(57)【要約】【課題】  制御回路に低次のｇｍ−Ｃフィルタを用いることによって、回路規模を縮小した、フィルタ回路の周波数設定回路を提供する。【解決手段】  開示される周波数設定回路は、ＯＴＡと容量とからなるｇｍ−Ｃフィルタ１，２と、ｇｍ−Ｃフィルタ１，２の出力振幅を検出する整流器３，４と、整流器３，４の出力の比較結果の電圧を出力する比較器５とを備え、ｇｍ−Ｃフィルタ１，２に並列に所定周波数の信号を入力したときの比較器５の出力電圧によって、ｇｍ−Ｃフィルタ１，２のＯＴＡの駆動電流を制御してトランスコンダクタンスを変化させて、整流器３，４の出力信号レベルをほぼ等しくしたときの比較器５の出力電圧を用いて、ＯＴＡと容量とからなる被制御フィルタ１０を構成するｇｍ−Ｃフィルタ１，２と同一構成のＯＴＡの駆動電流を制御してトランスコンダクタンスを変化させて、被制御フィルタのカットオフ周波数を所定周波数に設定する。【選択図】      図１
2005204204.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ複数個のＯＴＡ（Operational Transconductance Amplifier）と容量とからなる第１のフィルタおよび第２のフィルタと、前記第１のフィルタの出力信号の振幅および第２のフィルタの出力信号の振幅をそれぞれ検出する第１の整流手段および第２の整流手段と、前記第１の整流手段の出力と第２の整流手段の出力とを比較し結果を電圧として出力する比較手段とを備え、それぞれ前記第１のフィルタと前記第２のフィルタに所定周波数の同一信号を入力したときの前記比較手段の出力電圧によって前記第１のフィルタと前記第２のフィルタを構成する各ＯＴＡのうちの少なくとも一つのＯＴＡの駆動電流を変化させて該ＯＴＡのトランスコンダクタンス（ｇｍ）を変化させることによって、前記第１の整流手段の出力信号レベルと第２の整流手段の出力信号レベルとがほぼ等しくなるように制御し、そのときの前記比較手段の出力電圧を用いて、ＯＴＡと容量とからなる被制御フィルタを構成する各ＯＴＡのうちの少なくとも一つのＯＴＡの駆動電流を共通に変化させて該ＯＴＡのトランスコンダクタンスを変化させることで被制御フィルタの周波数特性を所望の値に設定されるように構成されていることを特徴とする周波数設定回路。
【請求項２】
前記第１のフィルタが２次ＬＰＦ（Low Pass Filter ）であり、前記第２のフィルタが１次ＬＰＦであることを特徴とする請求項１記載の周波数設定回路。
【請求項３】
前記第１のフィルタがＬＰＦであり、前記第２のフィルタがＢＰＦ（Band Pass Filter）であることを特徴とする請求項１記載の周波数設定回路。
【請求項４】
前記第１のフィルタがＢＰＦであり、前記第２のフィルタがＢＰＦであることを特徴とする請求項１記載の周波数設定回路。
【請求項５】
前記第１のフィルタがＢＰＦであり、前記第２のフィルタがＨＰＦ（High Pass Filter）であることを特徴とする請求項１記載のフィルタ回路の周波数設定回路。
【請求項６】
前記第１のフィルタがＬＰＦであり、前記第２のフィルタがＨＰＦであることを特徴とする請求項１記載の周波数設定回路。
【請求項７】
前記第１の整流手段と第２の整流手段とが、同一の回路構成を有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一記載の周波数設定回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、周波数設定回路に係り、詳しくは、半導体集積回路上に形成されるＯＴＡ（Operational Transconductance Amplifier）と容量から構成されるｇｍ−Ｃフィルタ回路のカットオフ周波数等を設定するための周波数設定回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体集積回路上に形成されるＯＴＡについては既に知られており、また、半導体集積回路上に形成されたＯＴＡと容量とからなるフィルタ回路の自動チューニングを行う技術についても、例えば、非特許文献１に記載されているように周知である。
