KR940004744B1

KR940004744B1 - 가변임피던스회로

Info

Publication number: KR940004744B1
Application number: KR1019890019523A
Authority: KR
Inventors: 요이찌 모리다; 히로시 고모리; 아끼오 요꼬야마
Original assignee: 마쯔시다덴기산교 가부시기가이샤; 다니이 아끼오
Priority date: 1989-05-16
Filing date: 1989-12-26
Publication date: 1994-05-28
Anticipated expiration: 2009-12-26
Also published as: EP0397945A3; EP0397945B1; DE68922300D1; DE68922300T2; EP0397945A2; KR900019346A

Abstract

내용 없음.

Description

가변임피던스회로

제1도는 본 발명의 제1실시예인 가변임피던스회로를 AC 회로만으로 표현한 회로도.

제2도는 제1실시예를 AC 회로 및 DC 회로로 표현한 회로도.

제3도는 본 발명의 제2실시예인 가변임피던스회로를 AC 회로만으로 표현한 회로도.

제4도는 제2실시예를 AC 회로 및 DC 회로로 표현한 회로도.

제5도는 본 발명의 제3실시예인 가변임피던스회로를 AC 회로만으로 표현한 회로도.

제6도는 제3실시예를 AC 회로 및 DC 회로로 표현한 회로도.

제7도는 본 발명의 제4실시예인 가변임피던스회로를 AC 회로만으로 표현한 회로도.

제8도는 제5실시예를 AC 회로 및 DC 회로로 표현한 회로도.

제9도는 AC 회로 및 DC 회로로 표현된 제2도의 실시예를 변형한 본 발명의 제6실시예인 가변임피던스회로의 회로도.

제10도는 본 발명의 제7실시예인 가변임피던스회로를 AC 회로 및 DC 회로로 표현한 회로도.

제11도는 본 발명의 제8실시예인 가변임피던스회로를 AC 회로 및 DC 회로로 표현한 회로도.

제12도는 종래의 가변용량회로를 AC 회로만으로 표현한 회로도.

제13도는 제12도에 도시한 종래의 가변용량회로를 AC 회로 및 DC 회로로 표현한 회로도.

제14도는 종래의 가변저항회로를 도시한 회로도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1, 1', 2, 2', 8, 9, 22 : 차동증폭기 3, 4, 33 : 용량소자

5, 6, 7, 34 : 저항소자 20 : 전류-전류변환회로

21 : 비선형 특성저항 24, 25 : 연산증폭기

26, 27 : 저항 28, 31, 32 : 정전류원

29, 30 : 입력단자 100, 101 : 가변용량 회로

본 발명은 저항 및 용량 등의 임피던스를 전기적으로 증감할 수 있는 가변임피던스회로에 관한 것이다.

최근에, 반도체 집적회로의 기능은 크게 향상되고 있으며, 필터회로는 집적회로로서 반도체칩속에 내장되고 있다. 일반적으로, 필터회로는 저항소자 및 용량소자로 구성되나, 필터회로의 필터특성을 변화시키려면 구성소자, 즉 용량소자 및 저항소자의 값을 변경할 필요가 있다. 따라서, 지금까지는 반도체칩속에 내장된 용량소자 또는 저항소자의 값을 변경시킬 수 있는 가변임피던스회로가 사용되어 왔다.

제12도는 상기 목적에 사용되는 AC 회로만으로 표현된 종래의 가변용량회로를 도시한 것이다. 제13도에서는 제12도의 가변용량회로를 AC 회로 및 DC 회로로 표현한 것이다.

제12도 및 제13도에서, 차동증폭회로(15)는 트랜지스터(Q5),(Q6)와 그들의 이미터사이에 접속된 저항소자(10)로 구성되고, 차동증폭회로(16)는 트랜지스터(Q7),(Q8)와 그들의 이미터사이에 접속된 저항소자(11)로 구성되며, 차동증폭회로(17)는 트랜지스터(Q1),(Q2)와 그들의 이미터사이에 접속된 저항소자(12)로 구성되고, 차동증폭회로(18)는 트랜지스터(Q3),(Q4)와 그들의 이미터사이에 접속된 저항소자(13)로 구성된다. 제12도 및 제13도로부터 명백한 바와 같이, 차동증폭회로(15),(16)는 하나의 차동증폭회로의 입력단자가 다른 차동증폭회로의 출력단자에 접속되고, 차동증폭회로(17),(18) 또한 이와 마찬가지로 접속되어 있다. 이들 차동증폭회로(15),(16),(17),(18)는 제12도 및 제13도에 도시한 바와 같이 접속되고, 용량소자(14)는 차동증폭회로(17)의 두 출력단자사이에 접속되어 있다. 차동증폭회로(15),(16),(17),(18)를 구성하는 트랜지스터(Q1)∼(Q8)에는 제13도에 도시한 바와 같이 전압원(V₀),(V₁)과 정전류원(I₀)으로부터 바이어스가 공급된다.

