JPS60214617A - フイルタ集積回路 - 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、シリコンウェハ上などに形成するモノリシッ
クＩＣ内にフィルタを集積化する場合に適したフィルタ
集積回路に関するものである０ 〔発明の背景〕 従来、電子回路では、所望の信号を得るため低域、高域
、帯域通過フィルタ（以降ＬＰＦ。

ＨＰＦ、ＢＰＦと略す）や位相等化器としてインダクタ
ンスＬ１容量Ｃ１抵抗Ｒで構成された外付のブロックフ
ィルタが多く用いられていた。

このため、電子回路の集積化（モノリシックＩＣ化、以
降ＩＣ化と略す）が進む中で、これらのフィルタ類がコ
スト低減、電子回路の小型・軽量化を阻む大きな要因と
なっていた。特に機動性を重視するポータプル機器にお
いては、小型・軽量化が重要で、フィルタ類のＩＣ化が
望すれていた。

ＩＣ化に対しては、インダクタンスＬはＩＣ化がむずか
しく、容量Ｃ１抵抗Ｒのみで構成可能なアクティブフィ
ルタがＩＣ化に適している。

例えば、トラップフィルタとしては、第１１図に示した
トウイン・ティー回路がよく知られており、同図におい
て抵抗、容量をそれぞれＲ１セＲ２Ｗ　２　Ｒａ　ｍ　
Ｒａ Ｃ１口Ｃ２ｔｘＣ３／２■Ｃ。

と選ぶとトラップ周波数ｆｒは で表わされる。町は入力信号、ｖｏは出力信号である。

斯る構成のトラップフィルタをＩＣ’化する場合、ばら
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。

マスクずれなどによるばらつきの影響を受け、−例とし
て、 Ｃの絶対値　±１０〜１５％ Ｒの絶対値　±１０チ など大きな変動を有する。したがって第１１図のトラッ
プフィルタのトラップ周波数も第１２図のようにαから
ｂの範囲で変動し、上記例では最悪時ｆｒは±２０〜２
５チ変動することとなり、実用化は極めて困難である。

この対策として、特公昭５７−５８０８３号公報にＩＣ
チップ上でレーザトリミングなどにより抵抗値を変化さ
せ、ばらつきを吸収することが示され、実施されている
が精度９歩留まりなどの点でまだ多くの問題を残してい
る。

また特公昭５２−３６８１３号公報、米国特許第３７６
１７４１号に示された先行技術には、トランジスタのエ
ミッタ抵抗が直流電流により変化することを利用した可
変減衰回路が開示されており、同様な考え方でＩＣ内素
子のばらつきによるフィルタ特性の変動を調整できるこ
とが知られている。しかし、この技術では、例えば第１
１図に示したようにＲ１，Ｒ１２，Ｒ３からなるトラッ
プフィルタには適用困難であり、すべてのフィルタに適
用しにくい、さらに外部からの調整によりＩＣ内素子の
ばらつきを吸収しなければならず、コスト高を招くとい
う問題があった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、上記した従来技術の欠点をなくし、Ｉ
Ｃ化容−１ｌｌ、ＩＣ化抵抗のばらつきを自動的に吸収
し、無調整でかつ性能も確保できるフィルタ集積回路を
提供するにある。

〔発明の概要〕

上記した目的を達成するため本発明はある基準周波数の
入力信号を、比精度が十分得られた複数個のＩＣ化抵抗
（外付は抵抗でも可）からなる基準レベル発生回路と、
ＩＣ化抵抗とＩＣ化容量であるバリキャップからなる擬
似フィルタ回路とに供給し、さらに上記両回路の出力が
各々検波回路を介して誤差増幅器に入力され、かつ上記
誤差増幅器の出力を上記バリキャップに負帰還させるこ
とにより自動調整制御信号発生回路を構成する。而して
上記自動調整制御信号発生回路にてＩＣ内素子のばらつ
きによるフィルタ特性の変動を吸収するように上記バリ
キャップの両端印加電圧を制御する信号を発生させると
ともに、上記擬似フィルタ回路のＩＣ化抵抗、バリキャ
ップと比精度が十分高く得られたＩＣ化抵抗、バリキャ
ップからなり所望フィルタ特性を構成する同一チップ内
の他のフィルタ回路に上記制御信号を供給し、自動的に
ＩＣ内素子のばらつきを吸収し、精度よく無調整化を達
成するものである。

