устройство для стабилизации частоты отсечки

Формула изобретения

1. Устройство для стабилизации частоты отсечки, содержащее фильтрующий блок, включающий блок активной межэлектродной проводимости, имеющий переменное сопротивление, которое выполнено с возможностью изменения активной межэлектродной проводимости в соответствии со входным напряжением управления, операционный усилитель для фильтрации, который принимает и усиливает сигнал, генерируемый из блока активной межэлектродной проводимости, и конденсатор, который образует обратную связь с выхода операционного усилителя для фильтрации на инвертированный контакт операционного усилителя для фильтрации, и блок регулировки активной межэлектродной проводимости, отличающийся тем, что содержит управляющий блок для управления межэлектродной проводимости блока регулировки активной межэлектродной проводимости, который содержит повторитель тока, подключенный к источнику питания и выполненный с возможностью создания тока, протекающего через первый вход указанного дифференциального усилителя, одинаковым с током, протекающим через второй вход указанного дифференциального усилителя; источник питания смещения для подачи на указанный первый транзистор и указанный второй транзистор указанного дифференциального первого напряжения смещения и второго напряжения смещения, которые отличаются друг от друга; блок с переменной активной межэлектродной проводимостью, включающий первый транзистор, имеющий первую активную межэлектродную проводимость, пропорциональную первому напряжению смещения, и второй транзистор, имеющий вторую активную межэлектродную проводимость, пропорциональную второму напряжению смещения; первое устройство управления активной межэлектродной проводимостью, подключенное между указанным повторителем тока и указанным блоком с переменной активной межэлектродной проводимостью, для выполнения функций указанного повторителя тока и подачи напряжения для управления усилением и выдачей на выходе напряжения, созданного благодаря разности между указанной первой активной межэлектродной проводимостью и указанной второй активной межэлектродной проводимостью; и второе устройство управления активной межэлектродной проводимостью, подключенное к указанному блоку с переменной активной межэлектродной проводимостью, для управления выходным сигналом первого устройства управления активной межэлектродной проводимостью для изменения выходного сигнала изменением напряжения сток-исток указанного второго транзистора для изменения указанной второй активной межэлектродной проводимости.

2. Устройство для стабилизации по п.1, отличающееся тем, что фильтрующий блок содержит блок активной межэлектродной проводимости, включающий входной транзистор, имеющий сток, который подключен к источнику питания через сопротивление; затвор, через который подается входной сигнал; и исток; и транзистор с переменной активной межэлектродной проводимостью, имеющий сток, который подключен к истоку входного транзистора; затвор для подачи напряжения управления; и исток, который заземлен, активная межэлектродная проводимость транзистора выполнена с возможностью изменения в соответствии с изменением напряжения управления.

3. Устройство для стабилизации по п.1, отличающееся тем, что управляющий блок содержит внешнее сопротивление для изменения активной межэлектродной проводимости или первого транзистора, или второго транзистора в соответствии с заранее определенным сопротивлением.

4. Устройство для стабилизации по п.1, отличающееся тем, что управляющий блок содержит контакт внешнего источника напряжения для изменения активной межэлектродной проводимости или первого транзистора, или второго транзистора в соответствии с поданным на вход регулирующим напряжением.

5. Устройство для стабилизации по п.1, отличающееся тем, что источник напряжения смещения включает операционный усилитель смещения, имеющий инвертированный контакт, через который вводится постоянное напряжение; и не инвертированный контакт, который заземлен через первое, второе и третье сопротивления; и транзистор смещения, имеющий: затвор, который подключен к выходному контакту операционного усилителя смещения; исток, который подключен к источнику питания; и сток, который подключен к не инвертированному контакту операционного усилителя смещения через четвертое сопротивление.

6. Устройство для стабилизации по п.4, отличающееся тем, что первое сопротивление равно 5 кОм; второе и третье сопротивления равны 10 кОм; четвертое сопротивление равно 5 кОм.

