JP2840490B2 - アクティブフィルタ回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、半導体集積回路で構
成するアクティブフィルタ回路の受動素子を原因とする
特性のバラツキ、温度依存性の改善に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】図１３に従来の１次ローパスフィルタで
ある、アクティブフィルタ回路の回路例を示す。

【０００３】図１３において入力端子２はＮＰＮトラン
ジスタ１３のベースに接続される。入力端子２には、電
圧源４によって与えられる直流バイアス電圧と、交流信
号源３によって与えられる交流信号Ｖi が重ね合わされ
た信号が入力される。

【０００４】ＮＰＮトランジスタ１３のコレクタは電源
１に接続され、そのエミッタは抵抗１５（抵抗値ＲE ）
を介して定電流源１７の一端に接続され、定電流源１７
の他端は接地される。定電流源１７は、直流電流２Ｉ3
を流す。

【０００５】定電流源１７の一端は抵抗１６（抵抗値Ｒ
E ）の一端に接続され、抵抗１６の他端はＮＰＮトラン
ジスタ１４のエミッタに接続される。ＮＰＮトランジス
タ１４のベースは、出力端子２４に接続され、そのコレ
クタはＮＰＮトランジスタ１８，１９それぞれのエミッ
タに接続される。ＮＰＮトランジスタ１８のコレクタは
電源１に接続され、そのベースはＮＰＮトランジスタ７
のエミッタに接続される。ＮＰＮトランジスタ１９のコ
レクタは定電流源２０の一端に接続され、定電流源２０
の他端は電源１に接続される。ＮＰＮトランジスタ１９
のコレクタはＮＰＮトランジスタ２２のベース及びコン
デンサ２１（容量Ｃ1 ）の一端に接続される。コンデン
サ２１の他端は接地される。

【０００６】ＮＰＮトランジスタ２２のコレクタは電源
１に接続され、エミッタは出力端子２４及び定電流源２
３の一端に接続され、定電流源２３の他端は接地され
る。ＮＰＮトランジスタ１９のベースはＮＰＮトランジ
スタ６のエミッタに接続され、トランジスタ６，７のそ
れぞれのベース、コレクタは共通して電圧源５に接続さ
れる。ＮＰＮトランジスタ６のエミッタはＮＰＮトラン
ジスタ９のコレクタに接続され、ＮＰＮトランジスタ７
のエミッタはＮＰＮトランジスタ１０のコレクタに接続
される。ＮＰＮトランジスタ９のエミッタは抵抗１１
（抵抗値Ｒ1 ）を介して接地され、ＮＰＮトランジスタ
１０のエミッタは抵抗１２（抵抗値Ｒ2 ）を介して接地
される。トランジスタ９，１０のベースは共通して電圧
源８に接続されている。

【０００７】一般にトランジスタのエミッタ電流ＩE
は、次式で表される。

【０００８】

【数１】

【０００９】但し、ＶBEはベース・エミッタ間電圧、ｋ
はボルツマン定数、Ｔは絶対温度で表したトランジスタ
の周囲温度、ｑは電子の電荷量である。数１により、図
１３のトランジスタ１３，１４のエミッタ抵抗ｒe は次
式で表される。

【００１０】

【数２】

【００１１】これにより、入力端子２に入力された交流
信号Ｖi 、出力端子に現れる交流信号Ｖo を用いて、ト
ランジスタ１４のコレクタ電流の交流成分Ｉ14C は次式
で表される。

【００１２】

【数３】

【００１３】トランジスタ１９の交流コレクタ電流Ｉ19
C はトランジスタ６，７のエミッタ電流Ｉ6E，Ｉ7Eで決
定され次式の様になる。

【００１４】

【数４】

【００１５】なお電流源２０の流す直流電流の値は、ト
ランジスタ１９の直流コレクタ電流に等しくなる様に設
定する。

【００１６】トランジスタ２２のベースに入力される交
流電圧Ｖ22B は、

【００１７】

【数５】 と表される。ここでｆは信号Ｖi の周波数，πは円周率
である。

【００１８】出力端子２４に現われる交流信号Ｖo は交
流電圧Ｖ22B と等しいため、次式で表される。

【００１９】

【数６】

【００２０】数２、数３、数４、数６より次式を得る。

【００２１】

【数７】

【００２２】Ｉ6E，Ｉ7Eは電圧源８の電圧Ｖ8 と抵抗Ｒ
1,Ｒ2 とで決定され、それぞれ次式で表される。

【００２３】

【数８】

【００２４】

【数９】

【００２５】ここでＶBE9 ，ＶBE10はそれぞれトランジ
スタ９，１０のベース・エミッタ間電圧である。

【００２６】出力端子２４において出力される交流信号
Ｖo の周波数特性は、数７からわかるように、半導体集
積回路に内蔵される、コンデンサ２１の容量Ｃ1 、抵抗
１５，１６の抵抗値ＲE 、集積回路内の電流Ｉ3 、絶対
温度Ｔ、及びエミッタ電流Ｉ6E，Ｉ7Eの比により決ま
る。

【００２７】

【発明が解決しようとする課題】従来のアクティブフィ
ルタ回路は、上記のように構成されていたので、その周
波数特性は半導体集積回路の内蔵コンデンサの容量、内
蔵抵抗の抵抗値、絶対温度に依存し、半導体集積回路の
製造のバラツキによる容量、抵抗値の変化、周囲温度の
変化により特性が変化するという問題点があった。

【００２８】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、製造のバラツキによる受動素子
のバラツキ、温度依存性に依存しない特性をもつアクテ
ィブフィルタ回路を得ることを目的とする。

【００２９】

【課題を解決するための手段】この発明のアクティブフ
ィルタ回路は、可変利得を有し、正入力端と、負入力端
と、出力端とを有する電圧電流変換回路と、正入力端に
接続された第１入力端子と、電圧電流変換回路の出力端
に接続された入力端と、出力端を有するバッファ回路
と、バッファの入力端に接続された一端と、他端とを有
し、第１容量値を呈する第１コンデンサと、第１コンデ
ンサの他端に接続された第２入力端子と、バッファの出
力端及びに電圧電流変換回路の負入力端に共通して接続
された出力端子とを備える。

【００３０】電圧電流変換回路は、第１電流及び第２電
流を流す２出力端を有する第１電流源と、互いに接続さ
れた制御電極及び第１電流電極並びに第１電流源の２出
力端のうち第１電流を流す一方に接続され第１電流を流
す第２電流電極を含む第１電流駆動トランジスタと、互
いに接続された制御電極及び第１電流電極並びに第１電
流源の２出力端のうち第２電流を流す他方に接続され第
２電流を流す第２電流電極を含む第２電流駆動トランジ
スタと、第１電位点と、第２電位点と、所定の直流電流
を流す第２電流源と、第１電流源の２出力端の一方に接
続された制御電極と、第１電位点に接続された第１電流
電極と、第２電流電極とを含む第１トランジスタと、第
１電流源の２出力端の他方に接続された制御電極と、電
圧電流変換回路の出力端に、かつ第２電流源を介して第
１電位点にそれぞれ接続され、所定の直流電流を直流分
とする電流を流す第１電流電極と、第２電流電極とを含
む第２トランジスタと、一端と、第２電位点に接続され
た他端と、第１の抵抗値を呈する第１内蔵抵抗とを有
し、第１抵抗値の逆数に比例し、絶対温度に換算した周
囲温度に比例する第３電流を流す第３電流源と、第２抵
抗値を呈する一対の第２内蔵抵抗と、正入力端に接続さ
れた制御電極と、第１電位点に接続された第１電流電極
と、第２内蔵抵抗の一方を介して第２電流源の他端に接
続された第２電流電極とを含む第３トランジスタと、負
入力端に接続された制御電極と、第１及び第２トランジ
スタの第２電流電極に共通して接続された第１電流電極
と、第２内蔵抵抗の他方を介して第２電流源の他端に接
続された第２電流電極とを含む第４トランジスタとを有
する。