〔発明の実施例〕

以下本発明を一実施例により詳しく説明する。

第１図は本発明のフィルタ集積回路の一実施例を示すブ
ロック図で、第２図、第３図は第１図に示したあるブロ
ックの具体的回路例を示す図で、第、４図、第５図、第
６図は、本発明の詳細な説明する図である。第１図にお
いて、ＩＣ１の外部からある一定の基準周波数ｆｉｎの
信号２〔第４図（ａ）に図示〕が基準レベル発生回路３
と擬似フィルタ回路４に入力される。上記基準レベル発
生回路３は、入力信号２のレベルをある一定比だけ精度
よく減衰させる回路で、例えば第２図に示すようにＩＣ
化抵抗５，６にて構成できる。この場合、ＩＣ内素子の
比精度は十分高く得られるので、上記回路３０入出力の
減衰量は と表わされ、十分精度よく実現できる。才た、上記擬似
フィルタ回路４は、ＩＣ化容量であり両端印加電圧によ
り容量値が変化するバリキャップとＩＣ化抵抗とにより
構成されたフィルタ回路であり、例えば第３図に示すよ
うに、■Ｃ化抵抗７，８、バリキャップ９、定電圧源１
０より構成できる。この場合、ＩＣ化抵抗８とバリキャ
ップ９の容量値Ｃ９により１次のＣＲ，フィルタを構成
しており、そのしゃ断層波数ｆｃはｆｃｗｘ　□ ２πｉｔｓ　Ｃ。

と表わされる。なお定電圧源１０はＩＣ化抵抗７゜８を
介してバリキャップ９のアノード側に直流電圧を印加し
ている。一方バリキャツプ９のカソード側は誤差増幅器
１１の出力電圧が負帰還されている。

ここでバリキャップ９は両端印加電圧により容量値が変
化するもので、例えばバリキャップ９としてベース・エ
ミッタ間接合容量を用いた場合 ｊ−ｔｇ　Ｃｊ　＝　Ｋ　ｃｔｌ−ｔｙ　（（６＋ＶＪ
　）ここで Ｃｊ：ベース・エミッタ間接合容量 Ｃｊ（０）：バイアスＯ時のベース・エミッタ接合容量 ｖｊ：エミッタ・ベース電圧 （ダイオード逆バイアス電圧） φ　：ビルトイン電圧 α　：電圧依存係数 Ｋ　ｗ　Ｊｌｔ？　（Ｃｊ　（０）φ“〕と表わされ、
特性の一例を第５図のようになる。

電源電圧を５ｖとした場合、ｖｊは０〜３ｖの値を取る
ことができ、Ｃｊはｔｙｐ±２０〜２５−以上可変でき
る。

上記基準レベル発生回路３及び上記擬似フィルタ回路４
の出力〔第４図（ｂ）　、　（Ｃ）の実線で図示〕は、
各々検波回路１２．１３に供給され、上記検波回路でピ
ーク検波され、第４図（ｂ）　、　（Ｃ）の破線で示し
た信号となる。これら破線で示した検波回路の出力信号
は上記誤差増幅器１１に入力され、上記両横波回路の出
力が等しくなるように、即ち第４図（ｂ＞　、　（Ｃ）
に示したレベル１４．１５が同じくなるように、上記擬
似フィルタ回路４のフィルタ特性を実現しているバリキ
ャップ９の一端に上記差動増幅器１１の出力がフィルタ
自動調整制御電圧信号１６として負帰還される。而して
バリキャップの容量値が自動的に変化され、上記擬似フ
ィルタ回路のばらつきを吸収する上記自動調整制御信号
１６が破線１９で示した構成にて得られる。

例えば２個のフィルタ回路ｉ’ｙ　、　ｉｓは所望フィ
ルタ特性を実現するＩＣ化抵抗とバリキャップからなる
回路で、上記自動調整制御信号１６が供給される。なお
２０，２１．２２はＩＣピンである。

同一チップ内のＩＣ化素子は比精度よく構成できるので
、上記擬似フィルタ回路４と上記フィルタ回路１７．１
８との周波数特性のばらつきはほとんど同一にすること
ができる。したがって上記自動調整制御信号１６によっ
て上記フィルタ回路１７．１８のばらつきを自動的に吸
収できることとなる。

