(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の入力に基準信号を入力し、所定の寄生容量を各々含む第１のトランジスタ対と、その第１のトランジスタ対に流れる電流を制御する第１の電流源と、その第１のトランジスタ対の出力ノードに一方が接続され、他方が接地された第１の容量を有する基準フィルタ回路と、
前記基準フィルタ回路の誤差を検出し、前記第１の電流源に流れる電流を制御する信号を出力する誤差検出回路と、
一方の入力に入力信号を受け、所定の寄生容量を各々含む第２のトランジスタ対と、その第２のトランジスタ対に流れる電流を制御する第２の電流源と、その第２のトランジスタ対の出力ノードに一方が接続され、他方が接地され、前記第１の容量の値より大きな値を持つ第２の容量を有する所望フィルタ回路とを備え、
前記誤差検出回路の出力に基づき、前記第２の電流源に流れる電流の値が前記第１の電流源に流れる電流の値と同じになるように制御されるとともに、
前記第１の容量の値と前記第２の容量の値との比に基づき、前記所望フィルタ回路の特性が設定されることを特徴とするフィルタ回路であって、
前記第２のトランジスタ対の各トランジスタに含まれる寄生容量の各々の値が、前記第１のトランジスタ対の各トランジスタに含まれる寄生容量の各々の値より大きくなるように、前記第２のトランジスタ対のトランジスタ形状を前記第１のトランジスタ対のトランジスタ形状と異なるようにしたことを特徴とするフィルタ回路。
【請求項２】
前記第２のトランジスタ対の各トランジスタに含まれる寄生容量の各々の値と前記第１のトランジスタ対の各トランジスタに含まれる寄生容量の各々の値との比が前記第２の容量の値と前記第１の容量の値の比と等しくなるように、前記第２のトランジスタ対のトランジスタ形状を前記第１のトランジスタ対のトランジスタ形状と異なるようにしたことを特徴とする請求項１記載のフィルタ回路。
【請求項３】
一方の入力に基準信号を入力し、所定の寄生容量を各々含む第１のトランジスタ対と、その第１のトランジスタ対に流れる電流を制御する第１の電流源と、その第１のトランジスタ対の出力ノードに一方が接続され、他方が接地された第１の容量を有する基準フィルタ回路と、
前記基準フィルタ回路の誤差を検出し、前記第１の電流源に流れる電流を制御する信号を出力する誤差検出回路と、
一方の入力に入力信号を受け、所定の寄生容量を各々含む第２のトランジスタ対と、その第２のトランジスタ対に流れる電流を制御する第２の電流源と、その第２のトランジスタ対の出力ノードに一方が接続され、他方が接地され、前記第１の容量の値より大きな値を持つ第２の容量を有する所望フィルタ回路とを備え、
前記誤差検出回路の出力に基づき、前記第２の電流源に流れる電流の値が前記第１の電流源に流れる電流の値と同じになるように制御されるとともに、
前記第１の容量の値と前記第２の容量の値との比に基づき、前記所望フィルタ回路の特性が設定されることを特徴とするフィルタ回路であって、
前記第２のトランジスタ対のトランジスタ形状は、前記第１のトランジスタ対のトランジスタ形状と同じ形状であり、更に前記第２のトランジスタ対の出力ノードに一端が接続されるとともに、他端のうち一端が開放された所定の寄生容量を含む第３のトランジスタを設けたことを特徴とするフィルタ回路。
【請求項４】
前記第３のトランジスタを複数設けたことを特徴とする請求項３記載のフィルタ回路。
【請求項５】
前記第３のトランジスタは、前記第２のトランジスタ対の各トランジスタに含まれる寄生容量の値と前記第３のトランジスタの寄生容量値との合計値と、前記第１のトランジスタ対のトランジスタに含まれる寄生容量の値との比が、前記第２の容量の値と前記第１の容量の値との比となるような寄生容量を含むことを特徴とする請求項３記載のフィルタ回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は半導体集積回路に関するものであり、特に、その製造時のばらつきに関係なく一定のフィルタ特性を得ることを目的としたフィルタ回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体集積回路は、同じ種類の素子であればその値の比が常にほぼ一定であるという性質があり、これを利用して、回路の特性のばらつきを抑えることができる。
