(57)【要約】【課題】周波数特性を切換可能とされたフィルタ及び半導体集積回路装置に関し、小さい回路規模で、回路設計を容易に行えるフィルタ及び半導体集積回路装置を提供することを目的とする。【解決手段】本発明は、複数段のフィルタ回路（１１１、ＡＭＰ11／１１２、ＡＭＰ12；１１３、ＡＭＰ13：２１１、２１２、ＡＭＰ21）から構成され、必要とする周波数特性が切換可能とされたフィルタ（１００：２００）であって、複数段のフィルタ回路（１１１、ＡＭＰ11／１１２、ＡＭＰ12；１１３、ＡＭＰ13）のうちクオリティファクタＱが一定値より大きいフィルタ回路（１１１、ＡＭＰ11／１１２、ＡＭＰ12）を、必要とする周波数帯域（ｆc1、ｆc2）に応じた数だけ設け、必要とする周波数帯域（ｆc1、ｆc2）に応じてフィルタ回路（１１１、ＡＭＰ11／１１２、ＡＭＰ12：２１１、２１２、ＡＭＰ21）の接続を切り換えることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数段のフィルタ回路から構成され、必要とする周波数特性が切換可能とされたフィルタであって、
前記複数段のフィルタ回路のうちクオリティファクタＱが一定値より大きいフィルタ回路を、必要とする前記周波数帯域に応じた数だけ設け、
必要とする周波数帯域に応じてフィルタ回路の接続を切り換えるフィルタ。
【請求項２】
前記フィルタ回路は、能動素子回路と受動素子回路とを有するアクティブフィルタ回路から構成されている請求項１記載のフィルタ。
【請求項３】
必要とする周波数帯域に応じて接続が切り換えられるフィルタ回路は、前記能動素子回路が共通化され、
前記受動素子回路が必要とする周波数帯域に応じた数だけ設けられており、必要とする周波数帯域に応じて切り換えられる請求項２記載のフィルタ。
【請求項４】
複数段のフィルタ回路から構成され、必要とする周波数特性が切換可能とされたフィルタを有する半導体集積回路であって、
前記複数段のフィルタ回路のうちクオリティファクタＱの大きいフィルタ回路を必要とする前記周波数帯域に応じて複数設け、
必要とする周波数帯域に応じてクオリティファクタＱが一定値より大きいフィルタ回路を構成する複数のフィルタ回路の接続を切り換えることにより必要とする周波数帯域を得る半導体集積回路。
【請求項５】
前記フィルタ回路は、能動素子回路と受動素子回路とを有するアクティブフィルタ回路から構成されている請求項４記載の半導体集積回路。
【請求項６】
必要とする周波数帯域に応じて接続が切り換えられるフィルタ回路は、前記能動素子回路が共通化され、
前記受動素子回路が必要とする周波数帯域に応じた数だけ設けられており、必要とする周波数帯域に応じて切り換えられる請求項５記載の半導体集積回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はフィルタ及び半導体集積回路装置に係り、特に、周波数特性を切換可能とされたフィルタ及び半導体集積回路装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子装置の小型化、集積化などの要求に伴って、フィルタを半導体集積回路に内蔵することが望まれている。
【０００３】
半導体集積回路装置などに内蔵するフィルタ回路は、一般に小型化が可能なアクティブフィルタが用いられる。アクティブフィルタは、オペアンプやトランジスタなどの能動素子と抵抗、コンデンサなどの受動素子を組み合わせることによって構成されたフィルタ回路である。
【０００４】
また、フィルタ回路にはカットオフ周波数などの周波数特性を切換信号によって切り換えられることが望まれている。カットオフ周波数などの周波数特性の切換は、例えば、内蔵されたコンデンサの容量成分を増減させることにより行われる。
【０００５】
図８は従来のフィルタ回路の一例のブロック構成図を示す。
【０００６】
図８に示すフィルタ回路１０は、２次の周波数特性が可変とされたアクティブフィルタ回路であり、抵抗Ｒ１、Ｒ２、コンデンサＣ1a、Ｃ1b、Ｃ2a、Ｃ2b、スイッチ回路ＳＷ１、ＳＷ２、能動素子回路部ＡＭＰ１から構成されている。
【０００７】
