(57)【要約】      （修正有）【課題】接地キャパシターのキャパシタンスを拡大する手段を提供する。【解決手段】第一の抵抗１とキャパシター２で構成される低域通過濾波器の前段及び後段に電圧利得が＋１未満で限りなく＋１に近く、入力インピーダンスが十分に高く、出力インピーダンスが十分に低い前置増幅器３と後置増幅器４を接続し、さらに前置増幅器３の入力端と後置増幅器４の出力端を第二の抵抗５で接続し、第一の抵抗１の抵抗値は第二の抵抗５の抵抗値よりも大きくして実現する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の抵抗とキャパシターで構成される低域通過濾波器の前段及び後段に、電圧利得が＋１未満で限りなく＋１に近く、入力インピーダンスが十分に高く、出力インピーダンスが十分に低い前置増幅器及び後置増幅器を接続し、さらに前置増幅器の入力端と後置増幅器の出力端を第二の抵抗で接続し、第一の抵抗の値は第二の抵抗の値よりも大きくしたことを特徴とするアクティブ接地キャパシター。
【請求項２】
前記請求項１記載のアクティブ接地キャパシターにおいて、前置増幅器を省いたことを特徴とするアクティブ接地キャパシター。
【請求項３】
前記請求項１及び２記載のアクティブ接地キャパシターにおいて、低域通過濾波器のキャパシターを、前記請求項１又は２記載のアクティブ接地キャパシターに置き換え多段接続したことを特徴とするアクティブ接地キャパシター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は接地キャパシターのキャパシタンスを大きくする方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  電子回路においては、接地キャパシターは必須のものであるが、あまりにも多くの接地キャパシターが使用されるために集積回路のピン数は増加し、また集積回路周辺は複雑な配線が必要になっていた。【０００３】  また、大きいキャパシタンスが要求される場合は電解キャパシターを使用するが、この部品は低温になると電解液が凍り、性能劣化を起こす欠点があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  本発明が解決しようとする課題は、接地キャパシターのキャパシタンスを拡大する技術を用いて出来るだけ集積回路内に取り込む手段を提供することである。【０００５】  また、非常に大きいキャパシタンスを要する場合においても、電解キャパシターを使用しなくてもよい方法を提供することである。【０００６】  請求項１記載の発明は、第一の抵抗とキャパシターで成る低域通過濾波器と、電圧利得が＋１未満で限りなく＋１に近く、入力インピーダンスが十分に高く、出力インピーダンスが十分に低い前置増幅器と後置増幅器と、前置増幅器の入力段と後置増幅器の出力段を接続する第二の抵抗とで構成した回路において、第一の抵抗の値を第二の抵抗の値よりも大きくすることによってキャパシターのキャパシタンスを拡大する手段を提供することにある。【０００７】  請求項２記載の発明は、前記請求項１記載の発明において、前置増幅器を省いて本発明の目的を達成する手段を提供するものである。【０００８】  請求項３記載の発明は、前記請求項１又は２記載の低域通過濾波器のキャパシターを、請求項１又は２記載のアクティブ接地キャパシターで置き換えて多段接続し、さらに大きな接地キャパシターを得る手段を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】  図１は請求項１記載のアクティブ接地キャパシターを示す図で、１は低域通過濾波器を構成する抵抗値がＲの第一の抵抗、２は低域通過濾波器を構成するキャパシタンスがＣのキャパシター、３は電圧利得が＋１未満で限りなく＋１に近く、入力インピーダンスが十分に高く、出力インピーダンスが十分に低い前置増幅器、４は前置増幅器と同じ特性の後置増幅器、５は抵抗値がｒの第二の抵抗である。【００１０】  図１において、後置増幅器の出力電圧は
【数１】
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である。従って、第二の抵抗に流れる電流は
【数２】
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となる。数式２から入力インピーダンスを求めると
【数３】
2009239876.tif 000005
となる。ここで
【数４】
2009239876.tif 000006
である。従って、図１の等価回路は図３になる。これをアクティブ接地キャパシタンスと呼ぶ。【００１１】  これは非常に大きな発見で、第一の抵抗を十分大きくし、第二の抵抗を十分小さくすれば、アクティブ接地キャパシタンスは本来の接地キャパシタンスより非常に大きくなることを示している。【００１２】  図２は請求項２記載のアクティブ接地キャパシターを示す図で、１は低域通過濾波器を構成する第一の抵抗、２は低域通過濾波器を構成するキャパシター、４は電圧利得が＋１未満で限りなく＋１に近く、入力インピーダンスが十分に高く、出力インピーダンスが十分に低い後置増幅器、５は第二の抵抗である。【００１３】  図２において、第一の抵抗に流れる電流は
【数５】
2009239876.tif 000007
となる。また、第二の抵抗に流れる電流は
【数６】
2009239876.tif 000008
となる。従って、和の電流は
【数７】
2009239876.tif 000009
となる。入力側から見たインピーダンスは
【数８】
2009239876.tif 000010
で表される。ここで
【数９】
2009239876.tif 000011
に選べば
【数１０】
2009239876.tif 000012
