(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
各々が差動電圧を受電する第１及び第２入力端子と、差動電圧に応答して差動電流を供給する第１及び第２出力端子とを有している少なくとも第１トランスコンダクタ及び第２トランスコンダクタを含む複数のトランスコンダクタを具えている電子回路において、前記少なくとも第１トランスコンダクタ及び第２トランスコンダクタの各トランスコンダクタが：
それぞれの第１主電極が第１ノードにて互いに結合され、それぞれの第２主電極が前記第１出力端子及び前記第２出力端子にそれぞれ結合され、且つそれぞれの制御電極が前記第１入力端子及び前記第２入力端子にそれぞれ結合された第１導電形のトランジスタから成る第１差動対と；
それぞれの第１主電極が第２ノードにて互いに結合され、それぞれの第２主電極が前記第１出力端子及び前記第２出力端子に結合され、且つそれぞれの制御電極が前記第１入力端子及び前記第２入力端子にそれぞれ結合され、前記第１差動対の前記第１導電形とは反対の第２導電形のトランジスタから成る第２差動対と；
前記第１ノードに結合されて、第１バイアス電流を前記第１差動対に供給する第１電流源と；
前記第２ノードに結合されて、第２バイアス電流を前記第２差動対に供給する第２電流源と；
前記第１ノードと第２ノードとの間に直列に接続される第１導電形の第１のダイオード接続トランジスタ及び第２導電形の第２のダイオード接続トランジスタと；
前記第２トランスコンダクタの共通モード電圧に応答して少なくとも前記第１トランスコンダクタの前記第１電流源を制御する制御手段と；
を具えていることを特徴とする電子回路。
【請求項２】
前記制御手段が、前記第２トランスコンダクタの第１ノード結合される入力ブランチと、少なくとも前記第１トランスコンダクタの第１ノードに結合される出力ブランチとを有している電流ミラーを具えていることを特徴とする請求の範囲１に記載の電子回路。
【請求項３】
前記電流ミラーの入力ブランチが：
前記第２トランスコンダクタの前記第１のダイオード接続トランジスタと第２のダイオード接続トランジスタとの間のノードに接続された制御電極を有している第１導電形の測定トランジスタと；
前記測定トランジスタの第１主電極と直列に配置された第１導電形の他のダイオード接続トランジスタと；
前記他のダイオード接続トランジスタの制御電極及び第１主電極に並列に接続された制御電極及び第１主電極と；
前記第２トランスコンダクタの第１ノードに結合された第２主電極とを有している第１導電形のさらに別のトランジスタと；
を具えていることを特徴とする請求の範囲２に記載の電子回路。
【請求項４】
前記複数のトランスコンダクタを構成する多数のトランジスタのうちの、前記第１のダイオード接続トランジスタと第２のダイオード接続トランジスタとのそれぞれの接続点を互いに接続したことを特徴とする請求の範囲２又は３に記載の電子回路。
【請求項５】
前記第１及び第２トランスコンダクタの各々がさらに：
それぞれの第１主電極が別のノードにて互いに結合され、それぞれの第２主電極が前記第１入力端子及び第２入力端子に結合され、且つそれぞれの制御電極が前記第２入力端子及び前記第１入力端子にそれぞれ結合された第１導電形のトランジスタから成る別の差動対と；
前記第１トランスコンダクタの前記別のノードに結合される入力ブランチと、前記第２トランスコンダクタの前記第１ノードに結合される出力ブランチとを有している電流ミラーと；
を具えていることを特徴とする請求の範囲１に記載の電子回路。
【請求項６】
前記第１及び第２トランスコンダクタの各々がさらに：
第３バイアス電流供給用の第３電流源と；
前記第１入力端子と前記第３電流源との間に接続された第２導電形の第３のダイオード接続トランジスタと；
前記第２入力端子と前記第３電流源との間に接続された第２導電形の第４のダイオード接続トランジスタと；
第４バイアス電流供給用の第４電流源と；
前記第１入力端子と前記第４電流源との間に接続された第２導電形の第５のダイオード接続トランジスタと；
前記第２入力端子と前記第４電流源との間に接続された第２導電形の第６のダイオード接続トランジスタと；
を具えていることを特徴とする請求の範囲５に記載の電子回路。
【請求項７】
前記第１及び第２のダイオード接続トランジスタの寸法を前記第１及び第２差動対のトランジスタの寸法の４倍の大きさとしたことを特徴とする請求の範囲１，２，３，４，５又は６に記載の電子回路。
【発明の詳細な説明】
本発明は、各々が差動電圧を受電する第１及び第２入力端子と、差動電圧に応答して差動電流を供給する第１及び第２出力端子とを有している少なくとも第１トランスコンダクタ及び第２トランスコンダクタを含む複数のトランスコンダクタを具えている電子回路に関するものである。