【００３１】

【００３２】第１電流源は、第１補正電流源回路と、第
２補正電流源回路とを備える。第１補正電流源回路は、
第２容量値を呈する第２コンデンサを有し、第２容量値
に比例した第１補正電流を流す。第２補正電流源回路
は、第３抵抗値を呈する第３内蔵抵抗を有し、第３抵抗
値に反比例した第２補正電流を流す。

【００３３】第１電流は第１補正電流に比例し、第２電
流は第２補正電流と第１電流との差である。

【００３４】

【００３５】望ましくは、第１電流源は第１外部抵抗と
第２外部抵抗を更に有し、これらの比によって第１補正
電流又は第２補正電流を設定し、第１及び第２電流を設
定する。

【００３６】また、望ましくは第１電流源は、複数の出
力トランジスタと、複数の切り替えスイッチを更に有
し、出力トランジスタのいずれが第１補正電流源回路に
接続されるかを、切り替えスイッチが制御することによ
り、第１電流と第１補正電流との比を設定する。

【００３７】

【作用】この発明における第２電流源は、第１内蔵抵抗
Ｒ0 を有しており、絶対温度に換算した周囲温度をＴと
して、

【００３８】

【数１０】

【００３９】の関係を保って、第３電流である２Ｉ3 を
流す。

【００４０】また、この発明における第１電流源は、第
２補正電流源回路において抵抗値Ｒa の第３内蔵抵抗
を、また第１補正電流源回路において容量値Ｃ0 の第２
コンデンサをそれぞれ有しており、

【００４１】

【数１１】

【００４２】で表される電流ＩA 及び

【００４３】

【数１２】

【００４４】の関係にある電流ＩD を流す。

【００４５】これらの電流を流すことにより、アクティ
ブフィルタ回路の周波数特性は、第１、第２、第３内蔵
抵抗の抵抗値の比、第１及び第２コンデンサの比、によ
って決定され、その絶対値に依存しない。また周囲温度
にも依存しない。

【００４６】特に第１電流源において、第１補正電流の
第２容量値に対する比、第２補正電流の第３抵抗値の逆
数に対する比を第１外部抵抗と第２外部抵抗の比によっ
て設定するので、アクティブフィルタ回路の周波数特性
を外部で任意に設定でき、半導体集積回路の製造バラツ
キの依存性や周囲温度の依存性を再調整することができ
る。

【００４７】また、複数の切り替えスイッチによって、
複数の出力トランジスタを第１補正電流源回路に接続し
たり、しなかったりすることで第１電流の大きさを設定
することもできる。

【００４８】

【実施例】Ａ）この発明の原理 具体的な実施例を説明する前に、この発明の原理につい
て簡単に説明する。

【００４９】一般に、一次のアクティブフィルタ回路は
図１０に示すような形で表される。即ち、可変利得ｇm
をもって電圧電流変換を行う変換回路４００の正入力端
には第１入力端子４０１が接続され、その負入力端には
出力端子４０５が接続される。またその出力端には、バ
ッファ４０４の入力端及びコンデンサ４０３の一端が共
通して接続される。バッファ４０４の出力端には出力端
子４０５が、コンデンサ４０３の他端には第２入力端子
４０２が、それぞれ接続される。第１入力端及び第２入
力端にはそれぞれ入力電位Ｖ1 ，Ｖ2 が印加される。

【００５０】コンデンサ４０３の容量をＣ1 とすると、
このアクティブフィルタ回路の出力端子４０５に現れる
出力電位Ｖo は、

【００５１】

【数１３】

【００５２】で示される。但し、

【００５３】

【数１４】

【００５４】である。

【００５５】ここで変換回路４００は、例えば図１２に
示すような回路で構成されるので、可変利得ｇm は数７
を得たのと同様の考察によって

【００５６】

【数１５】

【００５７】で与えられる。

【００５８】今、ａ，ｂ，ｄを定数として、

【００５９】

【数１６】

【００６０】が成立すれば、数１４は

【００６１】

【数１７】

【００６２】となる。

【００６３】ここで、内蔵コンデンサの容量Ｃ0 ，Ｃ1
はそれぞれ分子，分母にあるため、これらの絶対値には
依存せず、容量どうしの比で値Ｚは決定される。また抵
抗値Ｒ0 ，ＲE は分母に、抵抗値Ｒa は分子にそれぞれ
あるため、これらの絶対値には依存せず、抵抗値どうし
の比で値Ｚは決定される。更に絶対温度Ｔはキャンセル
され、値Ｚはこれに影響されない。従って数１３からわ
かるように、アクティブフィルタ回路の特性も容量どう
しの比、抵抗値どうしの比、で定まり、絶対温度Ｔの値
に依存することもない。

【００６４】一般的に半導体集積回路では、コンデンサ
及び抵抗の絶対精度のバラツキは大きいが、コンデンサ
どうし、及び抵抗どうしの比のバラツキは±数％以内に
できる。このため、アクティブフィルタ回路の特性は製
造バラツキの影響をあまり受ないものとなる。また、絶
対温度で表された周囲温度Ｔはキャンセルされているの
で、周囲温度の依存性がない。

【００６５】Ｂ）具体的実施例 以下、この発明を具体的なアクティブフィルタ回路に適
用した場合、及び数１６を実現するための具体的な回路
構成について、図を用いて説明する。

【００６６】（Ｂ−１）第１実施例 まず図１にこの発明を１次ローパスフィルタ回路に適用
した、第１実施例について説明する。

【００６７】図１において入力端子２はＮＰＮトランジ
スタ１３のベースに接続される。入力端子２には、電圧
源４によって与えられる直流バイアス電圧と、交流信号
源３によって与えられる交流信号Ｖi が重ね合わされた
信号が入力される。

【００６８】ＮＰＮトランジスタ１３のコレクタは電源
１に接続され、そのエミッタは抵抗１５（抵抗値ＲE ）
を介して定電流源３９の一端である端子４９に接続さ
れ、定電流源３９の他端は接地される。定電流源３９
は、直流電流２Ｉ3 を流す。

【００６９】定電流源３９の一端は抵抗１６（抵抗値Ｒ
E ）の一端に接続され、抵抗１６の他端はＮＰＮトラン
ジスタ１４のエミッタに接続される。ＮＰＮトランジス
タ１４のベースは、出力端子２４に接続され、そのコレ
クタはＮＰＮトランジスタ１８，１９それぞれのエミッ
タに接続される。ＮＰＮトランジスタ１８のコレクタは
電源１に接続され、そのベースはＮＰＮトランジスタ７
のエミッタに接続される。ＮＰＮトランジスタ１９のコ
レクタは定電流源２０の一端に接続され、定電流源２０
の他端は電源１に接続される。ＮＰＮトランジスタ１９
のコレクタはまた、ＮＰＮトランジスタ２２のベース及
びコンデンサ２１（容量Ｃ1 ）の一端に接続される。コ
ンデンサ２１の他端は接地される。

【００７０】ＮＰＮトランジスタ２２のコレクタは電源
１に接続され、エミッタは出力端子２４及び定電流源２
３の一端に接続され、定電流源２３の他端は接地され
る。ＮＰＮトランジスタ１９のベースはＮＰＮトランジ
スタ６のエミッタに接続され、トランジスタ６，７のそ
れぞれのベース，コレクタは共通して電圧源５に接続さ
れる。ＮＰＮトランジスタ６のエミッタは端子９３を介
して電流源３０の一端に接続され、電流源３０の他端は
接地されている。ＮＰＮトランジスタ７のエミッタは端
子９２を介して電流源３１の一端に接続され、電流源３
１の他端は接地される。電流源３０，３１はそれぞれ直
流電流Ｉ30，Ｉ31をトランジスタ６，７に流す。

【００７１】このようなアクティブフィルタ回路では、
その出力の交流信号Ｖo と、入力信号Ｖi との間には、
数７を得たのと同様の考察によって次式の関係が成立す
る。

