JP2708007B2 - サンプル・ホールド回路 - Google Patents
サンプル・ホールド回路Info
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Description
路に関し、特に並列動作型のサンプル・ホールド回路に
関する。
ホールド回路は、全体として、単独構成のサンプル・ホ
ールド回路の動作速度を超えた速度で動作させるため用
いられている。例えば、図5は従来の並列動作型のサン
プル・ホールド回路の回路図である。
のサンプル・ホールド回路は、公知のオフセット・キャ
ンセル付きのサンプル・ホールド回路40,41と、サ
ンプル・ホールド回路40,41と差動入力信号端子V
in+ ,Vin- との接続を制御信号φ1,φ2により
切り換えるスイッチ31と、サンプル・ホールド回路4
0,41と差動出力信号端子Vout- ,Vout+ と
の接続を制御信号φ2,φ1により切り換えるスイッチ
32とからなる。
すタイミング・チャートである図6を参照して、この従
来の並列動作型のサンプル・ホールド回路の動作につい
て説明する。
に含まれるスイッチは全て制御信号φ1,φ2によりオ
ン・オフが制御される。ここで、制御信号φ1は、サン
プリング周期が設定されたサンプル・ホールド回路の制
御信号である。制御信号φ2は、制御信号φ1の反転信
号である。以下、各スイッチに図示された制御信号φ1
またはφ2がハイレベルであるとき、そのスイッチがオ
ン状態であるとして説明する。
と、サンプル・ホールド回路40は、演算増幅回路21
を全帰還接続とし、等しいホールド容量1,2の一方の
端子の各々を差動入力信号端子Vin+ ,Vin- に接
続し、入力信号電圧をホールド容量1,2にサンプリン
グするサンプリング状態となる。このとき同時に、演算
増幅回路21のオフセット電圧もホールド容量1,2に
蓄えられることは明らかである。一方、サンプル・ホー
ルド回路41は、等しいホールド容量3,4を演算増幅
回路22の帰還素子として接続し、ホールド容量3,4
に蓄えられていた電荷に応じた電圧をホールド出力する
ホールド状態となる。同時に、このホールド出力はスイ
ッチ32を介して差動出力信号端子Vout- ,Vou
t+ に導出される。
と、サンプル・ホールド回路40はホールド状態とな
り、ホールド出力は差動出力信号端子Vout- ,Vo
ut+ に導出される。このときの出力信号は、差動出力
のためオフセット電圧をキャンセルし、制御信号φ1が
ハイレベルであるときにサンプリングした入力信号に精
確に一致する。一方、サンプル・ホールド回路41はサ
ンプリング状態となる。
ング・チャートで分かるように、サンプル・ホールド回
路40,41の互いのサンプリング動作とホールド動作
が同時刻に行われていて、いわゆる並列動作となってい
る。結局、全体としてはサンプル・ホールド回路を単独
で用いた場合の2倍の動作速度となる。
従来の並列動作型のサンプル・ホールド回路は、2組の
オフセット・キャンセル型のサンプル・ホールド回路を
用いているため、回路構成が複雑になり、集積回路のチ
ップ面積および消費電力を増加させる。仮にオフセット
・キャンセルをしない場合、各演算増幅回路のオフセッ
ト電圧は個々にばらつくため、回路が切り換わる毎にオ
フセット電圧が変化し、出力に雑音が重畳されたように
観測される。すなわち、従来の並列動作型のサンプル・
ホールド回路は、オフセット・キャンセル機能は必須と
なり、回路構成が複雑になる。
特性などのダイナミックな特性の不整合が歪になるとい
う欠点がある。
ンプル・ホールド回路において、従来と同等の高速性を
維持し、低コスト化および低消費電力化することにあ
る。
サンプル・ホールド回路は、サンプリング周期を設定す
る制御信号,その反転信号に対応して交互に入力信号端
子および基準電源から入力信号電圧を両端にそれぞれサ
