemented in hybrid ICs (integrated circuits).
スイッチド・キャパシタ・フィルタは近年実用化され
始めた技術であり、MOS容量、アナログスイッチ、オペ
アンプの組み合わせにより構成される。スイッチト・キ
ャパシタ・フィルタでは、アナログスイッチ111,121〜1
16,126をオーバーラップのないクロックで切り替えて抵
抗と等価な働きをさせている。スイッチト・キャパシタ
・フィルタは容量比とクロック周波数のみで帯域が決ま
る。スイッチト・キャパシタ・フィルタの構成要素は従
来のMOSLSI技術を使って実現できるため、モノリシック
化することができる。The switched capacitor filter is a technology that has begun to be put to practical use in recent years, and is composed of a combination of a MOS capacitor, an analog switch, and an operational amplifier. In switched capacitor filters, analog switches 11 1 , 12 1 to 1
1 6 and 12 6 are switched by a clock that does not overlap to work as a resistor. The band of the switched capacitor filter is determined only by the capacitance ratio and the clock frequency. The components of the switched-capacitor filter can be realized using conventional MOSLSI technology, and can be made monolithic.
ところが第１図のアクティブ・ローパス・フィルタ
は、オペアンプの動作周波数範囲が限られているため、
これを使って構成されているアクティブ・ローパス・フ
ィルタについても動作周波数範囲は限られる。However, the active low-pass filter shown in Fig. 1 has a limited operational frequency range of the operational amplifier.
The operating frequency range of the active low-pass filter configured using this is also limited.
スイッチト・キャパシタ・フィルタは、モノリシック
にして帯域の精度がとれるという点ではアクティブ・ロ
ーパス・フィルタより優れているが、これもまたアクテ
ィブ・ローパス・フィルタと同様にオペアンプの動作周
波数範囲が限られており、例えばビデオ帯の信号を取り
扱う場合などは、ローパス・フィルタを構成することは
かなり難しい。Switched-capacitor filters are superior to active lowpass filters in that they are monolithic and provide bandwidth accuracy, but again, like active lowpass filters, they have a limited operational frequency range. However, it is quite difficult to construct a low-pass filter when handling a signal in the video band, for example.
また双方とも演算増幅器を使うことにより回路的に複
雑となり、チップサイズ的にも大きくなる。更にアクテ
ィブ・ローパス・フィルタでは適用する回路の前段の出
力インピーダンスにより遮断周波数が変わるので不都合
が生じる。Further, both of them use an operational amplifier, which makes the circuit complicated and increases the chip size. Further, in the active low-pass filter, the cut-off frequency changes depending on the output impedance of the preceding stage of the circuit to which it is applied, which causes a problem.
本発明は上記実情に鑑みてなされたもので、遮断周波
数が100kHz以上のような比較的高周波帯で動作可能なア
クティブ・ローパス・フィルタを提供しようとするもの
である。また例えばビデオ帯のアナログ信号を取り扱う
ような各種用途の信号処理用ICにおいて帯域外の様々な
高周波成分を抑圧し、線形性、S/N、周波数特性、位相
特性のよい出力信号をIC外に取り出せるようにするた
め、より小さな面積で上記IC内に共に内蔵できるアクテ
ィブ・ローパス・フィルタを提供するものである。The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide an active low-pass filter that can operate in a relatively high frequency band such as a cutoff frequency of 100 kHz or more. In addition, for example, in signal processing ICs for various purposes such as handling analog signals in the video band, various high frequency components outside the band are suppressed, and output signals with good linearity, S / N, frequency characteristics, and phase characteristics are output outside the IC. The present invention provides an active low-pass filter that can be incorporated in the IC with a smaller area so that it can be taken out.