図９は、従来のフィルタ回路の周波数設定回路を例示したものであって、ＰＬＬ（Phase Locked Loop ）回路を形成している。ＯＴＡと容量で構成されたｇｍ−Ｃ  ＬＣ回路と負性抵抗（−Ｒ）とを含む電圧制御発振回路（Voltage Controlled Oscillator ; ＶＣＯ）１００の発振出力周波数を、位相比較器（ＰＤ）１０２において入力基準周波数ｆｒｅｆと比較して差分に応じた比較出力を発生し、この比較出力をＬＰＦ（Low Pass Filter ）１０２からなるループフィルタを経て制御信号ＶＣＯＮとしてＶＣＯ１００に帰還して、各ＯＴＡの駆動電流を制御して、各ＯＴＡのトランスコンダクタンス（ｇｍ）値を変化させることによって、ＶＣＯ１００の発振周波数を基準周波数ｆｒｅｆに追従させるＰＬＬ動作を行わせるようにしている。
【０００３】
図９において、ＯＴＡ１とＯＴＡ２と容量Ｃ１とは、ジャイレータ（Gyrator ）理論によって、等価的にインダクタンスＬを実現している。さらにこの等価Ｌと並列に接続された容量Ｃ２とによって、ＬＣ並列共振回路を構成している。また、ＯＴＡ３，ＯＴＡ4 は、それぞれトランスコンダクタンスｇｍ３，ｇｍ４（ｇｍ３＞ｇｍ４）を持ち、ｇｍ３−ｇｍ４となるように接続されることによって、負性コンダクタンス（−ｇｍ）を実現し、これによって、負性抵抗−Ｒ（＝−１／ｇｍ）が実現されており、この負性抵抗とＬＣ並列共振回路とによって、ＶＣＯ回路が形成されている。実際の回路上では、発振振幅値を定めるため、ＯＴＡ３の動作入力電圧範囲を、ＯＴＡ４の動作入力電圧範囲よりも狭くすることによって、振幅制限機能を付与している。
【０００４】
このように、従来のフィルタ回路の周波数設定回路では、ＶＣＯ回路の発振周波数と基準周波数とが一致するように、ＰＬＬループによって制御することによって、ＶＣＯ１００を構成している各ＯＴＡの駆動電流を制御して、ＶＣＯ回路を構成している各ＯＴＡのｇｍ値を所望の値に設定している。そして、この場合のＰＬＬ回路の制御信号ＶＣＯＮを、別のｇｍ−Ｃフィルタ１０３に対する制御入力として用いることによって、ｇｍ−Ｃフィルタ１０３を構成する各ＯＴＡの駆動電流とＶＣＯ１００を構成する各ＯＴＡの駆動電流とが等しくなるようにすることができ、これによって、ｇｍ−Ｃフィルタ１０３を構成する各ＯＴＡのｇｍ値と、ＶＣＯ１００を構成する各ＯＴＡのｇｍ値とを一致させることができるとともに、ｇｍ−Ｃフィルタ１０３を構成する各容量とＶＣＯ１００を構成する各容量の間ではそれらの比が一定であることが期待できるので、ＶＣＯ１００の発振周波数と、ｇｍ−Ｃフィルタ１０３の入力信号Ｖｉｎと出力信号Ｖｏｕｔとの間における伝送周波数特性のカットオフ周波数との関係を一定に制御することができる。
【０００５】
これによって、ｇｍ−Ｃフィルタにおいて、半導体基板上に形成されるＯＴＡにおける、プロセス偏差や温度変化による特性変化が生じるのにも関わらず、常時、所望の特性を実現できるようにしている。なお、制御電圧の代わりに制御電流を変化させて、各ＯＴＡのｇｍ値を制御することによって発振周波数を制御する、電流制御発振回路（Current Controlled Oscillator ; ＩＣＯ）を用いた場合も同様である。
【０００６】
また、特許文献１においては、フィルタの周波数特性を所定状態に保つためのフィルタの自動調整回路において、自動調整用の参照フィルタをローパスフィルタおよびハイパスフィルタによって構成し、それぞれのフィルタの出力振幅に応じて帰還をかけるようにした、フィルタの自動調整回路が開示されている。
この従来技術の実施例においては、自動調整用の制御回路に二次ＬＰＦと二次ＨＰＦ（High Pass Filter）とからなる参照フィルタを備えて、二次ＬＰＦと二次ＨＰＦとから形成される四次ＢＰＦ（Band Pass Filter）特性の被制御フィルタ（トラップフィルタ）に対するフィルタ制御（チューニング）を行うようにしている。
【非特許文献１】F.Krummenacher and N.Joehl；"A 4-MHz CMOS Continuous-Time Filter with On-Chip Automatic Tuning", IEEE J. Solid-State Circuits, vol.23, no.3, pp.750-758, June 1988
【非特許文献２】K. Kimura ； "An MOS Operational Transconductance Amplifier and an MOS Four-Quadrant Analog Multiplier Using the Quadritail Cell" ,IEICE Trans. Fundamentals, Vol.E75-A, No.12 pp.1774-1776 December 1992