【００７２】

【数１８】

【００７３】但し、

【００７４】

【数１９】

【００７５】である。つまり、数１３において電位Ｖ2
を零にした場合に相当する。

【００７６】ここで直流電流Ｉ30，Ｉ31及びＩ3 が数１
６の関係を満たせば、数１９から

【００７７】

【数２０】

【００７８】が得られる。

【００７９】ここで、内蔵コンデンサの容量Ｃ0 ，Ｃ1
はそれぞれ分子，分母にあるため、これらの絶対値には
依存せず、容量どうしの比で値Ｚは決定される。また抵
抗値Ｒ0 ，ＲE は分母に、抵抗値Ｒa は分子にそれぞれ
あるため、これらの絶対値には依存せず、抵抗値どうし
の比で値Ｚは決定される。更に絶対温度Ｔはキャンセル
され、値Ｚはこれに影響されない。従って数１８からわ
かるように、アクティブフィルタ回路の特性も容量どう
しの比、抵抗値どうしの比、で定まり、絶対温度で表さ
れた周囲温度Ｔの値に依存することもない。

【００８０】（Ｂ−２）電流源３９の構成 次に、数１６を満たす直流電流Ｉ3 を流す電流源を実現
するための回路について説明する。

【００８１】図２に内蔵抵抗４８の抵抗値Ｒ0 の逆数
（１／Ｒ0 ）及び絶対温度Ｔに比例する電流源３９の内
部構造を示す。

【００８２】ＰＮＰトランジスタ４１のエミッタは電源
端子４０に接続され、そのベースはＰＮＰトランジスタ
４２のベースに接続される。ＰＮＰトランジスタ４２の
エミッタは電源端子４０に接続され、そのコレクタはＮ
ＰＮトランジスタ４６のコレクタに接続される。ＰＮＰ
トランジスタ４１のコレクタはＮＰＮトランジスタ４５
のコレクタに接続される。ＮＰＮトランジスタ４５のエ
ミッタは抵抗４８を介し接地され、そのベースはＮＰＮ
トランジスタ４６，４７のベースに共通して接続され
る。ＮＰＮトランジスタ４６，４７のエミッタは接地さ
れ、トランジスタ４７のコレクタは端子４９に接続され
る。

【００８３】ＮＰＮトランジスタ４１のベース、コレク
タには、それぞれＮＰＮトランジスタ４３のエミッタ、
ベースが接続される。ＮＰＮトランジスタ４３のコレク
タは接地される。またＰＮＰトランジスタ４６のベー
ス、コレクタには、それぞれＰＮＰトランジスタ４４の
エミッタ、ベースが接続される。ＰＮＰトランジスタ４
４のコレクタは電源端子４０に接続され、ベースはＮＰ
Ｎトランジスタ４６のコレクタに接続される。

【００８４】次に動作について説明する。トランジスタ
４１のトランジスタサイズを１とし、トランジスタ４２
のトランジスタサイズをＦとするとトランジスタ４１，
４２のエミッタ電流Ｉ41E ，Ｉ42E は数１からそれぞれ
以下の様に表される。

【００８５】

【数２１】

【００８６】但し、ｉ01はトランジスタ４１の逆方向飽
和電流、ＶBE41，ＶBE42はトランジスタ４１，４２のベ
ースエミッタ間電圧である。

【００８７】ここでＶBE41＝ＶBE42であるため、数２１
は、

【００８８】

【数２２】

【００８９】となる。

【００９０】トランジスタ４６のトランジスタサイズを
１、トランジスタ４５のトランジスタサイズをＧ，抵抗
４８の抵抗値をＲ0 とし、トランジスタ４５，４６のエ
ミッタ電流Ｉ45E ，Ｉ46E はそれぞれ以下の様になる。

【００９１】

【数２３】

【００９２】但し、ｉ02はトランジスタ４６の逆方向飽
和電流、ＶBE46はトランジスタ４６のベースエミッタ間
電圧である。数２３から、

【００９３】

【数２４】

【００９４】であり、また、

【００９５】

【数２５】

【００９６】であるので、数２４は

【００９７】

【数２６】

【００９８】となる。よって、

【００９９】

【数２７】

【０１００】の関係が得られ、

【０１０１】

【数２８】

【０１０２】とすると、数２７は、

【０１０３】

【数２９】

【０１０４】となる。

【０１０５】次にトランジスタ４６，４７のトランジス
タサイズの比が１：１とすると、電流源３９の一端であ
る端子４９において流す出力電流Ｉ49は

【０１０６】

【数３０】

【０１０７】となり、数１６を満足する。つまり図１の
端子４９において、内蔵抵抗４８の抵抗値Ｒ0 の逆数に
比例し、かつ絶対温度で表した周囲温度Ｔに比例する電
流を与えることができる。

【０１０８】（Ｂ−３）電流源３０，３１の構成 図３に数１６の関係を有する直流電流Ｉ30，Ｉ31を流す
電流源の回路を示す。図１に示す電流源３０，３１はこ
の回路によって実現され、端子９２，９３のそれぞれに
直流電流ＩA ，ＩD が与えられる。よって図１におい
て、この回路によって得られる電流ＩA ，ＩD をそれぞ
れ電流Ｉ31，Ｉ30として用いることができる。

【０１０９】Ｃ0 比例電流源６２は、その内部に内蔵コ
ンデンサを有し、その容量Ｃ0 に比例した電流Ｉ61を流
す。Ｃ0 比例電流源６２の構成については、後述する。

【０１１０】Ｃ0 比例電流源６２は、カレントミラー回
路Ｍ１のうち、基準となる枝Ｂ１に端子６１を介して接
続される。カレントミラー回路Ｍ１は、基準となる枝Ｂ
１に流れる電流と等しい電流を流す２つの枝Ｂ２，Ｂ３
を有する。カレントミラー回路Ｍ１には、枝Ｂ２を介し
て、カレントミラー回路Ｍ２が接続される。カレントミ
ラー回路Ｍ２は枝Ｂ２を基準となる枝とし、これに流れ
る電流と等しい電流を流す枝Ｂ４を有する。枝Ｂ４は端
子９２に接続される。

【０１１１】一方枝Ｂ３は、端子７６を介して、１／Ｒ
a 比例電流源７７に接続され、更に端子９３に接続され
る。１／Ｒa 比例電流源７７は、その内部に内蔵抵抗を
有し、その抵抗値Ｒa の逆数に比例した電流Ｉ76を流
す。１／Ｒa 比例電流源７７の構成についても後述す
る。

【０１１２】カレントミラー回路Ｍ１は、図３において
は以下のように構成される。ＰＮＰトランジスタ８３の
コレクタは枝Ｂ１を通じて端子６１に接続され、そのエ
ミッタは抵抗８１を介して電源端子８０に接続される。
そのベースはＰＮＰトランジスタ８４，８５のベースに
共通して接続される。

【０１１３】トランジスタ８４のエミッタは抵抗９４を
介して電源端子８０に接続され、そのコレクタは、枝Ｂ
２を介してカレントミラー回路Ｍ２に接続される。トラ
ンジスタ８５のエミッタは抵抗８２を介して電源端子８
０に接続され、そのコレクタは、枝Ｂ３を介して端子９
３に接続される。ＰＮＰトランジスタ８６のコレクタは
接地され、そのベース及びエミッタは、それぞれトラン
ジスタ８３のコレクタ及びベースに接続される。

【０１１４】カレントミラー回路Ｍ２は、図３において
は以下のように構成される。ＮＰＮトランジスタ８８の
コレクタは枝Ｂ２を介してカレントミラー回路Ｍ１と接
続され、そのベースはＮＰＮトランジスタ８９のベース
に接続され、そのエミッタは抵抗９０を介し接地され
る。

【０１１５】ＮＰＮトランジスタ８９のコレクタは枝Ｂ
４を介して端子９２と接続され、そのエミッタは抵抗９
１を介して接地される。トランジスタ８７のコレクタは
電源端子８０に接続され、そのベース及びエミッタは、
それぞれトランジスタ８７のコレクタ及びベースに接続
される。

【０１１６】次に動作について説明する。Ｃ0 比例電流
源６２及び１／Ｒa 比例電流源７７は後述する構成をと
ることにより、それぞれ端子６１，７６に、次式で示さ
れる電流Ｉ61，Ｉ76を流す。

【０１１７】

【数３１】

【０１１８】まず、カレントミラー回路Ｍ１において抵
抗８１，９４，８２が等しいとし、トランジスタ８３，
８４，８５のトランジスタサイズが等しいとすると、ト
ランジスタ８４，８５のコレクタ電流（つまり枝Ｂ２，
Ｂ３に流れる電流）Ｉ84C ，Ｉ85C は以下の様になる。