本発明では、ビデオ帯のような比較的高周波帯で使用
可能なアクティブ・ローパス・フィルタとするため、従
来増幅器として演算増幅器を使用していたものを、FET
によるソースフォロア或いはこれと同じ機能をもつ構成
により実現した。ソースフォロアは帯域を数十MHz以上
にすることが可能であり、利得も略0.9倍以上にするこ
とができる。また抵抗成分や容量成分は上記FETを形成
する現状のMOSLSI技術と同じものを使って実現すること
ができる。更にアクティブ・ローパス・フィルタの入力
は、ソースフォロア或いはこれと同じ機能をもつ構成を
介して行なうようにし、このソースフォロアも常にアク
ティブ・ローパス・フィルタの構成要素とする。これに
より絶縁ゲートで入力部を高インピーダンス化できるか
ら、アクティブ・ローパス・フィルタ以前に配置する回
路系の出力インピーダンスに係わりなく、アクティブ・
ローパス・フィルタの帯域を常に一定に設定できる。ま
た高周波領域で動作させることができるソースフォロア
をつかったアクティブ・ローパス・フィルタを構成すれ
ば、全素子は同一半導体基板上に形成できるし、かつ各
素子の特性をよくそろえることができる。In the present invention, in order to make it an active low-pass filter that can be used in a relatively high frequency band such as a video band, an operational amplifier is conventionally used as an amplifier instead of an FET.
It was realized by the source follower by or the configuration with the same function. The source follower can have a band of several tens of MHz or more and a gain of approximately 0.9 times or more. The resistance component and the capacitance component can be realized by using the same MOSLSI technology as the current technology for forming the FET. Further, the input of the active low-pass filter is performed through a source follower or a structure having the same function as this, and this source follower is always a constituent element of the active low-pass filter. This allows the insulated gate to have a high impedance in the input section, so that the active impedance can be set regardless of the output impedance of the circuit system placed before the active low-pass filter.
The band of the low-pass filter can always be set to be constant. Further, if an active low-pass filter using a source follower that can be operated in a high frequency region is configured, all the elements can be formed on the same semiconductor substrate and the characteristics of each element can be well matched.
以下図面を参照して本発明の一実施例を説明する。第
３図に示される２次アクティブ・ローパス・フィルタ
は、ドレインが電源VDDに、ゲートが信号入力端21に接
続されたFET22を設け、１個以上のFETで構成され一端が
電源VSSに接続され他端がFET22のソースに接続された定
電流的動作を行なう回路系23を設ける。一端がFET22の
ソースと回路系23の他端との間に接続された抵抗Ｒ′A
を設け、この抵抗Ｒ′Aの他端に一端が接続された抵抗R
Bを設け、この抵抗RBの他端と電源VSSとの間に接続され
た容量CBを設ける。抵抗RBと容量CBの接続点がゲートに
接続され、ドレインが電源VDDに接続されたFET24を設
け、１個以上のFETで構成され一端が電源VSSに接続され
た定電流的動作を行なう回路系25を設け、FET24のソー
スと回路系25の接続点を信号出力端26に接続し、容量CA
の一端を出力端26に接続し、容量CAの他端を抵抗
Ｒ′A，RB間に接続する。第３図の各素子は同一半導体
基板上に集積化する。An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the second-order active low-pass filter shown in FIG. 3, the drain is connected to the power supply V DD , the gate is connected to the signal input end 21, and the FET 22 is provided. One end is connected to the power supply V SS . A circuit system 23 for performing a constant current operation is provided, the other end of which is connected to the source of the FET 22. A resistor R'A whose one end is connected between the source of the FET 22 and the other end of the circuit system 23.
The provided, resistor R having one end connected to the other end of the resistor R 'A
B is provided, and a capacitor C B connected between the other end of the resistor R B and the power supply V SS is provided. A constant current operation in which a connection point between the resistor R B and the capacitance C B is connected to the gate, and a drain is connected to the power supply V DD , and a FET 24 is provided and one end is connected to the power supply V SS A circuit system 25 for performing the above is provided, the connection point of the source of the FET 24 and the circuit system 25 is connected to the signal output terminal 26, and the capacitance C A
Is connected to the output terminal 26, and the other end of the capacitor C A is connected between the resistors R ′ A and R B. The elements shown in FIG. 3 are integrated on the same semiconductor substrate.