7. Устройство для стабилизации по п.1, отличающееся тем, что повторитель тока включает первый блок повторителя тока, имеющий первый транзистор повторителя тока, имеющий исток, который подключен к источнику питания; второй транзистор повторителя тока, имеющий затвор, который подключен и к затвору первого транзистора повторителя тока и к стоку второго транзистора повторителя тока; и исток, который подключен к источнику питания; второй блок повторителя тока, имеющий третий транзистор повторителя тока, имеющий исток, который подключен к стоку первого транзистора повторителя тока; и четвертый транзистор повторителя тока, имеющий контакт затвора, который подключен к контакту затвора третьего транзистора повторителя тока и стоку четвертого транзистора повторителя тока; и исток, который подключен к стоку второго транзистора повторителя тока.

8. Устройство для стабилизации по п.7, отличающееся тем, что первое устройство управления активной межэлектродной проводимостью включает управляющий транзистор, имеющий исток, который подключен к стоку четвертого транзистора повторителя тока; и сток, который заземлен через блок управления; и управляющий операционный усилитель, имеющий не инвертированный контакт, который подключен к контакту внешнего источника напряжения, через который подается регулирующее напряжение; инвертированный контакт, который подключен к истоку управляющего транзистора; и выходной контакт, который подключен к затвору управляющего транзистора.

9. Устройство для стабилизации по п.8, отличающееся тем, что блок с переменной активной межэлектродной проводимостью включает первый транзистор, имеющий контакт затвора, который подключен и к стоку транзистора смещения и к четвертому сопротивлению; сток, который подключен к истоку транзистора повторителя тока; и исток, который заземлен; и второй транзистор, имеющий контакт затвора, который подключен к месту на соединении первого и второго сопротивлений; сток, который подключен к истоку транзистора повторителя тока; и исток, который заземлен.

10. Устройство стабилизации по п.7, отличающееся тем, что второе устройство управления активной межэлектродной проводимостью включает пятый транзистор повторителя тока, имеющий сток, который подключен к стоку третьего транзистора повторителя тока; шестой транзистор повторителя тока, имеющий сток, который подключен к стоку четвертого транзистора повторителя тока; и операционный усилитель повторителя тока/выходной операционный усилитель, имеющий не инвертированный контакт, который подключен и к стоку третьего транзистора повторителя тока и к стоку пятого транзистора повторителя тока; инвертированный контакт, который подключен и к стоку четвертого транзистора повторителя тока и к стоку шестого транзистора повторителя тока; и выходной контакт, который подключен и к затвору пятого транзистора повторителя тока и к затвору шестого транзистора повторителя тока.

Описание изобретения к патенту

Настоящее изобретение относится к устройству для стабилизации частоты отсечки, использующему активную межэлектродную проводимость, более конкретно к устройству для стабилизации частоты отсечки, использующему активную межэлектродную проводимость, способному поддерживать постоянные частотные характеристики, не обращая внимание на изменения температуры, изменения напряжения источника питания и погрешности изготовления, когда схема фильтра установлена в ИС (интегральной схеме).

Потребность изготовления фильтра для интегральной схемы, которая является делом первостепенной важности в электронной промышленности, проявила чрезвычайный интерес в ПЕФ (переключательно-емкостном фильтре) с конца 1970-х годов. В настоящее время ПЕФ входит в обычное использование, благодаря технологии МОП ИС (интегральной схемы типа металл-оксид-полупроводник).

По причинам изготовления активный фильтр, сконструированный с активными элементами, обычно устанавливает свои точные характеристики корректировкой сопротивления при окончательном технологическом процессе, что является серьезным препятствием для изготовления активного фильтра в законченную ИС.

Предложением для преодоления такого препятствия является ПЕФ, состоящий из переключательного устройства, конденсатора и операционного усилителя. Рабочие характеристики ПЕФ могут быть установлены коэффициентом конденсатора, который подходит для легкого изготовления фильтра в ИС.

Сопротивление, используемое в активном фильтре, может быть заменено переключательным устройством, переключаемым заранее определенной частотой переключения и конденсатором. Переключательное устройство может быть легко изготовлено с использованием МОП ПТ (полевого транзистора типа металл-оксид-полупроводник). Соответственно реализуется интеграция фильтра.

Фиг. 1A представляет концептуальную принципиальную схему, воплощающую сопротивление, использующее известный переключатель 1 и известный конденсатор C_R.

Фиг. 1B представляет эквивалентную принципиальную схему фиг. 1A. Переключатель 1 включается или выключается в соответствии с заранее определенной частотой переключения.