차동증폭회로(15),(16),(17),(18)의 전압-전류변환인자는 저항소자(10),(11),(12),(13)의 특성에 의해 각각 결정된다.

이하, 그 동작에 대해서 설명한다.

상기 [1]식의 관계는 차동증폭회로(17)의 입력단자 양단의 전압(V₁)과 출력전류(i₂)사이에서 성립한다. 상기 식에서, g1은 차동증폭회로(17)의 전압-전류변환인자를 나타내며, 트랜지스터(Q1),(Q2)의 이미터 저항값을 r_e1, 이미터사이의 저항소자(12)의 값을 R₁이라 하면, 다음과 같이 표현된다.

용량값 C₀인 용량소자(14)의 양단에서 발생하는 전압(V₂)과 전류(i₂)의 특성은 다음과 같다.

또한, 트랜지스터(Q3),(Q4)로 구성되는 차동증폭회로(18)의 출력전류(i₁)와 입력단자 양단의 전압(V₂)의 특성은 다음과 같다.

여기서, g₂는 차동증폭회로(18)의 전압-전류변환인자를 나타내며, 트랜지스터(Q3),(Q4)의 각 이미터의 저항값을 r_e2, 이미터 사이의 저항소자(13)의 값을 R₂라 하면, 다음과 같이 표현된다.

상기 식[1],[3],[4]로부터 V₁, i₁에 대해서 풀면, 식[1],[3]으로부터 다음과 같이 되고,

식[4],[6]으로부터 다음과 같이 된다.

즉,

여기서, 인덕턴스 L은 다음과 같이 표현된다.

또한, 식[2],[5]로부터, 다음과 같이 된다.

통상, 저항값은 R₁>>r_e1, R₂>>r_e2의 관계가 성립하도록 설정될 수 있으므로, 인덕턴스 L을 다음과 같이 근사화 시킬 수 있다.

마찬가지로, 트랜지스터(Q5),(Q6)로 구성된 차동증폭회로(15)의 출력전류(i₄) 와 입력단자전압(V₃)의 특성은, 차동증폭회로(15)의 전압-전류변환인자를 g₃이라 하면, 다음과 같이 표현된다.

차동증폭회로(16)의 전압-전류변환인자를 g₄라 하면, 입력트랜지스터(Q7),(Q8)로 구성된 차동증폭회로(16)의 출력전류(i₃)와 입력단자전압(V₄)의 특성은 다음과 같이 된다.

차동증폭회로(15),(16)와 차동증폭회로(17),(18)로 각각 구성된 회로계는 종래 사용된 위상변환회로를 나타낸다. 차동증폭회로(17),(18)로 구성된 회로계는, 회로설계의 면에서, 용량 특성으로부터 인덕턴스 특성까지 적용되도록 설계된다.

제12도 및 제13도에 있어서,

의 관계는 각각 전압(V₁),(V₄)과 전류(i₄),(i₁) 사이에서 성립된다. 그러므로 식[8]을 다시 쓰면, 다음과 같이 된다.

상기 식[15]에 식[11]을 대입하여 i₄를 소거하면, 다음과 같이 된다.

또한 식,[16]과 [12]로 부터 다음의 결과가 얻어진다.

전압(V₃)과 전류(i₃)사이에 가해진 용량값(C)은 다음과 같이 구해진다.

즉, 전압-전류변환인자 g₁, g₂, g₃, g₄의 값을 적절히 선택함으로써, 용량값(C)은 전기적으로 새로운 값으로 된다.

그러나, 제12도 및 제13도에 도시한 종래의 가변용량 회로에 있어서, 전기적으로 용량을 증감시킴으로써 새로운 용량값을 구하기 위해서는 적어도 4개의 차동증폭회로가 필요하므로, 회로성분이 복잡해지고, 필요로 하는 소자의 개수가 증가하여, 칩크기 또한 커지게 된다.

반도체칩속에 내장된 종래의 가변저항회로에 대해서 제14도를 참조하여 이하 설명한다.