【特許文献１】特開平１０−１３１８８号公報
【特許文献２】特開平４−１６５８０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図９に示された従来のフィルタ回路の周波数設定回路は、ＶＣＯ回路を含むＰＬＬループを備えて、ＰＬＬ回路の制御情報を用いてｇｍ−Ｃフィルタの制御を行うものであるため、回路構成が複雑化するという問題がある。
さらに、ＶＣＯ回路の発振周波数を、ｇｍ−Ｃフィルタの阻止帯域（ストップバンド）内に設定することによって、ｇｍ−Ｃフィルタへの影響を少なくする必要がある。しかしながら、ｇｍ−Ｃフィルタのカットオフ周波数とＶＣＯ回路の発振周波数とが大きく異なっている場合には、ｇｍ−Ｃフィルタで用いられる容量値に対して、ＶＣＯ回路で用いる容量値が小さいものとなる。そのため、配線容量等の寄生容量の影響が相対的に大きくなって無視できないレベルとなり、従って、ＶＣＯ回路の発振周波数とｇｍ−Ｃフィルタのカットオフ周波数との関係を一定に制御することが困難になる。特に、ＯＴＡの駆動電流を小さくした低電流化回路の場合は、このような問題が顕著になる。
【０００８】
また、特許文献１に開示された従来のフィルタの自動調整回路においては、チューニングされる被制御フィルタの回路規模と制御回路の回路規模とが同等であることが前提となっており、従って被制御フィルタの回路規模に対して制御回路の回路規模を小さくしてコスト削減を図ることができないという問題がある。
【０００９】
この発明は上述の事情に鑑みてなされたものであって、ＶＣＯ回路を用いる場合と比べて簡単な回路構成で被制御ｇｍ−Ｃフィルタの周波数設定を行うことができるとともに、被制御ｇｍ−Ｃフィルタの容量値と制御回路を構成するｇｍ−Ｃ回路の容量値とを近い値にすることができ、従って誤差の少ない周波数設定回路を実現することができるとともに、被制御フィルタの回路規模に対して小さい回路規模の制御回路によって、被制御フィルタのカットオフ周波数等の周波数設定を行うことが可能な、周波数設定回路を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、請求項１記載の発明は周波数設定回路に係り、それぞれ複数個のＯＴＡと容量とからなる第１のフィルタおよび第２のフィルタと、上記第１のフィルタの出力信号の振幅および第２のフィルタの出力信号の振幅をそれぞれ検出する第１の整流手段および第２の整流手段と、上記第１の整流手段の出力と第２の整流手段の出力とを比較し結果を電圧として出力する比較手段とを備え、それぞれ上記第１のフィルタと上記第２のフィルタに所定周波数の同一信号を入力したときの上記比較手段の出力電圧によって上記第１のフィルタと上記第２のフィルタを構成する各ＯＴＡのうちの少なくとも一つのＯＴＡの駆動電流を変化させて該ＯＴＡのトランスコンダクタンスを変化させることによって、上記第１の整流手段の出力信号レベルと第２の整流手段の出力信号レベルとがほぼ等しくなるように制御し、そのときの上記比較手段の出力電圧を用いて、ＯＴＡと容量とからなる被制御フィルタを構成する各ＯＴＡのうちの少なくとも一つのＯＴＡの駆動電流を共通に変化させて該ＯＴＡのトランスコンダクタンスを変化させることで被制御フィルタの周波数特性を所望の値に設定されるように構成されていることを特徴としている。
【００１１】
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の周波数設定回路に係り、上記第１のフィルタが２次ＬＰＦであり、上記第２のフィルタが１次ＬＰＦであることを特徴としている。
【００１２】
また、請求項３記載の発明は、請求項１記載の周波数設定回路に係り、上記第１のフィルタがＬＰＦであり、上記第２のフィルタがＢＰＦであることを特徴としている。
【００１３】
また、請求項４記載の発明は、請求項１記載の周波数設定回路に係り、上記第１のフィルタがＢＰＦであり、上記第２のフィルタがＢＰＦであることを特徴としている。
【００１４】
また、請求項５記載の発明は、請求項１記載の周波数設定回路に係り、上記第１のフィルタがＢＰＦであり、上記第２のフィルタがＨＰＦであることを特徴としている。
【００１５】
