DE19804379A1

DE19804379A1 - Abtast- und Haltekreis

Info

Publication number: DE19804379A1
Application number: DE19804379A
Authority: DE
Inventors: Takahisa Koyasu; Mitsuhiro Saito; Hiroyuki Ban
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1997-02-05
Filing date: 1998-02-04
Publication date: 1998-08-06
Also published as: US6034556A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Abtast- und Haltekreis, welcher einen Operationsverstärker als Ein gangsschaltung aufweist.

Ein herkömmlicher Abtast- und Haltekreis besitzt einen Operationsverstärker, einen Analogschalter und einen Lade speicherkondensator, welcher darin eine Ladespannung hält. Wenn jedoch der herkömmliche Abtast- und Haltekreis in ei ner monolithischen integrierten Schaltung (IC) eingebaut ist, wird ein BiCMOS-Prozeß, welcher die Kosten der IC-Herstellung erhöht, benötigt, da der Operationsverstärker aus Bipolartransistoren und der Analogschalter aus einem MOSFET gebildet ist. Es ist ein Operationsverstärker be kannt, bei welchem Ausgangstransistoren, welche eine Gegen taktschaltung bilden, im Ansprechen auf ein Steuersignal abgetrennt werden. Wenn jedoch sich ein Eingangssignal dra stisch ändert, während das Ausgangssignal gehalten wird, kann eine AC-Kopplung (Wechselstromkopplung) an einem Pha senkompensationskondensator auftreten, der in dem Operations verstärker angeordnet ist. Dadurch wird das wechsel stromgekoppelte Signal der Gegetaktschaltung übertragen. Somit kann sich die Spannung eines Ladespeicherkondensators ändern, welcher mit dem Operationsverstärker verbunden ist, und das Ausgangssignal kann sich ebenfalls ändern.

Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die oben beschriebenen Schwierigkeiten geschaffen, und es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Abtast- und Halte kreis zu schaffen, welcher keinen Analogschalter aufweist und bei welchem ein Ausgangssignal nicht durch Änderungen des Eingangssignals beeinflußt wird, wenn das Ausgangs signal gehalten wird.

Wenn bei dem Abtast- und Haltekreis der vorliegenden Erfindung ein Haltesignal einer Ausgangsöffnungsschaltung zugeführt wird, trennt die Ausgangsöffnungsschaltung Aus gangstransistoren ab, die in einer Gegentaktschaltung ange ordnet sind und legt das Potential eines Phasenkompensati onskondensators fest. Wenn somit sich das Eingangssignal drastisch ändert, wird das geänderte Eingangssignal nicht der Gegentaktausgangsschaltung übertragen, da der Phasen kompensationskondensator nicht mit der Ausgangsschaltung wechselstromgekoppelt ist. Als Ergebnis wird das Ausgangs signal (die Spannung des Ladespeicherkondensators) nicht geändert und wird stabil festgelegt.

Wenn Widerstände zwischen den Basen und Emittern der Ausgangstransistoren angeordnet sind, kann verhindert wer den, daß bei den Ausgangstransistoren ein Durchschlag auf tritt, da die Basen der Ausgangstransistoren auf demselben Potential wie die Emitter gehalten werden, wenn sich die Ausgangstransistoren im ausgeschalteten Zustand befinden.

Die vorliegende Erfindung wird in der nachfolgenden Be schreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert.

Fig. 1 zeigt ein Blockdiagramm einer A/F-Erfassungsvor richtung (A/F:air/fuel: Luft/Kraftstoff) der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 zeigt einen Graphen, welcher eine Beziehung zwi schen der Spannung und dem Strom in einem A/F-Sensor an zeigt, um die Erfassung eines A/F-Verhältnisses und eines inneren Widerstands in der A/F-Erfassungsvorrichtung zu er klären;

Fig. 3 zeigt ein Zeitablaufsdiagramm, welches Wellen formen des Signals in der A/F-Erfassungsvorrichtung an zeigt;