斯種の電子回路は“「A Micropower CMOS Continuous-Time Low-Pass Filter」、IEEE Journal of Solid-State Circuits, Vol.２４, Ｎo.３, １９８９年６月、第７３６−７４３頁”から既知である。トランスコンダクタとは、その電子回路が一般に平衡デバイスとして構成されることからして、平衡形積分フィルタとも称される、所謂トランスコンダクタ−Ｃフィルタに用いられる電圧制御電流源のことである。このタイプのフィルタに対する背景技術については、ニューヨーク所在のIEEE出版社からのY. P. Tsivides及びJ. O. Voormanにより編集された本“Integrated Continuous-Time Filters”に詳しく記載されており、この本では前記IEEEの論文が３−Ｂ．４に出ている。最も簡単なトランスコンダクタは差動トランジスタ対である。演算相互コンダクタンス増幅器（ＯＴＡ）は複雑なトランスコンダクタとみなすことができる。トランスコンダクタ−Ｃフィルタは集積化することがよくあり、この場合に目的とすることは、一方では使用するテップ面積を最小とすることにあり、他方ではフィルタの品質を高めることにある。上述した本には、直線性、帯域幅及び出力電圧スウィングの如き所定の諸特性を改善する目的で、差動対を種々変更し、改善する多くの例が開示されている。このことからして、トランスコンダクタ−Ｃフィルタに使用するのが好適なトランスコンダクタはコンパクトなもの、即ち小さなステップ面積を占めるものとする必要がある。
このようにするために、本発明によれば、冒頭にて述べた種類の電子回路において、
前記少なくとも第１トランスコンダクタ及び第２トランスコンダクタの各トランスコンダクタが：
それぞれの第１主電極が第１ノードにて互いに結合され、それぞれの第２主電極が前記第１出力端子及び前記第２出力端子にそれぞれ結合され、且つそれぞれの制御電極が前記第１入力端子及び前記第２入力端子にそれぞれ結合された第１導電形のトランジスタから成る第１差動対と；
それぞれの第１主電極が第２ノードにて互いに結合され、それぞれの第２主電極が前記第１出力端子及び前記第２出力端子に結合され、且つそれぞれの制御電極が前記第１入力端子及び前記第２入力端子にそれぞれ結合され、前記第１差動対の前記第１導電形とは反対の第２導電形のトランジスタから成る第２差動対と；
前記第１ノードに結合されて、第１バイアス電流を前記第１差動対に供給する第１電流源と；
前記第２ノードに結合されて、第２バイアス電流を前記第２差動対に供給する第２電流源と；
前記第１ノードと第２ノードとの間に直列に接続される第１導電形の第１のダイオード接続トランジスタ及び第２導電形の第２のダイオード接続トランジスタと；
前記第２トランスコンダクタの共通モード電圧に応答して少なくとも前記第１トランスコンダクタの前記第１電流源を制御する制御手段と；
を具えていることを特徴とする。
各トランスコンダクタは、使用するトランジスタの種類に応じて、入力端子に接続されるベース又はゲートと、出力端子に接続されるコレクタ又はドレインとを有している２個の相補トランジスタ対を具えている。これらの各トランジスタ対のエミッタ又はソースノードはバイアス電流源に結合される。２個のダイオード接続したトランジスタ、即ちベースがコレクタに接続されるか、又はゲートがドレインに接続される２つのトランジスタが、２つのトランジスタ対のそれぞれのノード間に直列に配置される。斯種のトランスコンダクタは本来米国特許第３，９９１，３８０号から既知である。相補トランジスタ対のトランジスタにおけるバイアス電流は互いに正確に等しくすべきである。負荷が直流電流を通すことができるものとすれば、バイアス電流の相違はこの負荷を介する方法でしか認めることができない。そうでない場合には、出力端子における直流電圧が不確定値に変動し、出力端子に結合されている他のトランスコンダクタの動作を乱すことになる。このようなことは共通モードの利得が高く、しかも差動利得が高い特殊な負荷回路を設けることによってなくすことができる。これには追加の抵抗及び／又はトランジスタを必要とし、これはフィルタの設計上の観点からして、即ち追加のチップ面積を占めることからして不所望である。前記米国特許第３，９９１，３８０号では、こうした問題を解決するのに、出力端子にて共通モード電圧を測定して、２つの相補トランジスタ対のバイアス電流源の電流を制御するようにしている。これには各個々のトランスコンダクタに多数の追加のトランジスタを必要とし、従って追加のチップ面積が必要である。しかし、各個々のトランスコンダクタに対する共通モードの問題を軽減する手段を講じると、このようなトランスコンダクタを、例えばジャイレータ回路における場合のように、交差結合トランスコンダクタを有する回路に用いる場合に不正確さをまねくことになる。
