JP3033346B2 - Sample hold circuit - Google Patents

Sample hold circuit

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JP3033346B2
JP3033346B2 JP4175355A JP17535592A JP3033346B2 JP 3033346 B2 JP3033346 B2 JP 3033346B2 JP 4175355 A JP4175355 A JP 4175355A JP 17535592 A JP17535592 A JP 17535592A JP 3033346 B2 JP3033346 B2 JP 3033346B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、サンプルホールド回路
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a sample and hold circuit.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の技術として図5に示すように、ス
イッチ4をオンにして入力電圧Vinをコンデンサ6に充
電した後に、前記スイッチ4をオフにして前記コンデン
サ6に充電された電圧を保持するものである。
2. Description of the Related Art As a conventional technique, as shown in FIG. 5, after a switch 4 is turned on to charge an input voltage Vin to a capacitor 6, the switch 4 is turned off to hold the voltage charged in the capacitor 6. Is what you do.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】従来の技術では、スイ
ッチを構成するトランジスタの寄生容量を通じて、制御
信号の一部が前記スイッチの出力端子側へ漏洩するため
に入力電圧と出力電圧との間に誤差が発生し、入力電圧
と等しい出力電圧を保持することが難しいという問題点
を有する。
In the prior art, a part of a control signal leaks to an output terminal side of the switch through a parasitic capacitance of a transistor constituting a switch, so that a voltage between an input voltage and an output voltage is increased. An error occurs, and it is difficult to maintain an output voltage equal to the input voltage.

【0004】本発明は、この様な問題を解決するもの
で、図4に示すような、電圧の差を出力する手段と、同
一の制御信号により制御され、入力の異なる少なくとも
2つの同等のスイッチを持ち、入力電圧と出力電圧の誤
差が十分小さいサンプルホールド回路を提供することを
目的とする。
The present invention solves such a problem. As shown in FIG. 4, means for outputting a voltage difference and at least two equivalent switches which are controlled by the same control signal and have different inputs are used. It is an object of the present invention to provide a sample-and-hold circuit having a sufficiently small error between the input voltage and the output voltage.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明のサンプルホール
ド回路は、制御信号に基づき信号電位をサンプリング
し、一定時間ホールドして出力するサンプルホールド回
路において、第1の信号電位を入力し、前記制御信号に
より制御される第1のスイッチと、第2の信号電位を入
力し、前記制御信号により制御される第2のスイッチ
と、前記第2のスイッチの出力電位を保持する第2の電
荷保持手段と、前記第1のスイッチの出力電位を保持
し、前記第2の電荷保持手段の実質的に2倍の電荷容量
を有する第1の電荷保持手段と、第1の電荷保持手段の
出力電位を入力とする第1のオペアンプと、第2の電荷
保持手段の出力電位を入力とする第2のオペアンプと、
相互に実質的に等価な抵抗である抵抗42とを備え、前
記第1および第2の電荷保持手段の出力電位の差を出力
する手段と、を有することを特徴とする。また、前記第
2の信号電位は基準電位であることを特徴とする。
According to the present invention, there is provided a sample and hold circuit which samples a signal potential based on a control signal, and holds and outputs the signal potential for a certain period of time. A first switch controlled by a signal, a second switch that receives a second signal potential, and a second switch that is controlled by the control signal, and a second charge holding unit that holds an output potential of the second switch A first charge holding unit that holds an output potential of the first switch and has a charge capacity substantially twice that of the second charge holding unit; and an output potential of the first charge holding unit. A first operational amplifier having an input as an input, a second operational amplifier having an output of the second charge holding means as an input,
And a means for outputting a difference between the output potentials of the first and second charge holding means. Further, the second signal potential is a reference potential.

【0006】[0006]

【作用】上記のように構成されたサンプルホールド回路
においては、同一の制御信号により制御され、入力の異
なる少なくとも2つの同等のスイッチからの出力電圧を
保持する各電荷保持手段の出力電圧の差を出力する。
In the sample hold circuit configured as described above, the difference between the output voltages of the charge holding means controlled by the same control signal and holding the output voltages from at least two equivalent switches having different inputs is determined. Output.

【0007】[0007]

【実施例】以下、本発明について実施例に基づいて詳細
に説明する。図1は本発明のサンプルホールド回路の実
施例のブロック図である。1は入力端子で、2は制御信
号で、3、4はトランジスタで構成された、互いに同等
のスイッチであり前記制御信号2によりコントロールさ
れる。前記スイッチ3の入力には外部からの信号が与え
られ、スイッチ4の入力はGNDに接地されている。
5、6はそれぞれ前記各スイッチ3、4の出力電圧を保
持するコンデンサで、前記コンデンサ5、6の容量比2
Ch:Chは2:1である。7は前記コンデンサ5、6の
出力電圧の差を出力する手段で、8は出力端子である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments. FIG. 1 is a block diagram of a sample and hold circuit according to an embodiment of the present invention. 1 is an input terminal, 2 is a control signal, and 3 and 4 are switches composed of transistors and equivalent to each other, and are controlled by the control signal 2. An external signal is applied to the input of the switch 3, and the input of the switch 4 is grounded to GND.
Reference numerals 5 and 6 denote capacitors for holding the output voltages of the switches 3 and 4, respectively.
Ch: Ch is 2: 1. 7 is a means for outputting the difference between the output voltages of the capacitors 5 and 6, and 8 is an output terminal.

