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JP2553620B2 - Mos型サンプルホールドドライバー装置 - Google Patents

Mos型サンプルホールドドライバー装置

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Publication number
JP2553620B2
JP2553620B2 JP63076780A JP7678088A JP2553620B2 JP 2553620 B2 JP2553620 B2 JP 2553620B2 JP 63076780 A JP63076780 A JP 63076780A JP 7678088 A JP7678088 A JP 7678088A JP 2553620 B2 JP2553620 B2 JP 2553620B2
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JP
Japan
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switch
node
turned
period
operational amplifier
Prior art date
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JP63076780A
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English (en)
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JPH01251396A (ja
Inventor
和彦 西川
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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  • Electronic Switches (AREA)
  • Liquid Crystal Display Device Control (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、MOS型トランジスタで構成された演算増幅
器(以下オペアンプと記す)を用いたサンプルホールド
ドライバー装置に関するものである。
従来の技術 以下に従来のMOS型サンプルホールドドライバー装置
につて説明する。
第4図にMOS型トランジスタで構成された演算増幅器
(以下オペアンプと記す)を用いた、MOS型サンプルホ
ールドドライバー装置の回路構成を示す。端子1は正の
電源、端子2にはサンプルホールドする入力電圧、端子
3にはオペアンプの動作点を制御する基準電圧、端子4
にはドライバー動作点を制御する基準電圧を入力する。
PチャネルMOS型トランジスタ(以下PchTrと記す)13
は、ソース及び基板が端子1に、ゲート及びドレインが
節点8に接続されている。PchTr14は、ソース及び基板
が端子1、ゲートが節点8、ドレインが節点9に接続さ
れており、両PchTr13,14でカレントミラー回路を構成し
ている。NチャネルMOS型トランジスタ(以下NchTrと記
す)15は、ソース及び基板が節点7に、ゲートが節点6
に、ドレインが節点8に、それぞれ、接続されている。
NchTr16は、ソース及び基板が節点7に、ゲートが節点1
0に、ドレインが節点9に、それぞれ、接続されてい
る。NchTr17は、ソース及び基板を接地、ドレインはス
イッチ21を介して節点7に接続されている。またゲート
には端子3から基準電圧が入力され、定電流源を構成し
ている。以上のPchTr13,14、NchTr15,16,17は節点6と
節点10を入力端子とするオペアンプを構成している。ス
イッチ21は前記オペアンプの消費電力を軽減するための
もので、オペアンプを動作させたい時のみオンし、それ
以外はオフしている。NchTr18は、ソース及び基板を節
点10、ゲートを節点9、ドレインを端子1に接続する。
NchTr19は、ソース及び基板を、スイッチ22を介して、
接地、ドレインを節点10に接続する。また、ゲートには
端子4から基準電圧が入力され、定電流源となり、NchT
r18とともに、ドライバー回路を構成している。スイッ
チ22はドライバー回路の消費電力を軽減するためのスイ
ッチであり、ドライバー回路を動作させたい時のみオン
し、それ以外はオフしている。スイッチ23は、ドライバ
ー回路が動作している時にオンし、ドライバー回路の出
力を出力端子5へ出力し、ドライバー回路が動作してい
ない時はオフして出力端子5をハイピークダンス状態と
するために、節点10と出力端子5の間に接続されてい
る。容量11はスイッチ20を介して入力される入力電圧を
サンプルホールドするためのものであり、節点6と接地
との間に接続される。スイッチ20は入力端子2へ入力さ
