KR100393303B1

KR100393303B1 - 필터 회로

Info

Publication number: KR100393303B1
Application number: KR10-2000-0005054A
Authority: KR
Inventors: 야마모토세이지
Original assignee: 미쓰비시덴키 가부시키가이샤
Priority date: 1999-05-28
Filing date: 2000-02-02
Publication date: 2003-07-31
Also published as: DE10000089A1; CN1275834A; US6239654B1; KR20000076590A; JP2000341089A; TW517451B; CN1156973C

Abstract

본 발명은 광범위하게 주파수를 조정할 수 있는 필터 회로를 얻는 것을 목적으로 하고 있고, 상기 목적을 달성하기 위해, OTA(11)의 출력단자에 n개의 아날로그 스위치(AS11∼AS1n)와, 이들 아날로그 스위치의 각각에 접속된 커패시턴스가 다른 콘덴서(31∼3n)가 접속된다. 또한, OTA(12)의 출력단자에 m개의 아날로그 스위치(AS21∼AS2m)와, 이들 아날로그 스위치의 각각에 접속된 커패시턴스가 다른 콘덴서(41∼4m)가 접속된다. 그리고, 아날로그 스위치(AS11∼AS1n) 중의 하나와, 아날로그 스위치(AS21∼AS2m) 중의 하나를 함께 온(on) 상태로 하는 것에서 필터부를 구성하는 콘덴서를 소망하는 커패시턴스로 선택하고, 자동 컷오프 주파수 자동조정 회로(200)에 의한 컷오프 주파수의 조정범위를 확대시킨다.

Description

필터 회로{FILTER CIRCUIT}

본 발명은 연산상호 컨덕턴스 증폭기(OTA)에 의해 구성되는 필터 회로에 관한 것으로, 특히, 그 컷오프 주파수의 가변범위를 변경할 수 있는 필터 회로에 관한 것이다.

종래로부터 이동통신의 RF대 신호처리용의 LSI 등에 있어서, 시정수를 이산 소자의 저항과 콘덴서로 구성하지 않고, 전압/전류 변환을 하는 연산상호 컨덕턴스 증폭기(Operation Transconductance Amplifier: OTA)와 콘덴서에 의해 구성된 필터 회로가 이용되고 있다. 더욱이, 이 필터 회로에, 그 컷오프 주파수의 자동조정을 가능하게 하는 자동 컷오프 주파수 조정 회로를 설치함으로써 보다 범용성을 높인 집적화 필터 회로가 이용되는 일이 많다.

도 5는, 아날로그 신호처리 시스템에 이용되는 OTA및 자동 컷오프 주파수 조정 회로를 구비한 종래의 필터 회로의 구성을 나타내는 회로도이다. 도 5에 있어서, 종래의 필터 회로는 OTA(101), OTA(102), 콘덴서(111)(커패시턴스(C110)), 콘덴서(112) (커패시턴스(C120)) 및 자동 컷오프 주파수 조정 회로(200)로 구성된다. 자동 컷오프 주파수 조정 회로(200)에는, 외부조정 소자인 저항(201) 및 콘덴서(202)가 결선된다.

OTA(101)는 필터링 대상으로 되는 신호를 정상(正相) 입력단자(N100)로부터 입력하고, 출력단자를 OTA(102)의 정상 입력단자에 접속하고 있다. OTA(102)의 출력단자는 OTA(101) 및 OTA(102)의 역상(逆相) 입력단자에 접속되고, 또한, OTA(101) 및 OTA(102)는 함께, 자동 컷오프 주파수 조정 회로(200)로부터 출력되는 신호를 바이어스 전압으로서 입력한다. 이것에 의해, OTA(101) 및 OTA(102)는 고입력 임피던스 및 저출력 임피던스의 능동부하로서 기능한다.

또한, OTA(101)의 출력단자에는 한쪽의 단자를 접지한 상기 콘덴서(111)가 접속되고, OTA(102)의 출력단자에도 마찬가지로, 한쪽의 단자를 접지한 상기 콘덴서(112)가 접속되어 있다. 따라서, 능동부하로 되는 OTA(101) 및 콘덴서(111)와, 능동부하로 되는 OTA(102) 및 콘덴서(112)에 의해 필터부가 구성되고, OTA(102)의 출력단자로부터 필터링한 신호를 출력할 수 있다. 또한, 이 필터부의 주파수 특성은 OTA(101) 및 OTA(102)의 각 상호 컨덕턴스와, 콘덴서(111),(112)의 각 커패시턴스에 의해서 결정된다.

도 6은 OTA(101) 및 OTA(102)에 있어서 공통된 회로도이고, 특히 차동 증폭 회로부를 나타내고 있다. 도 6에 나타내는 차동 증폭 회로부는 바이어스 전압(VB)의 입력에 의해 이하에 설명하는 차동 트랜지스터 쌍에 일정한 전류를 공급하는 P 채널형의 MOS트랜지스터(M10)와, 차동 트랜지스터 쌍을 구성하는 P 채널형의 MOS트랜지스터(M11) 및 P 채널형의 MOS트랜지스터(M12)와, 증폭기의 능동부하로서 기능하는 커런트 미러 회로를 구성하는 N 채널형의 MOS트랜지스터(M13) 및 N 채널형의 MOS트랜지스터(M14)에 의해 구성되어 있다.

이 차동 증폭 회로부에 있어서, MOS트랜지스터(M10)는 소스가 전원전압(Vdd)(고레벨 전압)을 공급하는 전원라인에 접속되고, 게이트가 바이어스 전압(VB)을 공급하는 단자에 접속되어 있다. 또한, MOS트랜지스터(M11)와 MOS트랜지스터(M12)는 소스가 서로 접속되어 차동 트랜지스터 쌍을 구성한다. 또한, MOS트랜지스터(M11)와 MOS트랜지스터(M12)의 소스는 함께, MOS트랜지스터(M10)의 드레인에 접속되고, 이에 따라, MOS트랜지스터(M10)를 거쳐서 공급되는 전류가 상술한MOS트랜지스터(M11) 및 MOS트랜지스터(M12)로 이루어지는 차동 트랜지스터 쌍에 공급된다.

MOS트랜지스터(M11)의 게이트는 이 차동 증폭 회로부의 한쪽의 입력노드(N190), 즉 OTA(101) 또는 OTA(102)의 정상 입력단자에 접속되어 있고, 특히 OTA(101)에서는 필터링 대상으로 되는 신호가 입력되는 단자(N100)에 접속된다. MOS트랜지스터(M12)의 게이트는 차동 증폭 회로부의 다른 쪽의 입력단자(N200), 즉 OTA(101) 또는 OTA(102)의 역상 입력단자에 접속된다.

MOS트랜지스터(M13)와 MOS트랜지스터(M14)는 게이트를 서로 접속하고, MOS트랜지스터(M13)의 게이트와 드레인을 서로 접속하는 것에 의해 커런트 미러 회로를 형성하고 있다. 또한, MOS트랜지스터(M13)와 MOS트랜지스터(M14)의 소스는 함께 접지전압(Vss)(저레벨 전압)의 라인에 접속된다.

이 차동 증폭 회로부에 의해서, 입력노드(N190)와 입력노드(N200)에 각각 입력된 신호의 차분이 증폭되고, 그 증폭된 신호가 출력신호로서 MOS트랜지스터(M12)의 드레인에 접속된 입력노드(N210)로부터 출력되지만, OTA(101) 및 OTA(102)에서는 입력노드(N200)에 상당하는 각 역상 입력단자가 함께 OTA(102)의 출력단자에 접속되어 있기 때문에, 이득(1)의 부(負)귀환루프를 구성하여 능동부하로서 기능한다.