しかし、素子の値の絶対値は製造時にばらつくことがあり、また、異なる種類の素子の間でばらつきに相関関係がないために、例えば抵抗と容量の値によって特性が決まるフィルタ回路では、製造時のばらつきによって特性もばらついてしまうことになる。
このような問題を解決するために、素子値がばらついても回路の特性を一定に保つ自動調整回路が従来より考えられている。
【０００３】
図４は、従来のフィルタ自動調整回路を示す図である。
図４において、１１は所望のフィルタ回路、１は入力端子、２は出力端子、１２は基準フィルタ回路、１３は基準信号源、１４，１５は抵抗、１６，１７は同じ特性を持つ振幅検出回路、１８は誤差検出回路である。
【０００４】
次に、動作について説明する。
基準信号源１３は、通常、振幅，周波数が一定の基準信号を発生する。基準信号は基準フィルタ回路１２に入力され、そのフィルタ特性に応じて減衰され、振幅検出回路１６に入力される。
一方、基準信号は抵抗１４，１５によって一定の減衰を受けた後、振幅検出回路１７に入力される。
【０００５】
次に、振幅検出回路１６，１７の出力信号は、誤差検出回路１８に入力される。誤差検出回路１８では、２つの振幅検出回路の出力の差に応じた信号を出力し、基準フィルタ回路１２の減衰量を抑制する。
その制御の仕方は、基準フィルタ回路１２の出力振幅が、抵抗１４，１５を通過した後の振幅よりも大きいときは、基準フィルタ１２の減衰量が大きくなる方向に、また逆に、基準フィルタ回路１２の出力振幅が、抵抗１４，１５を通過した後の振幅よりも小さくなるときは、基準フィルタ回路１２の減衰量が小さくなる方向に働くようになっている。
【０００６】
その結果、基準フィルタ回路１２による減衰量は、抵抗１４，１５による減衰量と等しくなる。抵抗１４，１５による減衰量は常に一定であるので、基準フィルタ回路１２による減衰量も一定に保たれる。すなわち、基準フィルタ回路１２の特性を一定に保つことができる。
【０００７】
一方、所望フィルタ回路１１も、基準フィルタ回路１２と同じ制御が行われている。所望フィルタ回路１１の内部の回路構成は基準フィルタ回路１２と同じであり、フィルタ特性を決める回路定数のみ、所望の特性になるように選ばれている。
したがって、所望フィルタ回路１１も、基準フィルタ回路１２と同様に特性が一定に保たれている。
【０００８】
図５は、図４における所望フィルタ回路１１、基準フィルタ回路１２の具体的回路構成を示す一例である。
この回路は一次のローパスフィルタであり、容量２９の値をＣ、電流源３０の値をＩとすると、カットオフ周波数は次の式で表される。
ｆｃ＝Ｉ／４πＣＶＴ …………（式１）
但し、ＶＴ ＝ｋＴ／ｑであり、ｋはボルツマン定数、Ｔは絶対温度、ｑは電子の電荷を表す。
この式から、このフィルタ回路の特性は、容量Ｃと電流源Ｉの値で決まることがわかる。
また、図５の点線で示している容量３６は、トランジスタ３２のコレクタ・基板間に付く寄生容量、トランジスタ３４のコレクタ・ベース間に付く寄生容量、及びトランジスタ３５のベース・コレクタ間に付く寄生容量を合計したものである。この寄生容量３６は、交流的には、容量２９と並列に接続されているのと等価である。
【０００９】
従って、寄生容量３６の値が、容量２９の値に対して無視できない大きさがあるとき、フィルタ特性も寄生容量の値を考慮する必要がある。その場合、寄生容量３６の値をＣxとすると、図５のフィルタ回路のカットオフ周波数は、
ｆｃ＝Ｉ／４π（Ｃ＋ＣＸ）ＶＴ …………（式２）
となる。
【００１０】
図６は、図４のフィルタ自動調整回路の所望フィルタ１１と基準フィルタ１２を、図５に示すフィルタの具体的回路に置き換えたものである。