フィルタ回路１０は、スイッチＳＷ１、ＳＷ２をオン／オフすることによって、コンデンサＣ1aに並列にコンデンサＣ1bが接続／切断されるとともに、コンデンサＣ2aに並列にコンデンサＣ2bが接続／切断される。フィルタ回路１０は、コンデンサＣ1b、Ｃ2bが接続／切断されることによって容量成分が増減し、カットオフ周波数などの周波数特性を切り替える構成とされている。
【０００８】
このとき、アクティブフィルタ回路１０のカットオフ周波数ｆcは、
ｆc＝１／（２π・Ｃf・Ｒf）            ・・・（１）
で求められる。
【０００９】
よって、カットオフ周波数ｆcを得るための容量成分Ｃfは、式（１）から
Ｃf＝１／（２π・ｆc・Ｒf）            ・・・（２）
で求められる。
【００１０】
ここで、
Ｒf＝Ｒ1＝Ｒ2                          ・・・（３）
Ｃ1＝２Ｑ・Ｃｆ                        ・・・（４）
Ｃ2＝Ｃｆ／２Ｑ                        ・・・（５）
Ｑ＝１／{√(Ｃ2／Ｃ1)＋√(Ｃ2／Ｃ1)}    ・・・（６）
によって決定される。なお、式（４）〜（６）において、Ｃ1はコンデンサＣ1aとコンデンサＣ1bとの合成容量、Ｃ2はコンデンサＣ1aとコンデンサＣ1bとの合成容量、Ｑは周波数特性のクオリティファクタである。
【００１１】
なお、フィルタ回路１０を半導体集積回路装置に搭載した場合、抵抗Ｒ1、Ｒ2、コンデンサＣ1a、Ｃ1b、Ｃ2a、Ｃ2b、スイッチ回路ＳＷ１、ＳＷ２に寄生容量が付く。
【００１２】
まず、抵抗Ｒ1、Ｒ2の寄生容量Ｃe1について説明する。
【００１３】
図９は抵抗Ｒ1、Ｒ2の断面図を示す。
【００１４】
図９に示すように抵抗Ｒ1、Ｒ2は、半導体基板２１上に形成されたｎ型エピタキシャル層２２上に形成されたｐ型拡散層２３により構成されている。このとき、ｎ型エピタキシャル層２２とｐ型拡散層２３との間に寄生容量Ｃe1が形成されていた。
【００１５】
次に、コンデンサＣ1a、Ｃ1b、Ｃ2a、Ｃ2bの寄生容量Ｃe2について説明する。
【００１６】
図１０はコンデンサＣ1a、Ｃ1b、Ｃ2a、Ｃ2bの断面図を示す。
【００１７】
図１０に示すようにコンデンサＣ1a、Ｃ1b、Ｃ2a、Ｃ2bは、半導体基板２１上にｎ型エピタキシャル層３１を形成し、ｎ型エピタキシャル層３１上に誘電体層３２を介して導電体層３３を形成した構成とされており、ｎ型エピタキシャル層３１と導電体層３３との間に介在する誘電体層３２によって容量成分を形成している。このとき、半導体基板２１とｎ型エピタキシャル層３１との間に寄生容量Ｃe2が形成されていた。
【００１８】
次に、スイッチ回路ＳＷ1、ＳＷ2の寄生容量Ｃe3について説明する。
【００１９】
図１１はスイッチ回路ＳＷ1、ＳＷ2の回路構成図、図１２はスイッチ回路ＳＷ1、ＳＷ2の断面図を示す。
【００２０】
スイッチ回路ＳＷ1、ＳＷ2はＮＰＮトランジスタＱ1、Ｑ2のエミッタとコレクタとを相補的に接続した構成とされており、ベースに切換信号cntが供給され、切換信号cntによりトランジスタＱ1、Ｑ2をオン／オフすることにより、コンデンサＣ1b、Ｃ2bをコンデンサＣ1a、Ｃ2aに並列に接続／切断する。
【００２１】
トランジスタＱ1、Ｑ2は半導体基板２１上にｎ型エピタキシャル層４１を形成し、エミッタとし、また、ｎ型エピタキシャル層４１上にｐ型拡散層４２を形成し、ベースとし、さらに、ｐ型拡散層４２上にｎ型拡散層４３を形成し、コレクタとした構成とされている。このとき、ｐ型半導体基板２１とｎ型エピタキシャル層４１との間に寄生容量Ｃe3が形成されていた。
【００２２】
図１３は従来のフィルタ回路の一例の等価回路図を示す。
【００２３】
図１３は、図８に示すフィルタ回路１０に抵抗Ｒ1、Ｒ2、コンデンサＣ1a、Ｃ1b、Ｃ1a、Ｃ2b、スイッチ回路ＳＷ1、ＳＷ2に寄生容量Ｃe1、Ｃe2、Ｃe3、並びに、抵抗成分ｒを含む回路構成図を示している。
【００２４】
図８に示すフィルタ回路１０は、図１３に示すように実チップ上ではフィルタ各部に抵抗素子、容量素子、セレクタ端子の寄生容量Ｃe1、Ｃe2、Ｃe3などが付く。この寄生容量Ｃe1、Ｃe2、Ｃe3を考慮した場合、従来型の構成のではGNDに接地したコンデンサＣ1bの寄生容量Ce2とコンデンサＣ1bの直列合成容量がコンデンサＣ1aの容量値を損失することになる。損失分はコンデンサＣ2aから差し引いて調整している。
