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JPH0660688A - サンプル・ホールド回路 - Google Patents

サンプル・ホールド回路

Info

Publication number
JPH0660688A
JPH0660688A JP4124813A JP12481392A JPH0660688A JP H0660688 A JPH0660688 A JP H0660688A JP 4124813 A JP4124813 A JP 4124813A JP 12481392 A JP12481392 A JP 12481392A JP H0660688 A JPH0660688 A JP H0660688A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
operational amplifier
capacitor
switch
inverting
output
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP4124813A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroyuki Nakajima
博行 中島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
Priority to JP4124813A priority Critical patent/JPH0660688A/ja
Publication of JPH0660688A publication Critical patent/JPH0660688A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

(57)【要約】 【目的】従来のサンプルホールド回路において、サンプ
ルとホールド用に別々にキャパシタを持たせていたため
に生じる面積の増大と電荷の転送に要す時間の問題を解
決する。 【構成】アナログ入力信号を、第1のクロックに同期し
て第1のキャパシタ(C1)に記憶し、第2のクロック
信号に同期して第2のキャパシタ(C2)を第1のキャ
パシタ(C1)に並列に接続することでキャパシタサイ
ズを大きくし、電圧レベル変換するようにしたので、例
えば、C1とC2を等しくしたときには電圧レベルを2
分の1に下げることができ、電荷の転送についてもC1
への電荷の2分の1だけがC2へ転送されるだけでよい
ので、面積を増大させることなく電圧レベルを変換で
き、更に、高速な動作が可能になる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、サンプル・ホールド回
路に関し、特にキャパシタの比によって電圧レベルを変
換して出力するサンプル・ホールド回路に関する。
【0002】
【従来の技術】図3は従来のサンプル・ホールド回路の
回路図である。
【0003】演算増幅器3の非反転入力端+が接地さ
れ、反転入力端−はキャパシタC1,C2、及びスイッ
チS2のそれぞれの一端に接続され、キャパシタC1の
他端は、スイッチS1を介して入力端子1に接続され、
またスイッチS3を介して接地されている。キャパシタ
C2の他端及びスイッチS2の他端は共通に、演算増幅
器3の出力端に接続され、更に出力端子2に接続されて
いる。
【0004】次に、動作について説明する。まず、サン
プル時においてスイッチS1,S2を閉じ、スイッチS
3を開くと、演算増幅器3はボルテージフォロアになる
ので、キャパシタC1は演算増幅器3側の一端が接地電
位となり、他端に印加される入力信号電圧Vinのレベ
ルに充電される。このサンプル時においては、キャパシ
タC2の両端の電位差はスイッチS2 が閉じているので
“0”であるから、キャパシタC1,C2の容量及び、
このときの蓄積電荷をそれぞれc1 ,c2 及びq1 ,q
2 とすると、次式が成り立つ。
【0005】q1 =c1 Vin,q2 =0 …(1) 次にスイッチS1,S2を開き、スイッチS3を閉じる
と、入力信号は遮断されて、ホールド状態となる。この
ときキャパシタC1の両端は供に接地電位となり、キャ
パシタC1の蓄積電荷はすべてキャパシタC2に転送さ
れる。このときのキャパシタC1,C2の蓄積電荷をそ
れぞれq3 ,q4 とし、出力電圧をVoutとすると、
次式が成り立つ。
【0006】q3 =0,q4 =c2 Vout …(2) ここで、q1 +q2 =q3 +q4 であるから、出力電圧
Voutは次のようになる。
【0007】 Vout=(c1 /c2 )Vin …(3)
【発明が解決しようとする課題】従来のサンプル・ホー
ルド回路では、サンプル時にキャパシタC1に蓄積した
電荷を、次のホールド時にすべてキャパシタC2へ転送
しなければならないため、電荷転送時間がかかり、高速
動作に限界があるという問題があったとき、また出力電
圧Voutを入力電圧Vinに対して低いレベルに変換
する場合、一般にキャパシタはサイズを小さくすると容
量の誤差が大きくなるので、キャパシタc1 の小型化は
難しく、キャパシタC2の容量を大きくしなければなら
ない。例えば出力電圧Voutを入力電圧Vinの2分
の1のレベルにする為には、キャパシタC2の容量をキ
ャパシタC1の容量の2倍にしなければならなかった。
このため、集積化の際大きな素子面積を必要とするとい