れる入力電圧をサンプリング期間にのみ、容量11,12へ
加えるためのスイッチである。容量12は、NchTr15のゲ
ートに寄生する容量で、ゲート酸化膜を誘電体としたゲ
ート電極・基板間の容量と、ゲート電極とソース側拡散
層との間の容量がおもなもので、等価的に節点6,7の間
の容量として表わされるものである。容量24は容量12と
同様、NchTr16のゲートに寄生する容量である。
以上のようにMOS型トランジスタで構成されたオペア
ンプを用いたサンプルホールドドライバー装置につい
て、その動作を第5図に示すスイッチ20とスイッチ21,2
2,23の開閉タイミングにそって説明する。
まずt=0において、各スイッチ20〜23は全てオフし
ており、前記オペアンプと前記ドライバー回路はオフ状
態となっている。t=1で、スイッチ20がオンし、入力
端子から入力電圧が容量11,12に印加される。t=2
で、スイッチ20がオフすると、節点6への電荷の入出経
路がなくなるため、t=2の時点での入力電圧が容量1
1,12によりホールドされる。このt=1からt=2まで
の期間T1がサンプリング期間となり、t=2から次にス
イッチ20がオンするまでの期間がホールド期間T3とな
る。そしてt=3でスイッチ21,22,23がオンすると、前
記オペアンプと前記ドライバー回路が動作し、容量11,1
2でホールドされている電圧が前記オペアンプでゲイン
倍され、スイッチ23を介し、出力端子5に出力される。
t=4で、スイッチ21,22,23がオフすると前記オペアン
プ及び前記ドライバー回路はオフし、出力端子5はハイ
インピーダンス状態となる。このt=3からt=4まで
の期間が出力期間T2となる。以上のようにサンプリング
動作、ホールド動作、出力動作を行う。
発明が解決しようとする課題 しかしながら上記従来の装置では、PchTr13,14,、Nch
Tr15,16,17で構成されたオペアンプがオフ状態の時サン
プルホールドし、その後、スイッチ20がオフして容量1
1,12への電荷の入出経路がない時にオン状態へ移るた
め、前記オペアンプのオフ状態とオン状態で節点7の電
位が異る場合に、容量12を通じて節点6の電位、つまり
サンプルホールドした電位が変動してしまうという問題
点を有していた。
上記従来の装置での問題点をさらに詳しく説明する。
第5図の出力期間T2において、節点6にV1の電位がホー
ルドされており、NchTr15のゲートしきい値電圧がVTN
あろうとすると、節点7の電位V2はV2V1−VTNとな
る。次に第5図のt=4でスイッチ21がオフすると、節
点7の電位V2はNchTr15を通じて端子1に入力されてい
る正の電源電位に近づいていき、NchTr15がオフする手
前でホールドされる。つまりV2=V1−VTNとなる。そし
て次のサンプリング期間がきてスイッチ20がオンし、節
点6にV3<V1なる電圧が入力されるとV3−V2<VTNとな
り、NchTr15はオフする。しかし、節点6の電位がV1
らV3へ変るため、寄生容量12により節点7の電位V2も変
化する。このV2の変化は、節点7に接続されている。N
chTr16のゲートに寄生する容量24があるため、節点6の
電位変化の1/2程度となる。サンプリング期間が終り、
出力期間に入り、スイッチ21がオンすると、NchTr15,16
はオンし、節点7の電位V2はV3−VTNとなる。この時の
節点7の電位V2の変化分△V2は△V2≒(V1−V3)/2とな
る。この△V2の寄生容量12により、電荷の入出経路のな
い節点6に現われるため、節点6の電位V3が、容量12の
容量値をC12、容量11の容量値をC12とすると、△V=△
V2・C12/(C11+C12)だけ変化し、精度の高いサンプリ
ングホールド動作ができない。
また逆に、次のサンプリング期間に節点6へ入力され
る電圧V3が、1周期前にサンプルホールドされていた電
圧V1より高い電圧の場合、V3−VTN>V2となり、NchTr15
がオフしないため、最終的に節点7の電位はV3−VTN
なる。従って出力期間に入り、スイッチ21がオンし、前
記オペアンプが動作状態になっても節点7の電位は変化
せず、節点6もサンプルホールドした電圧を維持でき
る。
以上述べたように、従来のMOS型サンプルホールドド
ライバー装置では、1周期前にサンプルホールドした電
圧より低い電圧をサンプルホールドした場合、ホールド
期間中にサンプルホールドした電圧が変化してしまい、
精度の高いサンプリングホールド動作をすることができ
ないという問題点を有していた。
本発明は、上記従来の問題点を解決するもので、1周
期前にサンプルホールドした電圧より低い電圧をサンプ
ルホールドした場合でも、精度の高いサンプリングホー
ルド動作をすることができる、MOS型サンプルホールド
ドライバー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 この目的を達成するために本発明のMOS型サンプルホ
ールドドライバー装置は、MOS型トランジスタで構成さ