【００２５】
しかしながら、クオリティファクタＱ>１となるフィルタを構成しようとする場合、Ｃ1/Ｃ2>４となって、合成容量Ｃ2は小さく、かつ、合成容量Ｃ1は大きくなる。カットオフ周波数の切り替えを従来型の方式で行う場合はコンデンサＣ1a、Ｃ1bとも非常に大きな値となり、上述した合成容量も非常に大きく、コンデンサＣ1aの損失が大きくなる。
【００２６】
合成容量による損失を補うために、コンデンサＣ1aを大きくすると、スイッチＳＷ1を繋いだときのコンデンサＣ1bの値も調整せざるを得ず、調整を行うと合成容量も変動するという悪循環に陥り、コンデンサＣ1aとコンデンサＣ1bの最適値を見出すのは非常に困難であり、設計が容易に行えなかった。
【００２７】
また、フィルタのカットオフ周波数などの周波数特性を切り換えて用いる場合、得ようとするカットオフ周波数に設定された複数のフィルタ回路を用意しておき、必要に応じて使用するフィルタ回路を選択するフィルタ回路が提案されていた（例えば、特許文献１〜５参照）。
【特許文献１】特開昭５７−１５９１１４号公報
【特許文献２】特開平４−３４２３７２号公報
【特許文献３】特開平５−３００３７１号公報
【特許文献４】特開平５−１６１１５９号方向
【特許文献５】特開２００４−２４７９３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２８】
しかるに、図８に示すようなフィルタ回路では回路設計が困難であるという課題がある。また、特許文献１−５に示すように周波数特性が異なる複数のフィルタ回路を設けておき、切換信号に応じてフィルタ回路を選択する構成では、得ようとする周波数特性毎にフィルタ回路を設けておく必要があるため、回路規模が大きくなるなどの課題がある。
【００２９】
本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、小さい回路規模で、回路設計を容易に行えるフィルタ及び半導体集積回路装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００３０】
本発明は、複数段のフィルタ回路（１１１、ＡＭＰ11／１１２、ＡＭＰ12；１１３、ＡＭＰ13：２１１、２１２、ＡＭＰ21）から構成され、必要とする周波数特性が切換可能とされたフィルタ（１００：２００）であって、複数段のフィルタ回路（１１１、ＡＭＰ11／１１２、ＡＭＰ12；１１３、ＡＭＰ13）のうちクオリティファクタＱが一定値より大きいフィルタ回路（１１１、ＡＭＰ11／１１２、ＡＭＰ12）を、必要とする周波数帯域（ｆc1、ｆc2）に応じた数だけ設け、必要とする周波数帯域（ｆc1、ｆc2）に応じてフィルタ回路（１１１、ＡＭＰ11／１１２、ＡＭＰ12：２１１、２１２、ＡＭＰ21）の接続を切り換えることを特徴とする。
【００３１】
フィルタ回路（１１１、ＡＭＰ11／１１２、ＡＭＰ12；１１３、ＡＭＰ13）は、能動素子回路（ＡＭＰ11、ＡＭＰ12、ＡＭＰ13）と受動素子回路（１１１、１１２、１１３）とを有するアクティブフィルタ回路から構成されていることを特徴とする。
【００３２】
必要とする周波数帯域（ｆc1、ｆc2）に応じて接続が切り換えられるフィルタ回路（２１１、２１２、ＡＭＰ21）は、能動素子回路（ＡＭＰ21）が共通化され、受動素子回路（２１１、２１２）が必要とする周波数帯域（ｆc1、ｆc2）に応じた数だけ設けられており、必要とする周波数帯域（ｆc1、ｆc2）に応じて切り換えられることを特徴とする。
【００３３】
また、本発明は、複数段のフィルタ回路（１１１、ＡＭＰ11／１１２、ＡＭＰ12；１１３、ＡＭＰ13：２１１、２１２、ＡＭＰ21）から構成され、必要とする周波数特性が切換可能とされたフィルタ（１００：２００）を有する半導体集積回路であって、複数段のフィルタ回路（１１１、ＡＭＰ11／１１２、ＡＭＰ12；１１３、ＡＭＰ13）のうちクオリティファクタＱが一定値より大きいフィルタ回路（１１１、ＡＭＰ11／１１２、ＡＭＰ12）を、必要とする周波数帯域（ｆc1、ｆc2）に応じた数だけ設け、必要とする周波数帯域（ｆc1、ｆc2）に応じてフィルタ回路（１１１、ＡＭＰ11／１１２、ＡＭＰ12：２１１、２１２、ＡＭＰ21）の接続を切り換えることを特徴とする。