トランスコンダクタ−Ｃフィルタでは、一方のトランスコンダクタの出力端子を他方のトランスコンダクタの入力端子に結合させる。本発明によれば、各個々のトランスコンダクタの出力端子に共通モードの電圧が影響を及ぼすようにするのに前記米国特許第３，９９１，３８０号に開示されているように、各個々のトランスコンダクタ内に別個の手段を講じるのではなく、このような手段をグループに適用するのである。この場合、１個のトランスコンダクタの共通モード電圧を用いて、１個以上の他のトランスコンダクタ及び必要ならば斯かる１個のトランスコンダクタのそれぞれ２個のバイアス電流源の一方を制御するようにする。これにより多くの回路部品を節約することができ、特に複雑なフィルタ装置における不安定性をなくすことができる。
なお、前記IEEEの論文では、第２トランスコンダクタの共通モード電圧に影響を及ぼすのに第１トランスコンダクタの共通モード電圧を用いている。これは常に２つのトランスコンダクタ間で行われるだけであり、グループ単位で行われるのではない。さらに前記IEEEの論文のトランスコンダクタは全体的に異なるタイプのものであり、２つの入力差動対のうちの一方の差動対のバイアス電流源を制御するものではない。
原則として、１個のトランスコンダクタの２つのバイアス電流源のうちの一方は様々な方法にて共通モード電圧に応答して制御することができる。この目的のためのコンパクトな回路は、電流源を制御するための手段が：
第２のトランスコンダクタの第１のダイオード接続トランジスタと第のダイオード接続トランジスタとの間のノードに接続された制御電極を有している第１導電形の測定トランジスタと；
前記測定トランジスタの第１主電極に結合される入力ブランチ及び少なくとも第１トランスコンダクタ及び第２トランスコンダクタのそれぞれの第１ノードに結合される出力ブランチを有している電流ミラーとを具えていること、特に前記電流ミラーの入力ブランチが：
前記第２トランスコンダクタの前記第１のダイオード接続トランジスタと第２のダイオード接続トランジスタとの間のノードに接続された制御電極を有している第１導電形の測定トランジスタと；
前記測定トランジスタの第１主電極と直列に配置された第１導電形の他のダイオード接続トランジスタと；
前記他のダイオード接続トランジスタの制御電極及び第１主電極に並列に接続された制御電極及び第１主電極と；
前記第２トランスコンダクタの第１ノードに結合された第２主電極とを有している第１導電形のさらに別のトランジスタと；
を具えていることを特徴とする。
第２トランスコンダクタの共通モード電圧は２個のダイオード接続したトランジスタ間のノードに現われる。測定トランジスタは、この電圧を電流ミラーの入力ブランチに帰還する。入力ブランチを流れる電流は第１ノード、即ちトランスコンダクタグループの２つのエミッタ又はソースノードの一方に反映される。
複数のトランスコンダクタ、特に入力端子が互いに接続されるトランスコンダクタにおけるダイオード接続トランジスタのそれぞれのノードを相互接続することによって複雑なトランスコンダクタ−Ｃフィルタにおける構成部品をさらに節約することができる。
２つのトランスコンダクタと２つのコンデンサとにより、一方のトランスコンダクタの出力端子を他方のトランスコンダクタの入力端子に接続するか、又はその逆とすることによって発振器を形成することもできる。このような発振器としての好適例は、
前記第１及び第２トランスコンダクタの各々がさらに：  それぞれの第１主電極が別のノードにて互いに結合され、それぞれの第２主電極が前記第１入力端子及び第２入力端子に結合され、且つそれぞれの制御電極が前記第２入力端子及び前記第１入力端子にそれぞれ結合された第１導電形のトランジスタから成る別の差動対と；
前記第１トランスコンダクタの前記別のノードに結合される入力ブランチと、前記第２トランスコンダクタの前記第１ノードに結合される出力ブランチとを有している電流ミラーと；
を具えていることを特徴とする。
前記別の差動対は小信号に対して減衰等化を行なうため、発振器は正確に始動し、しかも関連するトランスコンダクタの共通モード電圧供給源としても機能する。
この例の好適例としては、前記第１及び第２トランスコンダクタの各々がさらに：
第３バイアス電流供給用の第３電流源と；
前記第１入力端子と前記第３電流源との間に接続された第２導電形の第３のダイオード接続トランジスタと；
前記第２入力端子と前記第３電流源との間に接続された第２導電形の第４のダイオード接続トランジスタと；
第４バイアス電流供給用の第４電流源と；
前記第１入力端子と前記第４電流源との間に接続された第２導電形の第５のダイオード接続トランジスタと；