ンプリング入力およびホールドする2つのホールド容量
と、これら2つのホールド容量の各ホールド期間にそれ
ぞれ導通するスイッチ手段を介して前記2つのホールド
容量の各両端を入出力端にそれぞれ並列接続し前記2つ
のホールド容量を前記各ホールド期間ごとにそれぞれ交
互に切り換え帰還素子とし各ホールド電圧を出力信号端
子に交互に出力する1つの演算増幅回路とを備える。ま
た、前記入力信号端子および前記出力信号端子がそれぞ
れ差動入力信号端子および差動出力信号端子である差動
対回路から構成されている。
説明する。
の第1の実施例を示す回路図である。
ホールド回路は、サンプリング周期を設定する制御信号
φ1およびその反転信号φ2により交互に差動入力信号
端子Vin+ ,Vin- からサンプリング入力された入
力信号電圧をそれぞれホールドする2組の相等しい差動
容量であるホールド容量1,2およびホールド容量3,
4と、これらホールド容量1,2およびホールド容量
3,4にそれぞれホールド中の電圧を反転信号φ2また
は制御信号φ1により切り換えて入力しホールド電圧を
差動出力信号端子Vout- ,Vout+ に出力する演
算増幅回路20と、ホールド容量1,2およびホールド
容量3,4の端子接続を制御信号φ1,φ2により切り
換える複数のスイッチとから構成されている。
すタイミング・チャートである図2を参照して、本実施
例の動作について説明する。
と、ホールド容量1,2は、一方の端子を各々、差動入
力信号端子Vin+ ,Vin- に接続し、他の一方の端
子を基準電源Vbに接続して、入力信号電圧をサンプリ
ングするサンプリング状態となる。一方、演算増幅回路
20は、ホールド容量3、4を帰還素子として接続し、
ホールド容量1,2に蓄えられた電荷に応じた差動電圧
をホールド出力するホールド状態となる。このホールド
出力は差動出力信号端子Vout- ,Vout+に導出
されている。
演算増幅回路20は、ホールド容量1,2を帰還素子と
して接続し、制御信号φ1がハイレベルであるときにサ
ンプリングした入力信号電圧をホールド出力するホール
ド状態となる。このホールド出力は差動出力信号端子V
out- ,Vout+ に導出されている。一方、ホール
ド容量3,4は、一方の端子を各々、差動入力信号端子
Vin+ ,Vin- に接続し、他の一方の端子を基準電
源Vbに接続して、入力信号電圧をサンプリングするサ
ンプリング状態となる。
ング・チャートで分かるように、ホールド容量1,2と
ホールド容量3,4の互いのサンプリング状態とホール
ド状態が同時刻で重なっていて、いわゆる並列動作とな
っている。また演算増幅回路20は常にホールド状態と
なっているので、結局、全体としてはホールド容量が単
独で用いられた場合の2倍の動作速度となる。これは図
5の従来例と同等の速度である。一方、演算増幅回路が
1個のみであり、かつ演算増幅回路の要求速度も従来例
と同じであるので、集積回路のチップ面積および消費電
力は従来例のほぼ半分となる。
の第2の実施例を示す回路図である。
ホールド回路は、図1に示した第1の実施例のサンプル
・ホールド回路と、この回路の各ホールド容量8,7,
9,10と対に追加接続された追加ホールド容量5,
6,12,11と、リファレンス電圧入力端子Vrt,
Vrbと、追加ホールド容量5,6,12,11の端子
接続を制御信号φ1,φ2により切り換える複数のスイ
ッチと、スイッチ30とから構成されている。
すタイミング・チャートである図4を参照して、本実施
例の動作について説明する。
と、ホールド容量8,7および追加ホールド容量5,6
は、一方の端子を各々、差動入力信号端子Vin+ ,V
in-に接続し、他の一方の端子を基準電源Vbに接続
して、入力信号電圧をサンプリングするサンプリング状
態となる。一方、演算増幅回路20は、ホールド容量
9,10を帰還素子として接続する。同時に、スイッチ
30により選択されている基準電源Vrt,Vrbまた