【0008】図2は図1中のスイッチ3、4をあらわし
たものである。2はスイッチをオン、オフする制御信
号、21、22はそれぞれP形、N形MOSトランジス
タで、23、24はそれぞれ前記P形、N形MOSトラ
ンジスタのゲート・ドレイン間、またはソース・ドレイ
ン間の寄生容量Cp、Cnで、この寄生容量23、24
を通じて前記制御信号2の一部が出力端子側へ漏洩して
しまう。
FIG. 2 shows the switches 3 and 4 in FIG. 2 is a control signal for turning on and off the switch, 21 and 22 are P-type and N-type MOS transistors, respectively, and 23 and 24 are between the gate and drain or between the source and drain of the P-type and N-type MOS transistors, respectively. The parasitic capacitances 23 and 24 are determined by the parasitic capacitances Cp and Cn.
, A part of the control signal 2 leaks to the output terminal side.

【0009】図3は図2に示されているスイッチの入出
力の関係をあらわした一例で、30は前記入力端子1へ
の入力波形、33は前記寄生容量Cp及びCnを通じ
て、前記制御信号2の一部が出力端子側へ漏洩した波
形、34は前記入力波形30に対する出力波形で、波形
33が加算されている。31は前記制御信号2の波形、
32は前記入力信号30に対して本来、出力されるべき
波形である。
FIG. 3 shows an example of the input / output relationship of the switch shown in FIG. 2. Reference numeral 30 denotes an input waveform to the input terminal 1, 33 denotes the control signal 2 through the parasitic capacitances Cp and Cn. Is an output waveform corresponding to the input waveform 30, and a waveform 33 is added thereto. 31 is the waveform of the control signal 2,
Numeral 32 denotes a waveform that should be originally output with respect to the input signal 30.

【0010】図4は図1中の各コンデンサの出力電圧の
差を出力する手段7の一例の引算器である。40、41
はオペアンプで、42は抵抗で抵抗値はどれも等しい。
FIG. 4 shows an example of a subtractor 7 for outputting the difference between the output voltages of the capacitors in FIG. 40, 41
Is an operational amplifier, 42 is a resistor and the resistance values are all equal.

【0011】前記オペアンプ40、41の入力電圧をそ
れぞれVi1、Vi2として、前記制御信号2の一部が前記
寄生容量23、24を通じて出力端子側へ漏洩したとき
の電荷をQとすると、図1より、 Vi1=Q/2Ch+Vin (1) Vi2=Q/Ch (2) となり、それぞれ(1),(2)式におけるQ/2Ch、Q/C
h は前記スイッチ2、3による誤差電圧をあらわしてい
る。
Assuming that the input voltages of the operational amplifiers 40 and 41 are Vi 1 and Vi 2, respectively, and the charge when a part of the control signal 2 leaks to the output terminal side through the parasitic capacitances 23 and 24 is Q, FIG. , Vi1 = Q / 2Ch + Vin (1) Vi2 = Q / Ch (2), and Q / 2Ch and Q / C in equations (1) and (2), respectively.
h represents an error voltage generated by the switches 2 and 3.

【0012】また、前記オペアンプ40の閉ループ利得
G1は、 G1=1+R/R=2 (3) 41の閉ループ利得G2は、 G2=−R/R=−1 (4) で与えられる。
The closed-loop gain G1 of the operational amplifier 40 is given by: G1 = 1 + R / R = 2 (3) The closed-loop gain G2 of 41 is given by: G2 = -R / R = -1 (4)

【0013】よって、オペアンプ40,41の出力電圧
をそれぞれVo1、Vo2とすると、 Vo1=Vi1×G1+Vo2 (5) Vo2=Vi2×G2 (6) であらわされるから、引算器の出力電圧をVoutとする
と、 Vout =(R/2R)×Vo1 =R/2R{(Q/2Ch+Vin) ×(1+R/R)−Q/Ch×1} =1/2(Q/Ch+2Vin−Q/Ch) =Vin (7) となり、それぞれ(1)、(2)式におけるQ/2Ch、Q/
Ch は打ち消され、出力端子には入力電圧に等しい出力
電圧があらわれ、入力電圧と出力電圧との誤差は発生し
ない。
Therefore, assuming that the output voltages of the operational amplifiers 40 and 41 are Vo1 and Vo2, respectively, Vo1 = Vi1 × G1 + Vo2 (5) Vo2 = Vi2 × G2 (6) The output voltage of the subtractor is represented by Vout. Then, Vout = (R / 2R) × Vo1 = R / 2R {(Q / 2Ch + Vin) × (1 + R / R) −Q / Ch × 1} = 1/2 (Q / Ch + 2Vin−Q / Ch) = Vin ( 7), and Q / 2Ch, Q / in equations (1) and (2), respectively.
Ch is canceled and an output voltage equal to the input voltage appears at the output terminal, and no error occurs between the input voltage and the output voltage.