前記第２入力端子と前記第４電流源との間に接続された第２導電形の第６のダイオード接続トランジスタと；
を具えるようにする。
第３〜第６のダイオード接続トランジスタと、第３及び第４電流源は大きな信号を減衰させて、発信信号の振幅を制限する。
以下図面を参照して本発明を説明するに、ここに
図１は本発明によるトランスコンダクタを有する電子回路の実施例を示し；
図２はトランスコンダクタを記号表示した図１の例を示し；
図３は記号表示したトランスコンダクタを有する本発明による電子回路の実施例を含んでいる第１のトランスコンダクタ−Ｃフィルタを示し；
図４は記号表示したトランスコンダクタを有する本発明による電子回路の実施例を含んでいる第２のトランスコンダクタ−Ｃフィルタを示し；
図５は記号表示したトランスコンダクタを有する本発明による電子回路の実施例を含んでいる第３のトランスコンダクタ−Ｃフィルタを示し；
図６は２個のトランスコンダクタと２個のコンデンサとを有している発振器の基本回路図を示し；
図７は図６に示した発振器に用いる本発明による、トランスコンダクタを有する電子回路の実施例の一部を示したものである。
これらの図で同じ機能又は目的を有している部分には同じ参照記号を付して示してある。
図１は本発明による、トランスコンダクタを有する電子回路の実施例を示す。この電子回路は２つのトランスコンダクタＴＲ１及びＴＲ２を具えている。各トランスコンダクタは差動入力電圧を受電する入力端子ＩＡ及びＩＢと、差動出力電流を供給する出力端子ＯＡ及びＯＢと、第１バイアス電流を受電する第１ノードＢＡと、第２バイアス電流を受電する第２ノードＢＢと、共通モード電圧を供給する共通モード端子ＣＭとを有している。各トランスコンダクタはさらに：それぞれの第１主電極又はエミッタが第１ノードＢＡに結合され、それぞれの制御電極又はベースが入力端子ＩＡ及び入力端子ＩＢにそれぞれ結合され、且つそれぞれの第２主電極又はコレクタが出力端子ＯＡ及び出力端子ＯＢにそれぞれ結合されたトランジスタＰ１及びＰ２から成るＰＮＰトランジスタ対と；それぞれのエミッタが第２ノードＢＢに結合され、それぞれのベースが入力端子ＩＡ及び入力端子ＩＢにそれぞれ結合され、且つそれぞれのコレクタが出力端子ＯＡ及び出力端子ＯＢにそれぞれ結合されたトランジスタＮ１及びＮ２から成るＮＰＮトランジスタ対と；第１ノードＢＡと共通モード端子ＣＭとの間のダイオード接続したＰＮＰトランジスタＰ３及び共通モード端子ＣＭと第２ノードＢＢとの間の第２ダイオード接続したＮＰＮトランジスタＮ３とを具えている。トランジスタＰ３のエミッタ領域は括弧内の数字で示すように、トランジスタＰ１及びＰ２のエミッタ領域の４倍の大きさとするのが好適である。同じことがトランジスタＮ３のエミッタ領域についても云え、このトランジスタＮ３のエミッタ領域はトランジスタＮ１及びＮ２のエミッタ領域の４倍の大きさに選定するのが好適である。
トランスコンダクタＴＲ１のＮＰＮトランジスタ対Ｎ１，Ｎ２は、第２ノードＢＢと負の供給電圧との間に接続したＮＰＮ電流源トランジスタＮ４からバイアス電流を受電する。ＮＰＮトランジスタＮ５は他方のトランスコンダクタＴＲ２に対して同じような機能を果す。電流源トランジスタＮ４及びＮ５のベースは電圧源ＶＢに接続されており、これによりトランジスタＮ４及びＮ５のバイアス電流は固定される。
トランスコンダクタＴＲ１のＰＮＰトランジスタ対Ｐ１，Ｐ２は、第１ノードＢＡと正の供給電圧との間に接続したＰＮＰ電流源トランジスタＰ４からバイアス電流を受電する。同様に配置したＰＮＰトランジスタＰ５はトランスコンダクタＴＲ２の第１ノードＢＡにバイアス電流を供給する。トランスコンダクタＴＲ２の共通モード端子ＣＭは、エミッタ−ホロワとして配置したＰＮＰトランジスタＰ６のベース−エミッタ接合を経て、ダイオード接続されたＰＮＰトランジスタＰ７に結合され、このトランジスタＰ７のベース−エミッタ接合はトランジスタＰ４及びＰ５のベース−エミッタ接合と並列に配置されている。トランジスタＰ４及びＰ５／Ｐ６／Ｐ７は相俟って、入力ブランチ、即ちトランジスタＰ５／Ｐ６／Ｐ７と、出力ブランチ、即ちトランジスタＰ４とを有している簡単な電流ミラーを形成する。
トランスコンダクタＴＲ１及びＴＲ２の入力端子及び出力端子は互いに図２に示すように結合され、この図では各トランスコンダクタを入力端子ＩＡ及びＩＢと、出力端子ＯＡ及びＯＢと、共通モード端子ＣＭと、第１ノードＢＡだけで記号表示してある。トランジスタＰ４，Ｐ５，Ｐ６及びＰ７でトランスコンダクタの各ノードＢＡをバイアスすることは図示してあるが、電流源トランジスタＮ４及びＮ５で各ノードＢＢをバイアスすることは図示してない。トランスコンダクタＴＲ１の出力端子ＯＡ及びＯＢはトランスコンダクタＴＲ２の入力端子ＩＡ及びＩＢに相互接続される。トランスコンダクタＴＲ２の出力端子ＯＡ及びＯＢは入力端子ＩＡ及びＩＢに相互接続されるため、トランスコンダクタＴＲ２はトランスコンダクタＴＲ１に加える抵抗として機能する。