第４図に示される３次アクティブ・ローパス・フィル
タは、第３図の構成に抵抗RC，容量CCを加え、同一半導
体基板上に集積化したものである。即ちFET22のソース
と回路系23間と抵抗RA間に抵抗RCを介挿し、抵抗RC,RA
間と電源VSSとの間に容量CCを接続したものである。The third-order active low-pass filter shown in FIG. 4 is obtained by adding a resistor R C and a capacitor C C to the configuration of FIG. 3 and integrating them on the same semiconductor substrate. That is, a resistor R C is inserted between the source of the FET 22, the circuit system 23, and the resistor R A , and the resistors R C and R A
A capacitor C C is connected between the power supply V SS and the power supply.
第３図の構成の伝達関数はほぼ（１）式で表わされ
る。即ち 但しRA＝Ｒ′A＋ZOで、ZOは初段ソースフォロアの出
力インピーダンスである。The transfer function of the configuration of FIG. 3 is approximately expressed by equation (1). That is However, R A = R ′ A + Z O , where Z O is the output impedance of the first-stage source follower.
第４図の構成の伝達関数はほぼ次式となる。 The transfer function of the configuration of FIG.
但し Ｒ＝RC＋ZO FET22はディプレション型であるが、FET24はエンハン
スメント型でもディプレッション型でもよい。これら２
つのソースフォロワのうちVIN3を受ける少なくとも初段
ソースフォロワにディプレッション型FETを使用するこ
とにより、アクティブ・ローパス・フィルタの入出力で
の動作点をほぼ等しく設定することができる。これによ
ると、信号処理の中間の過程で任意の位置に本発明のア
クティブ・ローパス・フィルタを挿入することができる
利点を生じる。更に本発明のアクティブ・ローパス・フ
ィルタを複数個直列接続しても、入出力での動作点をほ
ぼ等しく設定でき都合がよい。 However Although R = R C + Z O FET22 are depletion type, FET 24 may be a depletion in enhancement type. These two
By using a depletion type FET for at least the first-stage source follower that receives V IN3 among the two source followers, the operating points at the input and output of the active low-pass filter can be set to be almost equal. According to this, there is an advantage that the active low-pass filter of the present invention can be inserted at an arbitrary position in the middle of signal processing. Furthermore, even if a plurality of active low-pass filters of the present invention are connected in series, the operating points at input and output can be set to be substantially the same, which is convenient.
定電流的動作を行なう回路系23,25ははエンハンスメ
ント型、デプレッション型のMOSFETを単独或いは複数個
使用した様々の構成が可能である。抵抗成分はポリシリ
コン抵抗、拡散抵抗、イオンインプランテーション抵抗
やエンハンスメント型MOSFET、デプレッション型MOSFET
など及びこれらの組み合わせにより構成できる。容量成
分は例えばダブルポリシリコンのプロセスであれば、第
１層目のポリシリコンと第２層目のポリシリコンによる
容量、MOSFETのゲート容量その他ポリシリコンの基板に
対する容量など及びこれらの組み合わせにより構成する
ことができる。The circuit systems 23 and 25 that perform the constant current operation can have various configurations using single or a plurality of enhancement type and depletion type MOSFETs. Resistance components are polysilicon resistance, diffusion resistance, ion implantation resistance, enhancement type MOSFET, depletion type MOSFET
Etc. and combinations thereof. If the capacitance component is, for example, a double-polysilicon process, the capacitance component is constituted by the capacitance of the first-layer polysilicon and the second-layer polysilicon, the gate capacitance of the MOSFET, the capacitance of the polysilicon with respect to the substrate, and the like, and combinations thereof. be able to.
アクティブ・ローパス・フィルタの各定数を決定する
方法は、例えば次のようにすればよい。通常行なわれて
いるアクティブ・ローパス・フィルタの定数の設定法に
基づいて各C,Rの値を決定する。その後これらの集積回
路上のパターンを考えて寄生容量（ミラー容量，配線容
量その他）を見つもり、これらの値を考慮した計算機シ
ミュレーションを行なうことにより、最終的な構成を決
定する。The method of determining each constant of the active low-pass filter may be as follows, for example. The value of each C and R is decided based on the method of setting the constant of the active low pass filter which is usually done. After that, considering the patterns on these integrated circuits and looking at the parasitic capacitance (mirror capacitance, wiring capacitance, etc.), a final configuration is determined by performing computer simulation in consideration of these values.