れた演算増幅器の電源をオン,オフさせるためのスイチ
を、入力電圧をホールドするための容量に、特定の期間
だけ入力電圧を加えるためのスイッチがオンする期間に
もオンさせる構成を有している。
作用 この構成により、1周期前にサンプルホールドした電
圧より低い電圧が入力端子に加わっても、サンプリング
期間中つまり、入力電圧をホールドするための容量への
電荷の入出経路がある期間中に、第4図中節点7の電位
を、出力期間に節点7がとるであろう電位とすることが
でき、サンプリング期間及びホールド期間に節点7がと
る電位と、出力期間に節点7のとる電位に差がなくなる
ため、ホールド期間から出力期間へ移る際の節点6の電
位、つまりサンプルホールドした電圧の変化をなくすこ
とができ、精度の高いサンプルホールド動作を行うこと
ができる。
実施例 以下本発明の一実施例について、図面を参照しながら
説明する。
第1図は本発明の一実施例におけるMOS型サンプルホ
ールドドライバー装置の構成であり、1は正の電源端
子、2は入力端子、3,4はそれぞれ基準電圧が入力され
る端子、5は出力端子、11,12,24は容量、13,14はPチ
ャンネルMOS型トランジスタ(以下PchTrと記す)、15,1
6,17,18,19はNチャンネルMOS型トランジスタ(以下Nch
Trと記す)、20,22,23はスイッチであり、これらは従来
例の構成と同じものである。スイッチ21は、PchTr13,14
とNchTr15,16,17で構成される演算増幅器(以下オペア
ンプと記す)の消費電力を軽減するためのもので、オペ
アンプを動作させ出力電圧を出力させる出力期間のみオ
ンする。スイッチ25は入力電圧を容量11,12にサンプル
ホールドさせるサンプリング期間に、前記オペアンプを
オンさせるためのもので、これはスイッチ21と並列に接
続される。
つぎに、本実施例のMOS型サンプルホールドドライバ
ー装置について、その動作を第2図に示すスイッチ20,2
1,22,23および同25の開閉タイミングにそて説明する。
第2図t=0において、スイッチ20,21,22,23および2
5は全てオフしている。t=1で、スイッチ20とスイッ
チ25がオンすると、入力端子2から入力電圧が容量11,1
2に印加される。また前記オペアンプがオンする。しか
し、スイッチ22,23がオフしているため、ドライバー回
路はオフのままで、出力端子5はハイインピーダンス状
態となっている。次にt=2で、スイッチ20,25がオフ
し、t=2の時点での入力電圧が容量11,12によりホー
ルドされる。またスイッチ25がオフとなるため、前記オ
ペアンプはオフする。このt=1からt=2の期間に、
節点7の電位は節点6の電位より、NchTr15のもつゲー
トしきい値電圧の分だけ低い電位となり、この期間がサ
ンプリング期間T1となり、t=2から次にスイッチ20と
同25が共にオンするまでの期間がホールド期間T3とな
る。そしてt=3で、スイッチ21,22,23がオンすると、
前期オペアンプと、NchTr18,19で構成されたドライバー
回路がオンし、容量11,12でホールドされている電圧を
前期オペアンプでゲイン倍して、スイッチ23を介して出
力端子5に出力する。t=4となり、スイッチ21,22,23
がオフすると、前期オペアンプ及びドライバー回路はオ
フし、出力端子5はハイインピーダンス状態となる。こ
のt=3からt=4までの期間が出力期間T2となる。以
上のようにサンプリング動作、ホールド動作、出力動作
を行う。
以上のように本実施例によれば、スイッチ25をサンプ
リング期間T1,スイッチ21を出力期間T2にオンさせるこ
とにより、1周期前にサプルホールドした電圧より低い
電圧をサンプルホールドした場合でも、従来のMOS型サ
ンプルホールドドライバー装置に比べて約5倍の精度で
サンプルホールド動作をすることができる。さらに、ス
イッチ21,25をサンプリング期間T1と出力期間T2の両期
間のみオンさせることにより、前期オペアンプの消費電
力を軽減することができる。
なお本実施例ではスイッチ25をオンさせる期間をサン
プリング期間T1としたが、これは第3図に示すように、
前期オペアンプがオフ状態からオン状態に移るために必
要な遷移時間より長い、サンプリング期間内のt=1.5
からサンプリング期間の終点t=2を含む期間T4として
もよい。つまり、サンプル値(節点6の電位)はスイッ
チ20がオンからオフに切り替わる瞬間に決定されること
となるため、少なくともこの瞬間にスイッチ25がオンし
ていれば良い。ただし、スイッチ20がオンからオフに切
り替わる瞬間を含む期間にスイッチ25をオンする方が、
遅延等によるタイミングの誤差が原因でサンプリング精
度を向上させることができないということを防止するこ
とができる。もっとも、消費電力の低減を図るため、こ
れらの期間以外はスイッチ25をオフする。この場合、ス
イッチ25がオンしている時間、つまり前期オペアンプが
オンしている時間がさらに短くなり、より消費電力を低
く抑えることができる。
また本実施例ではPchTr13,14、NchTr15,16,17,18,19