トランジスタＰ１を流れる零入力電流はトランジスタＮ１にも流れる。これと同じことがトランジスタＰ２及びＮ２を流れる零入力電流についても云える。ノードＢＡ及びＢＢの双方を電流強度が一定の電流源で附勢する場合、これらの電流源が等しい電流を供給しないか、及び／又はトランジスタＰ１／Ｎ１及びトランジスタＰ２／Ｎ２が同じベース電圧に対して同等に導通しない場合には問題が生じることになる。この結果として、トランスコンダクタＴＲ１の出力端子ＯＡとＯＢとの間の電圧の共通モードの電圧成分が不確定となり、従ってトランスコンダクタＴＲ１の出力端子に結合されたトランスコンダクタＴＲ２が不所望な直流動作範囲内で作動することになる。
このようなことは、ノードＢＡ及びＢＢを附勢する電流源のうちの一方の電流源の電流を制御することによって起らないようにすることができる。例えば、図１に示すように、ノードＢＡへの電流を制御し、且つノードＢＢへの電流を固定させるようにする。トランスコンダクタＴＲ２の共通モード電圧はエミッタホロワＰ６によってトランスコンダクタＴＲ２の共通モード端子ＣＭにて測定されて、トランジスタＰ５のベースに帰還され、従ってトランジスタＰ５は、トランジスタＰ５とＰ４とによって構成される電流ミラーの入力ブランチを形成する。この際、双方のトランスコンダクタは、それぞれのノードＢＡにて電流を受電し、この電流はトランスコンダクタＴＲ２の共通モード端子ＣＭにおける共通モード電圧に依存する。この共通モード電圧は正の供給電圧から２つのダイオード電圧分を差引いた電圧値に等しい。
トランスコンダクタＴＲ１の出力端子ＯＡ及びＯＢにおける共通モード電圧が増大すると、他方のトランスコンダクタＴＲ２の入力端子ＩＡ及びＩＢの共通モード電圧が増えることになる。このために、ノードＢＡ及びＢＢ、従ってトランスコンダクタＴＲ２の共通モード端子ＣＭの電圧も増大することになる。これによりトランジスタＰ６が殆ど導通しなくなり、トランスコンダクタＴＲ１のノードＢＡが電流源トランジスタＰ４から殆ど電流を受電しなくなることにより、トランスコンダクタＴＲ１の共通モード電圧の最初の増加が相殺される。従って、トランスコンダクタＴＲ２の共通モード電圧が固定され、しかもノードＢＡを流れる関連する零入力電流は電流ミラーによってトランスコンダクタＴＲ１のノードＢＡにコピーされる。
共通モード電圧はトランスコンダクタＴＲ２の共通モード端子ＣＭから、図１に示した方法とは別の方法でトランジスタＰ５のベースに帰還させることもできる。トランジスタＰ６は、ダイオード接続されるトランジスタとし、そのエミッタがトランジスタＰ５のベースに接続されるようにすることもでき、この場合にはトランジスタＰ７を省くことができる。こうしてもトランジスタＰ５のベースとコレクタとの間の電圧差が一定となり、この場合にもトランジスタＰ５は電流ミラーの入力ブランチとして機能する。
ダイオード接続したトランジスタＰ７を用いることにより共通モード制御の整定時間が短縮する。トランスコンダクタＴＲ１の入力端子ＩＡ及びＩＢにおける直流レベルは自由に選定することができる。トランスコンダクタの構成は簡単であり、これらのトランスコンダクタは数百ＭＨｚの信号周波数にまで使用することができる。
図示のバイポーラトランジスタの代りに、ユニポーラ（ＭＯＳ）トランジスタを用いることができ、この場合にはベース−エミッタ及びコレクタをそれぞれゲート、ソース及びドレインと読み代えて、ダイオード接続のトランジスタはゲートとドレインとを相互接続して形成する。必要に応じ、電流源用のトランジスタとして選定したトランジスタはトランスコンダクタにおけるトランジスタとは別のタイプのものとすることができ、例えば電流源トランジスタにはＭＯＳトランジスタを用い、トランスコンダクタにはバイポーラトランジスタを用いるようにするか、又はその逆とすることもできる。