本アクティブ・ローパス・フィルタの遮断周波数のば
らつきの主因は以下のものが考えられる。The main causes of variations in the cutoff frequency of the active low-pass filter are as follows.
（イ）各MOSFETのしきい値 （ロ）各容量を形成する酸化膜厚 （ハ）各構成成分のパターン仕上り寸法。(A) Threshold value of each MOSFET (b) Oxide film thickness that forms each capacitance (c) Pattern finished dimensions of each component.
また本アクティブ・ローパス・フィルタを使ってアナ
ログ信号処理を行なう場合、位相特性（遅延特性）の良
いものが必要となるときは、定数の設定に際しバターワ
ース形の設計を行なう必要がある。本アクティブ・ロー
パス・フィルタのFET24、回路系25により構成されてい
るソースフォロアの出力インピーダンスZ1は低い値であ
ることが要求される。しかしながらトータル・パワーの
兼ね合いで、ある程度までしか下げられない場合には、
シミュレーションによりその点も考慮し、誤差をより少
なくすることができる。Also, when analog signal processing is performed using this active low-pass filter, if good phase characteristics (delay characteristics) are required, it is necessary to design a Butterworth type when setting the constants. The output impedance Z 1 of the source follower formed by the FET 24 and the circuit system 25 of this active low-pass filter is required to be low. However, if you can only lower it to a certain extent due to the balance of total power,
The error can be further reduced by taking that point into consideration by the simulation.
第５図は電荷移送素子（CTDという）の出力信号処理
系に、本発明のアクティブ・ローパス・フィルタ（３次
バターワース型）を取り入れたものである。CTDは本来
サンプリング素子であり、フローティング拡散出力方式
のフローティング拡散31に、転送クロックによりサンプ
リングされている出力信号が取り出される。フローティ
ングゲート方式でも同様の信号が出力される。この信号
はFET32,33により、レベルシフト、インピーダンス変換
が行なわれ、ゲート端子35に加えられているサンプリン
グパルス、FET34、容量37にてサンプルホールドされ、
更にインバータアンプ36で信号増幅が行なわれる。この
時点でも、まだクロック成分が完全に取り切れていない
場合が多く、このまま信号処理されて出力されると外部
にクロック成分を取るためのローパス・フィルタを取り
付ける必要がある。ところが第５図の如くアクティブ・
ローパス・フィルタ38をICで内蔵することにより、ほと
んど実用可能なレベルまでクロック成分を抑圧すること
ができる。なお本アクティブ・ローパス・フィルタにお
いて抵抗値はデプレッション型MOSFETで、容量値はゲー
ト容量で形成している。本プロセスでは、他の抵抗、容
量素子を使う場合に比べて本組み合わせを使うことによ
り、最も精度よくかつ小面積で実現できる。例えばCTD
によるテレビジョン信号用遅延線に本回路を応用した場
合、帯域約4MHz、CTDの転送クロック３SC＝10.74MHz
とすると、約4MHzに遮断周波数をもつようなローパス・
フィルタを設計すればよい。本回路においては、位相変
動による群遅延が発生するとテレビジョンの色に悪影響
をおよぼすので、アクティブ・ローパス・フィルタはバ
ターワース型にする必要がある。また電源電圧が下がっ
てきたとき、アクティブ・ローパス・フィルタ38に使わ
れているソースフォロア２段（FET22,23によるものとFE
T24,25によるもの）による直流レベルの降下が問題とな
るので、FET22にデプレッション型を使うことにより、
回路点39と26で略等しい直流レベルが得られるようにし
てある。すなわち、ディプレション型のFET22と定電流
的動作を行なう回路系23からなるソースフォロワにおい
て、回路系23に流れる定電流をI0、FET22のゲート長や
ゲート幅等によって決まる電流増幅率をβ、ゲート・ソ
ース間の電圧をVGS、しきい値をVTHとすると、このソー
スフォロワは入力をリニアに増幅する必要があることか
ら、FET22は飽和領域で動作させる必要があるから、次
の式が成立する。FIG. 5 shows an output signal processing system of a charge transfer device (CTD) incorporating the active low-pass filter (third-order Butterworth type) of the present invention. The CTD is originally a sampling element, and the output signal sampled by the transfer clock is taken out to the floating diffusion 31 of the floating diffusion output system. Similar signals are output in the floating gate method. This signal is level-shifted and impedance-converted by the FETs 32 and 33, sampled and held by the sampling pulse applied to the gate terminal 35, the FET 34, and the capacitor 37,
Further, signal amplification is performed by the inverter amplifier 36. Even at this point, in many cases, the clock component has not been completely removed yet, and if the signal is processed and output as it is, it is necessary to attach a low-pass filter externally to take the clock component. However, as shown in FIG.