한편, 도 7은 자동 컷오프 주파수 조정 회로의 구성을 나타내는 회로도이다. 도 7에 나타내는 자동 컷오프 주파수 조정 회로(200)는 상기한 OTA(101),(102)와 마찬가지인 구성의 OTA(103)과 비교기(240)와 샘플홀드회로(300)로 구성된다. OTA(103)는 그 정상 입력단자(+)를 아날로그 스위치(221),(222) 각각의 한쪽 접점 단자에 접속시키고, 그 역상 입력단자(-)를 전원라인부터의 공급전압을 저항(213) 및 저항(214)의 직렬 접속에 의해서 분압하는 출력노드, 즉 저항(213)과 저항(214)의 접속점에 접속시킨다.

아날로그 스위치(221)의 다른 쪽의 접점 단자는 전원라인부터의 공급 전압을 저항(211) 및 저항(212)의 직렬 접속에 의해서 분압하는 출력노드, 즉 저항(211)과 저항(212)의 접속점에 접속되고, 아날로그 스위치(222)의 다른 쪽의 접점 단자는 접지된다.

그리고, 아날로그 스위치(221)는 전환용 신호로서 N 채널형의 MOS트랜지스터 측에 클럭(CK1)을 입력하고, P 채널형의 MOS트랜지스터 측에 클럭(CK1i)을 입력한다. 또한, 아날로그 스위치(222)는, 전환용 신호로서 N 채널형의 MOS트랜지스터 측에 클럭(CK1i)을 입력하고, P 채널형의 MOS트랜지스터 측에 클럭(CK1)을 입력한다.

또, 클럭(CK1)은 클럭 입력단자(N120)로부터 입력되는 클럭이고, 클럭(CK1i)은 도시하듯이, 클럭(CK1)의 입력을 인버터(251)에 의해서 반전한 신호이다. 따라서, 이들 클럭(CK1),(CK1i)에 의해 아날로그 스위치(221),(222)는 상호 보완적으로 온/오프된다.

이상으로부터, OTA(103)은 저항(213),(214)에 의해서 공급되는 분압(分壓)치를 기준 전압값으로서 역상 입력단자에 입력하여, 클럭(CK1)에 의해서 전환되는 신호, 즉 저항(213),(214)에 의해서 공급되는 분압값 또는 접지 전압 중 어느 한쪽이나타내는 신호를 정상 입력단자에 입력하여, 이들 신호사이의 차분(差分)에 근거하는 신호를 출력한다. 또한, OTA(103)은, 후술하는 샘플홀드회로(300)와 상기한 외부조정 소자인 저항(201) 및 콘덴서(202)에 의해서 정해지는 전압값을 바이어스 전압(VB)으로서 입력한다.

그리고, OTA(103)의 출력단자에는 콘덴서(231)(커패시턴스(C100))의 한쪽 단부와 아날로그 스위치(223)의 한쪽의 접점 단자가 접속된다. 또, 콘덴서(231)의 다단은 접지되어 있고, 아날로그 스위치(223)는 전환용 신호로서 N 채널형의 MOS트랜지스터 측에 클럭(CK2)을 입력하고, P 채널형의 MOS트랜지스터 측에 클럭(CK2i)을 입력한다.

클럭(CK2)은 상기한 클럭(CK1)과 마찬가지로, 클럭 입력단자(N130)로부터 입력되는 클럭이고, 클럭(CK2i)은 도시하는 바와 같이, 클럭(CK2)의 입력을 인버터(252)에 의해서 반전한 신호이다. 따라서, 아날로그 스위치(223)는 이들 클럭(CK2),(CK2i)에 의해, 온/오프된다.

아날로그 스위치(223)의 다른 쪽의 접점 단자에는 콘덴서(232)(커패시턴스(C200))의 한쪽 단부와 비교기(240)의 정상 입력단자가 접속된다. 또, 콘덴서(232)의 다단은 접지되어 있고, 비교기(240)의 역상 입력단자에는 OTA(103)의 역상 입력단자에 입력한 신호와 같은 신호, 즉 저항(213),(214)에 의해서 분압된 전압값이 입력된다.

따라서, 아날로그 스위치(223)의 온/오프에 의해서, 콘덴서(231)에 충전된 OTA(103)로부터의 출력 전압값을 콘덴서(232)에 유지할 수 있다. 그리고, 이 유지된 전압과, 상기한 저항(213),(214)에 의해서 정해지는 기준 전압값이 비교기(240)에 의해 비교되어, 비교 결과가 논리레벨로서 출력된다.

샘플홀드회로(300)는 지연플립플롭(301), P 채널형의 MOS트랜지스터(M31), N 채널형의 MOS트랜지스터(M32)로 구성된다. 그리고, 상기한 비교기(240)의 출력은 지연플립플롭(301)의 D입력에 입력된다.

지연플립플롭(301)의 리딩에지(leading edge) 클럭 입력(T입력)에는 상기한 클럭(CK1)이 이용된다. 지연플립플롭(301)의 QC출력은 MOS트랜지스터(M31)의 게이트와 MOS트랜지스터(M32)의 게이트에 입력된다. 또한, 지연플립플롭(301)의 T입력에는 클럭(CK1)의 반전한 레벨의 신호가 입력된다. 또, MOS트랜지스터(M31) 및 MOS트랜지스터(M32)는 보상회로를 구성하고 있고, 각각의 드레인은 여기서는 충전 펌프(charge pump)로서 기능한다.

MOS트랜지스터(M31)와 MOS트랜지스터(M32)의 드레인은 PDO단자(300)에 접속되고, 또한, MOS트랜지스터(M31)의 소스는 전원라인에 접속되며, MOS트랜지스터(M32)의 소스는 접지된다. 여기서, PDO단자(N200)는 도 5에 도시하는 바와 같이, 외부조정 소자인 저항(201)에 접속되고, 이 저항(201)은 콘덴서(202)를 거쳐서 접지된다. 즉, MOS트랜지스터(M31) 및 MOS트랜지스터(M32)의 드레인으로부터 출력된 전압값은 콘덴서(202)에 의해서 유지(샘플홀드)된다.

또한, 도 7에 나타내는 VCOI단자(310)는 자동 컷오프 주파수 조정 회로(200)의 출력단자(220)에 접속됨과 동시에, 도 5에 나타내듯이, 저항(201)과 콘덴서(202)와의 접속점에서 접속된다. 즉, 콘덴서(202)에 있어서 샘플홀드된 전압값은 자동 컷오프 주파수 조정 회로(200)로부터 출력되어 필터부를 구성하는 OTA(101),(102)의 바이어스 전압(VB)으로서 입력됨과 동시에, 자(自)회로 내의 OTA(103)의 바이어스 전압(VB)으로서 입력된다.

다음에 이상에서 설명한 종래의 필터 회로의 동작에 대하여 설명한다. 또, 이 필터 회로에 있어서 컷오프 주파수(fc) 및 특성계수(quality factor)(Q)는 아래와 같이 표시된다.

여기서, gm1 및 gm2는 각각 OTA(101) 및 OTA(102)의 상호 컨덕턴스를 나타내고 있고,

gm1=1/2×K'×W'/L'×(Vdd-VB-Vthp')

gm2=1/2×K"×W"/L"×(Vdd-VB-Vthp")

로 표현할 수 있다.

또, 상기 식 중, K'는 도 6에 나타낸 MOS트랜지스터(M10)의 이동도(mobility)를, W'/L'은 MOS트랜지스터(M10)의 트랜지스터 크기를, Vdd는 MOS트랜지스터(M10) 소스의 전원전압을, Vthp'는 MOS트랜지스터(M10)의 문턱값을 나타낸다.

필터 회로의 컷오프 주파수는 상술한 바와 같이 이들 gm1, gm2, C110 및 C120에 의해 결정되고, 특히 상호 컨덕턴스(gm1),(gm2)는 바이어스 전압(VB)을 파라미터의 하나로 하고 있기 때문에, 이 바이어스 전압(VB)을 변경하는 것에 의해, 소망하는 컷오프 주파수로 설정하는 것이 가능해진다. 자동 컷오프 주파수 조정 회로(200)는 이 바이어스 전압(VB)을 클럭(CK1) 및 클럭(CK2)의 주파수에 따라 OTA(101),(102)에 입력하여, 컷오프 주파수의 변경을 가능하게 하고 있다.