上述した技法は平衡トランスコンダクタ−Ｃフィルタに使用するのに極めて好適であり、その第１例を図３に示してある。この図でも図２と同じ表記法を用いている。ここでも、ＰＮＰ電流源トランジスタでトランスコンダクタのそれぞれのノードＢＡをバイアスすることを図示してある。図２と同様に、ＮＰＮ電流源トランジスタでそれぞれのノードＢＢをバイアスすることは図示してない。図３は二次の全通過フィルタが後続する一次の低域通過フィルタを示している。ここには５つのトランスコンダクタＴＲ１‥‥ＴＲ５があり、このうちのトランスコンダクタＴＲ１は相互コンダクタンス２Ｇを有し、他のトランスコンダクタは相互コンダクタンスＧを有している。トランスコンダクタＴＲ１の入力端子ＩＡ及びＩＢはフィルタ入力端子ＦＩＡ及びＦＩＢに接続され、トランスコンダクタＴＲ５の出力端子ＯＡ及びＯＢはフィルタ出力端子ＦＯＡ及びＦＯＢに接続されている。トランスコンダクタＴＲ１の出力端子ＯＡ及びＯＢはトランスコンダクタＴＲ２の出力端子ＯＡ及びＯＢに接続され；トランスコンダクタＴＲ２の入力端子ＩＡ及びＩＢはトランスコンダクタＴＲ３の入力端子ＩＡ及びＩＢに接続され；トランスコンダクタＴＲ４の入力端子ＩＡ及びＩＢはトランスコンダクタＴＲ５の入力端子ＩＡ及びＩＢに接続されている。さらに、トランスコンダクタＴＲ２の出力端子ＯＡ及びＯＢと入力端子ＩＡ及びＩＢとが互いに接続され、且つトランスコンダクタＴＲ５の出力端子ＯＡ及びＯＢと入力端子ＩＡ及びＩＢとが互いに接続されている。トランスコンダクタＴＲ３の出力端子ＯＡ及びＯＢはトランスコンダクタＴＲ４の入力端子ＩＡ及びＩＢに接続され、且つトランスコンダクタＴＲ４の出力端子ＯＡ及びＯＢはトランスコンダクタＴＲ３の入力端子ＩＢ及びＩＡに交差接続されている。キャパシタンスが２ＣａのコンデンサＣ１がトランスコンダクタＴＲ２の入力端子ＩＡとＩＢとの間に接続され；キャパシタンスが２ＣｂのコンデンサＣ３がトランスコンダクタＴＲ３の入力端子ＩＡとトランスコンダクタＴＲ４の入力端子ＩＡとの間に接続され；キャパシタンスが同じく２ＣｂのコンデンサＣ２がトランスコンダクタＴＲ３の入力端子ＩＢとトランスコンダクタＴＲ４の入力端子ＩＢとの間に接続されている。この結果、図３に示した構成の回路の伝達関数は次のようになる。
0003875726.tif 000002
トランスコンダクタＴＲ２及びＴＲ３の共通モード端子ＣＭは相互接続され、これは電流源トランジスタＰ８，Ｐ１１及びＰ１２を経てトランスコンダクタＴＲ１，ＴＲ２及びＴＲ４のそれぞれのノードＢＡをバイアスする基準点として機能し、トランジスタＰ８，Ｐ１１及びＰ１２はトランジスタＰ１０を介してトランスコンダクタＴＲ２及びＴＲ３の共通モード端子ＣＭに接続されるダイオード接続のトランジスタＰ９と共に電流ミラーを形成する。トランスコンダクタＴＲ４及びＴＲ５の共通モード端子ＣＭも互いに接続され、これは電流源トランジスタＰ１３及びＰ１４を経てトランスコンダクタＴＲ３及びＴＲ５のそれぞれのノードＢＡをバイアスする基準点として機能し、電流源トランジスタＰ１３及びＰ１４はトランジスタＰ１６を介してトランスコンダクタＴＲ４及びＴＲ５の共通モード端子ＣＭに接続されるダイオード接続のトランジスタＰ１５と共に電流ミラーを形成する。トランスコンダクタＴＲ２及びＴＲ３と、トランスコンダクタＴＲ４及びＴＲ５の共通モード端子ＣＭをそれぞれ相互接続することができる理由は、これらのトランスコンダクタの入力端子の電圧が同じであるからである。トランスコンダクタＴＲ１に供給される零入力電流を他のトランスコンダクタに供給される零入力電流の２倍の大きさとして、このトランスコンダクタＴＲ１の相互コンダクタンスが他のトランスコンダクタの相互コンダクタンスの２倍の大きさとなるようにするために、電流源トランジスタＰ８のエミッタ領域の面積は他の電流源トランジスタの面積よりも２倍に大きくする。
図４は本発明をトランスコンダクタ−Ｃフィルタに適用する第２例を示す。これは一次の低域通過フィルタと二次の全通過フィルタとを組合せたものである。ここには７つのトランスコンダクタＴＲ１‥‥ＴＲ７があり、このうちのトランスコンダクタＴＲ１の相互コンダクタンスは２Ｇとし、他のトランスコンダクタの相互コンダクタンスはＧとする。トランスコンダクタＴＲ１の入力端子ＩＡ及びＩＢはフィルタ入力端子ＦＩＡ及びＦＩＢに接続され、トランスコンダクタＴＲ７の出力端子ＯＡ及びＯＢはフィルタ出力端子ＦＯＡ及びＦＯＢに接続される。トランスコンダクタＴＲ１の出力端子ＯＡ及びＯＢはトランスコンダクタＴＲ２の出力端子ＯＡ及びＯＢに接続され；トランスコンダクタＴＲ２の入力端子ＩＡ及びＩＢはトランスコンダクタＴＲ３の入力端子ＩＡ及びＩＢに接続され；トランスコンダクタＴＲ４の入力端子ＩＡ及びＩＢはトランスコンダクタＴＲ５の入力端子ＩＡ及びＩＢに接続され；トランスコンダクタＴＲ６の入力端子ＩＡ及びＩＢはトランスコンダクタＴＲ７の入力端子ＩＡ及びＩＢに接続されている。さらに、トランスコンダクタＴＲ２の出力端子ＯＡ及びＯＢと、その入力端子ＩＡ及びＩＢとが互いに接続され、且つトランスコンダクタＴＲ７の出力端子ＯＡ及びＯＢと、その入力端子ＩＡ及びＩＢとが互いに接続されている。トランスコンダクタＴＲ３の出力端子ＯＡ及びＯＢはトランスコンダクタＴＲ４の入力端子ＩＡ及びＩＢに接続され、且つトランスコンダクタＴＲ４の出力端子ＯＡ及びＯＢはトランスコンダクタＴＲ３の入力端子ＩＢ及びＩＡに交差接続され；トランスコンダクタＴＲ５の出力端子ＯＡ及びＯＢはトランスコンダクタＴＲ６の入力端子ＩＡ及びＩＢに接続されると共に、トランスコンダクタＴＲ６の出力端子ＯＡ及びＯＢはトランスコンダクタＴＲ５の入力端子ＩＢ及びＩＡに交差接続されている。