は互いにショートの3通りの中の1つに、追加ホールド
容量12,11の他の一方の電極端子を接続する。その
ため、演算増幅回路20は、ホールド容量9,10およ
び追加ホールド容量12,11に蓄えられていた電荷の
再配分により変換された電圧を入力し、ホールド出力す
るホールド状態となる。このホールド出力は差動出力信
号端子Vout- ,Vout+ に導出される。
回路は、差動入力信号端子Vin+,Vin- からサン
プリングされた入力信号電圧と、リファレンス電圧入力
端子Vrt,Vrbにおけるリファレンス電圧とを入力
として、スイッチ30により選択された変換を実行し、
差動出力信号端子Vout- ,Vout+ にホールド出
力する変換機能をもつ。
演算増幅回路20は、ホールド容量8,7を帰還素子と
して接続する。同時に、スイッチ30により選択されて
いる基準電源Vrt,Vrbまたは互いにショートの3
通りの中の1つに、追加ホールド容量5,6の他の一方
の電極端子を接続する。そのため、演算増幅回路20
は、ホールド容量8,7および追加ホールド容量5,6
に蓄えられていた電荷の再配分により変換された電圧を
入力し、ホールド出力するホールド状態となる。このホ
ールド出力は差動出力信号端子Vout- ,Vout+
に導出される。一方、ホールド容量9,10および追加
ホールド容量12,11は、一方の端子を各々、差動入
力信号端子Vin+ ,Vin- に接続し、他の一方の端
子を基準電源Vbに接続して、入力信号電圧をサンプリ
ングするサンプリング状態となる。
の動作は、図4に示すタイミング・チャートで分かるよ
うに、ホールド容量5〜8およびホールド容量9〜12
の互いのサンプリング状態とホールド状態が同時刻で重
なっていて、いわゆる並列動作となり、演算増幅回路2
0は常にホールド状態となっている。結局、サンプル・
ホールド回路全体としては、ホールド容量が単独で用い
られた場合の2倍の動作速度となる。
路は、図3に示した実施例以外に、追加ホールド容量お
よびリファレンス入力電圧の構成を変更することによ
り、他の変換機能をもつサンプル・ホールド回路に適用
できる。
プル・ホールド回路は、従来例に対しオフセット・キャ
ンセル機能を持たないが、演算増幅回路が1個のみであ
るので、出力端子に現れるオフセット電圧は常に一定で
あり、交流的な雑音としては観測されない。このため、
信号成分のみを正しく伝送する必要のある用途に対して
障害は全く無く、演算増幅回路の個数が半分となり、か
つ演算増幅回路の要求速度も変わらないので、集積回路
のチップ面積および消費電力がほぼ半分となる著しい改
善効果が得られる。
や周波数特性などのダイナミックな特性の整合をとる必
要がないので、精度も向上するという効果を有する。
例を示す回路図である。
ートである。
例を示す回路図である。
ートである。
路図である。
ートである。
・ホールド回路
Claims (2)
- 【請求項1】 サンプリング周期を設定する制御信号,
その反転信号に対応して交互に入力信号端子および基準
電源から入力信号電圧を両端にそれぞれサンプリング入
力およびホールドする2つのホールド容量と、これら2
つのホールド容量の各ホールド期間にそれぞれ導通する
スイッチ手段を介して前記2つのホールド容量の各両端
を入出力端にそれぞれ並列接続し前記2つのホールド容
量を前記各ホールド期間ごとにそれぞれ交互に切り換え
帰還素子とし各ホールド電圧を出力信号端子に交互に出
力する1つの演算増幅回路とを備えることを特徴とする
サンプル・ホールド回路。 - 【請求項2】 前記入力信号端子および前記出力信号端
子が差動入力信号端子および差動出力信号端子である差
動対回路からなる請求項1記載のサンプル・ホールド回
路。
Priority Applications (2)
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