さらに詳しく説明する。上記基準レベル発生回路３の減
衰量が３ｄＢになるようにＩＣ化抵抗５６，６を定めた
として、今ＩＣ化抵抗及びバリキャップがあわせて最大
の一２０チばらついた場合、擬似フィルタ回路４の特性
は第６図の２３に示したようになっている。ここで入力
信号２（ｆｉｎ）が入力されると、基準レベル発生回路
３より擬似フィルタ回路４の方の出力が大きく、検波回
路１２，１３　、誤差増幅器１１を介して、擬似フィル
タ回路のバリキャップ印加電圧が小さくなるように帰還
される。バリキャップはその印加電圧が小さくなると第
５図に示すように容量値は大きくなり、第６図の２３で
示した周波数特性は左方へシフＩ・シ、第６図の？、４
で示した周波数特性となる。即ち周波数ｊａｎにおける
回路３゜４の両出力が等しくなるようにバリキャップ容
量が変化さぜられる。ここでバリキャップ容量はＶｊで
±２０〜２５チ変化するので、最大ばらつきを吸収する
ことができる。才たＩＣ化抵抗及びバリキャップがあわ
せて最大の−１−２０％ばらついた場合は擬似フィルタ
回路４の特性は第６図の２５に示したようになるが、ｆ
”入力で上述と同様第６図の２４となることは勿論であ
る。

上述のようにしてＲｓ、Ｃｏのばらつきを自動的に吸収
する自動調整制御信号１６が得られる。しかも同一チッ
プ内なので、ＩＬｓ、Ｃｏは第７図、第８図に示したＩ
Ｃ化抵抗３０，３１　、バリキャップ３２．３３と比精
度が十分高くとれる。第７図、第８図に一例として示し
たフィルタ回路１７．１８はそのしゃ断層波数ｆＣ（１
７）、ｆｃ（１Ｂ）がここでｎｌ−０４は定数 と表わされ、フィルタ回路１７．１８のばらつきも自動
的吸収されることとなり、集積化フィルタの無調整化が
実現できる。

しかも上述のように負帰還制御の基準は基準レベル発生
回路３の、減衰！（１＋−旺）であるの６ で、フィルタ特性の温特、電源電圧依存性を解消でき、
さらに入力信号２０レベル変動にも無関係で、常に安定
な所望フィルタ特性を達成できる。

なお以上のべた実施例では、入力信号２をＩＣ１の外部
から得るように示したが、同−ＩＣ内にあればそれを用
いても同様の効果が得られることは言うまでもない。ま
た具体的信号源として、例えばＶＴＲではカラー信号処
理回路でクリスタル振動子を用いて高精度に発生させて
いる色副搬送波（Ｎ　Ｔ　Ｓ　Ｃ：　３．５８ＭＨｚ　
）が好適な例として上げられる。

また検波回路１２．１３として半波整流波形を取り上げ
て説明したが、全波整流波形をピーク検波した方がより
安定性の良いフィルタ回路が実現可能である。

第９図は本発明の他の一実施例を示したもので、第１図
と同一あるいは同勢部分には同一符号を付しである。定
電圧源４０，４１．４２は同一電圧源であり、この電圧
からトランジスタのベース・エミッタ間電圧約０．７　
Ｖはど低下した電圧が、バリキャップ９．４３，４４．
４５のアノード側に共に供給されているとともに、両横
波回路１２．１３　ｊこも入力されている。なお、４６
〜４８はＩＣ化容量、４７〜５２はｎｐｎ　ｌ−ランジ
スタ、５３〜６１はＩＣ化抵抗である。

フィルタ回路１７は、前にものべたトウイン・ティート
ラップフィルタで Ｒｓｓ閣ＲＦ１９■２Ｒ６０冨１（、ｂＣ４４ｍ　Ｃ４
１Ｓ−色一〇。

と選ぶとトラップ周波数ｆｒは と表オ）され、同一チップ内素子は比精度が高くとれ、 Ｒ，ｂ　ｗ　ｎ５Ｒ８、Ｃｂ　Ｗ　ｎ６Ｃ９（ｎ５．ｎ
６は定数）とおけるので となり、擬似フィルタ回路４の自動調整により、トウイ
ン・ティー回路のばらつきも無調整で吸収できることと
なる。