Fig. 4 zeigt ein Schaltungsdiagramm eines Operations verstärkers OP3, welcher in einem in Fig. 1 dargestellten Abtast- und Haltekreis 14 einer ersten Ausführungsform ent halten ist;

Fig. 5 zeigt ein Schaltungsdiagramm eines Operations verstärkers OP3, welcher in dem in Fig. 1 dargestellten Ab tast- und Haltekreis 14 einer zweiten Ausführungsform ent halten ist;

Fig. 6 zeigt ein Schaltungsdiagramm eines Operations verstärkers OP3, welcher in dem in Fig. 1 dargestellten Ab tast- und Haltekreis 14 einer dritten Ausführungsform ent halten ist;

Fig. 7 zeigt ein Zeitablaufsdiagramm, welches Signale anzeigt, die dem Operationsverstärker OP3 der ersten und zweiten Ausführungsformen zugeordnet sind;

Fig. 8 zeigt ein Schaltungsdiagramm eines Operations verstärkers OP3, welcher in dem in Fig. 1 dargestellten Ab tast- und Haltekreis 14 einer vierten Ausführungsform ent halten ist;

Fig. 9 zeigt ein Schaltungsdiagramm eines Operations verstärkers OP3, welcher in dem in Fig. 1 dargestellten Ab tast- und Haltekreis einer fünften Ausführungsform enthal ten ist; und

Fig. 10A bis 10C zeigen Schaltungsdiagramme von verschiedenen Gegentaktschaltungen, die in dem Abtast- und Haltekreis verwendet werden können.

Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden im folgenden detailliert unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben.

Fig. 1 zeigt ein Blockdiagramm einer Luft/Kraftstoff-Er fassungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung. Diese Luft/Kraftstoff-Erfassungsvorrichtung erfaßt ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis (A/F-Verhältnis) einer für einen Verbrennungsmotor vorgesehenen Luft/Kraftstoff-Mischung durch Erfassen der Konzentration des Sauerstoffs in dem Ab gas des Verbrennungsmotors. Wie in Fig. 1 dargestellt ent hält die Luft/Kraftstoff-Erfassungsvorrichtung einen A/F-Sensor 2, der in einem Auslaßrohr installiert ist. Eine Konstantspannungsausgangsschaltung 4 legt eine konstante Spannung AFC (von beispielsweise 3 V) an ein Ende des A/F-Sensors 2 an. Eine Ansteuerungsspannungsausgangsschaltung 6 ist mit dem anderen Ende des A/F-Sensors 2 verbunden und legt eine Ansteuerungsspannung AFV, welche zum Erfassen des von dem inneren Widerstand des A/F-Sensors 2 gemessenen A/F-Verhältnisses verwendet wird, daran an.

Der A/F-Sensor 2 besitzt eine innere Elektrode, die dem Abgas ausgesetzt wird, und eine äußere Elektrode, die der Luft ausgesetzt wird. Wenn eine Spannung an die Elektroden derart angelegt wird, daß die Spannung der inneren Elek trode größer als die Spannung der äußeren Elektrode ist, fließt ein Strom von der inneren Elektrode zu der äußeren Elektrode. Jedoch ist wie in Fig. 2 dargestellt für einen gegebenen Betrag von Sauerstoff der Strom, der durch den A/F-Sensor 2 fließt, in einem vorbestimmten Bereich sogar dann konstant (Schwellenwertstrom Ip), wenn die an die Elektroden angelegte Spannung sich ändert. Der Schwellen wertstrom Ip ändert sich in Abhängigkeit des Betrags des vorhandenen Sauerstoffs.