【０１１９】

【数３２】

【０１２０】次にカレントミラー回路Ｍ２において抵抗
９０，９１が等しいとし、トランジスタ８８，８９のサ
イズが等しいとすると、トランジスタ８９のコレクタ電
流Ｉ89C は数３１、数３２から次式の関係を有する。

【０１２１】

【数３３】

【０１２２】となる。このため端子９２に出力される電
流ＩA （つまり枝Ｂ４に流れる電流）は、

【０１２３】

【数３４】

【０１２４】となって、ＩA ＝Ｉ31とすれば数１６を満
足するものとなる。よって数３１、数３２から、端子９
３に出力される電流ＩD は

【０１２５】

【数３５】

【０１２６】となって、ＩD ＝Ｉ30とすれば数１６を満
足するものとなる。

【０１２７】（Ｂ−４）Ｃ0 比例電流源６２の構成 次に、Ｃ0 比例電流源６２を実現するための具体的構成
について説明する。

【０１２８】図４は、Ｃ0 比例電流源６２の構成を示す
回路図である。ＮＰＮトランジスタ５３のベースは入力
端子５１に接続され、そのコレクタは電源端子５２に接
続される。そのエミッタはコンパレータ５５の正入力及
びＮＰＮトランジスタ５８のコレクタに接続される。容
量Ｃ0 を呈する内蔵コンデンサ５４は、ＮＰＮトランジ
スタ５３のコレクタ，エミッタ間に接続されている。

【０１２９】コンパレータ５５の負入力は電圧源５６に
接続され、出力は位相比較器５７の一方の入力に接続さ
れる。位相比較器５７の他方の入力には入力端子５０が
接続され、位相比較器５７の出力はＮＰＮトランジスタ
５９のコレクタに接続される。

【０１３０】トランジスタ５９のベース・コレクタ間は
ショートされ、エミッタは接地される。また、トランジ
スタ５９のベースはＮＰＮトランジスタ５８，６０のベ
ースに共通して接続される。トランジスタ５８，６０の
エミッタは接地され、トランジスタ６０のコレクタは端
子６１に接続される。

【０１３１】図４の入力端子５０，５１に入力される信
号、コンパレータ５５の正入力の電位及びその出力の電
位のタイミングを示すタイミングチャートを図５に示
す。

【０１３２】図４の入力端子５１に、つまりトランジス
タ５３のベースに図５の波形（２）の信号が入力される
と、コンパレータ５５の正入力の電位は期間Ｔ6 におい
て電源端子５２の電位によって上昇している。しかしそ
の後は内蔵キャパシタ５４の容量Ｃ0 とトランジスタ５
８のコレクタ電流で決まる時定数で立下がり、コンパレ
ータ５５の正入力の電位は期間Ｔ6 経過後は傾斜をもっ
た波形（３）となる。

【０１３３】この電位が電圧源５６の電圧Ｖ56より高い
とコンパレータ５５の出力は“Ｈ”に、低いと“Ｌ”に
なり、コンパレータ５５の出力の電位として期間Ｔ4 の
パルス幅を有する波形（４）が得られる。位相比較器５
７の入力の一方には入力端子５０から波形（１）で示さ
れるパルス幅Ｔ1 を有し、入力端子５１に入力される信
号と同時に立ち上がる入力信号が、他方にはコンパレー
タ５５の出力から波形（４）で示される電位がそれぞれ
入力される。位相比較器５７は、トランジスタ５９，５
８を介してトランジスタ５８のコレクタ電流によってコ
ンパレータ５５の正入力へフィードバックをかけ、期間
Ｔ1 と期間Ｔ4 が同一となる様に働く。

【０１３４】ここで波形（３）において、そのピークか
らコンパレータの閾値Ｖ56までの電圧をＶA とすると、
期間Ｔ6 経過後、電圧ＶA以上の値をとる期間Ｔ3 は次
式の関係を示す。

【０１３５】

【数３６】

【０１３６】ここでＩ58C はトランジスタ５８のコレク
タ電流である。図５において、

【０１３７】

【数３７】

【０１３８】であるので、

【０１３９】

【数３８】

【０１４０】となる。Ｔ1 とＴ6 はそれぞれ入力端子５
０，５１に入力する信号のパルス幅であり、ロジック波
形として入力されるので、（Ｔ1−Ｔ6 ）の値を一定と
することができ、数３６から、

【０１４１】

【数３９】

【０１４２】が得られる。電圧ＶA も一定の値をとるの
で、一定値ｂを用いて、

【０１４３】

【数４０】

【０１４４】と表すことができる。

【０１４５】トランジスタ５８，５９，６０のトランジ
スタサイズが同一の場合はトランジスタ６０のコレクタ
電流Ｉ60C はトランジスタ５８のコレクタ電流Ｉ58C と
等しい。よって、端子６１の出力電流Ｉ61は

【０１４６】

【数４１】

【０１４７】となる。

【０１４８】このようにして、内蔵コンデンサ５４の容
量Ｃ0 に比例する電流を端子６１に流すことができる、
Ｃ0 比例電流源６２を構成することができる。

【０１４９】 （Ｂ−５）１／Ｒa 比例電流源７７の構成 次に、１／Ｒa 比例電流源７７を実現するための具体的
構成について説明する。

【０１５０】図６は、１／Ｒa 比例電流源７７の構成を
示す回路図である。トランジスタ７２のベース・コレク
タ間はショートされ、電流源７１を介して電源端子７０
に接続される。そのエミッタは電圧源７３を介して接地
される。トランジスタ７２のベースはＮＰＮトランジス
タ７４のベースに接続され、トランジスタ７４のエミッ
タは抵抗値がＲa の内蔵抵抗７５を介して接地され、そ
のコレクタは出力端子７６に接続される。

【０１５１】電圧源７３の電圧をＶ73とし、トランジス
タ７２，７４のトランジスタサイズが等しいとすると、
トランジスタ７４のエミッタ電流Ｉ74E は

【０１５２】

【数４２】

【０１５３】となり、従ってＶ73＝ｄとおくと数４２
は、

【０１５４】

【数４３】

【０１５５】と書ける。このため、出力端子７６の電流
Ｉ76は

【０１５６】

【数４４】

【０１５７】となり、内蔵抵抗Ｒa の逆数に比例する電
流となる。

【０１５８】 （Ｂ−６）電流源３０，３１の他の構成 電流ＩA ，ＩD を流すための電流源３０，３１は、（Ｂ
−３）で説明した、図３の構成以外にも構成することが
できる。

【０１５９】図７に、数１６の関係を満足する電流Ｉ3
0，Ｉ31を流す電流源の構成をブロック図で示す。

【０１６０】Ｃ0 比例電流源６２は、カレントミラー回
路Ｍ３のうち、基準となる枝Ｂ５に端子６１を介して接
続される。カレントミラー回路Ｍ３は、基準となる枝Ｂ
５に流れる電流と等しい電流を流す枝Ｂ６を有する。カ
レントミラー回路Ｍ３には、枝Ｂ６を介して、カレント
ミラー回路Ｍ４が接続される。カレントミラー回路Ｍ４
は枝Ｂ６を基準となる枝とし、これに流れる電流に比例
する電流を流す枝Ｂ７を有する。

【０１６１】１／Ｒa 比例電流源７７は、端子７６及び
枝Ｂ９を介してカレントミラー回路Ｍ６に接続される。
カレントミラー回路Ｍ６は、枝Ｂ８を介してカレントミ
ラー回路Ｍ５に接続され、枝１０を介して端子９２に接
続される。カレントミラー回路Ｍ５は、枝Ｂ７を介して
カレントミラー回路Ｍ４に接続される一方で、枝Ｂ９を
介して、端子９３に接続される。

【０１６２】ここで、カレントミラー回路Ｍ５は、枝Ｂ
７に流れる電流と等しい電流を２つの枝Ｂ８，Ｂ９に流
す。また、カレントミラー回路Ｍ６は、枝Ｂ８に流れる
電流と等しい電流を枝Ｂ１０に流す。つまり、カレント
ミラー回路Ｍ５，Ｍ６は、１／Ｒa 比例電流源７７に対
して、それぞれ図３に示したカレントミラー回路Ｍ１，
Ｍ２と同じ接続関係にある。