【００３４】
なお、上記参照符号はあくまでも参考であり、これによって特許請求の範囲の記載が限定されるものではない。
【発明の効果】
【００３５】
本発明によれば、複数段のフィルタ回路（１１１、ＡＭＰ11／１１２、ＡＭＰ12；１１３、ＡＭＰ13）のうちクオリティファクタＱが一定値より大きいフィルタ回路（１１１、ＡＭＰ11／１１２、ＡＭＰ12）を、必要とする周波数帯域（ｆc1、ｆc2）に応じた数だけ設け、必要とする周波数帯域（ｆc1、ｆc2）に応じてフィルタ回路（１１１、ＡＭＰ11／１１２、ＡＭＰ12：２１１、２１２、ＡＭＰ21）の接続を切り換えることにより、クオリティファクタＱが一定値より大きいフィルタ回路（１１１、ＡＭＰ11／１１２、ＡＭＰ12）の寄生容量を略固定にでき、寄生容量を考慮してフィルタを設計することができるため、フィルタの設計を容易に行える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
図１は本発明の一実施例の回路構成図を示す。
【００３７】
本実施例のフィルタ回路１００は、１チップの半導体集積回路装置に搭載され、正帰還型アクティブフィルタ回路を２段縦続に接続することによって、ローパスフィルタを構成している。フィルタ回路１００は、受動素子回路部１１１，１１２、１１３、能動素子回路部ＡＭＰ11、ＡＭＰ12、ＡＭＰ13、スイッチＳＷ11から構成されており、スイッチＳＷ11を切り換えることによって、カットオフ周波数を第１のカットオフ周波数から第２のカットオフ周波数に切り換えることができる。
【００３８】
受動素子回路部１１１は抵抗Ｒ11、Ｒ12、コンデンサＣ11、Ｃ12から構成されており、ローパスフィルタの周波数特性のカットオフ周波数を第１のカットオフ周波数にするときに選択される。
【００３９】
受動素子回路部１１２は抵抗Ｒ21、Ｒ22、コンデンサＣ21、Ｃ22から構成されており、ローパスフィルタのカットオフ周波数の周波数特性のカットオフ周波数を第２のカットオフ周波数にするときに選択される。
【００４０】
受動素子回路部１１１、１１２には、入力信号が供給される。
【００４１】
受動素子回路部１１３は抵抗Ｒ31、Ｒ32、コンデンサＣ31ａ、Ｃ31b、Ｃ32a、Ｃ32b、スイッチＳＷ21、ＳＷ22から構成されており、ローパスフィルタの周波数特性のカットオフ周波数を第１のカットオフ周波数にするときにスイッチＳＷ21、ＳＷ22がコントロール信号cntによりオフされ、コンデンサＣ31a、Ｃ31bのみが接続され、ローパスフィルタの周波数特性のカットオフ周波数を第２のカットオフ周波数にするときにはスイッチＳＷ21、ＳＷ22がコントロール信号cntによりオンされ、コンデンサＣ31a、コンデンサＣ32a、スイッチＳＷ21の寄生容量Ｃ41が合成された容量が付与され、コンデンサＣ31b、コンデンサＣ32b、スイッチＳＷ22の寄生容量Ｃ42が合成された容量が付与される。
【００４２】
能動素子回路部ＡＭＰ11は、増幅回路であり、受動素子回路部１１１とともにアクティブフィルタ回路を構成している。能動素子回路部ＡＭＰ12は、増幅回路であり、受動素子回路部１１２とともにアクティブフィルタ回路を構成している。能動素子回路部ＡＭＰ13は、増幅回路であり、受動素子回路部１１３とともにアクティブフィルタ回路を構成している。
【００４３】
スイッチＳＷ11には能動素子回路部ＡＭＰ11の出力信号と能動素子回路部ＡＭＰ12の出力信号とが供給されており、コントロール信号cntに応じて能動素子回路部ＡＭＰ11の出力信号又は能動素子回路部ＡＭＰ12の出力信号のいずれかを選択的に受動素子回路部１１３に供給する。
【００４４】
図２は能動素子回路部ＡＭＰ11の回路構成図を示す。
【００４５】
能動素子回路部ＡＭＰ11は、ＮＰＮトランジスタＱ51〜Ｑ53、抵抗Ｒ51、電流源１２１、１２２、１２３から構成され、１倍の非反転増幅回路を構成している。能動素子回路部ＡＭＰ11の出力は、コンデンサＣ11を介して抵抗Ｒ11と抵抗Ｒ12との接続点に帰還される。
【００４６】