となって請求項１記載のアクティブ接地キャパシターと同じになる。【００１４】  図４は請求項３記載のアクティブ接地キャパシターを示す図で、１は１段目のアクティブ接地キャパシター、２は２段目のアクティブ接地キャパシター、ＮはＮ段目のアクティブ接地キャパシターである。２段目の低域通過濾波器のキャパシターは１段目のアクティブ接地キャパシターを利用している。【００１５】  図４において、１段目のアクティブ接地キャパシターのインピーダンスは
【数１１】
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で表されるから、２段目のアクティブ接地キャパシターのインピーダンスは
【数１２】
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である。従って、Ｎ段目のアクティブ接地キャパシターのインピーダンスは
【数１３】
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となる。【００１６】  このようにアクティブ接地キャパシタンスをＮ個従属接続すれば、本来の接地キャパシタンスに対して、第一の抵抗と第二の抵抗の比のＮ乗倍に大きくすることが出来る。【００１７】  請求項１記載の低域通過濾波器については、キャパシターに直列に抵抗が接続されたラグリード型低域通過濾波器を用いても、その抵抗値が第一の抵抗値に比べて十分に小さい場合は請求項１、２及び３のアクティブ接地キャパシターと何ら変わりない。【００１８】  以下にそれを式で示す。キャパシターに直列に接続された第三の抵抗の値をＲｃとすれば、アクティブ接地キャパシターのインピーダンスは
【数１４】
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で表される。従って、ラグリード型低域通過濾波器も本発明の請求範囲から除外するものではない。
【発明の効果】
【００１９】  仮に第一の抵抗を１０ＫΩ、第二の抵抗を１０Ωとすれば、その比は１０００になり、１ｐＦのキャパシターで１０００ｐＦの接地キャパシタンスを得ることになる。これは、集積回路に簡単に内蔵できる１ｐＦのキャパシタンスで、集積回路に内蔵するには負担が大きい１０００ｐＦの値のキャパシタンスを得ることが出来ることを示している。【００２０】  また、１０００μＦという大きな電解キャパシターを使用しなければならない設計条件でも、１μＦという非電解キャパシターを使用することで可能になる。【００２１】  さらに、アクティブ接地キャパシターを多段に接続することにより、集積回路内で数十ｐＦのキャパシターを数十μＦのキャパシターに変換することが出来る。【００２２】  本発明の回路部分は容易に集積回路で実現できるものであり、これにより部品も小形になり、機器の小型化に大きく貢献できる。
【実施例】
【００２３】  図５は請求項１記載のアクティブ接地キャパシターの実施例を示す図で、１は電圧利得が＋１未満で限りなく＋１に近く、入力インピーダンスが十分に高く、出力インピーダンスが十分に低い前置増幅器、２は第一の抵抗とキャパシターで構成する低域通過濾波器、３は前置増幅器と同様の後置増幅器、４は第二の抵抗である。【００２４】  入力端子をＦＥＴにすることにより、第一の抵抗を流れるバイアス電流を零にすることができ、第二の抵抗を極限まで小さくすることが出来る。これにより、第一と第二の抵抗比を大きくすることができ、アクティブ接地キャパシタンスの増大に大きく寄与する。【００２５】  図６は請求項２記載のアクティブ接地キャパシターの実施例を示す図で、２は第一の抵抗とキャパシターで構成する低域通過濾波器、３は電圧利得が＋１未満で限りなく＋１に近く、入力インピーダンスが十分に高く、出力インピーダンスが十分に低い後置増幅器、４は第二の抵抗である。【００２６】  請求項３記載のアクティブ接地キャパシターの実施例は、図５又は図６に示す実施例のアクティブ接地キャパシターを図４に示す原理図に従って接続すれば実現できる。
【産業上の利用可能性】
【００２７】  請求項１、２又は３記載のアクティブ接地キャパシターを利用すれば、従来集積回路に内蔵出来なかった大きなキャパシタンスを必要とする図７及び８に示すような、遮断周波数が非常に低い低域通過濾波器も簡単に内蔵でき集積回路のピン数の削減に貢献出来る。【００２８】  これにより集積回路パッケージの周辺が簡素化され、重点部品の配置にゆとりが出来るなど設計の自由度を増すことが可能になるので利用可能性が非常に高い。【００２９】  電解キャパシターの動作限界は−２０度であるにも係わらず、北欧、北米等の寒冷地では−４０度以下にもなる。【００３０】  請求項１、２及び３記載の発明によるアクティブ接地キャパシターを受信機に利用すれば、電解キャパシターを使う必要がなくなり、冬季の気候の急変による緊急事態でも正常に動作する車載用、携帯用受信機が実現出来るので利用可能性が非常に高い。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】  請求項１記載のアクティブ接地キャパシターの原理を示す図。
【図２】  請求項２記載のアクティブ接地キャパシターの原理を示す図。
【図３】  請求項１及び２記載のアクティブ接地キャパシターの等価回路図。
【図４】  請求項３記載のアクティブ接地キャパシターの原理を示す図。
【図５】  請求項１記載のアクティブ接地キャパシターの実施例を示す図。
【図６】  請求項２記載のアクティブ接地キャパシターの実施例を示す図。
【図７】  請求項１記載のアクティブ接地キャパシターを用いた低域通過濾波器を示す図。
【図８】  図７の低域通過濾波器の特性を示す図。
【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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