Фиг. 1C представляет принципиальную схему реального воплощения фиг. 1A. Тактовые сигналы в противофазе по отношению друг к другу подаются на контакты затворов транзисторов Q₁, и Q₂ соответственно. Транзисторы Q₁ и Q₂ затем поочередно открываются или закрываются. Напряжение V₁, поданное на вход схемы, заряжается и разряжается. В результате выводится напряжение V₂ отфильтрованной частоты.

Когда транзистор Q₁ открывается, конденсатор C_R заряжается до C_RX V₁. Когда транзистор Q₂ открывается в то же время, когда транзистор Q₁ закрывается, конденсатор C_R разряжается до C_RX V₂.

Величина разряда q, передаваемого со входа на выход, равна

g = C_R(V₁-V₂) (1)

Заряд q передается в течение периода переключения T_c, ток i(t) равен в среднем



Когда сопротивление, соответствующее T_c/C_R, включено между входным и выходным контактами, уравнение 2 показывает зависимость между протекающим током и падением напряжения. Соответственно эквивалентное сопротивление, которое приблизительно вычисляется следующим уравнением 3, предполагается включенным между входным и выходным контактом



где f_c является обратной величиной периода переключения Т_c, т.е. частотой переключения.

На основе теории сопротивление, которое является препятствием к интеграции, может быть заменено переключательным устройством и конденсатором.

Фиг. 2A представляет принципиальную схему активного фильтра, воплощенного с использованием сопротивления. Активный фильтр состоит из сопротивления R_c для управления входным напряжением V₁; операционного усилителя 2, выводящего выходное напряжение V_вых усилением сигнала, созданного с сопротивления R_c; и конденсатора C₁ для образования обратной связи с выхода операционного усилителя 2. Выходное напряжение V_вых равно



где w - угловая скорость входного сигнала, a f₁ - частота входного сигнала.

Фиг. 2B представляет принципиальную схему ПЕФ, воплощенного с использованием фиг. 1A, состоящего из переключателя 1 для дискретизации входного напряжения V₁ заранее определенной частотой; конденсатора C_R для заряда и разряда напряжения, поданного на вход переключателя 1; операционного усилителя 3, выводящего выходное напряжение V_вых усилением сигнала, созданного с переключателя 1; и конденсатора C₂ для образования обратной связи по напряжению частоты, которая должна быть выведена отфильтрованной с выходов операционного усилителя 3. Конденсатор C_R для зарядки и разрядки напряжения, поданного на вход переключателя 1, и сопротивление R_c имеет зависимость уравнения 3. Выходное напряжение V_вых равно



где w - угловая скорость входного сигнала, a f_i и f_с - частота входного сигнала и частота переключения соответственно.

Когда схемы фильтров фиг. 2A и 2B установлены в ИС, сопротивление и конденсатор вызывают погрешность приблизительно 20% соответственно, обусловленную погрешностью изготовления. Поэтому желаемая частота отсечки для схемы фильтра может быть получена изменением частоты переключения f_c. Частота переключения должна быть, по меньшей мере, в два раза больше по отношению к частоте входного сигнала в соответствии с теорией дискретизации. Для достаточного приближения к сопротивлению обычно требуется частота переключения в десять раз больше по сравнению с частотой входного сигнала.

Однако схема фильтра, установленного в традиционной ИС, ограничивается низкочастотным фильтром, поскольку он не может включать неограниченно увеличенную частоту переключения f_c. Кроме того, на частоте переключения f_c неизбежно создается шум, который вызывает нестабильность схемы.

Поэтому в основу настоящего изобретения положена задача создать устройство для стабилизации частоты отсечки, использующего активную межэлектродную проводимость, главным образом используемого на высоких частотах, способного поддерживать постоянные частотные характеристики, не обращая внимание на шум в связи с частотой тактового сигнала, изменения температуры, изменения напряжения источника питания и погрешности изготовления, когда схема фильтра установлена в ИС (интегральной схеме).