제14도에서, 트랜지스터(41),(42)는 정전압원(40)과 접지전위 사이에 접속되고, 정전압원(43)은 트랜지스터(41)의 베이스에 접속되어 있다. 또, 가변전압원(44)은 트랜지스터(42)의 베이스에 접속되고, 출력단자(45)는 트랜지스터(41),(42)의 접속점에 접속되어 있다.

제14도의 구조에서, 출력단자(45)로부터 본 저항값은 트랜지스터의 차동(미분) 이미터저항(즉, 트랜지스터(41)의 이미터로부터 본 임피던스)과 같고, 다음과 같은 식으로 주어진다.

여기서, k는 볼쯔만 상수, T는 절대온도, q는 전자의 전하량, I0는 트랜지스터(41)에 흐르는 이미터전류이다. 가변전압원(44)의 전압이 변하면, 전류(I0)가 변하므로, 그 결과 출력단자(45)로부터 본 저항값도 변한다. 그러므로, 가변전압원(44)의 전압을 제어함으로써 가변저항을 얻는 것이 가능하다.

그러나, 제14도에 도시한 종래의 가변저항회로에서는 트랜지스터(41)의 미분이미터저항자체는 가변저항성분으로서 이용되므로, 저항값의 가변범위가 좁다고 하는 문제점이 있다.

본 발명의 첫번째 목적은 2개의 차동증폭회로를 사용하여 용량값 및 저항값 등의 임피던스를 가변하는 것이 가능한 가변임피던스회로를 제공하는데 있다.

본 발명의 두번째 목적은 용량값 및 저항값 등의 임피던스의 가변범위를 넓힐수 있는 가변임피던스회로를 제공하는데 있다.

요컨데, 본 발명은 제1차동증폭회로의 출력단자쌍을 제2차동증폭회로의 입력단자쌍에 접속하고, 제2차동증폭회로의 출력단자쌍을 제1차동증폭회로의 입력단자쌍에 접속하고, 또, 제1차동증폭회로를 구성하는 트랜지스터쌍의 이미터사이에 용량소자 또는 저항소자 등의 임피던스 소자를 접속함으로써, 제1차동증폭회로의 입력단자쌍간에 생기는 전압 및 전류의 특성으로부터 새로운 임피던스를 얻기 위한 것이다.

이와 같이 해서, 가변임피던스회로는 2개의 차동증폭회로로 구성되어, 회로구성은 간단해지며, 필요한 소자의 개수는 보다 적어진다. 그러므로 상기 가변임피던스회로를 반도체칩속에 내장하면, 필요로 되는 칩의 면적은 소형화될 수 있다. 또한, 미분이미터저항을 가변저항성분으로서 직접 사용하는 종래의 기술과 비교하며, 임피던스의 가변범위가 보다 확장될 수 있다.

이하, 첨부도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세히 설명한다.

먼저, 제1도 및 제2도를 참조해서, 본 발명의 제1실시예에 대해 상세히 설명한다.

제1도 및 제2도에서, 차동증폭회로(1)는 트랜지스터(Q1),(Q2)와 그들의 이미터사이에 접속된 용량소자(3)로 구성되고, 차동증폭회로(2)는 트랜지스터(Q3),(Q4)와 그들의 이미터사이에 접속된 저항소자(5)로 구성되어 있다. 차동증폭회로(1)의 출력단자쌍은 차동증폭회로(2)의 입력단자쌍에 접속되고, 차동증폭회로(2)의 출력단자쌍은 차동증폭회로(1)의 입력단자쌍에 접속되어 있다. 저항소자(6)는 차동증폭회로(2)의 입력단자사이에 접속되어 있다. 전압원(V₁)과 정전류원 (I₀), (I₁)으로부터 트랜지스터(Q1)∼(Q4)로 바이어스가 공급된다.

이하, 그 동작에 대해서 설명한다.

차동증폭회로(1)의 입력단자의 AC 전압을 V_1,차동증폭회로(1)의 전압-전류변환인자를 g_m1이라 하면, 출력 AC 전류 i₂는 다음과 같다.

저항값이 R₃인 저항소자(6)의 양단간에 발생되는 전압 V₂는 다음과 같다.

차동 증폭회로(2)의 전압-전류변환인자를 g_m2, 차동증폭회로(2)의 입력단자 사이에 가해진 전압 V₂에 의해 흐르는 출력전류 i₁은 다음과 같다.

상기 식[19],[20]으로부터, V₂는 다음과 같이 된다.

상기 식[22],[21]로부터 i₁은 다음과 같이 된다.