다음에, 자동 컷오프 주파수 조정 회로(200)의 동작에 대하여 설명한다. 도 8은 자동 컷오프 주파수 조정 회로(200)의 동작을 설명하기 위한 타이밍차트이다. 또, 도 7 중 저항(211),(212)에 의해 정해지는 분압값과 저항(213),(214)에 의해 정해지는 분압값은 클럭(CK1)이 논리레벨 "H"를 나타낼 때에 출력되는 OTA(103)의 전압값이 논리레벨 "H"에 근접하는 값이 되도록 설정되고, 비교기(240)는 콘덴서(232)에 유지된 전압값이 상기한 기준 전압값 이상인 경우에, 논리레벨 "H"를 출력하는 것으로 한다.

도 8 (a)에 있어서, 우선, 클럭(CK1)이 시간 T0에서 논리레벨 "H"를 나타내면, 아날로그 스위치(221)가 온 상태로 되고, 아날로그 스위치(222)가 오프 상태로 된다. 그리고, 동 도면(b)에 도시하는 바와 같이 저항(211),(212)에 의해 정해진 분압값이 OTA(103)의 정상 입력단자에 입력된다(도 7 중 C점). 이것에 의해 OTA(103)로부터 정(正)의 전압이 출력되어, 동 도의 (d)에 나타내듯이 콘덴서(231)에 충전된다(도 7 중 D점).

도 8의 (c)에 나타내듯이, 시간 T0에 있어서 동시에 클럭(CK2)이 논리레벨 "H"를 나타내는 것에서, 아날로그 스위치(223)가 정 상태로 되고, OTA(103)으로부터 출력된 전압이, 동 도면(e)에 도시하는 바와 같이 콘덴서(232)에 충전되어있다(도 7 중 E점). 이 때, 비교기(240)에 있어서, 정상 입력단자에 입력된 E점이 나타내는 전압값은 역상 입력단자에 입력되는 기준 전압값에 도달되지 않으므로, 동 도의 (f)에 나타내듯이, 논리레벨 "L"이 출력된다(도 7 중 F점).

또한, 이 시간 T0에 있어서는 비교기(240)의 정상 입력단자에 접지전압 또는 충분히 충전되지 않은 콘덴서(232)의 유지 전압이 입력되어 있고, 지연플립플롭(301)의 D입력에 논리레벨 "L"이 입력되지만, 클럭(CK1)이 논리레벨 "H"를 나타내기 때문에, T입력에 논리레벨 "L"이 입력되는 것으로 되고, QC출력으로부터는 D입력의 유지전압인 논리레벨 "H"의 반전레벨 "L"이 출력된다.

이것에 의해, MOS트랜지스터(M31)가 온 상태로, MOS트랜지스터(M32)가 오프 상태로 되어, PDO단자에는 전원전압이 출력된다. 이것에 의해, 도 5에 나타낸 콘덴서(202)가 충전되어 간다.

계속하여, 시간T1에서 클럭(CK2)만이 논리레벨 "L"로 되고, 아날로그 스위치(223)가 오프 상태로 되면, 동 도면의 (e)에 도시하는 바와 같이 시간 T1에 있어서의 OTA(103)의 출력 전압값은 콘덴서(232)에 유지된다. 이 출력 전압값은 비교기(240)에 있어서의 기준 전압값을 초과하기 때문에, 동 도면의 (f)에 나타내듯이 비교기(240)로부터 논리레벨 "H"가 출력된다.

비교기(240)로부터 출력된 논리레벨 "H"의 전압값은 지연플립플롭(301)의 D입력에 입력된다. 이 때, 클럭(CK1)은 논리레벨 "H"를 나타내고 있으므로, T입력에는 그 반전된 레벨인 "L"이 입력된다. 그리고, QC출력으로부터 논리레벨 "H"가 출력되고, MOS트랜지스터(M31)가 오프 상태고, MOS트랜지스터(M32)가 온 상태로 되어, PDO단자에는 접지전압이 출력된다. 이것에 의해, 도 5에 나타낸 콘덴서(202)에 유지된 전압이 방전한다. 이것은, 그때까지 콘덴서(202)에 충전되어 있던 전압값이 바이어스 전압(VB)으로서 출력되는 전압값으로 되는 것을 의미한다.

그리고, 시간 T2에 있어서 클럭(CK1)이 논리레벨 "L"을 나타내면, 아날로그 스위치(221)는 오프상태로, 아날로그 스위치(222)는 온 상태가 되어, OTA(101)의 출력은 접지전압 또는 부의 전압으로 되고, 도 7 중의 D점의 전위는 도 8의 (d)에 나타내듯이, 콘덴서(231)의 방전에 의해서 서서히 저하한다.

이 때, 클럭(CK2)은 논리레벨 "L"을 나타낸 채이므로, 아날로그 스위치(223)는 오프 상태를 유지하고, 비교기(240)의 정상 입력단자에는 콘덴서(232)에 유지된 전압이 입력된다. 따라서, PDO단자로부터 출력되는 전압도 또 접지 전압을 나타낸 채로 된다.

그리고, 시간 T4에 있어서 다시 클럭(CK1) 및 클럭(CK2)이 논리레벨 "H"로 되는 것에 의해, 상술한 동작이 반복된다. 이상의 내용으로부터, 자동 컷오프 주파수 조정 회로(200)는, 클럭(CK1) 및 클럭(CK2)의 주파수에 의해서 콘덴서(202)에 충방전되는 최대의 전압값을 변경할 수 있고, 이 전압값을 바이어스 전압(VB)으로서 OTA(101),(102)에 입력할 수 있다.

또한, 자동 컷오프 주파수 조정 회로(200)는 콘덴서(C110),(C120)의 변동이나 도 6에 나타낸 MOS트랜지스터(M10)의 문턱값(Vthp)의 변동을 흡수할 수 있는 회로로서도 기능한다.

그러나, 이상에 설명한 종래의 필터 회로에서는 자동 컷오프 주파수 조정 회로(200)에 입력되는 클럭(CK1),(CK2)의 주파수만으로 컷오프 주파수의 조정범위를 결정하고 있었기 때문에, 비교적 그 조정범위는 좁고, 보다 광범위한 컷오프 주파수의 조정 요망에 대응할 수 없다고 하는 문제가 있었다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로 넓은 범위에서 주파수를 조정할 수 있는 필터 회로를 얻는 것을 목적으로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예 1에 관한 필터 회로의 구성을 나타내는 회로도,

도 2는 본 발명의 실시예 2에 관한 필터 회로에 있어서, 클럭(CK1),(CK2)의 주파수 대 바이어스 전압(VB)의 특성그래프를 나타내는 도면,

도 3은 본 발명의 실시예 2에 관한 필터 회로에 있어서, OTA의 내부회로를 나타내는 도면,

도 4는 본 발명의 실시예 3에 관한 필터 회로에 있어서, 자동 컷오프 주파수 조정 회로를 나타내는 도면,

도 5는 OTA및 자동 컷오프 주파수 조정 회로를 구비한 종래의 필터 회로의 구성을 나타내는 회로도,

도 6은 종래의 필터 회로에 있어서 OTA의 구성을 나타내는 회로도,

도 7은 종래의 필터 회로에 있어서 자동 컷오프 주파수 조정 회로의 구성을 나타내는 회로도,

도 8은 종래의 필터 회로에 있어서 자동 컷오프 주파수 조정 회로의 동작을 설명하기 위한 타이밍차트.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

11, 12, 101, 102, 103 : OTA,

31∼3n, 41∼4m : 콘덴서,

51 : 저항,

111, 112, 202, 231, 232 : 콘덴서,

200 : 자동 컷오프 주파수 조정 회로,

201, 211∼214 : 저항,

221∼223 : 아날로그 스위치,

240 : 비교기,

251, 252, G11, G21, G31, G41 : 인버터,

300 : 샘플홀드회로,

301 : 지연플립플롭,

AS11∼AS1n, AS21∼AS2m, AS31∼AS3x, AS41∼AS4y : 아날로그 스위치,

CK1, CK1i, CK2, CKi : 클럭,

M10∼M14, M31, M32, M1∼Mx : MOS 트랜지스터.