By incorporating the low-pass filter 38 in the IC, the clock component can be suppressed to a practically practical level. In this active low-pass filter, the resistance value is a depletion type MOSFET and the capacitance value is a gate capacitance. In this process, by using this combination as compared with the case of using other resistors and capacitors, the most accurate and small area can be realized. For example CTD
When this circuit is applied to the delay line for television signals, the bandwidth is about 4MHz, the transfer clock of CTD is 3 SC = 10.74MHz.
Then, a low-pass signal with a cutoff frequency of about 4MHz
Design the filter. In this circuit, if the group delay due to the phase fluctuation occurs, it adversely affects the color of the television, so the active low-pass filter must be a Butterworth type. In addition, when the power supply voltage drops, the source follower used in the active low-pass filter 38 has two stages (the FETs 22 and 23 and FE
DC level drop due to T24,25) is a problem, so by using a depletion type FET22,
Substantially equal DC levels are obtained at circuit points 39 and 26. That is, in the source follower including the depletion type FET 22 and the circuit system 23 that operates in a constant current manner, the constant current flowing in the circuit system 23 is I 0 , and the current amplification factor determined by the gate length and the gate width of the FET 22 is β. , If the gate-source voltage is V GS and the threshold is V TH , this source follower needs to amplify the input linearly, so FET22 needs to operate in the saturation region. The formula holds.
ここで、FET22のゲート電圧をVin、上記ソースフォロ
ワの出力電圧（FET22のソース電圧）をVoutとすると、V
GS＝Vin−Voutとなり、これを上記（５）式に代入する
と、次の（６）式が得られる。 Here, if the gate voltage of FET22 is V in and the output voltage of the source follower (source voltage of FET22) is V out ,
GS = V in −V out , and by substituting this into the above equation (5), the following equation (6) is obtained.
そして、上記（６）式をVoutについて解くと、次の
（７）式が得られる。 Then, by solving the above equation (6) for V out , the following equation (7) is obtained.
上記（７）式において、FET22が仮にエンハンスメン
ト型であるならばVTH＞０であり、ディスプレション型
であるならばVTH＜０であるため、上記（７）式で示さ
れるVoutの値は、FET22がエンハンスメント型の場合よ
りも、ディプレッション型の場合の方が大きくなること
は明らかである。 In the above formula (7), if the FET 22 is the enhancement type, V TH > 0, and if it is the expression type, V TH <0. Therefore, the value of V out represented by the above formula (7) Is clearly larger when the FET 22 is of the depletion type than when it is of the enhancement type.
ここで、Vout＝Vinとするためには下記の（８）式を
満足させる必要がある。Here, in order to set V out = V in , it is necessary to satisfy the following expression (8).
上記（８）式はVTH＜０のときしか成立せず、従っ
て、Vout＝Vinとするためには、FET22はディプレッショ
ン型であることが必要である。 The above formula (8) is satisfied only when V TH <0. Therefore, in order to set V out = V in , the FET 22 needs to be a depletion type.