また、請求項６記載の発明は、請求項１記載の周波数設定回路に係り、上記第１のフィルタがＬＰＦであり、上記第２のフィルタがＨＰＦであることを特徴としている。
【００１６】
また、請求項７記載の発明は、請求項１乃至６のいずれか一記載の周波数設定回路に係り、上記第１の整流手段と第２の整流手段とが、同一の回路構成を有することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の周波数設定回路によれば、ＶＣＯ回路とＰＬＬ回路とを用いて周波数比較を行う代わりに、フィルタを介してレベル比較を行ってフィルタ回路のカットオフ周波数等の周波数設定を行うようにしたので、回路規模を比較的、小さくすることができる。
また、本発明の周波数設定回路では、制御回路の比較器までの信号経路に用いた次数の低い２つのｇｍ−Ｃフィルタの容量値と、被制御フィルタを構成するｇｍ−Ｃフィルタの容量値とをほぼ同じ値に合わせているので、配線等の寄生容量の影響を小さくすることができる。
さらに、本発明の周波数設定回路においては、入力交流信号に基づいて２つのｇｍ−Ｃフィルタを介して出力される振幅レベルの比較結果によって、被制御ｇｍ−Ｃフィルタを形成するＯＴＡの駆動電流を変化させてｇｍ値の制御を行うようにしているので、入力交流信号の振幅レベルの変動を許容することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
それぞれ複数個のＯＴＡと容量とからなる第１のフィルタおよび第２のフィルタと、第１のフィルタの出力信号の振幅および第２のフィルタの出力信号の振幅をそれぞれ検出する第１の整流手段および第２の整流手段と、第１の整流手段の出力と第２の整流手段の出力とを比較し結果を電圧として出力する比較手段とを備え、それぞれ第１のフィルタと第２のフィルタに所定周波数の同一信号を入力したときの比較手段の出力電圧によって第１のフィルタと第２のフィルタを構成する各ＯＴＡのうちの少なくとも一つのＯＴＡの駆動電流を変化させてこのＯＴＡのトランスコンダクタンスを変化させることによって、第１の整流手段の出力信号レベルと第２の整流手段の出力信号レベルとがほぼ等しくなるように制御し、そのときの比較手段の出力電圧を用いて、ＯＴＡと容量とからなる被制御フィルタを構成する各ＯＴＡのうちの少なくとも一つのＯＴＡの駆動電流を共通に変化させてこのＯＴＡのトランスコンダクタンスを変化させることで被制御フィルタの周波数特性を所望の値に設定される。
【実施例１】
【００１９】
図１は、本発明の周波数設定回路の第１実施例を示す回路図、図２は、本実施例におけるフィルタの組み合わせ例（２次ＬＰＦ＋１次ＬＰＦ）の周波数特性を示す図、図３は、本実施例における整流器の構成例を示す図、図４は、本実施例における整流器の別の構成例を示す図である。
【００２０】
この例の周波数設定回路は、図１に示すように、第１のｇｍ−Ｃフィルタ１と、第２のｇｍ−Ｃフィルタ２と、第１の整流器３と、第２の整流器４と、比較器５とから概略構成されている。
ｇｍ−Ｃフィルタ１，２は、ＯＴＡと容量の組み合わせからなり、それぞれ入力交流信号ＶＡＣによって所定の周波数特性で伝送信号を出力する。整流器３，４は、それぞれｇｍ−Ｃフィルタ１，２の出力を整流して、その振幅に応じて直流化された出力を発生する。比較器５は、整流器３，４の出力を比較して、差分の出力を発生する。
【００２１】
いま、第１のｇｍ−Ｃフィルタ１が２次のＬＰＦであり、第２のｇｍ−Ｃフィルタ２が１次のＬＰＦであるとすると、ｇｍ−Ｃフィルタ１では４０ｄＢ／ｄｅｃａｄｅで出力の振幅レベルが減衰し、ｇｍ−Ｃフィルタ２では２０ｄＢ／ｄｅｃａｄｅで出力の振幅レベルが減衰するので、２０ｄＢ／ｄｅｃａｄｅの振幅レベル差が得られることになる。
この場合における、２次のＬＰＦと１次のＬＰＦの周波数特性の関係は、図２に示すようになり、２次のＬＰＦと１次のＬＰＦの出力レベルが等しくなる周波数ｆACは、１点となるように設定することができる。そして、周波数ｆACより低い周波数では、２次のＬＰＦの出力レベルが１次のＬＰＦの出力レベルより高くなり、逆に周波数ｆACより高い周波数では、２次のＬＰＦの出力レベルは１次のＬＰＦの出力レベルより低くなる。
【００２２】
ｇｍ−Ｃフィルタは、複数個のＯＴＡと容量とから構成され、その周波数特性は周知のように、ＯＴＡのｇｍ値と容量Ｃの比ｇｍ／Ｃ（等価的には１／ＲＣに相当する）によって決定される。