여기서, 차동증폭회로(2)의 전압-전류변환인자g_m1는 저항특성에 의해 구해진다. 즉, 전압-전류변환인자 g_m2는 트랜지스터(Q3),(Q4)의 이미터저항값r_e2와 저항소자(5)의 저항값 R₂에 의해 정해지며, 다음과 같이 구해진다.

여기서 r_e2<<R₂라 하면, g_m2는 다음과 같이 된다.

다음에, 차동증폭회고(1)의 전압-전류변환인자 g_m1은 용량소자(3)의 특성에 의해 구해진다. 여기서, 전압-전류변환인자 g_m1은 용량소자(3)의 임피던스 Z, 즉

과, 트랜지스터(Q1),(Q2)의 이미터저항값 r_e1에 의해 구해지며, 다음과 같이 된다.

여기서 2r_e1<<

라 하면, 다음과 같이 된다.

상기 식[24],[26]을 식[23]에 대입하면 다음과 같이 된다.

그 결과, 전압 V₁과 전류 i₁사이에서의 새로운 용량값 C는 다음과 같이 된다.

저항값 R₃와 R₂의 비를 선정함으로써, 원래의 용량값 C₁으로부터 다른 새로운 용량값 C를 구할 수 있다.

또한, 상기 [23]으로부터 알 수 있는 바와 같이, 용량특성은 전압-전류변환인자 g_m1또는 g_m2중의 하나로 구해지면 충분하다.

제3도 및 제4도는 본 발명의 제2실시예에 관한 것이다. 제3도 및 제4도에 도시한 가변임피던스회로는 차동증폭회로(8),(9)로 구성되고, 저항소자(7)는 차동증폭회로(8)를 구성하는 트랜지스터(Q1),(Q2)의 이미터사이에 접속되며, 용량소자(4)는 차동증폭회로(9)를 구성하는 트랜지스터(Q3),(Q4)의 이미터사이에 접속된다. 다른 구성은 제1도 및 제2도에 도시한 제1실시예와 마찬가지이다.

용량소자(4)의 용량값을 C_2,저항소자(7)의 저항값을 R₁이라 하면, 제1실시예에서 식[26],[24]는 각각 다음과 같이 다시 쓸 수 있다.

또한, 전류 i₁은 다음과 같이 된다.

즉, 제1실시예에서와 같이, 새로운 용량값 C는 다음과 같이 전압 V₁과 전류 i₁사이에 가해진다.

그러므로, 저항값 R₃와 R₁의 비를 선정함으로써, 초기용량값 C₂로부터 새로운 용량값 C를 구할 수 있다.

제5도 및 제6도는 본 발명의 제3실시예에 관한 것이다. 이 실시예에 있어서는 제5도에 도시한 바와 같이, 차동증폭회로(2)의 출력단자쌍은 전류-전류변환회로(20)를 경유하여 차동증폭회로(1)의 입력단자쌍에 접속되어 있다. 전류-전류변환회로(20)는, 예를 들면, 제6도에 도시한 바와 같이 트랜지스터(Q5)∼(Q8)의 전류원(2I2)으로 구성된 길버트곱셈회로(Gilbert multiplication circuit)에 의해 실현될 수 있다. 한편, 이 전류-전류변환회로(20)의 트랜지스터(Q7),(Q8)에는 베이스바이어스가 전압원(V2)으로부터 인가된다. 기타 다른 구성은 제2도 및 제4도와 거의 마찬가지이다.

이러한 전류-전류변환회로(20)가 사용되면, 차동증폭회로(2)의 전류값은 차동증폭회로(2)의 구성과는 무관하게 변한다. 즉, 전류 i1을 다른 전류 i₁'로 변환하는 계수를 k라 하면, 그 관계는 다음과 같다.

식[32]를 식[27]에 대입하면, 변환전류 i₁'는 다음과 같이 표현된다.

그러므로, 변환후의 용량값C'는 다음과 같다.

식[34]로부터 알 수 있는 바와 같이, 새로운 용량값 C'는 k와 R₃/R₂를 곱하여 구한 양에 의해 증감한다. k는 I₂/I₀으로 정해지기 때문에, 식[34]는 최후로 다음과 같이 된다.

즉, 제6도의 실시예에 의하면, 용량값은 저항성분비(R₃/R₂)뿐만 아니라 전류성분비(I₂/I₀)에 의해서도 변화될 수 있으므로, 보다 큰 용량값을 구할 수 있다.