상술한 과제를 해결하고, 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 관한 필터 회로에서는 연산상호 컨덕턴스 증폭기(OTA), 콘덴서 및 자동 컷오프 주파수 조정수단에 의해 필터를 구성하는 필터 회로에 있어서, 상기 연산상호 컨덕턴스 증폭기의 바이어스 전압 입력단자에 상기 자동 컷오프 주파수 조정수단의 바이어스 전압 출력을 입력하고, 상기 연산상호 컨덕턴스 증폭기의 출력단자에 접속하는 상기 콘덴서로서, 커패시턴스가 다른 복수의 콘덴서 중 하나를 선택하는 것에 의해, 상기 자동 컷오프 주파수 조정수단에 의한 주파수조정범위를 변경하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 연산상호 컨덕턴스 증폭기의 출력단자에 접속하는 콘덴서로서, 커패시턴스가 다른 복수의 콘덴서 중 하나를 선택하므로, 연산상호 컨덕턴스 증폭기의 바이어스 전압 입력단자에 자동 컷오프 주파수 조정수단에 효율적으로 입력되는 클럭 신호의 주파수 범위를 확대할 수 있고, 이에 따라 컷오프 주파수의 자동조정범위까지 광범위하게 할 수 있다.

다음의 발명에 관한 필터 회로에 있어서는 정상 입력단자에 입력 신호를 입력하는 제 1 연산상호 컨덕턴스 증폭기(OTA)와, 상기 제 1 연산상호 컨덕턴스 증폭기의 출력단자에 병렬로 접속된 복수의 제 1 스위치 수단과, 상기 제 1 스위치 수단의 각각에 직렬로 접속되고, 서로 커패시턴스가 다른 복수의 제 1 콘덴서와, 정상 입력단자에 상기 제 1 연산상호 컨덕턴스 증폭기의 출력단자가 접속된 제 2 연산상호 컨덕턴스 증폭기와, 상기 제 2 연산상호 컨덕턴스 증폭기의 출력단자에 병렬로 접속된 복수의 제 2 스위치 수단과, 상기 제 2 스위치 수단의 각각에 직렬로 접속되고, 서로 커패시턴스가 다른 복수의 제 2 콘덴서와, 외부로부터 입력되는 클럭 신호의 주파수에 따라 상기 제 1 및 제 2 연산상호 컨덕턴스 증폭기의 바이어스 전압을 변경하는 것에 의해 상기 제 1 및 제 2 연산상호 컨덕턴스 증폭기와 상기 제 1 및 제 2 콘덴서로 구성되는 필터부의 컷오프 주파수를 자동 컷오프 주파수 조정수단을 포함하여, 상기 제 1 스위치 수단에 의해, 상기 제 1 연산상호 컨덕턴스 증폭기의 출력단자에 각각 접속되는 상기 복수의 제 1 콘덴서 중의 하나를 선택하고, 상기 제 2 스위치 수단에 의해, 상기 제 2 연산상호 컨덕턴스 증폭기의 출력단자에 각각 접속되는 상기 복수의 제 2 콘덴서 중의 하나를 선택하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 제 1 연산상호 컨덕턴스 증폭기, 이 제 1 연산상호 컨덕턴스 증폭기에 접속되는 콘덴서, 제 2 연산상호 컨덕턴스 증폭기 및 이 제 2 연산상호 컨덕턴스 증폭기에 접속되는 콘덴서에 의해 구성되는 필터부에서, 각 연산상호 컨덕턴스 증폭기에 접속되는 콘덴서를 복수 설치하고, 이 복수 콘덴서의 선택을 가능하게 하는 스위치부를 각 콘덴서에 접속하고 있기 때문에, 자동 컷오프 주파수 조정수단으로부터 출력되는 제 1 및 제 2 연산상호 컨덕턴스 증폭기의 바이어스 전압을 외부부터의 클럭 신호의 주파수에 의해서 변경할 수 있음과 아울러, 컷오프 주파수를 결정하는 파라미터의 하나인 콘덴서의 커패시터를 변경할 수 있고, 컷오프 주파수의 조정범위를 보다 광범위하게 할 수 있다.

다음의 발명에 관한 필터 회로에 있어서는 연산상호 컨덕턴스 증폭기(OTA), 콘덴서 및 자동 컷오프 주파수 조정수단에 의해 필터를 구성하는 필터 회로에 있어서, 상기 연산상호 컨덕턴스 증폭기를 구성하는 트랜지스터 중, 그 연산상호 컨덕턴스 증폭기의 바이어스 전압을 게이트에 입력하는 바이어스 전압 입력용 트랜지스터로서, 트랜지스터 크기가 다른 복수의 트랜지스터 중의 하나를 선택하는 것에 의해, 상기 자동 컷오프 주파수 조정수단에 의한 주파수 조정 범위를 변경하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 연산상호 컨덕턴스 증폭기를 구성하는 트랜지스터 중, 그 연산상호 컨덕턴스 증폭기의 바이어스 전압을 게이트에 입력한다 바이어스 전압 입력용 트랜지스터로서, 트랜지스터 크기가 다른 복수의 트랜지스터 중의 하나를 선택하는 것이 가능하므로, 자동 컷오프 주파수 조정수단으로부터 출력되는 연산상호 컨덕턴스 증폭기의 바이어스 전압을, 외부부터의 클럭 신호의 주파수에 의해서 변경할 수 있음과 아울러, 컷오프 주파수를 결정하는 파라미터 중 하나인 바이어스 전압 입력용 트랜지스터의 트랜지스터 크기를 변경할 수 있고, 컷오프 주파수의 조정범위를 보다 광범위하게 할 수 있다.

이하에, 본 발명에 관한 필터 회로의 실시예를 도면에 근거하여 상세히 설명한다. 또, 이 실시예에 의해 본 발명이 한정되는 것이 아니다.

(실시예 1)

먼저, 실시예 1에 관한 필터 회로에 대하여 설명한다. 도 1의 (a), (b)는 실시예 1에 관한 필터 회로의 구성을 나타내는 회로도이다. 또, 도 5와 공통하는 부분에는 동일 부호를 부여하여 그 설명을 생략한다. 도 1에 있어서, 실시예 1에 관한 필터 회로는 OTA(11), OTA(12) 및 자동 컷오프 주파수 조정 회로(200)를 포함하여 구성되고, OTA(11) 및 OTA(12)는 각각 상기한 OTA(101) 및 OTA(102)에 상당한다.

특히, 도 1에 나타내는 필터 회로는 종래의 필터 회로에 있어서 OTA(101)의 출력단자에 하나의 콘덴서(111)가 접속되어 있는 것에 대하여, OTA(11)의 출력단자에 n개의 아날로그 스위치(AS11∼AS1n)와 이들 아날로그 스위치의 각각에 접속된 커패시턴스가 다른 콘덴서(31∼3n)(커패시턴스(C11∼C1n))가 접속되어 있다.

보다 상세하게는 도 1에 도시하는 바와 같이, OTA(11)의 출력단자에 아날로그 스위치(AS11∼AS1n)의 각각 한쪽의 접점 단자가 병렬로 접속되고, 이들 아날로그 스위치(AS11∼AS1n)의 각각 다른 쪽의 접점 단자에는 콘덴서(31∼3n)가 하나씩 접속되어 있다. 예를 들면, 아날로그 스위치(AS11)의 한쪽의 접점 단자에 OTA(11)의 출력단자가 접속되고, 다른 쪽의 접점 단자에는 콘덴서(31)의 한쪽 단부가 접속된다. 또, 콘덴서(31)의 다른 쪽 단부는 접지된다.