ここでは、基準フィルタ回路１２内の容量１９の値をＣ、所望フィルタ回路１１内の容量３の値をＡＣ（すなわちＣのＡ倍、Ａ>１）、それぞれの電流源２０，４の値をどちらもＩとする。
このとき、基準フィルタ回路１２のカットオフ周波数ｆｃ12は、
ｆｃ12＝Ｉ／４πＣＶＴ ……………（式３）
であり、また、所望フィルタ回路１１のカットオフ周波数ｆｃ11は、
ｆｃ11＝Ｉ／４πＡＣＶＴ …………（式４）
である。
従って、所望フィルタ回路１１のカットオフ周波数は、Ｃの値に関係な
く、常に基準フィルタ回路１２の１／Ａとなる。
【００１１】
よって、自動調整によって基準フィルタ回路１２の特性が一定に保たれているかぎり、所望フィルタ回路１１の特性も一定に保たれている。
ただし、式３，式４はトランジスタの寄生容量を考慮していない。
トランジスタの寄生容量が無視できない場合には、基準フィルタ回路１２のカットオフ周波数ｆｃ12は、
ｆｃ12＝Ｉ／４π（Ｃ＋ＣＸ）ＶＴ ……………（式５）
であり、また、所望フィルタ回路１１のカットオフ周波数ｆｃ11は、
ｆｃ11＝Ｉ／４π（ＡＣ＋ＣＸ）ＶＴ …………（式６）
となる。
基準フィルタ回路１１と所望フィルタ回路１２は、容量１９，３の値以外は同じ回路構成であるので、トランジスタによる寄生容量はどちらもＣＸで表している。
【００１２】
式５，式６から、所望フィルタ回路１１のカットオフ周波数と基準フィルタ回路１２のカットオフ周波数の比は、
（Ｃ＋ＣＸ ）／（ＡＣ＋ＣＸ ）…………………（式７）
となる。仮に、製造時のばらつきによって、容量３，１９の値が変動した場合、トランジスタの寄生容量はその変動とは無関係なため、式７の値も変動してしまう。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように、フィルタ回路を構成しているトランジスタの寄生容量の大きさが、フィルタ回路の特性を決める本来の容量の値に対して無視できないとき、自動調整回路の働きによって基準フィルタ回路の特性が一定に保たれたとしても、製造時のばらつきによって所望フィルタ回路の特性がずれてしまうという問題があった。
【００１４】
刊行物としての先行技術としては、特開昭６０−１２３１２５号公報があるが、この先行技術によっては、このような問題を解決できるものではなかった。
【００１５】
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、フィルタ回路を構成しているトランジスタの寄生容量の大きさが、フィルタ回路の特性を決める本来の容量の値に対して無視できないときでも、フィルタ回路の特性が製造時のばらつきの影響を受けないようなフィルタ回路を得ることを目的としている。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
第１の発明のフィルタ回路においては、一方の入力に基準信号を入力し、所定の寄生容量を各々含む第１のトランジスタ対と、その第１のトランジスタ対に流れる電流を制御する第１の電流源と、その第１のトランジスタ対の出力ノードに一方が接続され、他方が接地された第１の容量を有する基準フィルタ回路と、
前記基準フィルタ回路の誤差を検出し、前記第１の電流源に流れる電流を制御する信号を出力する誤差検出回路と、
一方の入力に入力信号を受け、所定の寄生容量を各々含む第２のトランジスタ対と、その第２のトランジスタ対に流れる電流を制御する第２の電流源と、その第２のトランジスタ対の出力ノードに一方が接続され、他方が接地され、前記第１の容量の値より大きな値を持つ第２の容量を有する所望フィルタ回路とを備え、
前記誤差検出回路の出力に基づき、前記第２の電流源に流れる電流の値が前記第１の電流源に流れる電流の値と同じになるように制御されるとともに、
前記第１の容量の値と前記第２の容量の値との比に基づき、前記所望フィルタ回路の特性が設定されることを特徴とするフィルタ回路であって、