제7도는 본 발명의 제4실시예를 도시한 것으로서, 제3도의 실시예에 전류-전류변환회로(20)가 첨가된 것이다. 제7도에 역시, 차동증폭회로(9)의 전류값은 차동증폭회로(9)의 구성과는 무관하게 변한다. 제7도에서, 변환후의 용량값 C'는 다음과 같다.

제5도 내지 제7도의 실시예에 도시한 바와 같이 전류-전류변환회로(20)가 사용되면, 다음과 같이 이점이 있다. 본 발명의 가변임피던스회로의 저항소자 및 용량소자는 반도체칩속에 형성되므로, 그들의 값은 고정된다. 그러나, 실제로는 상기 가변임피던스회로를 사용하여 필터회로를 구성하면, 필터의 주파수특성은 극히 미소하게 변하는 것이 바람직할 경우가 있다. 이 경우에 있어서, 전류-전류변환회로(20)의 사용에 의해, 필터회로는 일종의 가변저항기능을 제공할 수 있어, 손쉽게 바람직한 주파수 특성이 실현될 수 있다.

제8도는 제6도의 실시예를 변형한 본 발명의 제5실시예를 도시한 것이다. 즉, 제6도의 선형저항소자(6),(6) 대신에 트랜지스터(Q9),(Q10)로 구성된 비선형 특성저항(21),(21)이 사용되고, 이들 트랜지스터(Q9),(Q19)에는 전압원(V₂)으로부터 베이스바이어스가 인가된다. 반면에, 제8도와 같은 구성에 있어서, 저항소자는 차동증폭회로(22)를 구성하는 트랜지스터(Q3),(Q4)의 이미터사이에 접속되어 있지 않다.

제8도의 실시예에서, 트랜지스터(Q9),(Q10), 차동증폭회로(22)를 구성하는 트랜지스터(Q3),(Q4) 및 전류원(2I₀)은 제6도의 길버트곱셈회로(20)와 대략 등가적인 전류-전류변환기능을 수행한다. 따라서 전류-전류변환기능이 간단한 회로구조로 실현된다. 또한, 제8도와 같이 구성하면, 트랜지스터(Q9),(Q10)의 베이스전위는 전압원(V2)의 전위에 의해 고정되고, 차동증폭회로(22)를 구성하는 트랜지스터(Q3),(Q4)의 이미터전위 또한 특정한 전위에서 거의 고정된다. 그러므로, 특히, 공급전압이 작을 경우, 회로설계가 상당히 용이해지고, 차동증폭회로(1)를 구성하는 트랜지스터(Q1),(Q2)의 동적 범위가 확장될 수 있다.

제9도는 제2도의 실시예를 개량한 본 발명의 제6실시예이다. 제2도의 트랜지스터(Q1) 대신에, 연산증폭기(24)가 사용되고, 제2도의 트랜지스터(Q2) 대신에 연산증폭기(25)가 사용된다. 연산증폭기(24)는 트랜지스터(Q11)∼(Q14),(Q19)와 전류원(I3)으로 구성되고, 연산증폭기(25)는 트랜지스터(Q15)∼(Q18),(Q20)와 전류원(I3)으로 구성된다.

이와 같이 구성하면, 트랜지스터(Q19),(Q20)의 이미터저항은 연산증폭기(24),(25)의 개방이득에 대해 역비례로 작아진다. 그 결과, 용량소자(3)에 직렬로 가해지는 저항성분은 감소된다.

제10도는 가변저항회로에 적용된 본 발명의 실시예이다.

제10도의 실시예는 제8도의 구성의 수정변형예로서 제8도와 동일한 부분에는 같은 참조부호를 표기하고, 그에 대한 반복설명은 생략한다. 트랜지스터(Q21)와 가변전압원(V₃)은 전류원을 형성하고, 전류(IX)는 차동증폭회로(2)내에 공급된다. 한편, 저항(26),(27)은 차동증폭회로(1)를 구성하는 트랜지스터(Q1),(Q2)의 이미터사이에서 직렬로 접속되고, 정전류원(28)은 그들의 접속점 및 기준전위사이에 접속되어 있다.

정전류원(28)에 흐르는 전류를 I₀이라 하면, 트랜지스터(Q1),(Q2),(Q9),(Q10)의 미분이미터저항 r_eN은 다음과 같이 표현된다.

여기서 k는 볼쯔만상수, T는 절대온도, q는 전자의 전기전하량이다.