しかしながら、製造ばらつきがあるため、ＯＴＡのｇｍ値もＣ値もばらつきがあり、従って、ＯＴＡのｇｍ／Ｃ値はある範囲内でばらつくことになる。ここで、ＯＴＡのｇｍ値は、ＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor ）トランジスタの場合には駆動電流の平方根に比例し、バイポーラトランジスタの場合には駆動電流に比例する。従って、容量Ｃのばらつきに合わせてＯＴＡのｇｍ値を変化させれば、一定のｇｍ／Ｃ値が得られることになり、等価的には、１次のＬＰＦでも２次のＬＰＦでも、ｇｍ／Ｃフィルタのカットオフ周波数ｆCは、ＯＴＡの駆動電流が増加すれば低下し、ＯＴＡの駆動電流が減少すれば上昇する。
【００２３】
このように、ｇｍ−Ｃフィルタでは、ＯＴＡのｇｍ値を制御することによってＬＰＦの周波数特性を変化させることができ、図２に示されるように、所定の周波数ｆACにおいて、２次のＬＰＦの出力レベルと１次のＬＰＦの出力レベルが等しくなるようにすることができる。そこで、この状態でＯＴＡのｇｍ値として、所望の値が得られるようにすれば、所望のｇｍ値を持つ同一のＯＴＡから構成されるｇｍ−Ｃフィルタの周波数特性、例えばカットオフ周波数を所定の周波数に設定できるものと期待される。
【００２４】
図１に示されたフィルタ回路の周波数設定回路では、交流信号ＶＡＣは、一方の経路として、２次のＬＰＦである第１のｇｍ−Ｃフィルタ１を介して出力され、第１の整流器３に入力されて出力信号の振幅が検出される。第１の整流器３で検出された振幅レベルは、直流電圧として比較器５に比較入力として印加される。
一方、交流信号ＶＡＣは、他方の経路として、１次のＬＰＦである第２のｇｍ−Ｃフィルタ２を介して出力され、第２の整流器４に入力されて出力信号の振幅が検出される。第２の整流器４で検出された振幅レベルは、直流電圧として比較器５に基準入力として印加される。
【００２５】
この場合において、第１のｇｍ−Ｃフィルタ１の出力レベルと第２のｇｍ−Ｃフィルタ２の出力レベルとが等しくなる周波数において、比較器５に入力される整流器３，４のそれぞれの振幅レベルが等しくなるためには、交流信号ＶＡＣの２つの経路において、特性が揃っていることが必要である。
その一例としては、第１の整流器３と第２の整流器４とを同一の回路構成として特性を揃えればよい。このようにすることによって、比較器５に入力される２つの信号経路における振幅レベル差は、２次のＬＰＦである第１のｇｍ−Ｃフィルタ１と、１次のＬＰＦである第２のｇｍ−Ｃフィルタ２との次数の違いに基づくもののみとなる。
すなわち、寄生容量等の影響をほぼ無視できる程度に小さくできることを期待できることとなる。そこで、比較器５の出力によって、２次のＬＰＦである第１のｇｍ−Ｃフィルタ１を構成するＯＴＡと、１次のＬＰＦである第２のｇｍ−Ｃフィルタ２を構成するＯＴＡの、それぞれの駆動電流を制御することによって、２つのｇｍ−Ｃフィルタ１，２のカットオフ周波数ｆC1、ｆC2と、交流信号の周波数との比を一定に制御することができる。
【００２６】
そこで、被制御ｇｍ−Ｃフィルタ１０を構成するＯＴＡと、２次のＬＰＦである第１のｇｍ−Ｃフィルタ１を構成するＯＴＡおよび１次のＬＰＦである第２のｇｍ−Ｃフィルタ２を構成するＯＴＡとを同一回路とし、制御電圧を共通化してそれぞれの駆動電流が等しくなるように制御することによって、被制御ｇｍ−Ｃフィルタ１０のカットオフ周波数等を一定にすることができる。
【００２７】
具体的には、ｇｍ−Ｃフィルタ１とｇｍ−Ｃフィルタ２に並列に所定周波数の信号を入力したときの比較器５の出力電圧によって、ｇｍ−Ｃフィルタ１とｇｍ−Ｃフィルタ２を構成する各ＯＴＡのうちの少なくとも一つのＯＴＡの駆動電流を変化させてこのＯＴＡのｇｍを変化させることによって、整流器３の出力信号レベルと整流器４の出力信号レベルとがほぼ等しくなるように制御したときの比較器５の出力電圧を用いて、被制御ｇｍ−Ｃフィルタ１０を構成する各ＯＴＡのうちの、ｇｍ−Ｃフィルタ１またはｇｍ−Ｃフィルタ２を構成するＯＴＡと同一構成のＯＴＡの駆動電流を共通に変化させて、このＯＴＡのｇｍ値を変化させることによって、被制御フィルタ１０のカットオフ周波数等を所定周波数に設定することができる。
【００２８】