前記第２のトランジスタ対の各トランジスタに含まれる寄生容量の各々の値が、前記第１のトランジスタ対の各トランジスタに含まれる寄生容量の各々の値より大きくなるように、前記第２のトランジスタ対のトランジスタ形状を前記第１のトランジスタ対のトランジスタ形状と異なるようにしたものである。
【００１７】
第２の発明のフィルタ回路においては、第１の発明において、前記第２のトランジスタ対の各トランジスタに含まれる寄生容量の各々の値と前記第１のトランジスタ対の各トランジスタに含まれる寄生容量の各々の値との比が前記第２の容量の値と前記第１の容量の値の比と等しくなるように、前記第２のトランジスタ対のトランジスタ形状を前記第１のトランジスタ対のトランジスタ形状と異なるようにしたものである。
【００１８】
第３の発明のフィルタ回路においては、一方の入力に基準信号を入力し、所定の寄生容量を各々含む第１のトランジスタ対と、その第１のトランジスタ対に流れる電流を制御する第１の電流源と、その第１のトランジスタ対の出力ノードに一方が接続され、他方が接地された第１の容量を有する基準フィルタ回路と、
前記基準フィルタ回路の誤差を検出し、前記第１の電流源に流れる電流を制御する信号を出力する誤差検出回路と、
一方の入力に入力信号を受け、所定の寄生容量を各々含む第２のトランジスタ対と、その第２のトランジスタ対に流れる電流を制御する第２の電流源と、その第２のトランジスタ対の出力ノードに一方が接続され、他方が接地され、前記第１の容量の値より大きな値を持つ第２の容量を有する所望フィルタ回路とを備え、
前記誤差検出回路の出力に基づき、前記第２の電流源に流れる電流の値が前記第１の電流源に流れる電流の値と同じになるように制御されるとともに、
前記第１の容量の値と前記第２の容量の値との比に基づき、前記所望フィルタ回路の特性が設定されることを特徴とするフィルタ回路であって、
前記第２のトランジスタ対のトランジスタ形状は、前記第１のトランジスタ対のトランジスタ形状と同じ形状であり、更に前記第２のトランジスタ対の出力ノードに一端が接続されるとともに、他端のうち一端が開放された所定の寄生容量を含む第３のトランジスタを設けたものである。
【００１９】
第４の発明のフィルタ回路においては、第３の発明において、前記第３のトランジスタを複数設けたものである。
【００２０】
第５の発明フィルタ回路においては、第３の発明において、前記第３のトランジスタは、前記第２のトランジスタ対の各トランジスタに含まれる寄生容量の値と前記第３のトランジスタの寄生容量値との合計値と、前記第１のトランジスタ対のトランジスタに含まれる寄生容量の値との比が、前記第２の容量の値と前記第１の容量の値との比となるような寄生容量を含むようにしたものである。
【００２１】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１を示す図である。回路構成は、図６の従来例と同一である。
図１において、１１は所望のフィルタ回路、１は入力端子、２は出力端子、３は容量、４は電流源、５〜９はトランジスタ、１０は寄生容量である。
１２は基準フィルタ回路、１３は基準信号源、１４，１５は抵抗、１６，１７は同じ特性を持つ振幅検出回路、１８は誤差検出回路である。
１９は容量、２０は電流源、２１〜２５はトランジスタ、２６は寄生容量である。
【００２２】
ただし、図１において、所望フィルタ回路１１内のトランジスタ５，６は、それぞれ基準フィルタ回路１２内のトランジスタ２１，２２に対して、コレクタ・基板間に付く寄生容量がＡ倍になるように、トランジスタの形状のレイアウト設計を行う。
なお、トランジスタ５，６の形状は同一であることは言うまでもない。
【００２３】
同様に、所望フィルタ回路１１内のトランジスタ７，８は、基準フィルタ回路１２内のトランジスタ２３，２４に対して、コレクタ・ベース間に付く寄生容量がＡ倍になるように、また、所望フィルタ回路１１内のトランジスタ９は、基準フィルタ回路１２内のトランジスタ２５に対して、ベース・コレクタ間に付く寄生容量がＡ倍になるように、それぞれトランジスタの形状のレイアウト設計を行う。