Для решения вышеуказанной и других задач устройство для стабилизации частоты отсечки, использующее активную межэлектродную проводимость, включает:

фильтрующий блок, выполненный с возможностью включения;

блока активной межэлектродной проводимости, имеющего переменное сопротивление, изменяемое, когда изменяется активная межэлектродная проводимость поданным на вход напряжением для управления;

конденсатор, имеющий реактивное емкостное сопротивление,

причем фильтрующий блок пропускает только сигналы, имеющие полосу частот, определяемую сопротивлением и реактивным емкостным сопротивлением из поданных входных сигналов;

блок регулировки активной межэлектродной проводимости для создания переменной активной межэлектродной проводимости блока активной межэлектродной проводимости подачей переменного выходного сигнала в качестве управления входным сигналом;

переменный выходной сигнал, изменяемый разностью активной межэлектродной проводимости между первым транзистором, подключенным к первому входу дифференциального усилителя, и вторым транзистором, подключенным ко второму входу дифференциального усилителя;

блок управления для управления для создания переменной активной межэлектродной проводимости или первого транзистора, или второго транзистора дифференциального усилителя.

Фильтрующий блок включает:

блок активной межэлектродной проводимости, включающий:

входной транзистор, имеющий:

сток, который подключен к источнику питания через сопротивление;

затвор, через который подается входной сигнал;

исток;

транзистор с переменной активной межэлектродной проводимостью, имеющий:

сток, который подключен к истоку входного транзистора;

затвор, через который подается напряжение для управления;

исток, который заземлен,

активная межэлектродная проводимость транзистора с переменной активной межэлектродной проводимостью изменяется в соответствии с изменениями напряжения для управления;

операционный усилитель для фильтрации, имеющий инвертированный контакт, который подключен к стоку входного транзистора;

конденсатор, один конец которого совместно подключен к стоку входного транзистора и инвертированному контакту операционного усилителя, другой конец которого подключен к выходному контакту операционного усилителя.

Предпочтительно блок регулировки активной межэлектродной проводимости включает:

повторитель тока, подключенный к источнику питания, для создания тока, протекающего через первый вход дифференциального усилителя одинаковым с током, протекающим через второй вход дифференциального усилителя;

источник напряжения смещения для подачи на первый транзистор и второй транзистор дифференциального усилителя первого напряжения смещения и второго напряжения смещения;

блок с переменной активной межэлектродной проводимостью, включающий:

первый транзистор, имеющий первую активную межэлектродную проводимость, пропорциональную первому напряжению смещения;

второй транзистор, имеющий вторую активную межэлектродную проводимость, пропорциональную второму напряжению смещения;

первое устройство управления активной межэлектродной проводимостью, подключенное между повторителем тока и блоком с переменной активной межэлектродной проводимостью, для выполнения функции повторителя тока и подачи напряжения для управления усилением и выдачей на выходе напряжения, созданного благодаря разности между первой активной межэлектродной проводимостью и второй активной межэлектродной проводимостью;

второе устройство управления активной межэлектродной проводимостью, подключенное к блоку с переменной активной межэлектродной проводимостью, для управления выходным сигналом первого устройства управления активной межэлектродной проводимостью для изменения выходного сигнала изменением напряжения сток-исток второго транзистора для изменения второй активной межэлектродной проводимости.

Блок управления предпочтительно включает:

внешнее сопротивление для изменения активной межэлектродной проводимости или первого транзистора, или второго транзистора в соответствии с заранее определенным сопротивлением;

контакт внешнего источника напряжения для изменения активной межэлектродной проводимости или первого транзистора, или второго транзистора в соответствии с поданным на вход регулирующим напряжением.

Более конкретно, источник напряжения смещения включает:

операционный усилитель смещения, имеющий:

инвертированный контакт, через который вводится постоянное напряжение;

неинвертированный контакт, который заземлен через первое, второе и третье сопротивление;

транзистор смещения, имеющий:

затвор, который подключен к выходному контакту операционного усилителя смещения;

исток, который подключен к источнику питания;

сток, который подключен к неинвертированному контакту операционного усилителя смещения через четвертое сопротивление.

Повторитель тока включает:

первый транзистор повторителя тока, имеющий исток, который подключен к источнику питания;

второй транзистор повторителя тока, имеющий:

затвор, который совместно подключен к затвору первого транзистора повторителя тока и стоку второго транзистора повторителя тока;

исток, который подключен к источнику питания;

третий транзистор повторителя тока, имеющий исток, который подключен к стоку первого транзистора повторителя тока;

четвертый транзистор повторителя тока, имеющий:

контакт затвора, который подключен к контакту затвора третьего транзистора повторителя тока и стоку четвертого транзистора повторителя тока;

исток, который подключен к стоку второго транзистора повторителя тока.