以上の説明は、入力信号ＶＡＣが正弦波である場合についても、矩形波である場合についても成り立つ。これは、ｇｍ−Ｃフィルタ１，２がＬＰＦであるため、矩形波がそれぞれのＬＰＦに入力されても矩形波に含まれている基本波の３次以上の高調波成分は減衰されるために整流器３と整流器４は矩形波が持つ高調波の影響を受けないためである。
【００２９】
図３は、整流器３，４の第１の構成例を示したものであって、ゲートを入力端子Ｔ１に接続され、ソースを第１の電流源Ｉ01に接続され、所定のＷ（ゲート幅）／Ｌ（ゲート長）比を持つ第１のトランジスタＭ１と、ゲートを入力端子Ｔ２に接続され、ソースを第１の電流源Ｉ01に接続され、トランジスタＭ１と異なるＷ／Ｌ比を持つ第２のトランジスタＭ２とからなる第１の差動対と、ゲートを入力端子Ｔ２に接続され、ソースを第２の電流源Ｉ02に接続され、所定のＷ／Ｌ比を持つ第３のトランジスタＭ３と、ゲートを入力端子Ｔ１に接続され、ソースを第２の電流源Ｉ02に接続され、Ｗ／Ｌ比がトランジスタＭ３のＷ／Ｌ比に対し、トランジスタＭ１，Ｍ２のＷ／Ｌ比の比と等しい第４のトランジスタＭ４とからなる第２の差動対と、トランジスタＭ５，Ｍ６を備え、電流入力端をトランジスタＭ１，Ｍ３のドレインに接続され、電流出力端をトランジスタＭ２，Ｍ４のドレインに接続されたトランジスタＭ５，Ｍ６からなる第１のカレントミラー回路と、トランジスタＭ７，Ｍ８を備え、電流入力端をトランジスタＭ２，Ｍ４のドレインおよび第１のカレントミラー回路の電流出力端と接続された第２のカレントミラー回路とによって、２乗両波整流器を構成している。
【００３０】
図３に示す２乗両波整流器は、ＶCM（基準電圧）＋Ｖin（入力電圧）／２とＶCM−Ｖin／２とからなる差動電圧を、入力端子Ｔ１，Ｔ２間に加えたとき、トランジスタＭ８のソースから対数両波整流特性の出力電流ＩOUTを発生する。
なお、このような２乗両波整流器については、特許文献２に詳細に記載されている。
【００３１】
図４は、整流器３，４の第２の構成例を示したものであって、Ｗ／Ｌで定まる定数βがすべて等しいトランジスタＭ１１，Ｍ１２，Ｍ１３，Ｍ１４を備え、トランジスタＭ１１，Ｍ１２のドレインを入力電流ＩR に接続し、ソースを電流源Ｉｏに接続するとともに、トランジスタＭ１３，Ｍ１４のドレインを入力電流ＩLに接続し、ソースを電流源Ｉｏに接続した回路からなっている。
【００３２】
図４に示す回路は、ＶCM＋Ｖin／２とＶCM−Ｖin／２とからなる差動電圧をトランジスタＭ１１，Ｍ１２のゲート間に加え、ＶCMをトランジスタＭ１３，Ｍ１４のゲートに加えたとき、差動出力電流ΔＩ＝Ｉ+−Ｉ-が、広い入力電圧範囲で２乗特性となる整流器として動作する。
なお、このような２乗特性整流器については、非特許文献２に詳細に記載されている。
【００３３】
この例の周波数設定回路では、周波数設定回路を構成する第１のフィルタに２次のＬＰＦを用い、第２のｇｍ−Ｃフィルタに１次のＬＰＦを用いたので、第１のフィルタと第２のフィルタの減衰傾度の違いに基づいて２つのｇｍ−Ｃフィルタの出力レベルがほぼ等しくなる点は１点となり、制御回路はこの点の周波数が所定周波数になるように動作するので、このときの制御信号を用いることによって、被制御ｇｍ−Ｃフィルタのカットオフ周波数等を所定周波数に設定することができる。
【００３４】
このように、この例の周波数設定回路では、被制御ｇｍ−Ｃフィルタの周波数設定を行うための制御回路として、ＶＣＯ回路の代わりに低次のｇｍ−Ｃフィルタである２次ＬＰＦと１次ＬＰＦとによって構成した制御回路を用いるので、回路構成を簡単化できる。この場合、被制御ｇｍ−Ｃフィルタ内の容量値と制御回路を構成するｇｍ−Ｃフィルタ内の容量値とを同一オーダーの値に設定することができ、従って、配線容量等の寄生容量の影響を少なくすることができる。
【実施例２】
【００３５】
図５は、本発明のフィルタ回路の周波数設定回路の第２実施例を示す回路図である。
図５においては、第１のｇｍ−Ｃフィルタ１としてＬＰＦを用い、第２のｇｍ−Ｃフィルタ２としてＢＰＦを用いた場合の例を示している。
この場合は、第２のｇｍ−Ｃフィルタ２を構成するＢＰＦの中心周波数が、第１のｇｍ−Ｃフィルタ１を構成するＬＰＦの減衰域にあるように設定する。さらに、ＢＰＦの中心周波数が、基準の交流信号の周波数と一致するように設定する。
【００３６】