う問題があった。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、演算増
幅器と、一端がこの演算増幅器の反転入力端に接続され
た第一の容量素子と、一端がその反転入力端に、他端が
演算増幅器の出力端にそれぞれ接続された第二の容量素
子と、信号入力端子と第1の容量素子との間に接続され
た第一のスイッチと一端がその反転入力端に、他端がそ
の出力端にそれぞれ接続された第二のスイッチと、一端
が第一の容量の他端に、他端がその出力端にそれぞれ接
続された第三のスイッチと、演算増幅回路の出力端に接
続された信号出力端子とを有するサンプル・ホールド回
路を得る。
【0009】
【実施例】本発明について図面を参照して説明する。
【0010】図1は本発明の第1の実施例であるサンプ
ル・ホールド回路図である。
【0011】非反転入力端+が接地された演算増幅器3
の反転入力端−が、キャパシタC1,C2及びスイッチ
S2の一端に接続され、キャパシタC1の他端はスイッ
チS1及びS3の一端に接続され、スイッチS1の他端
は入力端子1に接続されている。スイッチS2,S3及
びキャパシタC2の他端はそれぞれ共通に接続されて、
演算増幅器3の出力端に接続され、この演算増幅器3の
出力端は出力端子2に接続されている。また、スイッチ
S1,S2とスイッチS3とには互いに位相が異なり、
しかも互いに重なり合わないクロック信号(図示せず)
が入力されている。
【0012】次に動作について説明する。本実施例のサ
ンプル・ホールド回路は、クロック信号に従って、まず
サンプル時に入力信号のレベルをサンプリングし、その
後ホールド時に、一定の出力電圧を維持するものであ
る。サンプル時においては、スイッチS1,S2を閉
じ、スイッチS3を開く。すると演算増幅器3はボルテ
ージフォロアになり、キャパシタC1は一端が接地電位
となるので、他端に印加されるアナログ入力信号電圧V
inのレベルに充電される。キャパシタC1,C2の容
量及びこのときの蓄積電荷をそれぞれc1 ,c2 及びq
1 ,q2 とすると、次式が成り立つ。
【0013】q1 =c1 Vin,q2 =0 …(4) 次にスイッチS1,S2を開き、スイッチS3を閉じる
と、入力信号は遮断され、ホールド状態となる。このと
き演算増幅器3の反転入力端と出力端との間には、キャ
パシタc1 ,c2 が並列に接続され、キャパシタC1,
C2の蓄積電荷をそれぞれq3 ,q4 とし、出力電圧を
Voutとすると、次式が成り立つ。
【0014】 q3 +q4 =(c1 +c2 )Vout ……(5) 電荷保存則よりq1 +q2 =q3 +q4 であるから、式
(1),(2)より、出力電圧Voutは次のようにな
る。
【0015】 Vout={c1 /(c1 +c2 )}Vin …(6) 従って、例えばキャパシタC1,C2の容量をc1 =c
2 となるようにすれば出力電圧Voutを、入力電圧V
inの2分の1のレベルに変換することができ、かつこ
の場合、サンプル時にキャパシタC1に蓄積された電荷
の2分の1のみを、ホールド時にキャパシタC2へ転送
すればよく、高速動作が可能となる。また、キャパシタ
C2の容量c2 をさらに小さくすれば、電荷の転送量も
少なくなり、より高速動作が可能となる。
【0016】図2は本発明の第2の実施例であるサンプ
ル・ホールド回路の回路図である。
【0017】差動入力差動出力型の演算増幅器4の非反
転入力端+がキャパシタC1,C2及びスイッチS2の
一端に接続され、キャパシタC1の他端はスイッチS1
及びスイッチS3の一端に接続され、スイッチS1の他
端は入力端子1aに接続されている。スイッチS2,S
3及びキャパシタC2の他端はそれぞれ共通に接続され
て、演算増幅器4の反転出力端−に接続され、演算増幅
器4の反転出力端−は出力端子2aに接続されている。
また、演算増幅器4の反転入力端−はキャパシタC3,
C4及びスイッチS5の一端に接続され、キャパシタC
3の他端はスイッチS4及びS6の一端に接続され、ス
イッチS4の他端は入力端子1bに接続されている。ス
イッチS5,S6及びキャパシタC4の他端はそれぞれ
共通に接続されて、演算増幅器4の非反転出力端+に接
続され、演算増幅器4の非反転出力端+は出力端子2b
に接続されている。これらのスイッチS1,S2,S
4,S5とスイッチS3,S6とには互いに重なり合う
ことのない位相の異なるクロック信号(図示せず)が入
力されている。
【0018】次に動作について説明する。入力端子1
a,1bにはそれぞれ、入力信号電圧をVinとして、
Vin/2,−Vin/2の電圧を加えておく。まずサ
ンプル時においては、スイッチS1,S2,S4,S5
を閉じ、スイッチS3,S6を開く。すると演算増幅器
4はボルテージフォロアとなり、演算増幅器4のすべて
の入出力端は同電圧となるので、これをv1 とすると、
キャパシタC1,C2,C3,C4の蓄積電荷q1 ,q
2 ,q3 ,q4 はそれぞれ次のようになる。ただし、キ
ャパシタC1,C2,C3,C4の容量はそれぞれ
1 ,c2 ,c3 ,c4 とする。
【0019】 q1 =c1 (Vin/2−v1 ),q2 =0 …(7) q3 =c3 (−Vin/2−v1 ),q4 =0 …(8) 次にホールド時にはスイッチS3,S6を閉じ、スイッ
チS1,S2,S4,S5を開く。このとき演算増幅器
4の反転及び非反転入力端の電圧をv2 とすると、出力
端子2a,2bの電圧V2a,V2bはそれぞれ次のように
なる。