이와 같이, 하나의 아날로그 스위치와 하나의 콘덴서로 이루어지는 n개의 조(組)가 병렬로 OTA(11)의 출력단자에 접속된다. 또한, 각 아날로그 스위치(AS11∼AS1n)는, 그 N 채널형의 MOS트랜지스터 측에 각각의 전환신호(SW11∼SW1n)를 입력하고, P 채널형의 MOS 트랜지스터 측에 각각 전환신호(SW11i∼SW1ni)를 입력한다.

또, 전환신호(SW11∼SW1n)는 각각 전환신호 입력단자(N11∼N1n)로부터 외부에 입력되고, 전환신호(SW11i∼SW1ni)는 전환신호(SW11∼SW1n)를, 이 필터 회로 또는 필터 회로에 접속되는 외부 회로에 구비된 인버터(G11∼G1n)에 입력하는 것으로 얻어지는 반전신호이다. 따라서, 아날로그 스위치(AS11∼AS1n)의 각각은 각 전환신호(SW11∼SW1n) 및 전환신호(SW11i∼SW1ni)에 의해 온/오프된다.

즉, 전환신호 입력단자(N11∼N1n) 중 어느 하나에 논리레벨 "H"를 입력함에 의해, 아날로그 스위치(AS11∼AS1n) 중 소망하는 아날로그 스위치를 온 상태로 할 수 있고, 그 온 상태로 된 아날로그 스위치에 접속되어 있는 콘덴서를 유효하게 할 수 있다. 각 콘덴서(31∼3n)는 서로 커패시턴스가 다르기 때문에, 온 상태로 바꾸는 아날로그 스위치의 선택에 의해, OTA(11)의 출력단자와 접지라인의 사이에 개재시키는 콘덴서의 커패시턴스를 변경할 수 있다.

더욱이, 도 1에 나타내는 필터 회로는 종래의 필터 회로에 있어서 OTA(102)의 출력단자에 하나의 콘덴서(102)가 접속되어 있는 것에 대하여, 상기한 OTA(11)의 경우와 마찬가지로, OTA(12)의 출력단자에 m개의 아날로그 스위치(AS21∼AS2m)와, 이들 아날로그 스위치의 각각에 접속된 커패시터가 다른 콘덴서(41∼4m)(커패시턴스(C21∼C2m))가 접속되어 있다.

보다 상세하게는 도 1에 나타내듯이, OTA(12)의 출력단자에 아날로그 스위치(AS21∼AS2m)의 각각 한쪽의 접점 단자가 병렬로 접속되고, 이들 아날로그 스위치(AS21∼AS2m)의 각각 다른 쪽의 접점 단자에는 콘덴서(41∼4m)가 하나씩 접속되어 있다. 예컨대, 아날로그 스위치(AS21)의 한쪽의 접점 단자에 OTA(12)의 출력단자가 접속되고, 다른 쪽의 접점 단자에는 콘덴서(41)의 한쪽 단부가 접속된다. 또, 콘덴서(41)의 다른 쪽 단부는 접지된다.

이와 같이, 하나의 아날로그 스위치와 하나의 콘덴서로 이루어지는 m개의 조(組)가 병렬로 OTA(12)의 출력단자에 접속된다. 또한, 각 아날로그 스위치(AS21∼AS2m)는, 그 N 채널형의 MOS트랜지스터 측에 각각 전환신호(SW21∼SW2m)를 입력하고, P 채널형의 MOS트랜지스터 측에 각각 전환신호(SW21i∼SW2mi)를 입력한다.

또, 상기한 전환신호(SW11∼SW1n) 및 전환신호(SW11i∼SW1ni)와 마찬가지로, 전환신호(SW21∼SW2m)는 외부로 각각 전환신호 입력단자(N21∼N2m)로부터 입력되고, 전환신호(SW21i∼SW2mi)는 전환신호(SW21∼SW2m)를 이 필터 회로 또는 필터 회로에 접속되는 외부 회로에 구비된 인버터(G21∼G2m)에 입력하여 얻을 수 있는 반전 신호이다. 따라서, 아날로그 스위치(AS21∼AS2m)의 각각은 각 전환신호(SW21∼SW2m) 및 전환신호(SW21i∼SW2mi)에 의해, 온/오프된다.

즉, 전환신호 입력단자(N21∼N2m) 중 하나에 논리레벨 "H"를 입력하는 것에 의해, 아날로그 스위치(AS21∼AS2m) 중 소망하는 아날로그 스위치를 온 상태로 할수 있고, 그 온 상태로 된 아날로그 스위치에 접속되어 있는 콘덴서를 유효하게 할 수 있다. 각 콘덴서(41∼4m)는 서로 커패시턴스가 다르기 때문에, 온 상태로 바꾸는 아날로그 스위치의 선택에 의해, OTA(12)의 출력단자와 접지라인 사이에 개재시키는 콘덴서의 커패시턴스를 변경할 수 있다.

따라서, 이상으로 설명한 구성에 의해, 전환신호 입력단자(N11∼N1n) 중의 하나에 논리레벨 "H"를 입력함과 동시에, 전환신호 입력단자(N21∼N2m) 중 하나에 논리레벨 "H"를 입력하는 것에서, OTA(11) 및 OTA(12)와 필터부를 구성하는 각 콘덴서의 커패시턴스를 소망하는 값으로 설정할 수 있다.

여기서, 이 필터 회로의 컷오프 주파수(fc) 및 특성계수(Q)는, 콘덴서(31∼3n) 중의 선택된 콘덴서의 커패시턴스(여기서는 C1k라고 함)와, 콘덴서(41∼4m)중 선택된 콘덴서의 커패시턴스(여기서는 C2k라고 함)와, OTA(11) 및 OTA(12) 각각의 상호 컨덕턴스(각각 gm1 및 gm2라고 함)에 의해, 수학식 1과 마찬가지로, 아래와 같이 표시된다.

상술한 바와 같이 콘덴서의 전환에 의해서 수학식 2 중의 커패시턴스(C1k),(C2k)를 소망하는 값으로 할 수 있으므로, 필터 회로의 컷오프 주파수(fc)를 변경하는 것이 가능하게 된다. 한편, 수학식 1에서 설명한 바와 같이, 상호 컨덕턴스(gm1),(gm2)는 OTA(11) 및 OTA(12)에 부여하는 각 바이어스 전압(VB)에 의해서 정해지기 때문에, 자동 컷오프 주파수 조정 회로(200)에 있어서, 클럭(CK1),(CK2)의 주파수에 의해 변경 가능한 바이어스 전압(VB)의 출력에 의해서도, 컷오프 주파수(fc)의 변경이 가능하다.

도 2는 클럭(CK1),(CK2)의 주파수 대 바이어스 전압(VB)의 특성그래프를 나타내는 도면이다. 도 2에 있어서, 종래의 필터 회로와 같이 바이어스 전압(VB)의 변경만으로 컷오프 주파수(fc)를 조정하는 경우에, 자동 컷오프 주파수 조정 회로(200)에 입력되는 클럭(CK1),(CK2)의 유효한 주파수 가변범위가 주파수 조정 범위 B에 표시되는 범위로 되는 것에 대하여, 또한, 이 실시예 1에 관한 필터 회로에 있어서 필터부를 구성하는 콘덴서를 변경하는 것에 의해, 동 도면의 주파수 조정 범위(A)에 표시되는 범위까지 클럭(CK1),(CK2)의 주파수 조정 범위를 확장할 수 있게 된다.