Первое устройство управления активной межэлектродной проводимостью включает:

управляющий транзистор, имеющий:

исток, который подключен к стоку четвертого повторителя тока;

сток, который заземлен через блок управления;

управляющий операционный усилитель, имеющий:

неинвертированный контакт, который подключен к контакту внешнего источника напряжения, через который подается регулирующее напряжение;

инвертированный контакт, который подключен к истоку управляющего транзистора;

выходной контакт, который подключен к затвору управляющего транзистора.

Блок с переменной активной межэлектродной проводимостью включает:

первый транзистор, имеющий:

контакт затвора, который совместно подключен к стоку транзистора смещения и четвертому сопротивлению;

сток, который подключен к истоку транзистора повторителя тока;

исток, который заземлен;

второй транзистор, имеющий:

контакт затвора, который совместно подключен к месту на соединении первого и второго сопротивлений;

сток, который подключен к истоку транзистора повторителя тока;

исток, который заземлен.

Второе устройство управления активной межэлектродной проводимостью включает:

пятый транзистор повторителя тока, имеющий сток, который подключен к стоку третьего транзистора повторителя тока;

шестой транзистор повторителя тока, имеющий сток, который подключен к стоку четвертого транзистора повторителя тока;

операционный усилитель повторителя тока/выходной операционный усилитель, имеющий:

неинвертированный контакт, который совместно подключен к стоку третьего транзистора повторителя тока и стоку пятого транзистора повторителя тока;

инвертированный контакт, который совместно подключен к стоку четвертого транзистора повторителя тока и стоку шестого транзистора повторителя тока;

выходной контакт, который совместно подключен к затвору пятого транзистора повторителя тока и затвору шестого транзистора повторителя тока.

Дальнейшие особенности и преимущества изобретения будут очевидны из описания и из чертежей.

Фиг. 1A представляет принципиальную схему, воплощающую сопротивление, использующее известный переключатель и известный конденсатор.

Фиг. 1B представляет эквивалентную принципиальную схему фиг. 1A.

Фиг. 1C представляет принципиальную схему реального воплощения фиг. 1A.

Фиг. 2A представляет принципиальную схему активного фильтра в целом.

Фиг. 2B представляет принципиальную схему фильтра, воплощенного с использованием фиг. 1A.

Фиг. 3 представляет блок-схему предпочтительного воплощения устройства для стабилизации частоты отсечки, использующего активную межэлектродную проводимость, в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг. 4 представляет принципиальную схему воплощения блока регулировки активной межэлектродной проводимости и внешнего управляющего блока фиг. 3.

Устройство для стабилизации частоты отсечки, использующее активную межэлектродную проводимость в соответствии с настоящим изобретением, будет далее описано подробно со ссылкой на сопровождающие чертежи.

Фиг. 3 представляет блок-схему предпочтительного воплощения устройства для стабилизации частоты отсечки, использующего активную межэлектродную проводимость в соответствии с настоящим изобретением. Ссылаясь на чертежи, устройство стабилизации частоты отсечки включает: фильтрующий блок 100 для пропускания только сигналов, имеющих заранее определенную полосу частот; блок регулировки активной межэлектродной проводимости 200 для определения активной межэлектродной проводимости фильтрующего блока 100 и внешнего управляющего блока 300 для управления межэлектродной проводимостью блока регулировки активной межэлектродной проводимости 200.

Фильтрующий блок 100 включает: блок активной межэлектродной проводимости 10, который изменяет величину сопротивления в соответствии с протекающим током; операционный усилитель 20, который принимает и усиливает сигнал, генерируемый из блока активной межэлектродной проводимости 10; и конденсатор 30, который образует обратную связь с выхода операционного усилителя 20. Предпочтительно блок активной межэлектродной проводимости 10 состоит из полевых транзисторов типа метал-оксид-полупроводник 10a и 10b.