Bei dieser Ausführungsform legt die Konstantspannungs ausgangsschaltung 4 die konstante Spannung AFC (3 V) an ein Ende des A/F-Sensors 2 (innere Elektrode) an, und die An steuerungsspannungsausgangsschaltung 6 legt die Ansteue rungsspannung AFV (2,7 V), welche kleiner als die konstante Spannung AFC ist, an das andere Ende des A/F-Sensors 2 (äußere Elektrode) an. Die Potentialdifferenz zwischen der inneren Elektrode und der äußeren Elektrode ruft eine A/F-Erfassungsspannung Vp ( = AFC-AFV; + 300 mV) hervor, wel che den Schwellenwertstrom Ip erzeugt. Das A/F-Verhältnis wird durch Messen des Schwellenwertstroms Ip bestimmt, wo bei die A/F-Erfassungsspannung Vp an den A/F-Sensor 2 ange legt wird.

Des weiteren ist eine (nicht dargestellte) Heizvorrich tung in der Luft/Kraftstoff-Erfassungsvorrichtung instal liert, um den A/F-Sensor 2 zu heizen und die Temperatur des A/F-Sensors 2 konstant zu halten (beispielsweise auf 700 Zentigrad), da der A/F-Sensor 2 unterhalb einer vorbestimm ten Temperatur nicht arbeitet und sich das erfaßte A/F-Ver hältnis im Ansprechen auf die Temperatur des A/F-Sensors 2 ändert. Somit ist es nötig, die Temperatur des A/F-Sensors 2 zu erfassen und den Betrag des Stroms zu steuern, der in die Heizvorrichtung fließt, um die Temperatur des A/F-Sen sors 2 konstant zu halten.

Um bei dieser Ausführungsform die Temperatur zu erfas sen, wird die Ansteuerungsspannung AFV periodisch und tem porär auf eine vorbestimmte hohe Spannung (3,3 V) gesetzt, welche größer als die konstante Spannung AFC (3 V) ist. Die Potentialdifferenz zwischen der inneren Elektrode und der äußeren Elektrode führt zu einer inneren Widerstandserfas sungsspannung Vn ( = AFC-AFV; -300 mV), welche eine Pola rität entgegengesetzt der Polarität der A/F-Erfassungsspan nung Vp aufweist. Wenn ein Strom In, welcher durch den A/F-Sensor 2 fließt, gemessen wird, wird der innere Widerstand Rn des A/F-Sensors 2, welcher der Temperatur des A/F-Sen sors 2 entspricht, auf der Grundlage des Stroms In und der inneren Widerstandserfassungsspannung Vn (in Fig. 2 darge stellt) erfaßt.

Wenn die innere Widerstandserfassungsspannung Vn an die zwei Elektroden des A/F-Sensors 2 angelegt wird, um den in neren Widerstand Rn zu erfassen, fließt temporär der Strom in die entgegengesetzte Richtung, was dazu führt, daß Sau erstoff auf der inneren Elektrode absorbiert wird. In die sem Zustand kann das A/F-Verhältnis nicht genau erfaßt wer den, bis der Sauerstoff von der inneren Elektrode entfernt worden ist, sogar wenn die Richtung der an den A/F-Sensor 2 angelegten Spannung umgekehrt wird, nachdem der innere Wi derstand Rn erfaßt worden ist. Um bei dieser Ausführungs form diese Schwierigkeit zu lösen, wird, nachdem die An steuerungsspannung AFV auf einen hohen Wert gesetzt worden ist, die Ansteuerungsspannung AFV temporär auf eine vorbe stimmte niedrige Spannung (2,4 V) gesetzt, welche niedriger als die zum Erfassen des A/F-Verhältnisses verwendete nor male Ansteuerungsspannung AFV (2,7 V) ist. D.h. eine Rück kehrspannung (+600 mV), welche dieselbe Polarität und ei nen höheren Wert als die A/F-Erfassungsspannung Vp auf weist, wird an den A/F-Sensor 2 angelegt. Als Ergebnis wird der an der inneren Elektrode absorbierte Sauerstoff ent fernt, so daß der A/F-Sensor 2 das A/F-Verhältnis erfaßt.