キャパシタンスが２ＣｃのコンデンサＣ１がトランスコンダクタＴＲ２の入力端子ＩＡとＩＢとの間に接続され；キャパシタンスが２ＣｄのコンデンサＣ３がトランスコンダクタＴＲ３の入力端子ＩＡとトランスコンダクタＴＲ４の入力端子ＩＡとの間に接続され；キャパシタンスが同じく２ＣｄのコンデンサＣ２がトランスコンダクタＴＲ３の入力端子ＩＢとトランスコンダクタＴＲ４の入力端子ＩＢとの間に接続され；キャパシタンスが２ＣｅのコンデンサＣ５がトランスコンダクタＴＲ５の入力端子ＩＡとトランスコンダクタＴＲ６の入力端子ＩＡとの間に接続され；キャパシタンスが同じく２ＣｅのコンデンサＣ４がトランスコンダクタＴＲ５の入力端子ＩＢとトランスコンダクタＴＲ６の入力端子ＩＢとの間に接続され；キャパシタンスが２ＣｆのコンデンサＣ７がトランスコンダクタＴＲ３の入力端子ＩＡとトランスコンダクタＴＲ６の入力端子ＩＡとの間に接続され；且つキャパシタンスが同じく２ＣｆのコンデンサＣ６がトランスコンダクタＴＲ３の入力端子ＩＢとトランスコンダクタＴＲ６の入力端子ＩＢとの間に接続されている。この結果、図４の構成の回路の伝達関数は次のようになる。
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トランスコンダクタＴＲ２及びＴＲ３の共通モード端子ＣＭは相互接続され、これは電流源トランジスタＰ２０，Ｐ２３及びＰ２４を経てトランスコンダクタＴＲ１，ＴＲ２及びＴＲ４のそれぞれのノードＢＡをバイアスする基準点として機能し、電流源トランジスタＰ２０，Ｐ２３及びＰ２４はダイオード接続されたトランジスタＰ２１と共に電流ミラーを形成し、ダイオード接続のトランジスタＰ２１はトランジスタＰ２２を介してトランスコンダクタＴＲ２及びＴＲ３の共通モード端子ＣＭに接続される。トランスコンダクタＴＲ４及びＴＲ５の共通モード端子ＣＭは互いに接続され、これは電流源トランジスタＰ２７及びＰ２８を経てトランスコンダクタＴＲ３及びＴＲ６のそれぞれのノードＢＡをバイアスする基準点として機能し、電流源トランジスタＰ２７及びＰ２８はダイオード接続されたトランジスタＰ２５と共に電流ミラーを形成し、ダイオード接続のトランジスタＰ２５はトランジスタＰ２６を介してトランスコンダクタＴＲ４及びＴＲ５の共通モード端子ＣＭに接続される。トランスコンダクタＴＲ６及びＴＲ７の共通モード端子ＣＭは互いに接続され、これは電流源トランジスタＰ２９及びＰ３０を経てトランスコンダクタＴＲ５及びＴＲ７のそれぞれのノードＢＡをバイアスする基準点として機能し、電流源トランジスタＰ２９及びＰ３０はダイオード接続されたトランジスタＰ３１と共に電流ミラーを形成し、ダイオード接続のトランジスタＰ３１はトランジスタＰ３２を介してトランスコンダクタＴＲ６及びＴＲ７の共通モード端子ＣＭに接続される。トランスコンダクタＴＲ２及びＴＲ３と、トランスコンダクタＴＲ４及びＴＲ５と、トランスコンダクタＴＲ６及びＴＲ７の共通モード端子ＣＭをそれぞれ相互接続することができる理由は、これらのトランスコンダクタの入力端子の電圧を同じ電圧とするからである。トランスコンダクタＴＲ１に供給される零入力電流を他のトランスコンダクタに供給される零入力電流の２倍の大きさとして、このトランスコンダクタＴＲ１の相互コンダクタンスが他のトランスコンダクタの相互コンダクタンスの２倍の大きさとなるようにするために、電流源トランジスタＰ２０の面積は他の電流源トランジスタの面積よりも２倍に大きくする。
図５は二次低域フィルタを示す。ここには相互コンダクタンスがいずれもＧである４つのトランスコンダクタＴＲ１‥‥ＴＲ４がある。トランスコンダクタＴＲ１の入力端子ＩＡ及びＩＢはフィルタ入力端子ＦＩＡ及びＦＩＢに接続され、トランスコンダクタＴＲ４の入力端子ＩＡ及びＩＢはフィルタ出力端子ＦＯＡ及びＦＯＢに接続される。トランスコンダクタＴＲ１の出力端子ＯＡ及びＯＢはトランスコンダクタＴＲ２の出力端子ＯＡ及びＯＢに接続され；トランスコンダクタＴＲ２の入力端子ＩＡ及びＩＢはトランスコンダクタＴＲ３の入力端子ＩＡ及びＩＢに接続され；トランスコンダクタＴＲ４の入力端子ＩＡ及びＩＢはトランスコンダクタＴＲ３の出力端子ＯＡ及びＯＢに接続されている。さらに、トランスコンダクタＴＲ２の出力端子ＯＡ及びＯＢと入力端子ＩＡ及びＩＢとが互いに接続されている。トランスコンダクタＴＲ４の出力端子ＯＡ及びＯＢはトランスコンダクタＴＲ３の入力端子ＩＢ及びＩＡに交差接続されている。キャパシタンスがＣｇのコンデンサＣ８がトランスコンダクタＴＲ２の入力端子ＩＡとＩＢとの間に接続され；キャパシタンスがＣｈのコンデンサＣ９がトランスコンダクタＴＲ４の入力端子ＩＡとＩＢとの間に接続されている。従って、図４の構成の回路の伝達関数は次のようになる。