第５図において、上記FET22と回路系23からなるソー
スフォロワの出力から、FET24と回路系25からなる最終
段のソースフォロワにおけるFET24のゲートに至る経路
では直流電圧の降下は生じない。従って、最終段のソー
スフォロワのFET24としてエンハンスメント型のものを
使用すれば、この最終段のソースフォロワで電圧降下が
生じるものの、先にも述べたように、回路点39と26で略
等しい直流レベルが得られる。また、最終段のソースフ
ォロワのFET24としてディスプレション型のものを使用
すれば、回路点39と26とを同電位とすることができる。
勿論信号の線形性が良くならなくていけないので、両ソ
ースフォロアの飽和動作が保障されるようなディメンジ
ョンの設定をしてある。最終段のソースフォロア（FET2
4,25によるもの）の出力インピーダンスは、約300〜1k
Ωとすることによりアクティブ・ローパス・フィルタの
アンプ相当の出力インピーダンスを低くすると共に、出
力端26を外部に取り出せるようにしてある。抵抗の構成
も、FET41,42と43,44のようにすることでMOSFETの非線
形性を緩和している。In FIG. 5, no DC voltage drop occurs in the path from the output of the source follower composed of the FET 22 and the circuit system 23 to the gate of the FET 24 in the final source follower composed of the FET 24 and the circuit system 25. Therefore, if an enhancement type FET is used as the FET24 of the source follower at the final stage, a voltage drop will occur at the source follower at the final stage, but as described above, the DC levels at the circuit points 39 and 26 are substantially equal. Is obtained. Further, if the expression type FET 24 is used as the final source follower FET 24, the circuit points 39 and 26 can have the same potential.
Of course, the linearity of the signal must be improved, so the dimensions are set so that the saturation operation of both source followers is guaranteed. The final source follower (FET2
4,25)) output impedance is about 300-1k
By setting Ω, the output impedance corresponding to the amplifier of the active low-pass filter is lowered, and the output end 26 can be taken out to the outside. The resistors are also configured to be FETs 41, 42 and 43, 44 to reduce the nonlinearity of the MOSFET.
第６図、第７図に、設計時のシミュレーション結果の
利得特性、遅延特性を示す。本発明の構成により同一基
板上につくられたアクティブ・ローパス・フィルタの利
得、遅延特性の実測値も第６図、第７図に近い特性が得
られた。6 and 7 show gain characteristics and delay characteristics as a result of simulation at the time of design. With the configuration of the present invention, the measured values of the gain and delay characteristics of the active low-pass filter formed on the same substrate were similar to those shown in FIGS. 6 and 7.
なお更に高次のローパス・フィルタが必要であるなら
ば、第３図、第４図に示される２次、３次のアクティブ
・ローパス・フィルタを適当に組み合わせてカスケード
接続することにより可能である。If a higher-order low-pass filter is required, it can be cascaded by appropriately combining the second- and third-order active low-pass filters shown in FIGS. 3 and 4.
以上説明した如く本発明のアクティブ・ローパス・フ
ィルタは、各種信号処理用ICに共に内蔵させても（モノ
リシック化）基板上で占める面積が小さく、かつ高いカ
ットオフ周波数を実現でき、遅延特性がよいものとな
る。またMOSFETのゲートが入力となるため、前段の出力
インピーダンスに係わりなくカットオフ周波数が一定の
ローパス・フィルタが実現できる。また本発明のローパ
ス・フィルタをカスケード接続することによって更に高
次のアクティブ・ローパス・フィルタを実現することも
可能となるものである。As described above, the active low-pass filter of the present invention occupies a small area on the substrate even when incorporated in various signal processing ICs (monolithic), can realize a high cutoff frequency, and has a good delay characteristic. Will be things. Also, since the gate of the MOSFET serves as an input, a low-pass filter with a constant cutoff frequency can be realized regardless of the output impedance of the previous stage. Further, by cascade-connecting the low-pass filters of the present invention, it is possible to realize a higher-order active low-pass filter.