Des weiteren enthält die Luft/Kraftstoff-Erfassungsvor richtung einen Mikrocomputer 10, der zum Ändern der An steuerungsspannung AFV und zum Steuern der Heizvorrichtung verwendet wird, so daß die A/F-Erfassung, die innere Wider standserfassung und die Sauerstoffentfernungsverarbeitung ausgeführt werden können.

Der Betrieb der Konstantspannungsausgangsschaltung 4 und der Ansteuerungsspannungsausgangsschaltung 6 werden im folgenden dargestellt. Zuerst wird ein Befehlssignal DAFV der Ansteuerungsspannungsausgangsschaltung 6 von dem Mikro computer 10 durch einen D/A-Wandler 8 eingespeist. Dieses Analogsignal wird durch eine Integrationsschaltung geglät tet, welche aus einem Widerstand R4 und einem Kondensator C1 besteht, und der äußeren Elektrode des A/F-Sensors 2 durch eine Pufferschaltung (Operationsverstärker OP2) als Ansteuerungsspannung AFV (in Fig. 3 dargestellt) ausgege ben. Üblicherweise gibt der Mikrocomputer 10 das Befehls signal DAFV derart aus, daß die Ansteuerungsspannung AFV auf eine vorbestimmte Spannung zum Erfassen des A/F-Ver hältnisses gesetzt wird. Jedoch wird periodisch (jede 128 ms) das von dem Mikrocomputer 10 ausgegebene Befehlssignal DAFV für eine vorbestimmte Zeit (4,5 ms) geändert, so daß die Ansteuerungsspannung AFV sequentiell auf andere vorbe stimmte Spannungen zum Erfassen des inneren Widerstands und zum Entfernen des Sauerstoffs von der inneren Elektrode ge setzt wird.

Die Konstantspannungsausgangsschaltung 4 besteht aus Spannungsteilerwiderständen R1 und R2, welche aus einer Quellenspannung Vb (5 V) eine Standardspannung erzeugen, und einem Operationsverstärker OP1, dessen nichtinvertie render Eingangsanschluß mit dem Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand R1 und dem Widerstand R2 verbunden ist. Der invertierende Eingangsanschluß des Operationsverstärkers OP1 ist mit dem inneren Anschluß des A/F-Sensors 2 verbun den, und der Ausgangsanschluß des Operationsverstärkers OP1 ist mit dem inneren Anschluß des A/F-Sensors 2 über einen Widerstand R3 verbunden. Der Ausgangsanschluß des Operati onsverstärkers OP1 gibt eine vorbestimmte Spannung derart aus, daß die an die innere Elektrode des A/F-Sensors 2 an gelegte Spannung gleich der durch die Widerstände R1 und R2 gebildeten Standardspannung ist. Somit ist die an die in nere Elektrode angelegte Spannung eine Konstantspannung AFC, welche gleich der Standardspannung ist. Da der durch den Widerstand R3 fließende Strom gleich dem durch den A/F-Sensor 2 fließende Strom ist, ändert sich die Spannung an dem Ausgangsanschluß des Operationsverstärkers OP1 im An sprechen auf den Strom, welcher durch den A/F-Sensor fließt. Somit wird bei dieser Ausführungsform die Spannung an dem äußeren Anschluß des Operationsverstärkers OP1 als Erfassungsspannung Vs (in Fig. 3 dargestellt) zum Erfassen des A/F-Verhältnisses und des inneren Widerstands Rn ange sehen. Die Erfassungsspannung Vs, welche erfaßt wird, wenn die Ansteuerungsspannung AFV auf die Spannung zum Erfassen des inneren Widerstands Rn gesetzt wird, wird dem Mikrocom puter 10 über einen A/D-Wandler 12 eingegeben. In dem Mi krocomputer 10 wird der durch den A/F-Sensor 2 fließende Strom In {= (AFC-Vs)/R3} auf der Grundlage der Erfas sungsspannung Vs, des Widerstandswerts des Widerstands R3 und der konstanten Spannung AFC, welche an den A/F-Wider stand 2 angelegt wird, berechnet. Der innere Widerstand Rn (= Vn/In) des A/F-Sensors 2 wird auf der Grundlage des Stroms In und der inneren Widerstandserfassungsspannung Vn berechnet. Der durch die Heizvorrichtung fließende Strom wird von dem Mikrocomputer 10 derart gesteuert, daß der in nere Widerstand Rn konstant bleibt (d. h. die Temperatur des A/F-Sensors 2 wird konstant gehalten).