【0020】 V2a=v2 +{c1 /(c1 +c2 )}(Vin/2−v1 ) …(9) V2b=v2 +{c3 /(c3 +c4 )}(−Vin/2−v1 ) …(10) キャパシタC1,C2,C3,C4の容量を、c1 =c
3 ,C2 =C4 となるように設定しておけば、出力端子
2a,2b間の電位差として得られる出力電圧Vout
は、次のようになる。
【0021】 Vout=V2a−V2b={c1 /(c1 +C2 )}Vin …(11) 本実施例においては、入力信号電圧を差動入力としてキ
ャパシタC1,C3に印加するので、蓄積電荷量が少な
く、かつ、ホールド時におけるキャパシタC1からC2
へ及びキャパシタC3からC4への電荷の転送は、蓄積
電荷の一部を転送するのみなので、より高速な動作が実
現できる。また、差動入力差動出力型の回路構成とした
ので、同相レベルのノイズを抑圧でき、高いS/N比を
実現できる。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように本発明のサンプル・
ホールド回路は、入力信号レベルをサンプルするサンプ
リングキャパシタをホールド時にホールドキャパシタと
並列接続して、出力レベルをつくり出しているので、電
荷の転送量が少く高速動作が可能である。また出力レベ
ルを入力レベルより小さくする為に、大容量のキャパシ
タを必要とせず、集積化が容易である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例であるサンプル・ホール
ド回路の回路図
【図2】本発明の第2の実施例であるサンプル・ホール
ド回路の回路図
【図3】従来のサンプル・ホールド回路の回路図
【符号の説明】
1,1a,1b 入力端子 2,2a,2b 出力端子 3,4 演算増幅器 C1,C2,C3,C4 キャパシタ S1,S2,S3,S4,S5,S6 スイッチ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 演算増幅器と、一端が前記演算増幅器の
    反転入力端に接続された第一の容量素子と、一端が前記
    反転入力端に、他端が前記演算増幅器の出力端にそれぞ
    れ接続された第二の容量素子と、信号入力端子と前記第
    一の容量素子との間に接続された第一のスイッチと、一
    端が前記反転入力端に、他端が前記出力端にそれぞれ接
    続された第二のスイッチと、一端が前記第一の容量素子
    の他端に、他端が前記出力端にそれぞれ接続された第三
    のスイッチと、前記演算増幅器の前記出力端に接続され
    た信号出力端子とを有することを特徴とするサンプル・
    ホールド回路。
  2. 【請求項2】 非反転入力端と反転入力端と非反転出力
    端と反転出力端とを有する差動入力差動出力型の演算増
    幅器と、一端が前記演算増幅器の前記非反転入力端に接
    続された第一の容量素子と、一端が前記非反転入力端
    に、他端が前記演算増幅器の前記反転出力端にそれぞれ
    接続された第二の容量素子と、第一の信号入力端子と前
    記第一の容量素子の他端との間に接続された第一のスイ
    ッチと、一端が前記非反転入力端に、他端が前記反転出
    力端にそれぞれ接続された第二のスイッチと、一端が前
    記第一の容量素子の他端に、他端が前記反転出力端にそ
    れぞれ接続された第三のスイッチと、前記演算増幅器の
    前記反転出力端に接続された第一の信号出力端子と、一
    端が前記演算増幅器の前記反転入力端に接続された第三
    の容量素子と、一端が前記反転入力端に、他端が前記演
    算増幅器の前記非反転出力端にそれぞれ接続された第四
    の容量素子と、第二の信号入力端子と前記第三の容量素
    子の他端との間に接続された第四のスイッチと、一端が
    前記反転入力端に、他端が前記非反転出力端にそれぞれ
    接続された第五のスイッチと、一端が前記第三の容量素
    子の他端に、他端が前記非反転出力端にそれぞれ接続さ
    れた第六のスイッチと、前記演算増幅器の前記非反転出
    力端に接続された第二の信号出力端子とを有することを
    特徴とするサンプル・ホールド回路。
JP4124813A 1992-05-18 1992-05-18 サンプル・ホールド回路 Withdrawn JPH0660688A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008072406A (ja) * 2006-09-14 2008-03-27 Renesas Technology Corp A/d変換器およびそれを使用した受信装置
JP2008160843A (ja) * 2003-04-16 2008-07-10 Cirrus Logic Inc オフセットエラー修正およびそれに同一のものを使用するシステムを用いるサンプル&ホールド回路および方法
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CN107070411A (zh) * 2017-01-04 2017-08-18 深圳市紫光同创电子有限公司 一种单位增益采样电路和提高采样精度的方法

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Legal Events

Date Code Title Description
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 19990803