第１図は従来の２次アクティブ・ローパス・フィルタ回
路図、第２図は２次スイッチト・キャパシタ・フィルタ
回路図、第３図は本発明の一実施例の回路構成図、第４
図は本発明の他の実施例の回路構成図、第５図は本発明
の応用例の回路図、第６図、第７図はそれぞれ同回路の
利得、遅延特性図である。 21…入力端、22,24…FET、23,25…回路系、26…出力
端、RA,RB,RC…抵抗成分、CA,CB,CC…容量成分、VDD,V
SS…電源。FIG. 1 is a conventional second-order active low-pass filter circuit diagram, FIG. 2 is a second-order switched capacitor filter circuit diagram, and FIG. 3 is a circuit configuration diagram of an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a circuit configuration diagram of another embodiment of the present invention, FIG. 5 is a circuit diagram of an application example of the present invention, and FIGS. 6 and 7 are gain and delay characteristic diagrams of the same circuit, respectively. 21 ... Input end, 22, 24 ... FET, 23, 25 ... Circuit system, 26 ... Output end, R A , R B , R C ... Resistance component, C A , C B , C C ... Capacitance component, V DD , V
SS ... power supply.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭56−44214（ＪＰ，Ａ) 実開 昭53−30840（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭54−35145（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭56−169625（ＪＰ，Ｕ) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-56-44214 (JP, A) real-opening Sho-53-30840 (JP, U) real-opening Sho-54-35145 (JP, U) real-opening Sho-56- 169625 (JP, U)
Claims (2)
トが信号入力端に接続されたディプレッション型の第１
のMOS型電界効果トランジスタと、１個以上のMOS型電界
効果トランジスタで構成され一端が第２の電源電位供給
端に接続され他端が前記第１のMOS型電界効果トランジ
スタのソースに接続された定電流的動作を行う第１の回
路系と、一端が前記第１のMOS型電界効果トランジスタ
のソースと第１の回路系の他端との間に接続された第１
の抵抗成分と、この第１の抵抗成分の他端に一端が接続
された第２の抵抗成分と、この第２の抵抗成分の他端と
前記第２の電源電位供給端との間に接続された第１の容
量成分と、前記第２の抵抗成分と第１の容量成分間の接
続点がゲートに接続されドレインが第１の電源電位供給
端に接続された第２のMOS型電界効果トランジスタと、
１個以上のMOS型電界効果トランジスタで構成され一端
が第２の電源電位供給端に接続され他端が前記第２のMO
S型電界効果トランジスタのソースに接続された定電流
的動作を行う第２の回路系と、前記第２のMOS型電界効
果トランジスタのソースと前記第２の回路系の他端の接
続点が接続された信号出力端子と、前記信号出力端子に
一端が接続され前記第１と第２の抵抗成分の接続点に他
端が接続された第２の容量成分とが同一半導体基板上に
集積化されてなることを特徴とするアクティブ・ローパ
ス・フィルタ。1. A first depletion type device having a drain connected to a first power supply potential supply terminal and a gate connected to a signal input terminal.
Of MOS field effect transistors and one or more MOS field effect transistors, one end of which is connected to the second power supply potential supply end and the other end of which is connected to the source of the first MOS field effect transistor. A first circuit system that performs a constant current operation, and a first end whose one end is connected between the source of the first MOS field effect transistor and the other end of the first circuit system.
Resistance component, a second resistance component having one end connected to the other end of the first resistance component, and a second resistance component connected between the other end of the second resistance component and the second power supply potential supply end. Second MOS type field effect in which the first capacitance component and the connection point between the second resistance component and the first capacitance component are connected to the gate and the drain is connected to the first power supply potential supply terminal. A transistor,
One or more MOS field effect transistors, one end of which is connected to the second power supply potential supply end and the other end of which is the second MO.
A second circuit system connected to the source of the S-type field effect transistor and performing a constant current operation is connected to the connection point of the source of the second MOS type field effect transistor and the other end of the second circuit system. And the second capacitance component having one end connected to the signal output terminal and the other end connected to the connection point of the first and second resistance components are integrated on the same semiconductor substrate. Active low-pass filter characterized by:
トが信号入力端に接続されたディプレッション型の第１
のMOS型電界効果トランジスタと、１個以上のMOS型電界
効果トランジスタで構成され一端が第２の電源電位供給
端に接続され他端が前記第１のMOS型電界効果トランジ
スタのソースに接続された定電流的動作を行う第１の回
路系と、一端が前記第１のMOS型電界効果トランジスタ
のソースと第１の回路系の他端との間に接続された第１
の抵抗成分と、この第１の抵抗成分の他端に一端が接続
された第２の抵抗成分と、この第２の抵抗成分の他端に
一端が接続された第３の抵抗成分と、前記第１と第２の
抵抗成分の接続点と前記第２の電源電位供給端との間に
接続された第１の容量成分と、前記第３の抵抗成分の他
端と前記第２の電源電位供給端との間に接続された第２
の容量成分と、前記第３の抵抗成分と第２の容量成分間
の接続点がゲートに接続されドレインが第１の電源電位
供給端に接続された第２のMOS型電界効果トランジスタ
と、１個以上のMOS型電界効果トランジスタで構成され
一端が第２の電源電位供給端に接続され他端が前記第２
のMOS型電界効果トランジスタのソースに接続された定
電流的動作を行う第２の回路系と、前記第２のMOS型電
界効果トランジスタのソースと前記第２の回路系の他端
の接続点が接続された信号出力端子と、前記信号出力端
子に一端が接続され前記第２と第３の抵抗成分の接続点
に他端が接続された第３の容量成分とが同一半導体基板
上に集積化されてなることを特徴とするアクティブ・ロ
ーパス・フィルタ。2. A depletion type first device having a drain connected to a first power supply potential supply terminal and a gate connected to a signal input terminal.