Da die Erfassungsspannung Vs, welche erfaßt wird, wenn die Ansteuerungsspannung AFV auf die Spannung zum Erfassen des A/F-Verhältnisses gesetzt wird, sich im Ansprechen auf den Schwellenstrom Ip ändert, welcher durch den A/F-Sensor 2 fließt, wird das A/F-Verhältnis angezeigt. Daher wird die Erfassungsspannung Vs einer Steuereinheit ausgegeben, wel che den Betrag der Kraftstoffzufuhr zu dem Verbrennungsmo tor beispielsweise steuert. Wenn jedoch die Erfassungsspan nung Vs direkt der Steuereinheit des Verbrennungsmotors ausgegeben wird, entspricht die Erfassungsspannung Vs nicht dem A/F-Verhältnis, wenn der innere Widerstand Rn erfaßt wird oder wenn Sauerstoff von der inneren Elektrode ent fernt wird. Somit kann die Steuereinheit nicht den Kraft stoffbetrag oder das A/F-Verhältnis steuern. Um diese Schwierigkeit zu lösen, besitzt die Luft/Kraftstoff-Erfas sungsvorrichtung dieser Erfindung einem Abtast- und Halte kreis 14, welcher die Erfassungsspannung Vs der Steuerein heit ausgibt. Wenn das A/F-Verhältnis erfaßt wird, gibt der Abtast- und Haltekreis 14 direkt die Erfassungsspannung Vs als Erfassungssignal AFO, welches das A/F-Verhältnis be trifft, der Steuereinheit aus. Wenn der innere Widerstand Rn erfaßt wird oder wenn Sauerstoff entfernt wird, gibt der Abtast- und Haltekreis 14 eine Spannung, welche vorausge hend abgetastet wird, wenn das A/F-Verhältnis erfaßt wird, als Erfassungssignal AFO der Steuereinheit aus. Um die oben beschriebenen Operationen durchzuführen, werden Schalt signale zum Abtasten und Halten dem Abtast- und Haltekreis 14 von dem Mikrocomputer 10 eingegeben, und wenn der Pegel von Schaltsignalen niedrig ist, hält der Abtast- und Halte kreis 14 die Erfassungsspannung Vs (in Fig. 3 dargestellt).

Wie in Fig. 1 dargestellt enthält der Abtast- und Hal tekreis 14 Operationsverstärker OP3, OP4 und einen Lade speicherkondensator C2. Ein Ausgangsanschluß des Operati onsverstärkers OP3 ist mit einem des Ladespeicherkondensa tors C2 und mit seinem invertierenden Eingangsanschluß (-) verbunden. Ein nichtinvertierender Eingangsanschluß ist mit dem Ausgangsanschluß des Operationsverstärkers OP1 verbun den, um die Erfassungsspannung Vs zu empfangen. Das andere Ende des Ladespeicherkondensators C2 ist an Masse ange schlossen. Der Operationsverstärker OP4 ist eine Puffer schaltung und gibt die von dem Kondensator C2 gehaltene Spannung als das Erfassungssignal AFO der Steuereinheit aus. Der nichtinvertierende Eingangsanschluß des OP4 ist mit dem Ausgangsanschluß des Operationsverstärkers OP3 ver bunden, und der invertierende Eingangsanschluß des Operati onsverstärkers OP4 ist mit seinem Ausgangsanschluß verbun den.