입력단자(29),(30)에 가해진 전위를 V₄, V₅라 할 때, 이 전위 V₄, V₅가 변화하면, 트랜지스터(Q1),(Q2)에 흐르는 이미터전류는 변한다. 동시에 트랜지스터(Q9),(Q10)에 흐르는 이미터전류도 변하며, 따라서, 트랜지스터(Q9),(Q10)의 이미터전위 V₆, V₇도 변화한다. 또한, 전압(V₄-V₅)에 대한 전압(V7₇-V₆)의 변화율, 즉 전압증폭인자 G_N은 다음 식으로 주어진다.

여기서 R은 저항(26),(27)의 저항값이며, 트랜지스터(Q9),(Q10)의 이미터직렬저항을 증가하는 역할을 한다. 트랜지스터(Q21)의 콜렉터전류를 I_X라 하면, 트랜지스터(Q3),(Q4)의 각 이미터전류와 콜렉터전류는 I_X/2이다. 그러므로, 트랜지스터(Q3),(Q4)의 미분이미터저항 r_ep는 다음과 같이 주어진다.

또한, 이때, 정전류원(31),(32)에 흐르는 전류값이 I_X/2로 설정되면, 입력단자(29),(30)로부터 흐르는 전류는 0이 되어 매우 편리하게 된다. 트랜지스터(Q3),(Q4)의 베이스사이에 발생된 전압(V₇-V₆)의 변화에 의한 트랜지스터(Q3),(Q4)의 콜렉터전류의 변화율, 즉 전압-전류변환인자(상호콘덕턴스) g_mp는 다음과 같이 주어진다.

트랜지스터(Q3),(Q4)의 콜렉터전류의 변화는 입력단자(29),(30)로부터 흐르는 전류 I₁, I₂의 변화와 같다. 그러므로, 전위 V₄, V₅의 변화에 의한 전류 I₁, I₂의 변화율 d(I₁-I₂)/d(V₄-V₅)는 다음과 같이 주어진다.

또한, 전류 I₁의 변화와 전류 I₂의 변화는 서로 동일하기 때문에, 입력단자(29),(30)로부터 본 저항값 d(V₄-V₅)/dI₁은 다음과 같이 표현된다.

식[41]로부터 알 수 있는 바와 같이, 저항값은 계수{2(r_eN+R)r_eN}과 트랜지스터(Q3),(Q4)의 미분이미터저항 r_ep의 곱과 같다. 여기서, 저항(26),(27)의 저항값 R은 양의 값이며, 계수{2(r_eP+R)/R_eN}은 2보다 크다. 한편, 입력단자(29),(30)에서 본 저항값을 변화시키기 위해서는, 가변전압원(V₃)의 전압값을 변화시키고 트랜지스터(Q21)의 콜렉터전류(I_X)를 변화시킴으로써, 미분이미터저항(r_ep)이 변화하는 것을 이용하면 된다.

제10도의 실시예에 의하면, 미분이미터저항 r_ep의 가변폭을 비교해볼 때, 저항값은 2배이상의 폭으로 변화됨을 알 수 있다.

제10도의 실시예에서는 트랜지스터(Q3)의 콜렉터를 트랜지스터(Q2)의 베이스에, 트랜지스터(Q4)의 콜렉터를 트랜지스터(Q1)의 베이스에 접속하였으나, 트랜지스터(Q3),(Q4)의 콜렉터를 상호교환해서 접속해도 된다. 이 경우, 입력단자(29),(30)에서 본 저항값으로서, 음의 저항을 실현할 수 있다. 또한, 제10도의 실시예에서는, 트랜지스터(Q9),(Q10)를 트랜지스터(Q1),(Q2)의 저항부하로서 사용하였으나, 제2도와 같이 통상의 저항소자를 사용하는 것도 가능함은 물론이다.

이와 같이, 제10도의 실시예에 의하면, 트랜지스터의 미분이미터저항의 가변폭보다 넓은 폭으로 저항값을 변화시킬 수 있고, 차동증폭회로의 트랜지스터쌍에 접속되는 전류원의 전류값을 변화시킴으로써 저항값의 가변폭을 자유로이 변화시킬 수 있다.

제11도는 본 발명의 제8실시예에 관한 것이다. 제11도에서, 제2의 구성과 실제로 등가인 가변용량회로(100),(101)는 캐스케이드 접속되어 있다. 용량소자(33)는 가변용량회로(101)의 차동증폭회로(1)를 구성하는 트랜지스터(Q1),(Q2)의 이미터사이에 접속되어 있다. 상기 용량소자(33)의 용량값을 C₂, 가변용량회로(100)의 트랜지스터(Q1)의 베이스에 접속된 저항소자(34)의 저항값을 R₃₄, 기준전위와 가변용량회로(100)의 트랜지스터(Q2)의 베이스사이에 접속된 저항소자(35)의 저항값을 R₃₅라고 하면, 그의 나머지 구성은 제2도와 동일하다.