能動素子回路部ＡＭＰ11は、受動素子回路部１１１とともに、周波数特性が固定とされた正帰還型アクティブフィルタを構成している。なお、能動素子回路部ＡＭＰ21は、図２に示す能動素子回路部ＡＭＰ11と同じ構成である。
【００４７】
なお、受動素子回路部１１１；１１２及び能動素子回路部ＡＭＰ11；ＡＭＰ12は、それぞれ、クオリティファクタＱが高い１次及び２次のフィルタ回路を構成しており、また、周波数特性、例えば、カットオフ周波数が異なるように、抵抗Ｒ11、Ｒ12；Ｒ21、Ｒ22、及び、コンデンサＣ11、Ｃ12；Ｃ21、Ｃ22が設定されている。
【００４８】
スイッチＳＷ11は、切換信号cntに応じて能動素子回路部ＡＭＰ11の出力信号又は能動素子回路部ＡＭＰ12の出力信号を選択して、受動素子回路部１１３に供給する。
【００４９】
図３はスイッチＳＷ11の回路構成図を示す。
【００５０】
スイッチＳＷ11は、ＮＰＮトランジスタＱ61〜Ｑ68、抵抗Ｒ61〜Ｒ66、インバータINV、定電流源１３１、１３２から構成されている。
【００５１】
トランジスタＱ61、Ｑ62、抵抗Ｒ61、Ｒ62、インバータINV、及び、トランジスタＱ64、Ｑ65、抵抗Ｒ63、Ｒ64は、それぞれ、スイッチ回路を構成している。トランジスタＱ61、Ｑ62、抵抗Ｒ61、Ｒ62、インバータINVから構成されるスイッチ回路は、フィルタ回路部１１１を通過した信号の供給を切換信号cntに応じてオン／オフする。トランジスタＱ64、Ｑ65、抵抗Ｒ63、Ｒ64から構成されるスイッチ回路は、フィルタ回路部１１２を通過した信号の供給を切換信号cntに応じてオン／オフする。
【００５２】
なお、トランジスタＱ61、Ｑ62、抵抗Ｒ61、Ｒ62、インバータINVから構成されるスイッチ回路がオンのとき、トランジスタＱ64、Ｑ65、抵抗Ｒ63、Ｒ64から構成されるスイッチ回路はオフし、トランジスタＱ61、Ｑ62、抵抗Ｒ61、Ｒ62、インバータINVから構成されるスイッチ回路がオフのとき、トランジスタＱ64、Ｑ65、抵抗Ｒ63、Ｒ64から構成されるスイッチ回路はオンするように制御される。
【００５３】
トランジスタＱ63、Ｑ66、Ｑ67、抵抗Ｒ65〜Ｒ66、定電流源１３１、１３３は、差動増幅回路を構成している。なお、トランジスタＱ63、抵抗Ｒ65は、トランジスタＱ61、Ｑ62、抵抗Ｒ61、Ｒ62、インバータINVから構成されるスイッチ回路を通過した信号の差動増幅回路への非反転入力段を構成しており、トランジスタＱ66、抵抗Ｒ66はトランジスタＱ64、Ｑ65、抵抗Ｒ63、Ｒ64から構成されるスイッチ回路を通過した信号の差動増幅回路への非反転入力段を構成している。また、トランジスタＱ67、定電流源１３３は、差動増幅回路への反転入力段を構成している。
【００５４】
トランジスタＱ68、定電流源１３２は出力回路であり、トランジスタＱ63、Ｑ66、Ｑ67、抵抗Ｒ65〜Ｒ67、定電流源１３１から構成される差動増幅回路の出力を反転して出力する。
【００５５】
以上の構成により、スイッチＳＷ11は切換信号cntがハイレベルのときに、能動素子回路部ＡＭＰ11の出力信号を出力し、切換信号cntがローレベルのときに、能動素子回路部ＡＭＰ12の出力信号を出力する。スイッチＳＷ11で選択された信号は、受動素子回路部１１３に供給される。
【００５６】
受動素子回路部１１３は、抵抗Ｒ31、Ｒ32、コンデンサＣ31a、Ｃ31b、Ｃ32a、Ｃ32b、スイッチＳＷ21、ＳＷ22から構成されており、能動素子回路部ＡＭＰ13とともに、周波数特性が変化する正帰還型アクティブフィルタを構成しており、切換信号cntに応じてスイッチＳＷ21、ＳＷ22がオン／オフし、周波数特性が可変する。なお、受動素子回路１１３フィルタ回路１１３は、３次及び４次のフィルタ回路を構成している。また、能動素子回路部ＡＭＰ13は、図２に示す能動素子回路部ＡＭＰ11と同じ構成である。
【００５７】
次に、本実施例のフィルタ１００の動作を説明する。
【００５８】
図４は本発明の一実施例の周波数特性図を示す。図４において「◆」は切換信号cntがハイレベル、すなわち、カットオフ周波数を低い周波数ｆc1に切り換えたとき、「▲」は切換信号cntがローレベル、すなわち、カットオフ周波数を高い周波数ｆc2に切り換えたときの周波数特性を示している。
【００５９】