Блок регулировки активной межэлектродной проводимости 200, как показано на фиг. 4, включает: источник напряжения смещения 210 для подачи напряжения смещения; повторитель тока 220 для приема напряжения источника питания V_DD и вывода того же значения тока на два его выходных контакта A и B; второе устройство управления активной межэлектродной проводимостью 230, подключенное, к выходным контактам A и B повторителя тока 220, для управления активными межэлектродными проводимостями двух транзисторов Q₁ и Q₈ и подачи рабочего напряжения в блок активной межэлектродной проводимости 10 фильтрующего блока 100; первое устройство управления активной межэлектродной проводимостью 240, подключенное к узлу B, который является выходным контактом B повторителя тока 220, для управления активной межэлектродной проводимостью транзисторов Q₇ и Q₇ ответвлением и управлением протекающего тока; блок с переменной активной межэлектродной проводимостью 250 для изменения активной межэлектродной проводимости.

Источник напряжения смещения 210 состоит из операционного усилителя 211 и транзистора Q₉. Операционный усилитель 211 имеет: инвертированный контакт (-), через который вводится заранее определенное постоянное напряжение; неинвертированный контакт (+), который заземлен через последовательно соединенные сопротивления R₁, R₂ и R₃; и выходной контакт, который подключен к контакту затвора транзистора Q₉. Контакт истока транзистора Q₉ подключен к источнику напряжения питания V_DD. Контакт стока транзистора Q₉ подключен к месту на соединении неинвертированного контакта (+) операционного усилителя 211 и сопротивления R₁ через сопротивление R₄.

Повторитель тока 220 включает транзисторы Q₁, Q₂, Q₃ и Q₄, и делает ток коллектора транзистора Q₃ одинаковым с током коллектора транзистора Q₄.

Контакт истока транзистора Q₁ подключен к источнику напряжения питания V_DD. Контакт затвора транзистора Q₁ подключен к контакту затвора транзистора О₂. Контакт стока транзистора Q₁ подключен к контакту истока транзистора Q₃.

Контакт затвора транзистора Q₂ совместно подключен к контакту затвора транзистора Q₁ и контакту стока транзистора Q₂. Контакт истока транзистора Q₂ подключен к источнику напряжения питания V_DD. Контакт стока транзистора Q₂ подключен к контакту истока транзистора Q₄.

Контакт истока транзистора Q₃ подключен к контакту стока транзистора Q₁. Контакт затвора транзистора Q₃ подключен к контакту затвора транзистора Q₄. Контакт стока транзистора Q₃ подключен к узлу A, который является неинвертированным контактом (+) операционного усилителя 231.

Контакт затвора транзистора Q₄ подключен к контакту затвора транзистора Q₃ и контакту стока транзистора Q₄. Контакт истока транзистора Q₄ подключен к контакту стока транзистора Q₂. Контакт стока транзистора Q₄ подключен к узлу B, который является инвертированным контактом (-) операционного усилителя 231.

Второе устройство управления активной межэлектродной проводимостью 230 включает операционный усилитель 231, транзистор Q₅ и транзистор Q₆.

Неинвертированный контакт (+) операционного усилителя 231 подключен к контакту стока транзистора Q₃. Инвертированный контакт операционного усилителя 231 подключен к контакту стока транзистора Q₄. Выходной контакт операционного усилителя 231 подключен к блоку активной межэлектродной проводимости 10 фильтрующего блока 100.

Контакт стока транзистора Q₅ совместно подключен к контакту стока транзистора Q₃ и неинвертированному (+) контакту операционного усилителя 231. Контакт затвора транзистора Q₅ совместно подключен к выходному контакту операционного усилителя 231 и контакту затвора транзистора Q₆. Контакт истока транзистора Q₅ подключен к контакту стока транзистора Q₇.

Контакт затвора транзистора Q₆ совместно подключен к выходному контакту операционного усилителя 231 и контакту затвора транзистора Q₅. Контакт стока транзистора Q₆ совместно подключен к контакту стока транзистора Q₄ и инвертированному контакту операционного усилителя 231. Контакт истока транзистора Q₆ подключен к контакту стока транзистора Q₈.

Первое устройство управления активной межэлектродной проводимостью 240 состоит из транзистора Q₁₀ и операционного усилителя 241. Контакт истока транзистора Q₁₀ подключен к узлу B, который является контактом стока транзистора Q₄. Контакт затвора транзистора Q₁₀ подключен к выходному контакту операционного усилителя 241. Контакт стока транзистора Q₁₀ подключен к концу внешнего сопротивления R. Неинвертированный контакт (+) операционного усилителя 241 подключен к контакту E внешнего источника напряжения для управления активной межэлектродной проводимостью. Инвертированный контакт (-) операционного усилителя 241 подключен к контакту стока транзистора Q₁₀. Выходной контакт операционного усилителя 241 подключен к контакту затвора транзистора Q₁₀.