【０１６３】カレントミラー回路Ｍ３は、図７において
は以下のように構成される。ＰＮＰトランジスタ１０３
のコレクタは枝Ｂ５を通じて端子６１に接続され、その
エミッタは抵抗１０１を介して電源端子１００に接続さ
れる。そのベースはＰＮＰトランジスタ１０４のベース
に接続される。

【０１６４】トランジスタ１０４のエミッタは抵抗１０
２を介して電源端子１００に接続され、そのコレクタ
は、枝Ｂ６を介してカレントミラー回路Ｍ４に接続され
る。ＰＮＰトランジスタ１０５のコレクタは接地され、
そのベース及びエミッタは、それぞれトランジスタ１０
３のコレクタ及びベースに接続される。

【０１６５】カレントミラー回路Ｍ４は、図７において
は以下のように構成される。ＮＰＮトランジスタ１０７
のコレクタは枝Ｂ６を介してカレントミラー回路Ｍ３に
接続される。そのベースはＮＰＮトランジスタ１０８の
ベースに接続される。トランジスタ１０７，１０８のエ
ミッタはそれぞれ端子１２３，１２４に接続され、端子
１２３，１２４は、それぞれ外部抵抗１０９，１１０を
介し接地される。トランジスタ１０８のコレクタは、枝
Ｂ７を介してカレントミラー回路Ｍ５に接続される。Ｐ
ＮＰトランジスタ１０６のコレクタは電源端子１００に
接続され、そのベース及びエミッタは、それぞれトラン
ジスタ１０７のコレクタ及びベースに接続される。

【０１６６】カレントミラー回路Ｍ５は、図７において
は以下のように構成される。ＰＮＰトランジスタ１１３
のコレクタは枝Ｂ７を通じてカレントミラー回路Ｍ４に
接続され、そのエミッタは抵抗１１１を介して電源端子
１００に接続される。そのベースはＰＮＰトランジスタ
１１４，１１７のベースに共通して接続される。

【０１６７】トランジスタ１１４のエミッタは抵抗１１
２を介して電源端子１００に接続され、そのコレクタは
枝Ｂ８を介してカレントミラー回路Ｍ６に接続される。
トランジスタ１１７のエミッタは抵抗１１６を介して電
源端子１００に接続され、そのコレクタは枝Ｂ９を介し
て端子９３に接続される。ＰＮＰトランジスタ１１５の
コレクタは接地され、そのベース及びエミッタは、それ
ぞれトランジスタ１１３のコレクタ及びベースに接続さ
れる。

【０１６８】カレントミラー回路Ｍ６は、図７において
は以下のように構成される。ＮＰＮトランジスタ１１８
のコレクタは枝Ｂ８を介してカレントミラー回路Ｍ５と
接続され、そのベースはＮＰＮトランジスタ１２０のベ
ースに接続され、そのエミッタは抵抗１２１を介し接地
される。

【０１６９】ＮＰＮトランジスタ１２０のコレクタは枝
Ｂ１０を介して端子９２と接続され、そのエミッタは抵
抗１２２を介して接地される。トランジスタ１１９のコ
レクタは電源端子１００に接続され、そのベース及びエ
ミッタは、それぞれトランジスタ１１８のコレクタ及び
ベースに接続される。

【０１７０】次に動作について説明する。カレントミラ
ー回路Ｍ３において抵抗１０１，１０２の抵抗値を等し
いとし、トランジスタ１０３，１０４のトランジスタサ
イズを等しいとすると、トランジスタ１０４のコレクタ
電流Ｉ104C（つまり枝Ｂ６に流れる電流）は、

【０１７１】

【数４５】

【０１７２】となる。次にカレントミラー回路Ｍ４にお
いてトランジスタ１０７，１０８のトランジスタサイズ
が等しいとし、抵抗１０９，１１０の抵抗値が、互いに
異なる値Ｒ109 ，Ｒ110 をとるとすると、トランジスタ
１０７，１０８のエミッタ電流をＩ107E，Ｉ108Eは、次
式の関係を有する。

【０１７３】

【数４６】

【０１７４】また、枝Ｂ６に関して、

【０１７５】

【数４７】

【０１７６】であるから、電流Ｉ108Eは

【０１７７】

【数４８】

【０１７８】として求められる。

【０１７９】カレントミラー回路Ｍ５において、トラン
ジスタ１１３，１１４，１１７のトランジスタサイズが
等しく、抵抗１１１，１１２，１１６の抵抗値が等しい
とすると、トランジスタ１１４，１１７のコレクタ電流
Ｉ114C，Ｉ117Cは

【０１８０】

【数４９】

【０１８１】となる。

【０１８２】カレントミラー回路Ｍ６において、トラン
ジスタ１１８，１２０のトランジスタサイズが等しく、
抵抗１２１，１２２の抵抗値が等しいとすると、数４
１、数４８、数４９から、端子９２に出力される電流Ｉ
A （つまり枝Ｂ１０に流れる電流）及び端子９３に出力
される電流ＩD は次のようになる。

【０１８３】

【数５０】

【０１８４】よって、このように構成される電流源を図
１に示す電流源３０，３１に用い、つまりＩA ＝Ｉ31，
ＩD ＝Ｉ30とすることにより、また図２に示す電流源３
９を用いることにより、図１に示すアクティブフィルタ
回路に関しては、数１６、数１８、数１９、数５０か
ら、

【０１８５】

【数５１】

【０１８６】となる。よって、フィルタの周波数特性が
内蔵抵抗、内蔵コンデンサの絶対精度，周囲温度に依存
することがないのみならず、外部抵抗Ｒ109，Ｒ110 の
抵抗値の比を変えることにより、フィルタの周波数特性
を半導体集積回路の外部より可変することができる。

【０１８７】図８に、数１６の関係を満足する電流Ｉ3
0，Ｉ31を流す電流源の他の構成をブロック図で示す。
Ｃ0 比例電流源６２の出力は、カレントミラー回路Ｍ７
のうち、基準となる枝Ｂ１１に端子６１を介して接続さ
れる。カレントミラー回路Ｍ７は、基準となる枝Ｂ１１
に流れる電流と等しい電流を流す２つの枝Ｂ１２，Ｂ１
３を有する。カレントミラー回路Ｍ７には枝Ｂ１２を介
してカレントミラー回路Ｍ８が接続される一方で、枝Ｂ
１３を介して、端子９３に接続される。カレントミラー
回路Ｍ８は枝Ｂ１２を基準となる枝とし、これに流れる
電流に等しい電流を流す枝Ｂ１４を有し、枝Ｂ１４は端
子９２に接続される。

【０１８８】１／Ｒa 比例電流源７７の出力は、枝Ｂ１
７を介してカレントミラー回路Ｍ１０に接続される。カ
レントミラー回路Ｍ１０は枝Ｂ１７を基準となる枝と
し、これに流れる電流に等しい電流を流す枝Ｂ１６を有
し、枝Ｂ１６を介してカレントミラー回路Ｍ９に接続さ
れる。カレントミラー回路Ｍ９は枝Ｂ１６を基準となる
枝とし、これに流れる電流に比例する電流を流す枝Ｂ１
５を有し、これを介して、端子９３に接続される。

【０１８９】つまり、カレントミラー回路Ｍ７，Ｍ８，
Ｍ９，Ｍ１０は、それぞれ図３に示したカレントミラー
回路Ｍ１，Ｍ２及び図７に示したカレントミラー回路Ｍ
４，Ｍ３と同じ動作を行う。

【０１９０】カレントミラー回路Ｍ７は、図８において
は以下のように構成される。ＰＮＰトランジスタ１３４
のコレクタは枝Ｂ１１を通じて端子６１に接続され、そ
のエミッタは抵抗１３１を介して電源端子１３０に接続
される。そのベースはＰＮＰトランジスタ１３５，１３
６のベースに共通して接続される。