切換信号cntがハイレベルのときには、スイッチＳＷ11によりフィルタ回路部１１１の出力が選択され、フィルタ回路部１１３に供給される。また、このとき、フィルタ回路部１１３はスイッチＳＷ31、ＳＷ32がオンし、コンデンサＣ31aにコンデンサＣ31bが並列に接続され、コンデンサＣ32aにコンデンサＣ32bが並列に接続された状態となり、容量成分が大きくなる。これによって、カットオフ周波数を低い周波数ｆc1にすることができる。
【００６０】
また、切換信号cntがローレベルのときには、スイッチＳＷ11によりフィルタ回路部１１２の出力が選択され、フィルタ回路部１１３に供給される。このとき、フィルタ回路部１１３はスイッチＳＷ21、ＳＷ22がオフし、コンデンサＣ31a、コンデンサＣ32aで、容量成分が決定され、容量成分は小さくなる。これによって、カットオフ周波数を高い周波数ｆc2にすることができる。
【００６１】
なお、図４において、１次、２次の受動素子回路部１１１、１１２及び能動素子回路部ＡＭＰ11、ＡＭＰ12から構成される正帰還型アクティブフィルタは、１次、２次のフィルタを構成しており、そのクオリティファクタＱ値は、
Ｑ＝１．９３
である。
【００６２】
また、受動素子回路部１１３及び能動素子回路部ＡＭＰ13から構成される正帰還型アクティブフィルタは３次、４次のフィルタを構成しており、そのクオリティファクタＱ値は、
Ｑ＝０．５２
である。
【００６３】
切換信号cntをハイレベル又はローレベルに切り換えることによって、カットオフ周波数をｆc1又はｆc2に切り換えることが可能となる。
【００６４】
本実施例によれば、クオリティファクタＱ値の高い、例えば、クオリティファクタＱ値が「１」以上となる１、２次のフィルタ回路を構成する受動素子回路部１１１、１１２の抵抗Ｒ11、Ｒ12；Ｒ21、Ｒ22、及び、コンデンサＣ11、Ｃ12；Ｃ21、Ｃ22を固定とし、コンデンサを切り換えるためのスイッチを削除した。これにより、抵抗Ｒ11、Ｒ12；Ｒ21、Ｒ22、及び、コンデンサＣ11、Ｃ12；Ｃ21、Ｃ22の寄生容量も固定とされ、これらの寄生容量を考慮して、容量成分を設定できるため、周波数を決める容量が小さくならず、特に、低容量で調整する高周波用フィルタの設計を容易に行うことが可能となる。
【００６５】
なお、フィルタ回路部１１１、１１２及びフィルタ回路部１１３の配置は、図１に示すような配置に限定されるものではないが、本実施例では最初にクオリティファクタＱ値の高い、１次及び２次のフィルタ回路を配置し、これらの出力信号をスイッチＳＷ11によって選択して、次数の低い３、４次のフィルタ回路に供給する構成とした。これにより、クオリティファクタＱ値の低い、３、４次のフィルタ回路で入力信号が劣化した後に、クオリティファクタＱ値の高い、１次及び２次のフィルタ回路に供給されることを防止できるため、クオリティファクタＱ値の高い、１次及び２次のフィルタ回路を有効に作用させることができる。
【００６６】
また、本実施例では、３次、４次のフィルタ回路を構成する受動素子回路部１１３は、コントロール信号cntに応じてスイッチＳＷ21をオン／オフするによりコンデンサＣ31bをコンデンサＣ31aに接続／切断させ、また、コントロール信号cntに応じてスイッチＳＷ22をオン／オフするによりコンデンサＣ32bをコンデンサＣ32aに接続／切断させることにより、周波数特性を切り換えている。３次、４次のフィルタ回路を構成する受動素子回路部１１３の容量成分をスイッチＳＷ21；ＳＷ22により切り換えることにより、能動素子回路部１１３にスイッチＳＷ21；ＳＷ22の寄生容量Ｃ41a、Ｃ41b；Ｃ42a、Ｃ42bが付与されるが、クオリティファクタＱ値が低い回路であるので、周波数特性への影響は小さくて済み、周波数特性の劣化は小さくて済む。
【００６７】
なお、本実施例では、１、２次のフィルタ回路を構成する正帰還型アクティブフィルタ自体を切り換えたが、正帰還型アクティブフィルタの能動素子回路部を共通化して、受動素子回路部１１１，１１２のみを切り換えるようにしてもよい。
【００６８】
図５は本発明の一実施例の第１変形例のブロック構成図を示す。同図中、図１と同一構成部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