Блок с переменной активной межэлектродной проводимостью 250 включает транзисторы Q₇ и Q₈. Контакт затвора транзистора Q₇ подключен к контакту стока транзистора Q₉. Контакт стока транзистора Q₇ подключен к контакту транзистора Q₅. Контакт истока транзистора Q₇ заземлен. Контакт затвора транзистора Q₈ подключен к узлу D, который находится на соединении сопротивлений R₁ и R₂. Контакт стока транзистора Q₈ подключен к контакту истока транзистора Q₆. Контакт истока транзистора Q₈ заземлен.

Работа устройства стабилизации частоты отсечки в соответствии с настоящим изобретением будет описана подробно.

Сначала будет дано краткое описание теоретической основы того, что частота отсечки может быть стабилизирована регулировкой активной межэлектродной проводимости транзистора перед описанием работы устройства стабилизации частоты отсечки.

Проводимость соответствует обратной величине сопротивления. Для целей описания в качестве примера взят ПТ (полевой транзистор).

Проводимость g_m полевого транзистора равна



где I_D - ток стока в точке смещения, а V_GB - напряжение между затвором и истоком.

Активная межэлектродная проводимость g_m полевого транзистора соответствует наклону в рабочей точке Q в кривой передачи полевого транзистора. Когда активная межэлектродная проводимость изменяется с помощью напряжения на схеме, может быть получен аналогичный эффект, что изменяется сопротивление. Этот эффект называется эффектом изменяемого напряжением сопротивления.

Ссылаясь на выходную кривую I_D-V_DS полевого транзистора (где V_DS является напряжением между стоком и истоком), отмечено, что когда V_DS меньше, выходная кривая является почти прямой и ее наклон зависит от V_GS.

Другими словами, это означает, что когда полевой транзистор работает в линейной области, возможно электронным путем изменять сопротивление с помощью изменения напряжения V_GS

Сопротивление постоянному току R_DS между стоком и истоком равно



Как показано в уравнении 7, обратная величина сопротивления постоянному току R_DS в линейной области относительно данного V_GS одинакова с активной межэлектродной проводимостью q_m в линейной области относительно V_GS. Поэтому возможно изменять сопротивление с помощью изменения или напряжения V_GS, или V_DS. С использованием этого реализуется эффект изменяемого напряжением сопротивления.

Как показано на фиг. 3, внешнее сопротивление R и контакт F внешнего источника напряжения внешнего управляющего блока 300 установлены снаружи ИС и фильтрующего блока 100, а блок регулировки активной межэлектродной проводимости 200 установлен в ИС. Желаемая стабилизированная частота отсечки может быть получена с помощью управления активной межэлектродной проводимостью, как описано ниже, не обращая внимания на изменения температуры, изменения напряжения источника питания и погрешности изготовления, когда схема фильтра установлена в ИС.

Сначала 2,5 вольта подаются на инвертированный контакт (-) операционного усилителя 211 в источнике напряжения 210. В это время неинвертированный контакт (+) операционного усилителя 211 становится 2,5 вольта, что является свойством операционного усилителя 211. Напряжение на соответственных концах последовательно соединенных сопротивлений делится на соответственный коэффициент сопротивления. В результате узел C становится 3 вольта, а узел D становится 2 вольта.

Напряжения, созданные из узлов C и D, подаются на транзисторы Q₇ и Q₈ соответственно.

Транзисторы Q₇ и Q₈ имеют одинаковые характеристики и разность в 1 вольт существует между напряжениями, поданными на их соответствующие контакты затворов. Соответственно ток I₂, протекающий через транзистор Q₇, больше, чем ток I₃, протекающий через транзистор Q₈, и поэтому напряжение узла A становится больше, чем напряжение узла B.

Ток, протекающий через транзисторы Q₇ и Q₈, подается из узла A и узла B, которые являются двумя выходными контактами двухкаскадного повторителя тока 220.