を用いたが、これはNchTrとPchTrを互いに入れ替え、端
子1を負の電源としてもよい。
また本実施例では、容量11を節点6と接地の間に接続
したが、節点6と端子1の間に接続してもよい。
また本実施例ではドライバー回路の構成を、NchTr18
のソース、基板を節点10、ゲートを節点9、ドレインを
端子1、NchTr19のソース、基板を、スイチ22を介して
接地点に、ゲートを入力端子4に、ドレインを節点10
に、それぞれ、接続し、節点10がスイッチ23を介して出
力端子5に接続された構成としたが、これはNchTr18
を、PchTrとし、そのソース、基板を端子1、ゲートを
節点9、ドレインを節点10に接続した構成でもよい。
さらに、本実施例ではスイッチ22をNchTr19のソース
と接地との間に接続したが、これは端子1と接地の間
で、ドライバー回路を構成している各トランジスタの間
であればどこでもよい。
また本実施例では、サンプリング期間にオンするスイ
ッチとしてスイッチ25、出力期間にオンするスイッチと
してスイッチ21を、それぞれ別のものとしたがこれらの
スイッチは、サンプリング期間と出力期間の両期間オン
すスイッチ1つとおきかえてもよい。
発明の効果 本発明はMOS型トランジスタで構成されたオペアンプ
の電源をオン、オフさせるためのスイッチを、MOS型サ
ンプルホールドドライバー装置の出力期間だけでなく、
サンプリング期間にもオンさせ入力電圧をホールドする
容量に入力電圧が印加されている期間に前期オペアンプ
をオンさせ、オペアンプの各節点の動作点を出力期間で
の動作点に近づけておくことにより、1周期前にサンプ
ルホールドした電圧より低い電圧をサンプルホールドし
た場合でも、前記オペアンプの入力端子に寄生する容量
による、サンプルホールドした電圧の変化を軽減でき、
精度の高いサンプルホールド動作をすることができる。
さらに、前記スイッチは、出力期間とサンプリング期間
のみオンして前記オペアンプを動作させるため、装置と
しての消費電力の軽減ができるなどの優れた効果を得る
ことのできるMOS型サンプルホールドドライバー装置を
実現できるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例における回路構成を示した
図、第2図はスイッチの開閉タイミングを示したタイミ
ング図、第3図は本発明の他の実施例におけるスイッチ
の開閉タイミングを示したタイミング図、第4図は従来
のMOS型サンプルホールドドライバー装置における回路
構成を示した図、第5図は第4図に示した従来技術にお
けるスイッチの開閉タイミング図である。 1……正の電源端子、2……入力端子、3,4……基準電
圧端子、5……出力端子、11,12,24……容量、13,14…
…PチャンネルMOS型トランジスタ、15,16,17,18,19…
…NチャンネルMOS型トランジスタ、20,21,22,23,25…
…スイッチ。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】MOS型トランジスタで構成された演算増幅
    器と、前記演算増幅器の電源をオフさせることにより消
    費電力を低減する第1のスイッチと、前記演算増幅器の
    入力端子に接続され入力電圧をホールドするための容量
    と、前記容量に特定期間だけ入力を加えるための第2の
    スイッチとを有し、前記演算増幅器を動作させるときの
    ほか少なくとも前記第2のスイッチがオンからオフに切
    り替わるときも前記第1のスイッチをオンし、それ以外
    のときは前記第1のスイッチをオフすることを特徴とす
    るMOS型サンプルホールドドライバー装置。
JP63076780A 1988-03-30 1988-03-30 Mos型サンプルホールドドライバー装置 Expired - Lifetime JP2553620B2 (ja)

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JPH01251396A JPH01251396A (ja) 1989-10-06
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS53125754A (en) * 1977-04-08 1978-11-02 Nec Corp Sample hold circuit

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS53125754A (en) * 1977-04-08 1978-11-02 Nec Corp Sample hold circuit

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JPH01251396A (ja) 1989-10-06

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