또한, 상기한 수학식 2에 있어서의 커패시턴스(C1k)와 커패시턴스(C2k)의 비가 항상 일정하게 되도록, OTA(11) 및 OTA(12)의 출력단자에 각각 접속되는 콘덴서를 선택하는 것에서 컷오프 주파수(fc)의 변경을 가능하게 함과 아울러, 특성계수(Q)를 고정할 수 있다.

더욱이, 상기한 전환신호(SW11∼SW1n) 및 전환신호(SW21∼SW2m)를 입력하는 각 전환신호 입력단자의 전단에 디코더를 설치하고, 이 디코더에 콘덴서 선택 데이터를 입력하도록 하여도 좋다. 예를 들면, 콘덴서(31∼34)와 콘덴서(41∼44)를 구비한 필터 회로에 있어서, '00', '01', '10', '11'의2 비트 데이터를 각각 (콘덴서(31),(41)), (콘덴서(32),(42)), (콘덴서(33),(43)), (콘덴서(34),(44))에대응시키고, 이 데이터를 콘덴서 선택 데이터로서 상기한 디코더에 입력하는 것에 의해, 콘덴서의 선택을 간이화할 수 있다.

이상으로 설명한 대로, 실시예 1에 관한 필터 회로에 의하면, OTA(11), 이 OTA(11)에 접속되는 콘덴서, OTA(12) 및 이 OTA(12)에 접속되는 콘덴서에 의해서 구성되는 필터부에 있어서, 각 OTA에 접속되는 콘덴서를 복수 설치하고, 이 복수의 콘덴서의 선택을 가능하게 하는 아날로그 스위치를 각 콘덴서에 접속하고 있기 때문에, 자동 컷오프 주파수 조정 회로(200)로부터 출력되는 OTA(11) 및 OTA(12)의 바이어스 전압(VB)을 클럭(CK1),(CK2)의 주파수에 의해서 변경할 수 있음과 아울러, 컷오프 주파수(fc)를 결정하는 파라미터 중 하나인 콘덴서의 커패시턴스를 변경할 수 있고, 컷오프 주파수의 조정범위를 보다 광범위하게 할 수 있다. 이것에 의해, 보다 유연하고 범용성이 높은 필터 회로를 제공하는 것이 가능하게 된다.

(실시예 2)

다음에, 실시예 2에 관한 필터 회로에 대하여 설명한다. 실시예 2에 관한 필터 회로는 도 5에 나타낸 종래의 필터 회로에 있어서의 OTA(101),(102)의 내부 회로 또는 실시예 1에 있어서의 OTA(11) 및 OTA(12)의 내부 회로, 즉 도 6에 나타낸 차동 증폭부에서, 바이어스 전압(VB)을 게이트에 입력하는 MOS트랜지스터의 트랜지스터 크기(W/L)를 변경하는 것에 의해, 자동 컷오프 주파수 조정 회로(200)에 의한 주파수의 자동조정에 부가하여, 더욱 컷오프 주파수의 조정범위를 확대시키는 것이다.

상기 수학식 1에서 설명하듯이, 컷오프 주파수(fc)를 결정하는 파라미터의 하나인 OTA의 상호 컨덕턴스(gm1) 또는 상호 컨덕턴스(gm2)에 있어서, 이들 상호 컨덕턴스(gm1) 또는 상호 컨덕턴스(gm2)를 구성하는 파라미터에, 바이어스 전압(VB)을 게이트에 입력하는 MOS트랜지스터의 트랜지스터 크기(W/L)를 포함하고 있다. 따라서, 이 트랜지스터 크기(W/L)를 변경하는 것에 의하여도 컷오프 주파수(fc)를 변경할 수 있다.

트랜지스터 크기(W/L)의 변경은 미리 복수의 트랜지스터 크기의 바이어스 전압(VB) 입력용 MOS트랜지스터를 준비하여, 이들 MOS트랜지스터 중 어느 하나를 아날로그 스위치에 의해서 선택하는 것에 의해 달성된다.

도 3의 (a), (b)는 실시예 2에 관한 필터 회로에 있어서, OTA의 내부 회로를 도시한 도면이다. 또, 도 6과 공통하는 부분에는 동일 부호를 부여하고, 그 설명을 생략한다. 도 3에 나타내는 내부 회로, 즉 차동 증폭부에서는 전원전압(Vdd)과 MOS트랜지스터(M11) 및 MOS트랜지스터(M12)의 소스끼리의 접속점 사이에, 서로 트랜지스터 크기가 다른 x개의 P 채널형의 MOS트랜지스터(M1∼Mx)가 병렬로 접속되어 있다.

또, 이들 MOS트랜지스터(M1∼Mx)의 각 게이트에는 아날로그 스위치(AS31∼AS3x)의 한쪽의 접점 단자가 각각 접속되어 있다. 그리고 다른 쪽의 접점 단자에는 자동 컷오프 주파수 조정 회로(200)로부터 출력되는 바이어스 전압(VB)이 공급되는 바이어스 전압(VB) 라인이 접속된다.

또한, 각 아날로그 스위치(AS31∼AS3x)는 그 N 채널형의 MOS트랜지스터 측에각각 전환신호(SW31∼SW3x)를 입력하고, P 채널형의 MOS트랜지스터 측에 각각 전환신호(SW31i∼SW3xi)를 입력한다.

또, 전환신호(SW31∼SW3x)는 각각 전환신호 입력단자(N31∼N3x)로부터 외부에 입력되고, 전환신호(SW31i∼SW3xi)는, 전환신호(SW31∼SW3x)를, 이 필터 회로 또는 필터 회로에 접속되는 외부회로에 구비된 인버터(G31∼G3x)에 입력하여 얻어지는 반전신호이다. 따라서, 아날로그 스위치(AS31∼AS3x)의 각각은 각 전환신호(SW31∼SW3x)에 의해 온/오프된다.

즉, 전환신호 입력단자(N31∼N3x) 중 어느 하나에 논리레벨 "H"를 입력하는 것에 의해, 아날로그 스위치(AS31∼AS3x) 중 소망하는 아날로그 스위치를 온 상태로 할 수 있고, 그 온 상태라고 된 아날로그 스위치에 접속되어 있는 MOS트랜지스터를 온 상태로 할 수 있다. 각 MOS트랜지스터(M1∼Mx)는 서로 트랜지스터 크기가 다르기 때문에, 온 상태로 변환하는 아날로그 스위치의 선택에 의해, OTA(11)또는 OTA(12)의 상호 컨덕턴스를 변경할 수 있다.

이것에 의해, 도 2에 도시한 바와 같이, 종래의 필터 회로와 같이 바이어스 전압(VB)의 변경만으로 컷오프 주파수(fc)를 조정하는 경우에, 자동 컷오프 주파수 자동 회로(200)에 입력되는 클럭(CK1),(CK2)의 주파수가 유효한 가변범위가 주파수 조정 범위 B에 표시되는 범위로 되는 것에 대응하고, 더욱이, 이 실시예 2에 관한 필터 회로에 있어서 필터부를 구성하는 OTA의 바이어스 전압(VB) 입력용 MOS트랜지스터의 트랜지스터 크기를 변경하는 것에 의해, 동 도면의 주파수 조정 범위(A)에 나타내는 것과 같은 범위까지 클럭(CK1),(CK2)의 주파수 조정 범위를 확대하는 것이 가능하게 된다.

또, 이상으로 설명한 필터 회로에 있어서의 OTA의 내부 회로에서는 바이어스 전압(VB)용 MOS트랜지스터로 될 수 있는 복수의 MOS트랜지스터(M1∼Mx)의 각각에 아날로그 스위치를 설치하였지만, 각 MOS트랜지스터(M1∼Mx)의 게이트에 바이어스 전압(VB) 라인을 접속하고, 각 MOS트랜지스터(M1∼Mx)의 드레인에 각각 아날로그 스위치 한쪽의 접점 단자를 접속하고, MOS트랜지스터(M11) 및 MOS트랜지스터(M12)의 소스끼리의 접속점에 각각 아날로그 스위치의 다른 쪽의 접점단자를 접속하여도 된다.