このようにすることによって、ＢＰＦの出力レベルとＬＰＦの出力レベルが等しくなる周波数は１点となるように設定できる。この場合、設定された周波数より低い周波数では、第１のｇｍ−Ｃフィルタ１を構成するＬＰＦの出力レベルが、第２のｇｍ−Ｃフィルタ２を構成するＢＰＦの出力レベルより高くなり、逆に、設定された周波数より高い周波数では、第１のｇｍ−Ｃフィルタ１を構成するＬＰＦの出力レベルが、第２のｇｍ−Ｃフィルタ２を構成するＢＰＦの出力レベルより低くなる。
【００３７】
このように、この例の周波数設定回路では、被制御ｇｍ−Ｃフィルタの周波数設定を行うための制御回路として、ＶＣＯ回路の代わりに低次のｇｍ−ＣフィルタであるＬＰＦとＢＰＦとによって構成した制御回路を用いるので、回路構成を簡単化できるとともに、被制御ｇｍ−Ｃフィルタ内の容量値と制御回路を構成するｇｍ−Ｃフィルタ内の容量値とを同一オーダーの値に設定することができ、従って、配線容量等の寄生容量の影響を少なくすることができることは、第１実施例の場合と同様である。
【実施例３】
【００３８】
図６は、本発明のフィルタ回路の周波数設定回路の第３実施例を示す回路図である。
図６においては、第１のｇｍ−Ｃフィルタ１としてＢＰＦを用い、第２のｇｍ−Ｃフィルタ２としてＢＰＦを用いた場合の例を示している。
この場合は、第１のｇｍ−Ｃフィルタ１を構成するＢＰＦと、第２のｇｍ−Ｃフィルタ２を構成するＢＰＦのそれぞれの通過帯域外で、かつ２つのＢＰＦの中心周波数の間に、基準の交流信号の周波数がくるように設定する。
【００３９】
このようにすることによって、２つのＢＰＦの出力レベルが等しくなる周波数は１点となるように設定できる。この場合、設定された周波数より低い周波数では、第１のｇｍ−Ｃフィルタ１を構成するＢＰＦの出力レベルが、第２のｇｍ−Ｃフィルタ２を構成するＢＰＦの出力レベルより高くなり、逆に、設定された周波数より高い周波数では、第１のｇｍ−Ｃフィルタ１を構成するＢＰＦの出力レベルが、第２のｇｍ−Ｃフィルタ２を構成するＢＰＦの出力レベルより低くなる。
【００４０】
このように、この例の周波数設定回路では、被制御ｇｍ−Ｃフィルタの周波数設定を行うための制御回路として、ＶＣＯ回路の代わりに低次のｇｍ−Ｃフィルタである２つのＢＰＦによって構成した制御回路を用いるので、回路構成を簡単化できるとともに、被制御ｇｍ−Ｃフィルタ内の容量値と制御回路を構成するｇｍ−Ｃフィルタ内の容量値とを同一オーダーの値に設定することができ、従って、配線容量等の寄生容量の影響を少なくすることができることは、第１実施例の場合と同様である。
【実施例４】
【００４１】
図７は、本発明のフィルタ回路の周波数設定回路の第４実施例を示す回路図である。
図７においては、第１のｇｍ−Ｃフィルタ１としてＢＰＦを用い、第２のｇｍ−Ｃフィルタ２としてＨＰＦを用いた場合の例を示している。
この場合は、第１のｇｍ−Ｃフィルタ１を構成するＢＰＦの中心周波数が、第２のｇｍ−Ｃフィルタ２を構成するＨＰＦの減衰域になるように設定する。さらに、第１のｇｍ−Ｃフィルタ１を構成するＢＰＦの中心周波数と、基準の交流信号の周波数とがほぼ一致するように設定する。
【００４２】
このようにすることによって、ＢＰＦの出力レベルとＨＰＦの出力レベルが等しくなる周波数は１点となるように設定できる。この場合、設定された周波数より低い周波数では、第１のｇｍ−Ｃフィルタ１を構成するＢＰＦの出力レベルが、第２のｇｍ−Ｃフィルタ２を構成するＨＰＦの出力レベルより高くなり、逆に、設定された周波数より高い周波数では、第１のｇｍ−Ｃフィルタ１を構成するＢＰＦの出力レベルが、第２のｇｍ−Ｃフィルタ２を構成するＨＰＦの出力レベルより低くなる。
【００４３】
このように、この例の周波数設定回路では、被制御ｇｍ−Ｃフィルタの周波数設定を行うための制御回路として、ＶＣＯ回路の代わりに低次のｇｍ−ＣフィルタであるＢＰＦとＨＰＦとによって構成した制御回路を用いるので、回路構成を簡単化できるとともに、被制御ｇｍ−Ｃフィルタ内の容量値と制御回路を構成するｇｍ−Ｃフィルタ内の容量値とを同一オーダーの値に設定することができ、従って、配線容量等の寄生容量の影響を少なくすることができることは、第１実施例の場合と同様である。
【実施例５】
【００４４】
図８は、本発明のフィルタ回路の周波数設定回路の第５実施例を示す回路図である。
図８においては、第１のｇｍ−Ｃフィルタ１としてＬＰＦを用い、第２のｇｍ−Ｃフィルタ２としてＨＰＦを用いた場合の例を示している。
この場合は、第１のｇｍ−Ｃフィルタ１を構成するＬＰＦのカットオフ周波数と、第２のｇｍ−Ｃフィルタ２を構成するＨＰＦのカットオフ周波数の間に交流信号の基準周波数がくるように設定する。