【００２４】
以上のように、トランジスタ５，６，７，８，９の所定の寄生容量がそれぞれトランジスタ２１，２２，２３，２４，２５のＡ倍になるようにする（図１のトランジスタ５，６，７，８，９の横に、“Ａ”と記述して、この様子を表している）。
こうすることにより、所望フィルタ回路１１内の容量３と並列に接続される寄生容量１０の値は、基準フィルタ回路１２内の容量１９と並列に接続される寄生容量２６の値のＡ倍になる。
すなわち、基準フィルタ回路１２内の寄生容量の値をＣＸとすると、所望フィルタ回路１１内の寄生容量１０の値は、ＡＣＸとなる。
【００２５】
このとき、寄生容量を考慮して、基準フィルタ回路１２のカットオフ周波数ｆｃ12，所望フィルタ回路１１のカットオフ周波数ｆｃ11はそれぞれ、式８，式９となる。
ｆｃ12＝Ｉ／４π（Ｃ＋ＣＸ）ＶＴ ……………（式８）
ｆｃ11＝Ｉ／４π（ＡＣ＋ＡＣＸ）ＶＴ …………（式９）
【００２６】
式８，式９から、所望フィルタ回路１１のカットオフ周波数は、Ｃの値に関係なく、常に基準フィルタ回路１２の１／Ａとなる。
よって、自動調整によって基準フィルタ回路１２の特性が一定に保たれているかぎり、所望フィルタ回路１１の特性も一定に保たれている。
すなわち、寄生容量の影響がキャンセルされ、その影響が補償されている。
【００２７】
実施の形態２．
図２は、この発明の実施の形態２を示す図である。
所望フィルタ回路１１以外の回路構成は、図１に示す実施の形態１と同一である。
図１では、フィルタ回路の構成上、トランジスタ５と６、及びトランジスタ７と８はそれぞれ同一形状にする必要があった。そのため、トランジスタ５と７は容量３に対し適正容量の影響がないにもかかわらず、形状をそれぞれトランジスタ６とトランジスタ８に合わせて大きくする必要があった。
【００２８】
一方、図２では、トランジスタ５，６，７，８の形状は、それぞれトランジスタ２１，２２，２３，２４と同一であるが、トランジスタ９のベース・コレクタ間の寄生容量値がトランジスタ２５のＡ倍となる形状とし、コレクタ・基板間の寄生容量がトランジスタ６の（Ａ−１）倍の形状を持つトランジスタ３７を、また、コレクタ・ベース間の寄生容量がトランジスタ８の（Ａ−１）倍の形状を持つトランジスタ３８を、それぞれ図に示すように追加することによって、寄生容量１０の値を実施の形態１と同じにすることができ、同様の効果が得られる。
【００２９】
追加されたトランジスタ３７，３８は、どちらもエミッタが接続されていないため動作はしていないが、上述のようにその寄生容量は容量３と並列に接続される役割を果たす。
これにより、寄生容量の影響がキャンセルされ、その影響が補償される。その結果、実施の形態１と比べて半導体基板上で所望フィルタ回路１１が占める面積を削減することができる。
【００３０】
実施の形態３．
実施の形態１，２では、容量３に接続されているすべてのトランジスタの寄生容量について考慮しているが、実際には個々の寄生容量の大きさは同一ではなく、寄生容量の種類（ベース・コレクタ間，コレクタ・基板間等）や、ｎｐｎとｐｎｐの違いによって、それぞれ大きさが異なる。
従って、例えば一般に使用される接合分離方式の半導体集積回路においては、ｎｐｎトランジスタのコレクタ・基板間寄生容量が、他の寄生容量に比べて大きいため、所望フィルタ回路１１の容量３にコレクタが接続されているｎｐｎトランジスタの寄生容量のみ考慮すれば、目的はほぼ達せられる。
【００３１】
図３は、この例を図示したものであり、従来例の図６の回路図に対して、トランジスタ３７のみを追加したものである。トランジスタ３７は、コレクタ・基板間の寄生容量がトランジスタ６の（Ａ−１）倍の形状を持つものである。
これにより、寄生容量の影響がキャンセルされ、その影響が補償される。
その結果、容量３に並列に接続される寄生容量１０は、正確には寄生容量２６のＡ倍にはならないが（図３ではＡ’Ｃx としている）、トランジスタ８，９の寄生容量が十分小さければ、Ａ’＝Ａであり、実施の形態１，２とほぼ同様の効果が得られると共に、半導体基板上で所望フィルタ回路１１が占める面積をより削減することができる。