상기 실시예는, 다음의 원리를 근거로 큰(이론상 무한대) 용량을 얻기 위해 고안된 것이다.

두 용량소자의 용량값을 -C_A, C_B,이들 소자를 직렬로 접속한 합성용량값을 C라 하면, 다음과 같은 관계가 구해진다.

그러므로, C는 다음과 같이 된다.

또한, C_A=C_B이며, C는 무한대이다. 일반적으로, 반도체집적회로에 있어서, 소자의 상대정밀도는 극히 높기 때문에 회로가 예를 들면, C_A=1.01C_B가 되도록 설계되면, C는 다음과 같이 되어

100배 이상의 용량값은 쉽게 얻어진다. 같은 원래에 의해 음의 용량도 실현될 수 있다.

이하, 제11도의 구성에 의한 동작에 대해 설명한다

가변용량회로(100)의 트랜지스터(Q1)의 베이스 AC 전압을 V₀, 트랜지스터(Q2)의 베이스 AC 전압을 V_b라 하면, 다음과 같다.

여기서, 두 가변용량회로(100),(101)를 대칭으로 하고, R₂=R₃이라고 하면, 식[45],[46]으로부터 다음과 같이 된다.

식[45]에 식[47]을 대입하면, 다음과 같이 된다.

식[48]로부터, 다음 식이 얻어진다.

그러므로, C₁=C₂이면, Q는 무한대이며, 극히 고감도인 2차 저대역 필터가 실현될 수 있다.

한편, 저항값 R₃₅가 매우 큰 값이면, 다음과 같이 된다.

또한, C₁=C₂이며, 매우 큰 용량값

과 등가인 1차 저대역 필터가 실현될 수 있다.

반도체집적회로의 집적도가 진전됨에 따라서, 외부부품, 특히 반도체칩속에 큰 용량을 갖는 용량소자를 내장할 것이 요구된다. 일반적으로, 반도체집적회로에 있어서, 용량, 저항, 트랜지스터 등의 소자의 상대 정밀도가 매우 높기 때문에, 제11도에 있어 두 용량소자(3),(33)의 용량값 C₁, C₂를 거의 일정하게(예를 들면 C₁=1.01C₂) 손쉽게 설정할 수 있다. 그러므로, 지금까지, 반도체칩속에는, 경제적인 관점에서 약 100_PF만 의 용량값을 실현하는 것이 한계였으나, 이와 반대로, 제11도와 같은 구성에 있어서는, 매우 큰 용량값이 반도체집적회로속에서 실현될 수 있다.