【００４５】
このようにすることによって、ＬＰＦの出力レベルとＨＰＦの出力レベルが等しくなる周波数は１点となるように設定できる。この場合、設定された周波数より低い周波数では、第１のｇｍ−Ｃフィルタ１を構成するＬＰＦの出力レベルが、第２のｇｍ−Ｃフィルタ２を構成するＨＰＦの出力レベルより高くなり、逆に、設定された周波数より高い周波数では、第１のｇｍ−Ｃフィルタ１を構成するＬＰＦの出力レベルが、第２のｇｍ−Ｃフィルタ２を構成するＨＰＦの出力レベルより低くなる。
【００４６】
このように、この例の周波数設定回路では、被制御ｇｍ−Ｃフィルタの周波数設定を行うための制御回路として、ＶＣＯ回路の代わりに低次のｇｍ−ＣフィルタであるＬＰＦとＨＰＦとによって構成した制御回路を用いるので、回路構成を簡単化できるとともに、被制御ｇｍ−Ｃフィルタ内の容量値と制御回路を構成するｇｍ−Ｃフィルタ内の容量値とを同一オーダーの値に設定することができ、従って、配線容量等の寄生容量の影響を少なくすることができることは、第１実施例の場合と同様である。
【００４７】
なお、図７または図８に示す例のように、一方のｇｍ−ＣフィルタとしてＨＰＦを使用する場合にも、ＢＰＦやＬＰＦを介して所定の周波数成分を抽出する必要はない。なぜならば、整流，検波の過程において平滑化されることによって、不要な高調波成分を除去することができるからである。従って、入力信号ＶＡＣが矩形波である場合でも、これらの例のフィルタ回路の周波数設定回路は正常に機能することができる。
【００４８】
以上、この発明の実施例を図面により詳述してきたが、具体的な構成はこの実施例に限られたものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があってもこの発明に含まれる。例えば、本発明のフィルタ回路の周波数設定回路に使用される整流器および比較器の回路形式は任意であって、整流器としては、入力交流信号から直流成分を抽出することができる同一回路からなる２つの整流器を用い、比較器は２つの直流信号の大きさを比較して差分の信号を出力することができるものであれば、どのような回路形式のものであってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
この発明の周波数設定回路は、半導体基板上に形成される通信用機器やその他の機器において使用されるフィルタ回路の周波数特性を設定するために、広い範囲に適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明のフィルタ回路の周波数設定回路の一実施例を示す回路図である。
【図２】同実施例におけるフィルタの組み合わせ例（２次ＬＰＦ＋１次ＬＰＦ）の周波数特性を示す図である。
【図３】同実施例における整流器の構成例を示す図である。
【図４】同実施例における整流器の別の構成例を示す図である。
【図５】同実施例におけるフィルタの組み合わせ例（ＬＰＦ＋ＢＰＦ）の周波数特性を示す図である。
【図６】同実施例におけるフィルタの組み合わせ例（ＢＰＦ＋ＢＰＦ）の周波数特性を示す図である。
【図７】同実施例におけるフィルタの組み合わせ例（ＢＰＦ＋ＨＰＦ）の周波数特性を示す図である。
【図８】同実施例におけるフィルタの組み合わせ例（ＬＰＦ＋ＨＰＦ）の周波数特性を示す図である。
【図９】従来のフィルタ回路の周波数設定回路を例示する図である。
【符号の説明】
【００５１】
１    ｇｍ−Ｃフィルタ（第１のフィルタ）
２    ｇｍ−Ｃフィルタ（第２のフィルタ）
３    整流器（整流手段）
４    整流器（整流手段）
５    比較器（比較手段）
１０    ｇｍ−Ｃフィルタ（被制御フィルタ）
【図１】
2005204204.tif 000003
【図２】
2005204204.tif 000004
【図３】
2005204204.tif 000005
【図４】
2005204204.tif 000006
【図５】
2005204204.tif 000007
【図６】
2005204204.tif 000008
【図７】
2005204204.tif 000009
【図８】
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【図９】
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