【００３２】
実施の形態４．
実施の形態１〜３においては、図５に示すような構成のフィルタ回路を使用したフィルタ自動調整回路の例について述べたが、その他の形式のフィルタ回路を使用した場合でも、フィルタの特性を決める本来の容量に対して、並列に接続される寄生容量を、本来の容量の大きさに比例して付加することができれば、同様の効果が得られるのはいうまでもない。
【００３３】
【発明の効果】
第１の発明によれば、寄生容量を増やすようにトランジスタ形状の変更を行い、寄生容量の影響を補償するようにしたので、フィルタ回路を構成しているトランジスタの寄生容量の大きさが、フィルタ回路の特性を決める本来の容量の値に対して無視できないときでも、フィルタ回路の特性が製造時のばらつきの影響を受けないようなフィルタ回路を得ることができる。
【００３４】
第２の発明によれば、所望フィルタ回路の容量の値と基準フィルタ回路の容量の値との比が所望フィルタ回路の容量の値と基準フィルタ回路の容量の値との比と等しくなるようにトランジスタ形状の変更を行い、寄生容量の影響を補償するようにしたので、フィルタ回路を構成しているトランジスタの寄生容量の大きさが、フィルタ回路の特性を決める本来の容量の値に対して無視できないときでも、フィルタ回路の特性が製造時のばらつきの影響を受けないようなフィルタ回路を得ることができる。
【００３５】
第３の発明によれば、寄生容量を増やすようにトランジスタの追加を行い、寄生容量の影響を補償するようにしたので、フィルタ回路を構成しているトランジスタの寄生容量の大きさが、フィルタ回路の特性を決める本来の容量の値に対して無視できないときでも、フィルタ回路の特性が製造時のばらつきの影響を受けないようなフィルタ回路を得ることができる。
【００３６】
第４の発明によれば、寄生容量を増やすように複数のトランジスタの追加を行い、寄生容量の影響を補償するようにしたので、フィルタ回路を構成しているトランジスタの寄生容量の大きさが、フィルタ回路の特性を決める本来の容量の値に対して無視できないときでも、フィルタ回路の特性が製造時のばらつきの影響を受けないようなフィルタ回路を得ることができる。
【００３７】
第５の発明によれば、所望フィルタ回路の容量の値と基準フィルタ回路の容量の値との比が所望フィルタ回路の容量の値と基準フィルタ回路の容量の値との比と等しくなるようにトランジスタの追加を行い、寄生容量の影響を補償するようにしたので、フィルタ回路を構成しているトランジスタの寄生容量の大きさが、フィルタ回路の特性を決める本来の容量の値に対して無視できないときでも、フィルタ回路の特性が製造時のばらつきの影響を受けないようなフィルタ回路を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１を示す回路図である。
【図２】この発明の実施の形態２を示す回路図である。
【図３】この発明の実施の形態３を示す回路図である。
【図４】フィルタ自動調整回路の構成の一例を示す図である。
【図５】フィルタ自動調整回路に使用されるフィルタ回路の一例を示す図である。
【図６】フィルタ自動調整回路の具体的回路例を示す図である。
【符号の説明】
１  入力端子、２  出力端子、３  容量、４  電流源、５〜９  トランジスタ、１０  寄生容量、１１  所望フィルタ回路、１２  基準フィルタ回路、１３基準信号、１４，１５  抵抗、１６，１７  同じ特性を持つ振幅検出回路、１８誤差検出回路、１９  容量、２０  電流源、２１〜２５  トランジスタ、２６寄生容量、３０  電流源、３７，３８  トランジスタ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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