이상에 설명한 대로, 실시예 2에 관한 필터 회로에 의하면, OTA(11), 이 OTA(11)에 접속되는 콘덴서, OTA(12) 및 이 OTA(12)에 접속되는 콘덴서에 의해서 구성되는 필터부의 각 OTA내부에 있어서, 전원전압(Vdd)과 MOS트랜지스터(M11) 및 MOS트랜지스터(M12)의 소스끼리의 접속점 사이에, 서로 트랜지스터 크기가 다른 복수의 P 채널형의 MOS트랜지스터(M1∼Mx)를 병렬로 설치하고, 이 복수의 MOS트랜지스터의 선택을 가능하게 하는 아날로그 스위치를 각 콘덴서에 접속하고 있기 때문에, 자동 컷오프 주파수 조정 회로(200)로부터 출력되는 도 5에 나타낸 종래의 필터 회로에 있어서의 OTA(101),(102) 또는 실시예 1에 있어서의 OTA(11) 및 OTA(12)의 바이어스 전압(VB)을 클럭(CK1),(CK2)의 주파수에 의해서 변경할 수 있음과 아울러, 컷오프 주파수(fc)를 결정하는 파라미터의 하나인 바이어스 전압(VB) 입력용 MOS트랜지스터의 트랜지스터 크기를 변경할 수 있고, 컷오프 주파수의 조정범위를 보다 광범위하게 할 수 있다. 이것에 의해, 보다 유연하고 범용성이 높은 필터 회로를 제공하는 것이 가능하게 된다.

(실시예 3)

다음에, 실시예 3에 관한 필터 회로에 관하여 설명한다. 실시예 3에 관한 필터 회로는 상술한 자동 컷오프 주파수 조정 회로(200)(도 7 참조)에 있어서, OTA(103)의 역상 입력단자와 비교기(240)의 역상 입력단자에 입력되는 분압값을 결정하는 저항(213)과 저항(214)의 저항비를 변경하는 것에 의해서, 자동 컷오프 주파수 조정 회로(200)로부터 출력되는 바이어스 전압(VB)의 가변범위를 확대하고, 컷오프 주파수의 조정범위를 확대시킨다.

상술한 도 7의 설명과 같이, 저항(213) 및 저항(214)에 의해서 정해지는 분압값은 기준 전압값으로서, OTA(103)의 출력 전압값의 크기를 결정하고, 콘덴서(231) 또는 콘덴서(232)에 충전되는 전압이 정해진다. 또한, 비교기(240)는 이 기준 전압값에 의해서, 샘플 홀드 회로(300)에 논리레벨 "H"의 출력을 전송할지의 여부를 판정한다.

따라서, 이 기준 전압값을 변경하는 것으로 VCOI단자에 접속된 콘덴서(202)에 유지되는 전압의 범위를 확대할 수 있고, 이에 따라, 자동 컷오프 주파수 조정 회로(200)로부터 출력되는 바이어스 전압(VB)의 가변범위를 확대하는 것, 즉 컷오프 주파수(fc)를 변경할 수 있다.

기준 전압값의 변경은 미리 서로 다른 저항값을 갖는 복수의 저항을 준비하고, 저항(214)으로 교환하여 이들 저항 중 어느 하나를 아날로그 스위치로 선택하는 것에 의해 달성된다.

도 4의 (a), (b)는 실시예 3에 관한 필터 회로에 있어서, 자동 컷오프 주파수 조정 회로를 도시한 도면이다. 또, 도 7과 공통하는 부분에는 동일 부호를 부여하고, 그 설명을 생략한다. 도 4에 나타내는 자동 컷오프 주파수 조정 회로에 있어서는 저항(213)과 접지라인 사이에, 서로 저항값이 다른 y개의 저항(51∼5y)이 병렬로 설치되어 있다.

또한, 이들 저항(51∼5y)의 한쪽 단부에는 아날로그 스위치(AS41∼AS4y)의 한쪽의 접점 단자가 각각 접속되고, 다른 쪽의 접점 단자에는 저항(213)이 접속되어 있다. 또, 이 경우, 저항(51∼5y)의 타단은 접지라인에 접속된다.

그리고, 각 아날로그 스위치(AS41∼AS4y)는 그 N 채널형의 MOS트랜지스터 측에 각각 전환신호(SW41∼SW4y)를 입력하고, P 채널형의 MOS트랜지스터 측에 각각 전환신호(SW41i∼SW4yi)를 입력한다.

또, 전환신호(SW41∼SW4y)는 각각 전환신호 입력단자(N4i∼N4y)로부터 외부에 입력되고, 전환신호(SW41i∼SW4yi)는 전환신호(SW41∼SW4y)를 이 필터 회로 또는 필터 회로에 접속되는 외부회로에 구비된 인버터(G41∼G4y)에 입력하여 얻을 수 있는 반전신호이다. 따라서, 아날로그 스위치(AS41∼AS4y)의 각각은 각 전환신호(SW41∼SW4y)에 의해 온/오프된다.

즉, 전환신호 입력단자(N41∼N4y) 중 어느 하나에 논리레벨 "H"를 입력하는 것에 의해, 아날로그 스위치(AS41∼AS4y) 중 소망하는 아날로그 스위치를 온 상태로 할 수 있고, 그 온 상태로 된 아날로그 스위치에 접속되어 있는 저항을 기준 전압을 생성하는 저항으로서 유효한 것으로 할 수 있다. 각 저항(51∼5y)은 서로 저항치가 다르기 때문에, 온 상태가 되도록 아날로그 스위치를 선택하는 것에 의해, 선택된 저항과 저항(213)에 의한 분압비가 변경되어, 기준 전압값을 변경할 수 있다.

이것에 의해, 도 2에 나타낸 바와 같이, 종래의 필터 회로와 같이 바이어스 전압(VB)의 변경만으로 컷오프 주파수(fc)를 조정하는 경우에, 자동 컷오프 주파수 조정 회로(200)에 입력되는 클럭(CK1),(CK2) 주파수의 유효한 가변범위가 주파수 조정 범위 B에 표시되는 범위로 되는 데 대응하고, 더욱이, 이 실시예 3에 관한 필터 회로의 자동 컷오프 주파수 조정 회로(200)에 있어서 기준 전압을 생성하는 저항값을 변경하는 것에 의해, 동 도면의 주파수 조정 범위 A에 나타내는 것과 같은 범위까지 클럭(CK1),(CK2)의 주파수 조정 범위를 확대할 수 있게 된다.

이상에 설명한 대로, 실시예 3에 관한 필터 회로에 의하면, 자동 컷오프 주파수 조정 회로(200)에 있어서 바이어스 전압(VB)의 전압값을 결정하는 기준 전압을 생성하는 2개의 저항 중 한쪽의 저항을, 서로 저항값이 다른 복수의 저항을 아날로그 스위치와 동시에 병렬로 마련하고 있기 때문에, 이 아날로그 스위치의 온/오프에 의해 기준 전압값을 변경할 수 있고, 자동 컷오프 주파수 조정 회로(200)로부터 출력되는 도 5에 나타낸 종래의 필터 회로에 있어서의 OTA(101),(102) 또는 실시예 1에 있어서의 OTA(11) 및 OTA(12)의 바이어스 전압(VB)을 클럭(CK1),(CK2)의 주파수에 의해서보다 광범위하게 변경할 수 있음과 아울러, 컷오프 주파수의 조정범위를 확대할 수 있다. 이것에 의해, 보다 유연하고 범용성이 높은 필터 회로를 제공할 수 있게 된다.