В это время разность напряжения между напряжениями узлов A и B усиливается операционным усилителем 231 и выводится на выходной контакт для того, чтобы компенсировать разность напряжения между узлами A и B. В результате напряжения контактов затворов транзисторов Q₅ и Q₆, подключенных к выходному контакту операционного усилителя 231, также увеличиваются.

Когда напряжения контактов транзисторов Q₅ и Q₆ увеличиваются, напряжения контактов истоков транзисторов Q₅ и Q₆ соответственно увеличиваются, имея разность напряжения порогового напряжения.

В результате напряжение V_DS, которое является напряжением между контактами стоков и контактами истоков транзисторов Q₇ и Q₈, увеличивается, таким образом увеличивая ток.

Другими словами, поскольку активная межэлектродная проводимость является обратной величиной сопротивления, возможность того, что можно изменять активную межэлектродную проводимость, подразумевает возможность того, что можно управлять сопротивлением для того, чтобы иметь требуемую величину. Поэтому активная межэлектродная проводимость фильтрующего блока 100 изменяется для того, чтобы иметь требуемую величину, подключением выходного контакта операционного усилителя 231, который является выходным контактом блока регулировки активной межэлектродной проводимости 200 к контакту затвора транзисторов 10b блока 19 активной межэлектродной проводимости 10 фильтрующего блока 100. Таким образом, возможно сконструировать стабилизированную схему фильтра даже, когда емкость конденсатора, включенного в фильтрующий блок 100, изменяется в диапазоне 20%.

Активная межэлектродная проводимость может изменяться для того, чтобы иметь желаемую величину с помощью управления током I₁, вытекающим наружу в соответствии с разностью напряжения между напряжениями узлов A и B.

Током I₁ можно управлять изменением внешнего сопротивления R, расположенного вне ИС. С помощью управления током I₁ можно управлять активной межэлектродной проводимостью.

Когда величина внешнего сопротивления R делается меньше, ток, протекающий через сопротивление R, увеличивается. В результате напряжение стока транзистора Q₆ падает. Напряжение стока транзистора Q₈ блока с изменяемой активной межэлектродной проводимостью 250 также падает. В результате падает активная межэлектродная проводимость транзистора Q₈.

В это время операционный усилитель 231 усиливает разность напряжения между узлами A и B и выводит усиленное напряжение на выходной контакт ВЫХОД. Усиленное и выведенное напряжение подается на контакт затвора (не показан) блока активной межэлектродной проводимости 10 фильтрующего блока 100. Соответственно можно управлять активной межэлектродной проводимостью для того, чтобы иметь желаемую величину. Когда в качестве внешнего сопротивления используется сопротивление, имеющее погрешность 1%, можно сконструировать фильтр, имеющий погрешность 1%.

Кроме того, когда напряжение, поданное на контакт E внешнего источника напряжения второго устройства управления активной межэлектродной проводимостью 240, управляется, напряжение узла E изменяется. В результате ток, протекающий через внешнее сопротивление R, также изменяется и поэтому можно изменять активную межэлектродную проводимость транзистора Q₈ таким же образом, как изменяется величина сопротивления. С помощью управления выходным сигналом операционного усилителя 231 можно изменять активной межэлектродной проводимости блока 10 активной межэлектродной проводимости фильтрующего блока 100. Иными словами, путем управления выходным сигналом операционного усилителя 231 можно получить конструкцию фильтра, имеющего желаемую полосу частот и желаемое усиление.

Когда выходной сигнал операционного усилителя 231 вводится через затвор транзистора 10b, выходной сигнал операционного усилителя 231 изменяется. Следовательно, изменяется напряжение затвора, а соответственно изменяется активная межэлектродная проводимость транзистора 10a. Поэтому возможно сконструировать фильтр, способный пропускать только желаемые сигналы из сигналов, введенных через транзистор 10а.

Устройство для стабилизации частоты отсечки, использующее активную межэлектродную проводимость, в соответствии с настоящим изобретением не ограничивается вышеприведенной схемой фильтра и очевидно, что многие изменения могут быть сделаны в рамках и сущности настоящего изобретения специалистом в данной области. Например, если конденсатор 30 обратной связи фильтрующего блока 100 заменить сопротивлением, устройство можно использовать в схеме усиления без ухудшения рабочей характеристики.