Of MOS field effect transistors and one or more MOS field effect transistors, one end of which is connected to the second power supply potential supply end and the other end of which is connected to the source of the first MOS field effect transistor. A first circuit system that performs a constant current operation, and a first end whose one end is connected between the source of the first MOS field effect transistor and the other end of the first circuit system.
A second resistance component having one end connected to the other end of the first resistance component, a third resistance component having one end connected to the other end of the second resistance component, A first capacitance component connected between a connection point of first and second resistance components and the second power supply potential supply terminal, the other end of the third resistance component, and the second power supply potential Second connected to the supply end
And a second MOS type field effect transistor having a connection point between the third resistance component and the second capacitance component connected to the gate and a drain connected to the first power supply potential supply terminal, A plurality of MOS field effect transistors, one end of which is connected to the second power supply potential supply end and the other end of which is the second power supply potential supply end.
A second circuit system connected to the source of the MOS field effect transistor for constant current operation, and a connection point between the source of the second MOS field effect transistor and the other end of the second circuit system. The connected signal output terminal and the third capacitance component having one end connected to the signal output terminal and the other end connected to the connection point of the second and third resistance components are integrated on the same semiconductor substrate. An active low-pass filter characterized by:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58149975A JP2501311B2 (en) | 1983-08-17 | 1983-08-17 | Active low-pass filter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58149975A JP2501311B2 (en) | 1983-08-17 | 1983-08-17 | Active low-pass filter |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6041810A JPS6041810A (en) | 1985-03-05 |
| JP2501311B2 true JP2501311B2 (en) | 1996-05-29 |
Family
ID=15486717
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58149975A Expired - Lifetime JP2501311B2 (en) | 1983-08-17 | 1983-08-17 | Active low-pass filter |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2501311B2 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6124005A (en) | 1996-06-14 | 2000-09-26 | Chisso Corporation | Fluoro-substituted alkyl ether compounds, liquid crystal compositions and liquid crystal display devices |
| US6210761B1 (en) | 1996-11-28 | 2001-04-03 | Chisso Corporation | Liquid crystal compounds exhibiting negative anisotropy of permittivity, liquid crystal compositions, and liquid crystal displays |
| US6329027B1 (en) | 1996-11-28 | 2001-12-11 | Chisso Corporation | Chlorobenzene derivatives, liquid-crystal composition, and liquid-crystal display elements |
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Family Cites Families (3)
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|---|---|---|---|---|
| JPS5435145U (en) * | 1977-08-11 | 1979-03-07 | ||
| JPS5644214A (en) * | 1979-09-20 | 1981-04-23 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Low-pass filter device |
| JPS56169625U (en) * | 1980-05-20 | 1981-12-15 |
-
1983
- 1983-08-17 JP JP58149975A patent/JP2501311B2/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6124005A (en) | 1996-06-14 | 2000-09-26 | Chisso Corporation | Fluoro-substituted alkyl ether compounds, liquid crystal compositions and liquid crystal display devices |
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| US6329027B1 (en) | 1996-11-28 | 2001-12-11 | Chisso Corporation | Chlorobenzene derivatives, liquid-crystal composition, and liquid-crystal display elements |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6041810A (en) | 1985-03-05 |
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