【０１９１】トランジスタ１３５のエミッタは抵抗１３
２を介して電源端子１３０に接続され、そのコレクタ
は、枝Ｂ１２を介してカレントミラー回路Ｍ８に接続さ
れる。トランジスタ１３６のエミッタは抵抗１３３を介
して電源端子１３０に接続され、そのコレクタは、枝Ｂ
１３を介して端子９３に接続される。ＰＮＰトランジス
タ１３７のコレクタは接地され、そのベース及びエミッ
タは、それぞれトランジスタ１３４のコレクタ及びベー
スに接続される。

【０１９２】カレントミラー回路Ｍ８は、図８において
は以下のように構成される。ＮＰＮトランジスタ１３９
のコレクタは枝Ｂ１２を介してカレントミラー回路Ｍ７
と接続され、そのベースはＮＰＮトランジスタ１４０の
ベースに接続され、そのエミッタは抵抗１４１を介して
接地される。

【０１９３】ＮＰＮトランジスタ１４０のコレクタは枝
Ｂ１４を介して端子９２と接続され、そのエミッタは抵
抗１４２を介して接地される。トランジスタ１３８のコ
レクタは電源端子１３０に接続され、そのベース及びエ
ミッタは、それぞれトランジスタ１３９のコレクタ及び
ベースに接続される。

【０１９４】カレントミラー回路Ｍ９は、図８において
は以下のように構成される。ＮＰＮトランジスタ１４９
のコレクタは枝Ｂ１５を介して端子９３に接続される。
そのベースはＮＰＮトランジスタ１４８のベースに接続
される。トランジスタ１４８，１４９のエミッタはそれ
ぞれ端子１５０，１５１に接続され、端子１５０，１５
１は、それぞれ外部抵抗１５２，１５３を介して接地さ
れる。トランジスタ１４８のコレクタは、枝Ｂ１６を介
してカレントミラー回路Ｍ１０に接続される。ＰＮＰト
ランジスタ１４７のコレクタは電源端子１３０に接続さ
れ、そのベース及びエミッタは、それぞれトランジスタ
１４８のコレクタ及びベースに接続される。

【０１９５】カレントミラー回路Ｍ１０は、図８におい
ては以下のように構成される。ＰＮＰトランジスタ１５
３のコレクタは枝Ｂ１６を介してカレントミラーＭ９に
接続され、そのエミッタは抵抗１４４を介して電源端子
１３０に接続される。そのベースはＰＮＰトランジスタ
１４５のベースに接続される。

【０１９６】トランジスタ１４５のエミッタは抵抗１４
３を介して電源端子１３０に接続され、そのコレクタ
は、枝Ｂ１７及び端子７６を介して１／Ｒa 比例電流源
７７に接続される。ＰＮＰトランジスタ１４６のコレク
タは接地され、そのベース及びエミッタは、それぞれト
ランジスタ１４５のコレクタ及びベースに接続される。

【０１９７】次に動作について説明する。カレントミラ
ー回路Ｍ７において抵抗１３１，１３２，１３３の抵抗
値を等しいとし、トランジスタ１３４，１３５，１３６
のトランジスタサイズを等しいとすると、トランジスタ
１３５，１３６のコレクタ電流Ｉ135C，Ｉ136C（つまり
枝Ｂ１２，Ｂ１３に流れる電流）は、

【０１９８】

【数５２】

【０１９９】となる。次にカレントミラー回路Ｍ８にお
いて抵抗１４１，１４２の抵抗値を等しいとし、トラン
ジスタ１３９，１４０のトランジスタサイズが等しいと
すると、トランジスタ１４０のコレクタ電流Ｉ140C（つ
まり枝Ｂ１４に流れる電流）は、

【０２００】

【数５３】

【０２０１】となる。よって端子９２に流れる電流ＩA
は、数４１、数５２、数５３から、

【０２０２】

【数５４】

【０２０３】となる。

【０２０４】次にカレントミラー回路Ｍ１０において抵
抗１４３，１４４の抵抗値が等しいとし、トランジスタ
１４５，１５３のトランジスタサイズが等しいとする
と、トランジスタ１５３のコレクタ電流Ｉ153Cは（つま
り枝Ｂ１６に流れる電流は）、

【０２０５】

【数５５】

【０２０６】となる。次にカレントミラー回路Ｍ９にお
いてトランジスタ１４８，１４９のトランジスタサイズ
が等しいとし、外部抵抗１５２，１５３の抵抗値を互い
に異なる値Ｒ152 ，Ｒ153 とすると、トランジスタ１４
８，１４９のエミッタ電流Ｉ148E，Ｉ149Eは次式の関係
を有する。

【０２０７】

【数５６】

【０２０８】よって

【０２０９】

【数５７】

【０２１０】が得られ、また枝Ｂ１６に関して、

【０２１１】

【数５８】

【０２１２】であるので、数５５、数５７、数５８か
ら、

【０２１３】

【数５９】

【０２１４】となる。

【０２１５】トランジスタ１４９のコレクタ電流Ｉ149C
は

【０２１６】

【数６０】

【０２１７】であるため端子93に流れる電流ＩD は、数
４１、数５９から次式のように求まる。

【０２１８】

【数６１】

【０２１９】よって、このように構成される電流源を図
１に示す電流源３０，３１に用い、つまりＩ31＝ＩA ，
Ｉ30＝ＩD とし、また図２に示す電流源３９を用いるこ
とにより、図１に示すアクティブフィルタ回路に関して
は、数１６、数１８、数１９、数６１から、

【０２２０】

【数６２】

【０２２１】となる。よってフィルタの周波数特性が内
蔵抵抗、内蔵コンデンサの絶対精度，周囲温度に依存す
ることがないのみならず、外部抵抗Ｒ153 ，Ｒ152 の抵
抗値の比を変えることにより、フィルタの周波数特性を
半導体集積回路の外部より可変することができる。

【０２２２】図９に、数１６の関係を満足する電流Ｉ3
0，Ｉ31を流す電流源の他の構成をブロック図で示す。

【０２２３】Ｃ0 比例電流源６２の出力は、カレントミ
ラー回路Ｍ１１のうち、基準となる枝Ｂ１８に端子６１
を介して接続される。カレントミラー回路Ｍ１１は、基
準となる枝Ｂ１８に流れる電流と等しい電流を流す枝Ｂ
１９を有する。カレントミラー回路Ｍ１１には、枝Ｂ１
９を介して、カレントミラー回路Ｍ１２が接続される。
カレントミラー回路Ｍ１２は枝Ｂ１９を基準となる枝と
し、これに流れる電流に比例する電流を流す枝Ｂ２０を
有する。

【０２２４】つまり、カレントミラー回路Ｍ１１，Ｍ１
２は、Ｃ0 比例電流源６２に対してそれぞれ図７に示し
たカレントミラー回路Ｍ３，Ｍ４と同じ接続関係にあ
る。

【０２２５】１／Ｒa 比例電流源７７は、端子７６及び
枝Ｂ２２を介してカレントミラー回路Ｍ１３に接続され
る。カレントミラー回路Ｍ１４は、枝Ｂ２１を介してカ
レントミラー回路Ｍ１３に接続され、枝Ｂ２３を介して
端子９２に接続される。カレントミラー回路Ｍ１３は、
枝Ｂ２０を介してカレントミラー回路Ｍ１２に接続され
る一方で、枝Ｂ２２を介して、端子９３に接続される。

【０２２６】ここで、カレントミラー回路Ｍ１３は、枝
Ｂ２０に流れる電流と等しい電流を２つの枝Ｂ２１，Ｂ
２２に流す。また、カレントミラー回路Ｍ１４は、枝Ｂ
２１に流れる電流と等しい電流を枝Ｂ２３に流す。つま
り、カレントミラー回路Ｍ１３，Ｍ１４は、１／Ｒa 比
例電流源７７に対して、それぞれ図７に示したカレント
ミラー回路Ｍ５，Ｍ６と同じ接続関係にある。

【０２２７】カレントミラー回路Ｍ１１は、図９におい
ては以下のように構成される。ＰＮＰトランジスタ１６
３のコレクタは枝Ｂ１８を通じて端子６１に接続され、
そのエミッタは抵抗１６１を介して電源端子１６０に接
続される。そのベースはＰＮＰトランジスタ１６４のベ
ースに接続される。