【0014】[0014]

【発明の効果】以上述べたように、本発明のサンプルホ
ールド回路は、スイッチを構成するトランジスタの寄生
容量を通じて、制御信号の一部が出力端子側へ漏洩する
ことによる誤差電圧を打ち消す。
As described above, the sample and hold circuit of the present invention cancels an error voltage caused by a part of the control signal leaking to the output terminal through the parasitic capacitance of the transistor constituting the switch.

【0015】このことから、入力電圧と出力電圧との誤
差は発生しなく、入力電圧と等しい出力電圧を保持する
ことができ、特に誤差電圧の影響を受けやすい微小電圧
が入力される時には有効である。
Therefore, no error occurs between the input voltage and the output voltage, and the output voltage equal to the input voltage can be maintained. This is effective especially when a minute voltage which is easily affected by the error voltage is input. is there.

【0016】また、スイッチの寄生容量が、電源電圧変
動や周囲温度、プロセスのばらつき等の影響で変動して
も、これらの影響を受けにくいという効果も有する。
Further, even if the parasitic capacitance of the switch fluctuates due to the fluctuation of the power supply voltage, the ambient temperature, the fluctuation of the process, and the like, there is an effect that it is hardly affected by the fluctuation.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明のサンプルホールド回路のブロック図。FIG. 1 is a block diagram of a sample and hold circuit according to the present invention.

【図2】図1中のスイッチ部の詳細図。FIG. 2 is a detailed view of a switch unit in FIG.

【図3】図2のスイッチに対する入出力例を示す図。FIG. 3 is a view showing an example of input and output to and from the switch in FIG. 2;

【図4】本発明の実施例の出力電圧の差を出力する手段
の図。
FIG. 4 is a diagram of a means for outputting a difference between output voltages according to the embodiment of the present invention.

【図5】従来の技術でのサンプルホールド回路のブロッ
ク図。
FIG. 5 is a block diagram of a sample and hold circuit according to a conventional technique.

【符号の説明】 1 入力端子 2 制御信号 3、4 スイッチ 5、6 コンデンサ 7 5、6の出力電圧の差を出力する手段 8 出力端子 21 P形MOSトランジスタ 22 N形MOSトランジスタ 23 寄生容量(P形MOSトランジスタ) 24 寄生容量(N形MOSトランジスタ) 30 入力波形例 31 制御信号例 32 出力されるべき波形例 33 誤差波形例 34 30に対する出力波形 40、41 オペアンプ 42 抵抗DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Input terminal 2 Control signal 3, 4 Switch 5, 6 Output means for outputting difference between output voltages of capacitors 7 5, 6 8 Output terminal 21 P-type MOS transistor 22 N-type MOS transistor 23 Parasitic capacitance (P MOS transistor) 24 Parasitic capacitance (N-type MOS transistor) 30 Example of input waveform 31 Example of control signal 32 Example of waveform to be output 33 Example of error waveform 34 Output waveform for 30 40, 41 Operational amplifier 42 Resistance

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 制御信号に基づき信号電位をサンプリン
グし、一定時間ホールドして出力するサンプルホールド
回路において、 第1の信号電位を入力し、前記制御信号により制御され
る第1のスイッチと、 第2の信号電位を入力し、前記制御信号により制御され
る第2のスイッチと、 前記第2のスイッチの出力電位を保持する第2の電荷保
持手段と、 前記第1のスイッチの出力電位を保持し、前記第2の電
荷保持手段の実質的に2倍の電荷容量を有する第1の電
荷保持手段と、 第1の電荷保持手段の出力電位を入力とする第1のオペ
アンプと、第2の電荷保持手段の出力電位を入力とする
第2のオペアンプと、相互に実質的に等価な抵抗である
抵抗42とを備え、前記第1および第2の電荷保持手段
の出力電位の差を出力する手段と、 を有することを特徴とするサンプルホールド回路。
1. A sample-and-hold circuit for sampling a signal potential based on a control signal, holding the output for a fixed time, and outputting the first signal potential, a first switch controlled by the control signal, 2, a second switch controlled by the control signal, a second charge holding unit for holding an output potential of the second switch, and holding an output potential of the first switch. A first charge holding means having a charge capacity substantially twice that of the second charge holding means; a first operational amplifier having an input of an output potential of the first charge holding means; A second operational amplifier that receives the output potential of the charge holding unit as an input; and a resistor that is substantially equivalent to each other, and outputs a difference between the output potentials of the first and second charge holding units. Means and A sample-and-hold circuit.
【請求項2】 前記第2の信号電位は基準電位であるこ
とを特徴とする請求項1記載のサンプルホールド回路。
2. The sample and hold circuit according to claim 1, wherein said second signal potential is a reference potential.
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