이상, 설명한 대로, 본 발명에 의하면, 연산상호 컨덕턴스 증폭기(OTA), 콘덴서 및 자동 컷오프 주파수 조정수단에 의해 필터를 구성하는 필터 회로에 있어서, 연산상호 컨덕턴스 증폭기의 출력단자에 접속하는 콘덴서로서, 커패시턴스가 다른 복수의 콘덴서 중의 하나를 선택하는 것에 의해, 연산상호 컨덕턴스 증폭기의 바이어스 전압 입력단자에 자동 컷오프 주파수 조정수단에 효율적으로 입력되는 클럭 신호의 주파수의 범위를 확대할 수 있고, 이에 따라 컷오프 주파수의 자동조정범위를 광범위하게 하는 것이 가능해지고, 보다 유연하고 범용성의 높은 필터 회로를 얻을 수 있다.

다음의 발명에 의하면, 제 1 연산상호 컨덕턴스 증폭기, 이 제 1 연산상호 컨덕턴스 증폭기에 접속되는 콘덴서, 제 2 연산상호 컨덕턴스 증폭기 및 이 제 2 연산상호 컨덕턴스 증폭기에 접속되는 콘덴서에 의해서 구성되는 필터부에 있어서, 각 연산상호 컨덕턴스 증폭기에 접속되는 콘덴서를 복수 설치하고, 이 복수 콘덴서의 선택을 가능하게 하는 스위치부를 각 콘덴서에 접속하고 있기 때문에, 자동 컷오프 주파수 조정수단으로부터 출력되는 제 1 및 제 2 연산상호 컨덕턴스 증폭기의 바이어스 전압을 외부로부터의 클럭 신호의 주파수에 의해서 변경할 수 있음과 동시에, 컷오프 주파수를 결정하는 파라미터 중 하나인 콘덴서의 커패시터를 변경할 수 있고, 컷오프 주파수의 조정범위를 보다 광범위하게 하는 것이 가능해져, 보다 유연하고 범용성이 높은 필터 회로를 얻을 수 있다.

다음의 발명에 의하면, 연산상호 컨덕턴스 증폭기를 구성하는 트랜지스터 중, 그 연산상호 컨덕턴스 증폭기의 바이어스 전압을 게이트에 입력하는 바이어스 전압 입력용 트랜지스터로서, 트랜지스터 크기가 다른 복수의 트랜지스터 중 하나를 선택하는 것이 가능하므로, 자동 컷오프 주파수 조정수단으로부터 출력되는 연산상호 컨덕턴스 증폭기의 바이어스 전압을 외부로부터의 클럭 신호의 주파수에 의해 변경할 수 있음과 동시에, 컷오프 주파수를 결정하는 파라미터 중 하나인 바이어스 전압 입력용 트랜지스터의 트랜지스터 크기를 변경할 수 있고, 컷오프 주파수의 조정범위를 보다 광범위하게 하는 것이 가능하게 되고, 보다 유연하고 범용성이 높은 필터 회로를 얻을 수 있다.

Claims

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입력 신호가 입력되는 정상(正相) 입력단자(a positive phase input terminal)를 구비하는 제 1 연산 상호컨덕턴스 증폭기와,

상기 제 1 연산 상호컨덕턴스 증폭기의 출력단자에 병렬로 접속된 복수의 제 1 스위치수단들과,

상기 제 1 스위치수단들의 각각에 직렬로 접속되고, 서로 커패시턴스가 다른 복수의 제 1 콘덴서들과,

상기 제 1 연산 상호컨덕턴스 증폭기의 출력단자에 접속된 정상 입력단자를 구비하는 제 2 연산 상호컨덕턴스 증폭기와,

상기 제 2 연산 상호컨덕턴스 증폭기의 출력단자에 병렬로 접속된 복수의 제 2 스위치수단들과,

상기 제 2 스위치수단들의 각각에 직렬로 접속되고, 서로 커패시턴스가 다른 복수의 제 2 콘덴서들과,

클럭신호 주파수에 따라 상기 제 1 및 제 2 연산 상호컨덕턴스 증폭기의 바이어스 전압을 변경하는 것에 의해 상기 제 1 및 제 2 연산 상호컨덕턴스 증폭기와 상기 제 1 및 제 2 콘덴서들을 구비하는 필터부의 컷오프 주파수를 자동 조정하는 자동 컷오프 주파수 조정수단을 포함하되,

상기 제 1 스위치수단들 중 하나에 의해 상기 제 1 연산 상호컨덕턴스 증폭기의 출력단자에 접속될 상기 제 1 콘덴서들 중 하나가 선택되고, 상기 제 2 스위치수단들 중 하나에 의해 상기 제 2 상호연산 컨덕턴스 증폭기의 출력단자에 접속될 상기 제 2 콘덴서들 중 하나가 선택되는 것을 특징으로 하는 필터 회로.
필터 회로에 있어서,

① 입력 및 출력단자를 구비하고, 서로 다른 크기를 갖는 다수의 바이어스 전압 입력 트랜지스터들을 포함하는 연산 상호컨덕턴스 증폭기와,

② 상기 연산 상호컨덕턴스 증폭기의 출력단자에 선택적으로 연결가능한 다수의 콘덴서들과,

③ 상기 연산 상호컨덕턴스 증폭기의 바이어스 전압을 변경함으로써 상기 필터의 컷오프 주파수를 자동으로 조정하는 자동 컷오프 주파수 조정수단

을 구비하는 필터를 포함하되,

상기 연산 상호컨덕턴스 증폭기의 상기 바이어스 전압 입력 트랜지스터들 중 하나가 상기 연산 상호컨덕턴스 증폭기로 입력된 바이어스 전압을 수신하도록 선택되어, 상기 자동 컷오프 주파수 조정수단의 주파수 조정 범위를 변경하는 필터 회로.
제 2 항에 있어서,

제 1 및 제 2 연산 상호컨덕턴스 증폭기 각각은 다수의 각각의 바이어스 전압 입력 트랜지스터들을 구비하며, 각각의 상기 제 1 및 제 2 연산 상호컨덕턴스 증폭기 내의 상기 바이어스 전압 입력 트랜지스터들은 서로 다른 크기를 가지고 있으며, 상기 자동 컷오프 주파수 조정수단은 상기 제 1 및 제 2 연산 상호컨덕턴스 증폭기 각각의 상기 바이어스 전압 입력 트랜지스터들 중에서 바이어스 전압을 수신할 하나의 바이어스 전압 입력 트랜지스터를 선택하는 것에 의해서 상기 자동 컷오프 주파수 조정수단의 주파수 조정 범위를 변경하는 필터회로.
필터 회로에 있어서,

정상 입력단자 및 출력단자를 갖는 연산 상호컨덕턴스 증폭기와,

상기 연산 상호증폭기의 출력단자에 병렬로 연결되는 다수의 스위치 수단들과,

상기 스위치수단들 각각에 직렬로 연결되며, 서로 상이한 커패시턴스를 갖는 다수의 콘덴서들과,

클럭신호를 수신하며, 상기 수신된 클럭신호에 따라 상기 연산 상호컨덕턴스 증폭기의 바이어스 전압을 변경하는 것에 의해, 상기 연산 상호컨덕턴스 증폭기 및 상기 콘덴서들을 구비하는 필터부의 컷오프 주파수를 자동으로 조정하는 자동 컷오프 주파수 조정수단을 포함하되,

상기 스위칭 수단들 중의 하나는 상기 상기 연산 상호컨덕턴스 증폭기의 출력단자에 연결될 상기 콘덴서들 중의 하나를 선택하는 필터 회로.
제 5 항에 있어서,

상기 연산 상호컨덕컨스 증폭기는 서로 다른 크기를 갖는 다수의 바이어스 전압 입력 트랜지스터들을 포함하며,

상기 자동 컷오프 주파수 조정수단은 바이어스 전압을 수신할 상기 바이어스 전압 입력 트랜지스터들 중 하나를 선택하는 것에 의해서 상기 자동 컷오프 주파수 조정수단의 주파수 조정 범위를 변경하는 필터 회로.