【００６９】
本変形例のフィルタ２００は、受動素子回路部２１１及び受動素子回路部２１２と能動素子回路部１１３との間にスイッチＳＷ31を設け、スイッチＳＷ31を切り換えることにより、受動素子回路部２１１と受動素子回路部２１２とで能動素子回路部ＡＭＰ21を共通で用いる構成とされている。
【００７０】
また、受動素子回路部２１１はコントロール信号cntに応じてスイッチングするスイッチＳＷ41を有し、能動素子回路部ＡＭＰ21の出力とコンデンサＣ11との接続をオン／オフしている。受動素子回路部２１１には、コンデンサＣ11の寄生容量Ｃ51、スイッチＳＷ41の寄生容量Ｃ52、Ｃ53が付いている。
【００７１】
受動素子回路部２１２はコントロール信号cntを反転させるインバータＩＮＶ、及び、インバータＩＮＶの出力に応じてスイッチングするスイッチＳＷ42を有し、能動素子回路部ＡＭＰ21の出力とコンデンサＣ21との接続をオン／オフしている。スイッチＳＷ42はスイッチＳＷ41がオンのときオフし、スイッチＳＷ41がオフのときオンする。
受動素子回路部２１２には、コンデンサＣ21の寄生容量Ｃ61、スイッチＳＷ42の寄生容量Ｃ62、Ｃ63が付いている。
【００７２】
スイッチＳＷ31を受動素子回路部２１１の出力と能動素子回路部１１３とが接続されるように切り換えると、受動素子回路部２１１のスイッチＳＷ41はオンし、受動素子回路部２１２のスイッチＳＷ42はオフする。
【００７３】
受動素子回路部２１１のスイッチＳＷ41がオンすることにより、受動素子回路部２１１と能動素子回路部ＡＭＰ21とが正帰還型アクティブフィルタとして働く。このとき、受動素子回路部２１２のスイッチＳＷ42がオフすることによりコンデンサＣ21の寄生容量Ｃ61及びスイッチＳＷ42の寄生容量Ｃ62が能動素子回路部ＡＭＰ21から切断されるため、コンデンサＣ21の寄生容量Ｃ61及びスイッチＳＷ42の寄生容量Ｃ62を考慮せずに設計を行うことができる。ただし、スイッチＳＷ42の能動素子回路部ＡＭＰ21側の寄生容量Ｃ63は残留するが、能動素子回路部ＡＭＰ21の出力インピーダンスが小さいため影響は少ない。
【００７４】
スイッチＳＷ31を受動素子回路部２１２の出力と能動素子回路部１１３とが接続されるように切り換えると、受動素子回路部２１１のスイッチＳＷ41はオフし、受動素子回路部２１２のスイッチＳＷ42はオンする。
【００７５】
受動素子回路部２１２のスイッチＳＷ42がオンすることにより、受動素子回路部２１２と能動素子回路部ＡＭＰ21とが正帰還型アクティブフィルタとして働く。このとき、受動素子回路部２１１のスイッチＳＷ41がオフすることによりコンデンサＣ11の寄生容量Ｃ51及びスイッチＳＷ41の寄生容量Ｃ52が能動素子回路部ＡＭＰ21から切断されるため、コンデンサＣ11の寄生容量Ｃ51及びスイッチＳＷ41の寄生容量Ｃ52を考慮せずに設計を行うことができる。ただし、スイッチＳＷ41の能動素子回路部ＡＭＰ21側の寄生容量Ｃ53は残留するが、能動素子回路部ＡＭＰ21の出力インピーダンスが小さく、かつ、固定となるため、寄生容量Ｃ53、Ｃ63を考慮した上で設計を行えばよく、設計は容易に行える。
【００７６】
以上のように、本変形例によれば、受動素子回路部２１１と受動素子回路部２１２とで能動素子回路部ＡＭＰ21を共通化した場合でも受動素子回路部２１１の使用時に受動素子回路部２１２の寄生容量Ｃ61、Ｃ62の影響をなくすことができ、また、受動素子回路部２１２の使用時に受動素子回路部２１１の寄生容量Ｃ51、Ｃ52の影響をなくすことができる。よって、考慮する寄生容量を少なくでき、設計が容易に行える。
【００７７】
また、本実施例では、４次のアクティブフィルタ回路に本発明を適用した構成について説明したが、これに限定されるものではなく、６次、又は、７次より大きいアクティブフィルタにも適用可能であることは言うまでもない。
【００７８】
図６は本発明の一実施例の第２変形例のブロック構成図を示す。同図中、図１と同一構成部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
【００７９】