第１０図は本発明のさらに他の一実施例を示す図で、第
１図、第９図と同勢あるいは同一部分には同一符号を付
しである。６２．６３はバリキャップ、６４〜６７はｎ
ｐｎ　）ランジスタ、６８　、６９は定電流源、７０〜
７７はＩＣ化抵抗、７８は定電圧源、７９は交流信号バ
イパス用容量、８０はＩＣピンで抵抗７４は直流電圧信
号のみを通過させるバイアス印加用高抵抗である。８１
は差動増幅器を構成しており、抵抗７２，７３　、バリ
キャップ６２．６３と合わせて、正帰還型２次Ｌ　１’
　１−を実現しており、本実施例においても、上述の本
発明の効果を達成できることは明白である。

〔発明の効果〕

以上の本発明によれば、従来外付部品として使用されて
いた大型のブロックフィルタを無調整で集積化でき、回
路の低コスト化、小型・軽量化、部品点数の削減に効果
は極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のフィルタ集積回路の一実施例を示すブ
ロック図、第２図、＠３図、第７図、第８図は第１図の
一部具体例を示す回路図、第４図、第５図、第６図は本
発明の詳細な説明する図、第９図、ｆ８１０図は本発明
の他の実施例を示す回路図、第１１図はトウイン拳ティ
ー型トラップフィルタを示す回路図、第１２図はトラッ
プ周波数のばらつきを示す特性図である。 １・・・ＩＣ ２・・・基準周波数の入力信号 ３・・・基準レベル発生回路 ４・・・擬似フィルタ回路 １２．１３・・・検波回路 １７　、１８・・・所望フィルタ回路 １６・・・自動調整制御信号 ９．４３，４４．４５・・・バリキャップ代理人弁理士
　高　橋　明　夫 第　１　口 第４０ 第乙口 ｆＬｒＬ　部良に 第７０菌 巨］戸］「−了ｔ「−ゴ ｉｔ　ｌ　／２．、、、１１ ・、１ｓ　Ｊ４７ｊ　ｌ　、−４？：　ｌ”ｌ　、ｌ、
、；　ｌ お：　・、・　１ １１１　↓　ｔ、７Ｌ　ｉ　。 ！！ ・１１゛ Ｌ−Ｊ　Ｌｊ Ｖｃ乙　１１ＶｔＣ１ ２２＋　＋１ １１　１ ・１４７　・　・・　・　１ ’　、４ｓ／１１　、、　＋。 、、Ｉｌ “、１　・　３　１．１１ 叶Ｉ　Ｊ：４１　支’　Ｉ　ｊ４　、ｌ。 １１　１　１１　１ ニー　ＪＬＩ　１ １　μ ［Ｉ ＩＬ　１ ７４＆） ｙｃｃ　ｒ−品−ｖみ一一一一一聾］ ２ｏ　ｉ　、／ｌ−”’　ｊ　″　ＩＩ−芦；　１゜ 一μ　１１Ｅ’Ｊ’ １ゆ　１　・　″　“ ｒ　１　自　２１ １７−７ぞ　７°　：　Ｔつ、。１１ 第１１０ ８１　バ２ 第１２囚 ａ−ｐ　周液佼 ｌ　’ｌ　＞ｌ’／ｌ　藺＋　ｔｒ＋１　＋　１　ｔ　
＋　■Ｌ−−−−−−−−一■

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）集積化抵抗と集積化容量とを少なくとも含むフィル
   タ集積回路において、ある一定の周波数の信号源と、入
   力された」二記信号源の信号を複数個の抵抗により減衰
   させる基準レベル発生回路と、入力端が上記信号源に接
   続され集積化抵抗と集積化容量とで構成された擬似フィ
   ルタ回路と、上記基準レベル発生回路の出力と上記擬似
   フィルタ回路の出力が供給され、両川力信号の信号レベ
   ルを比較して自動調整制御信号を発生させる誤差増幅器
   と、上記自動調整制御信号を上記擬似フィルタ回路に供
   給して上記集積化容量の容量値を変化させる手段と、上
   記擬似フィルタ回路の各素子と比精度が高く取れる集積
   化抵抗と集積化容量とで構成されたフィルタ回路を設け
   、上記自動制御信号にて上記フィルタ回路を制御するこ
   とを特徴とするフィルタ集積回路。