【０２２８】トランジスタ１６４のエミッタは抵抗１６
２を介して電源端子１６０に接続され、そのコレクタ
は、枝Ｂ１９を介してカレントミラー回路Ｍ１２に接続
される。ＰＮＰトランジスタ１６５のコレクタは接地さ
れ、そのベース及びエミッタは、それぞれトランジスタ
１６３のコレクタ及びベースに接続される。

【０２２９】カレントミラー回路Ｍ１２は、図９におい
ては以下のように構成される。ＮＰＮトランジスタ１６
６のコレクタは、枝Ｂ１９を介してカレントミラー回路
Ｍ１１に接続される。そのベースはＮＰＮトランジスタ
１６８，１６９，１７０のそれぞれのベースに共通して
接続される。トランジスタ１６６のエミッタは端子１７
１に、またトランジスタ１６８，１６９，１７０のそれ
ぞれのエミッタは共通して端子１７２に、それぞれ接続
され、端子１７１，１７２は、それぞれ外部抵抗１７
３，１７４を介して接地される。ＰＮＰトランジスタ１
６７のコレクタは電源端子１６０に接続され、そのベー
ス及びエミッタは、それぞれトランジスタ１６６のコレ
クタ及びベースに接続される。トランジスタ１６８，１
６９，１７０のコレクタはそれぞれスイッチ１７５，１
７６，１７７の入力に接続される。スイッチ１７５，１
７６，１７７のそれぞれの一方の出力は電源端子１６０
に接続され、他方の出力は共通して接続され、枝Ｂ２０
を介してカレントミラー回路Ｍ１３に接続される。

【０２３０】カレントミラー回路Ｍ１３は、図９におい
ては以下のように構成される。ＰＮＰトランジスタ１８
１のコレクタは枝Ｂ２０を通じてカレントミラー回路Ｍ
１２に接続され、そのエミッタは抵抗１７８を介して電
源端子１６０に接続される。そのベースはＰＮＰトラン
ジスタ１８３，１８４のベースに共通して接続される。

【０２３１】トランジスタ１８３のエミッタは抵抗１７
９を介して電源端子１６０に接続され、そのコレクタは
枝Ｂ２１を介してカレントミラー回路Ｍ１４に接続され
る。トランジスタ１８４のエミッタは抵抗１８０を介し
て電源端子１６０に接続され、そのコレクタは枝Ｂ２２
を介して端子９３に接続される。ＰＮＰトランジスタ１
８２のコレクタは接地され、そのベース及びエミッタ
は、それぞれトランジスタ１８１のコレクタ及びベース
に接続される。

【０２３２】カレントミラー回路Ｍ１４は、図９におい
ては以下のように構成される。ＮＰＮトランジスタ１８
６のコレクタは枝Ｂ２１を介してカレントミラー回路Ｍ
１３と接続され、そのベースはＮＰＮトランジスタ１８
７のベースに接続され、そのエミッタは抵抗１８８を介
し接地される。

【０２３３】ＮＰＮトランジスタ１８７のコレクタは枝
Ｂ２３を介して端子９２と接続され、そのエミッタは抵
抗１８９を介して接地される。トランジスタ１８５のコ
レクタは電源端子１６０に接続され、そのベース及びエ
ミッタは、それぞれトランジスタ１８６のコレクタ及び
ベースに接続される。

【０２３４】次に動作を説明する。カレントミラー回路
Ｍ１１において、抵抗１６１，１６２の抵抗値を等しい
とし、トランジスタ１６３，１６４のトランジスタサイ
ズを等しいとすると、トランジスタ１６４のコレクタ電
流Ｉ164C（つまり枝Ｂ１９に流れる電流）は、

【０２３５】

【数６３】

【０２３６】となる。

【０２３７】カレントミラー回路Ｍ１２において外部抵
抗１７３，１７４は互いに異なる値Ｒ173 ，Ｒ174 をと
るとすると、トランジスタ１６６，１６８，１６９，１
７０のそれぞれのエミッタ電流Ｉ166E，Ｉ168E，Ｉ169
E，Ｉ170Eの間には次式の関係がある。

【０２３８】

【数６４】

【０２３９】よって

【０２４０】

【数６５】

【０２４１】が成立し、

【０２４２】

【数６６】

【０２４３】であるので、数６３乃至数６６から、

【０２４４】

【数６７】

【０２４５】となる。

【０２４６】今、トランジスタ１６８のサイズを１とし
たときにトランジスタ１６６のトランジスタサイズが
７、トランジスタ１６９，１７０のトランジスタサイズ
がそれぞれ２，４であるとすると、

【０２４７】

【数６８】

【０２４８】の関係がある。

【０２４９】トランジスタ１８１のコレクタ電流Ｉ181C
（つまり枝Ｂ２０に流れる電流）は、スイッチ１７５，
１７６，１７７の選択により

【０２５０】

【数６９】

【０２５１】と切りかえることができる。但し、値Ｋは
０から７の整数であり、外部からの制御により、スイッ
チ１７５，１７６，１７７を切り替えて選択された値で
ある。

【０２５２】例えばスイッチ１７５，１７６，１７７の
それぞれの状態Ｘ1 ，Ｘ2 ，Ｘ3 について、スイッチを
電源端子１６０側へ切り替えた状態を値“０”で、スイ
ッチをカレントミラー回路Ｍ１３側へ切り替えた状態を
値“１”で、それぞれ表すことにすると、状態の組Ｘ1
，Ｘ2 ，Ｘ3 と、値Ｋとの間には、次式の関係があ
る。

【０２５３】

【数７０】

【０２５４】カレントミラー回路Ｍ１３において抵抗１
７８，１７９，１８０の抵抗値を等しいとし、トランジ
スタ１８１，１８３，１８４のトランジスタサイズを等
しいとすると、トランジスタ１８３，１８４のコレクタ
電流Ｉ183C，Ｉ184C（つまり枝Ｂ２１，Ｂ２２に流れる
電流）は、

【０２５５】

【数７１】

【０２５６】となる。よって数６７、数６８、数６９、
数７１から、

【０２５７】

【数７２】

【０２５８】が得られる。

【０２５９】次に、カレントミラー回路Ｍ１４において
抵抗１８８，１８９の抵抗値を等しいとし、トランジス
タ１８６，１８７のトランジスタサイズを等しいとする
と、トランジスタ１８７のコレクタＩ187C（つまり枝Ｂ
２３に流れる電流）は、即ち端子９２に流れる電流ＩA
は、

【０２６０】

【数７３】

【０２６１】となる。よって端子９３に流れる電流ＩD
は、

【０２６２】

【数７４】

【０２６３】となる。数４１と数７４とから、

【０２６４】

【数７５】

【０２６５】が得られる。よって、このように構成され
る電流源を図１に示す電流源３０，３１に用い、つまり
Ｉ31＝ＩA ，Ｉ30＝ＩD とし、また図２に示す電流源３
９を用いることにより、図１に示すアクティブフィルタ
回路に関しては、数１６、数１８、数１９、数７５か
ら、

【０２６６】

【数７６】

【０２６７】となる。よってフィルタの周波数特性が内
蔵抵抗、内蔵コンデンサの絶対精度，周囲温度に依存す
ることがないのみならず、外部抵抗Ｒ173 ，Ｒ174 の抵
抗値の比を変えることにより、フィルタの周波数特性を
半導体集積回路の外部より可変することができる。ま
た、スイッチ１７５，１７６，１７７を切り替えること
により値Ｋを制御し、上記Ｒ173 ，Ｒ174 で決めた周波
数特性をさらに可変できる。値Ｋの制御はロジック的に
できるので製造精度のバラツキ、温度の影響を受けなく
することが可能である。

【０２６８】 Ｃ）他のアクティブフィルタ回路への応用例 上節Ｂ）では１次ローパスフィルタについて述べたが、
節Ａ）で説明したように、その出力電位が一般的に数１
３で表されるその他のフィルタについても適用できる。
即ち、数１３において、電位Ｖ1 を零とすれば、