本変形例のフィルタ回路３００は、ｎ次のアクティブフィルタ回路から構成されており、ｋ個のカットオフ周波数を切換可能とされている。フィルタ回路３００は、１次〜ｍ次のフィルタ回路部３１１−１〜３１１−Ｍ・・・３１ｋ−１〜３１ｋ−Ｍ、（ｍ＋１）次〜ｎ次のフィルタ回路部３２１−１〜３２１−Ｎ、選択回路３３１から構成されている。
【００８０】
１次〜ｍ次のフィルタ回路部３１１−１〜３１１−Ｍ・・・３１ｋ−１〜３１ｋ−Ｍは、図１に示すフィルタ回路部１１１、１１２と同様に抵抗Ｒ11、Ｒ12；Ｒ21、Ｒ22、コンデンサＣ11、Ｃ12；Ｃ21、Ｃ22は、固定とされており、各次数に応じた値に設定されている。なお、ｍ、ｎ（>ｍ）、ｋ、Ｍ、Ｎは自然数であり、Ｎは（ｎ−ｍ）である。
【００８１】
図７はフィルタ回路部３２１−１の回路構成図を示す。
【００８２】
フィルタ回路部３２１−１は、抵抗Ｒ311、Ｒ312、能動素子回路部ＡＭＰ311、コンデンサＣ310、Ｃ311〜31k；Ｃ320、Ｃ321〜Ｃ32k、スイッチ回路ＳＷ311〜ＳＷ31k；ＳＷ321〜ＳＷ32kから構成されており、切換信号CNTに応じてスイッチ回路ＳＷ311〜ＳＷ31k；ＳＷ321〜ＳＷ32kをオン／オフすることによりコンデンサＣ310、Ｃ311〜31k；Ｃ320、Ｃ321〜Ｃ32kを接続／切断し、周波数特性を可変としている。
【００８３】
スイッチ回路ＳＷ311〜ＳＷ31n；ＳＷ321〜ＳＷ32nは、図１１に示すスイッチ回路ＳＷ１、ＳＷ２と同じ構成である。
【００８４】
選択回路３３１には切換信号CNTが供給されており、切換信号CNTに応じて１次〜ｍ次のフィルタ回路部３１１−１〜３１１−Ｍ・・・３１ｋ−１〜３１ｋ−Ｍのうちのフィルタ回路部３１ｉ−１〜３１ｉ−Ｍを通過した信号を選択して、フィルタ回路部３２１−１に供給する。なお、ｉは１〜ｋのうちのいずれかである。
【００８５】
また、フィルタ回路部３２１−２〜３２１−ｎは、フィルタ回路部３２１−１と同じ構成で、抵抗Ｒ311、Ｒ312、コンデンサＣ310、Ｃ311〜31k；Ｃ320、Ｃ321〜Ｃ32kが各次数に応じた値に設定されている。
【００８６】
なお、ｋは、フィルタ回路３００の次数に応じた値に設定すればよい。
【００８７】
また、本実施例では、フィルタ特性の一例としてローパスフィルタを例に説明を行ったが、ローパスフィルタに限定されるものではなく、アクティブフィルタ回路を用いたハイパスフィルタ、バンドパスフィルタにも適用することができることは言うまでもない。
【００８８】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変形例が考えられることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】本発明の一実施例の回路構成図である。
【図２】能動素子回路部ＡＭＰ11の回路構成図である。
【図３】切換回路１１５の回路構成図である。
【図４】本発明の一実施例の周波数特性図である。
【図５】本発明の一実施例の第１変形例の回路構成図である。
【図６】本発明の一実施例の第２変形例のブロック構成図である。
【図７】フィルタ回路部３２１−1の回路構成図である。
【図８】従来のフィルタ回路の一例のブロック構成図である。
【図９】抵抗Ｒ１、Ｒ２の断面図である。
【図１０】コンデンサＣ１〜Ｃ４の断面図である。
【図１１】スイッチ回路ＳＷ１、ＳＷ２の回路構成図である。
【図１２】スイッチ回路ＳＷ１、ＳＷ２の断面図である。
【図１３】従来のフィルタ回路の一例の等価回路図である。
【符号の説明】
【００９０】
１００、２００、３００  フィルタ
１１１、１１２、１１３、２１１、２１２  受動素子回路部
Ｒ11、Ｒ12、Ｒ21、Ｒ22、Ｒ31、Ｒ32  抵抗
Ｃ11、Ｃ12、Ｃ21、Ｃ22、Ｃ31a、Ｃ31b、Ｃ32a、Ｃ32b  コンデンサ
Ｃ41ａ、Ｃ41b、Ｃ41c、Ｃ42a、Ｃ42b、Ｃ42c、
Ｃ51、Ｃ52、Ｃ53、Ｃ61、Ｃ62、Ｃ63  寄生容量
ＡＭＰ11、ＡＭＰ12、ＡＭＰ13、ＡＭＰ21  能動素子回路部
ＳＷ11、ＳＷ21、ＳＷ22、ＳＷ31  スイッチ
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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