Claims

트랜지스터쌍(Q1,Q2)의 이미터사이에 접속된 임피던스소자(3)와 입력단자쌍과 출력단자쌍을 구비한 제1차동증폭회로(1)와, 입력단자쌍과 출력단자쌍을 구비한 제2차동증폭회로(2)와, 상기 제1차동증폭회로(1)의 출력단자쌍을 상기 제2차동증폭회로(2)의 입력단자쌍에 접속하는 수단과, 상기 제2차동증폭회로(2)의 출력단자쌍을 상기 제1차동증폭회로(1)의 입력단자쌍에 접속하는 수단과, 상기 제2차동증폭회로(2)의 입력단자사이에 접속된 저항소자(6)로 구성된 것을 특징으로 하는 가변임피던스회로.
제1항에 있어서, 상기 임피던스소자(3)가 용량소자인 것을 특징으로 하는 가변임피던스회로.
제2항에 있어서, 상기 제2차동증폭회로(2)의 트랜지스터쌍(Q3,Q4)의 이미터사이에 저항소자(5)가 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 가변임피던스회로.
제1항에 있어서, 상기 제2차동증폭회로(2)의 트랜지스터쌍(Q3,Q4)의 이미터사이에 저항소자(5)가 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 가변임피던스회로.
트랜지스터쌍의 이미터사이에 접속된 임피던스소자(4)와 입력단자쌍과 출력단자쌍을 구비한 제1차동증폭회로(9)와, 입력단자쌍과 출력단자쌍을 구비한 제2차동증폭회로(8)와, 상기 제1차동증폭회로(9)의 출력단자쌍을 상기 제2차동증폭회로(8)의 입력단자쌍에 접속하는 수단과, 상기 제2차동증폭회로(8)의 출력단자쌍을 상기 제1차동증폭회로(9)의 입력단자쌍에 접속하는 수단과, 상기 제1차동증폭회로(9)의 입력단자사이에 접속된 저항소자(6)로 구성된 것을 특징으로 하는 가변임피던스회로.
제5항에 있어서, 상기 임피던스소자(4)가 용량소자인 것을 특징으로 하는 가변임피던스회로.
제6항에 있어서, 상기 제2차동증폭회로(8)의 트랜지스터쌍(Q1,Q2)의 이미터사이에 저항소자(7)가 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 가변임피던스회로.
제5항에 있어서, 상기 제2차동증폭회로(8)의 트랜지스터쌍(Q1,Q2)의 이미터사이에 저항소자(7)가 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 가변임피던스회로.
트랜지스터쌍의 이미터사이에 접속된 임피던스소자(3)와 입력단자쌍과 출력단자쌍을 구비한 제1차동증폭회로(1)와, 입력단자쌍과 출력단자쌍을 구비한 제2차동증폭회로(2)와, 상기 제1차동증폭회로(1)의 출력단자쌍을 상기 제2차동증폭회로(2)의 입력단자쌍에 접속하는 제1접속수단과, 상기 제1차동증폭회로(2)의 출력단자쌍을 상기 제1차동증폭회로(1)의 입력단자쌍에 접속하는 제2접속수단으로 구성되고, 전류-전류변환회로(20)를 포함한 상기 제2접속수단은, 출력단자쌍이 상기 제1차동증폭회로(1)의 입력단자쌍에 접속되고, 입력단자쌍이 상기 제2차동증폭회로(2)의 출력단자쌍에 접속된 제3차동증폭회로(Q5,Q6)와, 상기 제3차동증폭회로(Q5,Q6)의 공통이미터에 접속된 정전류원(2I₂)과, 상기 제2차동증폭회로(2)의 출력단자쌍의 각각과 전원전위사이에 접속된 트랜지스터쌍(Q7,Q8)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 가변임피던스회로.
제1트랜지스터상(Q1,Q2)의 이미터사이에 접속된 임피던스소자와 입력단자쌍과 출력단자쌍을 구비한 제1차동증폭회로(1)와, 제2트랜지스터쌍(Q3,Q4)과 입력단자쌍과 출력단자쌍을 구비한 제2차동증폭회로(22)와, 상기 제1차동증폭회로(1)의 출력단자쌍을 상기 제2차동증폭회로(22)의 입력단자쌍에 접속하는 수단과, 상기 제2차동증폭회로(22)의 출력단자쌍을 상기 제1차동증폭회로(1)의 입력단자쌍에 접속하는 수단과, 상기 제2차동증폭회로(22)의 제2트랜지스터쌍(Q3,Q4)의 공통이미터와 제1전압원(V1) 사이에 접속된 정전류원(2I0)과, 상기 제2차동증폭회로(22)의 입력단자쌍의 각각과 상기 제1전압원(V₁) 사이에 접속된 제3트랜지스터쌍(Q9,Q10)과, 상기 제3트랜지스터쌍(Q9,Q10)에 베이스바이어스를 공급하는 제2전압원(V₂)으로 구성된 것을 특징으로 하는 가변임피던스회로.
트랜지스터쌍(Q1,Q2)의 이미터사이에 접속된 제1임피던스소자(3)와 입력단자쌍과 출력단자쌍을 구비한 제1차동증폭회로(1)와, 입력단자쌍과 출력단자쌍을 구비한 제2차동증폭회로(2)와, 상기 제1차동증폭회로(1)의 출력단자쌍을 상기 제2차동증폭회로(2)의 입력단자쌍에 접속하는 수단과, 상기 제2차동증폭회로(2)의 출력단자쌍을 상기 제1차동증폭회로(1)의 입력단자쌍에 접속하는 수단과, 트랜지스터쌍의 이미터사이에 접속한 제2임피던스소자(33)와 입력단자쌍과 출력단자쌍을 구비한 제3차동증폭회로(1')와, 입력단자쌍과 출력단자쌍을 구비한 제4차동증폭회로(2')와, 상기 제3차동증폭회로(1')의 출력단자쌍을 상기 제4차동증폭회로(2')의 입력단자쌍에 접속하는 수단과, 상기 제1차동증폭회로(1)의 한쪽의 입력단자를 상기 제3차동증폭회로(1')의 한쪽의 입력단자에 접속하는 수단으로 구성된 것을 특징으로 하는 가변임피던스회로.