【０２６９】

【数７７】

【０２７０】が、Ｖ1 ＝−Ｖ2 とすれば、

【０２７１】

【数７８】

【０２７２】が、それぞれ成立し、図１０に示すアクテ
ィブフィルタ回路はそれぞれ１次ハイパスフィルタ、１
次オールパスフィルタとして扱われる。いずれの場合に
も本発明の適用により、その効果が得られることは、数
１７から明白である。

【０２７３】更に、２次以上の高次アクティブフィルタ
回路においてもこの発明の適用が可能である。

【０２７４】図１１に、２次のアクティブフィルタ回路
の一般的な構成を示す。これは図１０に示した１次のア
クティブフィルタ回路の一般的な構成に、さらに１次の
アクティブフィルタ回路を接続したものである。即ち、
バッファ４０４を可変利得ｇm2の変換回路４０６の正入
力端に接続し、変換回路４０６の負入力端には出力端子
４０５を接続している。更に変換回路４０６の出力端に
はバッファ４０８の入力端及びコンデンサ４０７の一端
が共通して接続される。バッファ４０８の出力端には出
力端子４０５が、コンデンサ４０７の他端には第３入力
端子４０９が、それぞれ接続される。第３入力端子４０
９には入力電位Ｖ3が印加される。

【０２７５】このように構成されたアクティブフィルタ
回路においては、次式の関係が成立する（但し、図１１
においては、図１０の変換回路４００に相当するのは可
変利得ｇm1の変換回路４００ａである。）。

【０２７６】

【数７９】

【０２７７】但し、

【０２７８】

【数８０】

【０２７９】である。

【０２８０】よってＶ2 ＝Ｖ3 ＝０のとき、

【０２８１】

【数８１】

【０２８２】が、Ｖ1 ＝Ｖ2 ＝０のとき、

【０２８３】

【数８２】

【０２８４】が、Ｖ1 ＝Ｖ3 ＝０のとき、

【０２８５】

【数８３】

【０２８６】が、Ｖ1 ＝Ｖ3 ，Ｖ1 ＝−Ｖ2 のとき、

【０２８７】

【数８４】

【０２８８】がそれぞれ成立し、それぞれ２次ローパス
フィルタ、２次ハイパスフィルタ、２次バンドパスフィ
ルタ、２次オールパスフィルタとして扱われる。よって
変換回路４００ａ，４０６のそれぞれにこの発明を適用
することで、値Ｚ1 ，Ｚ2 に対してこの発明の効果を得
ることができる。

【０２８９】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、周波数
特性の製造バラツキを小さくでき、また温度依存性をな
くしたアクティブフィルタを得ることができる。また、
上記効果に加え、外部から周波数特性を設定することも
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例であるアクティブフィルタ回
路の構成を示す回路図である。

【図２】ｋＴ／（ｑＲ0 ）に比例する電流源の構成を示
す回路図である。

【図３】電流源３０，３１の構成を示す回路図である。

【図４】Ｃ0 比例電流源の構成を示す回路図である。

【図５】Ｃ0 比例電流源の動作を示すタイミング図であ
る。

【図６】１／Ｒa 比例電流源の構成を示す回路図であ
る。

【図７】電流源３０，３１の構成を示す回路図である。

【図８】電流源３０，３１の構成を示す回路図である。

【図９】電流源３０，３１の構成を示す回路図である。

【図１０】この発明の原理を説明する回路図である。

【図１１】この発明の原理を説明する回路図である。

【図１２】本発明の他の実施例を説明する回路図であ
る。

【図１３】従来のアクティブフィルタ回路の構成を示す
回路図である。

【符号の説明】

１５，１６ 内蔵抵抗 ２０，３０，３１，３９ 電流源 ２１ 内蔵コンデンサ ６２ Ｃ0 比例電流源 ７７ １／Ｒa 比例電流源 １５２，１５３，１７２，１７３ 外部抵抗 ４００，４０６ 電圧電流変換回路 ４０４，４０８ バッファ ４０３，４０７ コンデンサ

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 可変利得を有し、正入力端と、負入力端
   と、出力端とを有する電圧電流変換回路と、 前記正入力端に接続された第１入力端子と、 前記電圧電流変換回路の前記出力端に接続された入力端
   と、出力端を有するバッファ回路と、 前記バッファの前記入力端に接続された一端と、他端と
   を有し、第１容量値を呈する第１コンデンサと、 前記第１コンデンサの前記他端に接続された第２入力端
   子と、 前記バッファの前記出力端及びに前記電圧電流変換回路
   の負入力端に共通して接続された出力端子と、 を備え、 前記電圧電流変換回路は第１電流及び第２電流を流す２
   出力端を有する第１電流源と、互いに接続された制御電極及び第１電流電極並びに前記
   第１電流源の前記２出力端のうち前記第１電流を流す一
   方に接続され前記第１電流を流す第２電流電極を含む第
   １電流駆動トランジスタと、 互いに接続された制御電極及び第１電流電極並びに前記
   第１電流源の前記２出力端のうち前記第２電流を流す他
   方に接続され前記第２電流を流す第２電流電極を含む第
   ２電流駆動トランジスタと、 第１電位点と、 第２電位点と、 所定の直流電流を流す第２電流源と、 前記第１電流源の前記２出力端の前記一方に接続された
   制御電極と、前記第１電位点に接続された第１電流電極
   と、第２電流電極とを含む第１トランジスタと、 前記第１電流源の前記２出力端の前記他方に接続された
   制御電極と、前記電圧電流変換回路の前記出力端に、か
   つ前記第２電流源を介して前記第１電位点にそれぞれ接
   続され、前記所定の直流電流を直流分とする電流を流す
   第１電流電極と、第２電流電極とを含む第２トランジス
   タと、 一端と、前記第２電位点に接続された他端と、第１の抵
   抗値を呈する第１内蔵抵抗とを有し、前記第１抵抗値の
   逆数に比例し、絶対温度に換算した周囲温度に比例する
   第３電流を流す第３電流源と、 第２抵抗値を呈する一対の第２内蔵抵抗と、 前記正入力端に接続された制御電極と、前記第１電位点
   に接続された第１電流電極と、前記第２内蔵抵抗の一方
   を介して前記第２電流源の他端に接続された第２電流電
   極とを含む第３トランジスタと、 前記負入力端に接続された制御電極と、前記第１及び第
   ２トランジスタの前記第２電流電極に共通して接続され
   た第１電流電極と、前記第２内蔵抵抗の他方を介して前
   記第２電流源の他端に接続された第２電流電極とを含む
   第４トランジスタとを有し、 前記第１電流源は、第１補正電流源回路と、第２補正電
   流源回路とを備え、 前記第１補正電流源回路は、第２容量値を呈する第２コ
   ンデンサを有し、前記第２容量値に比例した第１補正電
   流を流し、 前記第２補正電流源回路は、第３抵抗値を呈する第３内
   蔵抵抗を有し、前記第３抵抗値に反比例した第２補正電
   流を流し、 前記第１電流は前記第１補正電流に比例し、 前記第２電流は前記第２補正電流と前記第１電流との差
   である、アクティブフィルタ回路。
2. 【請求項２】 前記第１電流源は、第１外部抵抗と、第
   ２外部抵抗とを更に有し、 前記第１外部抵抗と第２外部抵抗とは、前記第１補正電
   流の前記第２容量値に対する比を、それらの比によって
   設定するように接続される、 請求項１記載のアクティブフィルタ回路。
3. 【請求項３】 前記第１電流源は、第１外部抵抗と、第
   ２外部抵抗とを更に有し、 前記第１外部抵抗と第２外部抵抗とは、前記第２補正電
   流の前記第３抵抗値の逆数に対する比を、それらの比に
   よって設定するように接続される、 請求項１記載のアクティブフィルタ回路。
4. 【請求項４】 前記第１電流源は、複数の出力トランジ
   スタと、複数の切り替えスイッチを更に有し、 前記出力トランジスタのいずれが前記第１補正電流源回
   路に接続されるかを、前記切り替えスイッチが制御する
   ことにより、前記第１電流と前記第１補正電流との比を
   設定する、 請求項１記載のアクティブフィルタ回路。