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トランスコンダクタＴＲ２及びＴＲ３の共通モード端子ＣＭは相互接続され、これは電流源トランジスタＰ３３及びＰ３６を経てトランスコンダクタＴＲ１及びＴＲ２のそれぞれのノードＢＡをバイアスする基準として機能し、電流源トランジスタＰ３３及びＰ３６はダイオード接続されたトランジスタＰ３４と共に電流ミラーを形成し、ダイオード接続のトランジスタＰ３４はトランジスタＰ３５を経てトランスコンダクタＴＲ２及びＴＲ３の共通モード端子ＣＭに接続される。トランスコンダクタＴＲ４の共通モード端子ＣＭは電流源トランジスタＰ３７及びＰ４０を経てトランスコンダクタＴＲ３及びＴＲ４のそれぞれのノードＢＡをバイアスする基準点として機能し、電流源トランジスタＰ３７及びＰ４０はダイオード接続したトランジスタＰ３８と共に電流ミラーを形成し、ダイオード接続のトランジスタＰ３８はトランジスタＰ３９を経てトランスコンダクタＴＲ４の共通モード端子ＣＭに接続される。トランスコンダクタＴＲ２及びＴＲ３の共通モード端子ＣＭを相互接続することができるのは、これらのトランスコンダクタの入力電圧が同じであるからである。
上述した技法はトランスコンダクタを具えている他の回路にも使用することができる。図６は２個のトランスコンダクタＴＲＡとＴＲＢとを有する発振器を示し、これらのトランスコンダクタも図１に示したタイプのものとする。トランスコンダクタＴＲＡの出力端子ＯＡ及びＯＢはトランスコンダクタＴＲＢの入力端子ＩＡ及びＩＢに接続され、トランスコンダクタＴＲＢの出力端子ＯＡ及びＯＢはトランスコンダクタＴＲＡの入力端子ＩＢ及びＩＡに交差接続されている。さらに、コンデンサＣ１０がトランスコンダクタＴＲＡの入力端子ＩＡとＩＢとの間に接続され、コンデンサＣ１１がトランスコンダクタＴＲＢの入力端子ＩＡとＩＢとの間に接続されている。発振周波数はＧ／Ｃｏに相当し、ここにＣｏはコンデンサＣ１０及びＣ１１のキャパシタンスである。
図７は図６のトランスコンダクタＴＲＡを示す。ＰＮＰトランジスタＰ４３はノードＢＣと、入力端子ＩＡと、入力端子ＩＢにそれぞれ接続されるエミッタ、コレクタ及びベースを有している。ＰＮＰトランジスタＰ４４はノードＢＣと、入力端子ＩＢと、入力端子ＩＡにそれぞれ接続されるエミッタ、コレクタ及びベースを有している。ノードＢＣはダイオード接続したＰＮＰトランジスタＰ４１を経て正の給電端子に接続される。トランジスタＰ４１はＰＮＰトランジスタＰ４２と共に電流ミラーを形成し、トランジスタＰ４２のコレクタは他のトランスコンダクタＴＲＢ（これはトランスコンダクタＴＲＡと同一構成のものであり、図７には図示してない）のノードＢＡに接続される。従って、トランスコンダクタＴＲＢもトランジスタＰ４２と同様に、コレクタがトランスコンダクタＴＲＡのノードＢＡに接続されるトランジスタを具えている。トランジスタＰ４２のエミッタ領域は、トランジスタＰ４１のエミッタ領域よりも、例えば３倍に大きくする。入力端子ＩＡはダイオード接続したＮＰＮトランジスタＮ６を経て電流源ＣＳ１に結合され、入力端子ＩＢはダイオード接続したトランジスタＮ８を経て前記電流源ＣＳ１に結合される。トランジスタＮ６とＮ８のエミッタ領域の比は、例えば３：１とする。さらに、入力端子ＩＡはダイオード接続したＮＰＮトランジスタＮ７を経て電流源ＣＳ３に結合され、入力端子ＩＢもダイオード接続したトランジスタＮ９を経て前記電流源ＣＳ３に結合される。トランジスタＮ７とＮ９のエミッタ領域の比は、例えば１：３とする。ノードＢＢは電流源ＣＳ２に結合され、この電流源は他の電流源ＣＳ１及びＣＳ３のバイアス電流の例えば３倍の大きさのバイアス電流を供給する。トランジスタＰ４３及びＰ４４は小信号に対して減衰等化するため、発振は正確に始動する。トランジスタＮ６，Ｎ７，Ｎ８及びＮ９と、電流源ＣＳ１及びＣＳ２は相俟って大きな信号を減衰させる抵抗として配置されるトランスコンダクタを形成するため、このような信号の振幅は制限される。
この例の場合には、共通モードの電圧は端子ＣＭでなく、別のノードＢＣにて測定される。この際、トランジスタＰ４３及びＰ４４は二重の機能を果し、即ちこれらのトランジスタは減衰等化をすると共に共通モード電圧をバッファする。このように、減衰等化を果すのに特別な電流は不要である。
【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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