Der Operationsverstärker OP3 empfängt das Schaltsignal S/H zum Steuern des Abtastens und Haltens. Wenn das Schalt signal S/H einen H-Pegel aufweist, tastet der Operations verstärker OP3 die Erfassungsspannung Vs ab und gibt ein Signal Vo, welches dasselbe Potential wie die Erfassungs spannung Vs aufweist, dem Kondensator C2 und dem Operati onsverstärker OP4 aus. Wenn das Schaltsignal S/H einen L-Pegel aufweist, veranlaßt der Operationsverstärker OP3, daß die Erfassungsspannung Vs von dem Kondensator C2 gespei chert wird und trennt die Ausgangstransistoren in der Ge gentaktschaltung des Operationsverstärkers OP3 ab und öff net den Ausgang des Operationsverstärkers OP3. Wenn als Er gebnis die Erfassungsspannung Vs gehalten wird, werden die Spannung, welche in dem Ladespeicherkondensator C2 während der von dem Operationsverstärker OP4 aus gegebenen Abtastpe riode gespeichert wird, und das Erfassungssignal AFO, wel ches der Steuereinheit ausgegeben wird, gehalten.

Die Konstruktion und der Betrieb des Operationsverstär kers OP3 werden im folgenden detailliert beschrieben. Wie in Fig. 4 dargestellt besitzt der Operationsverstärker OP3 einen Leistungsanschluß, an welchen die Quellenspannung Vb angelegt wird, und einen Masseanschluß, welcher an Masse angeschlossen wird. Der Operationsverstärker OP3 besitzt einen Differenzverstärker 50 als Eingangsschaltung, einen Verstärker 60 in Emitterschaltung, welcher den Ausgang von dem Differenzverstärker 50 verstärkt, und eine Gegen taktausgangsschaltung 70 als Ausgangsstufe. Des weiteren besitzt der Operationsverstärker OP3 einen Eingangsan schluß, welchem das Schaltsignal S/H von dem Mikrocomputer 10 eingegeben wird, und eine Ausgangsöffnungsschaltung 80, welche den Ausgang der Gegentaktschaltung 70 öffnet, wenn das Schaltsignal S/H mit einem L-Pegel, welches veranlaßt, daß die Erfassungsspannung Vs gehalten wird, an den Ein gangsanschluß angelegt wird.

Der Differenzverstärker 50 besitzt einen PNP-Transistor Tr50, dessen Emitter mit einer Spannungsleitung (Quellenspannung Vb) über einen Widerstand R50 verbunden ist und dessen Basis mit dem Steueranschluß verbunden ist, dem das Steuersignal Vc zum Steuern des Stroms durch den Transistor Tr50 zugeführt wird. Fünf Kollektoren des Tran sistors Tr50 geben einen konstanten Strom entsprechend dem Steuersignal Vc aus. Der PNP-Transistor Tr50 ist eine Stromquelle des Differenzverstärkers 50. Des weiteren be sitzt der Differenzverstärker 50 acht Transistoren: einen PNP-Transistor Tr51, dessen Basis über einen Widerstand R51 mit dem invertierenden Eingangsanschluß (- Eingang) verbun den ist, dessen Emitter mit dem ersten Kollektor des PNP-Transistors Tr50 verbunden ist und dessen Kollektor an Masse angeschlossen ist; einen PNP-Transistor Tr52, dessen Basis mit dem Emitter des PNP-Transistors Tr51 verbunden ist und dessen Emitter mit dem zweiten Kollektor des PNP-Transistors Tr50 verbunden ist; einen PNP-Transistor Tr53, dessen Basis mit dem nichtinvertierenden Eingangsanschluß (+ Eingang) verbunden ist, dessen Emitter mit dem dritten Kollektor des PNP-Transistors Tr50 verbunden ist und dessen Kollektor an Masse angeschlossen ist; einen PNP-Transistor Tr54, dessen Basis mit dem Emitter des PNP-Transistors Tr53 verbunden ist und dessen Emitter mit dem Emitter des PNP-Transistors Tr52 und mit dem zweiten Kollektor des PNP-Transistors Tr50 verbunden ist; einen PNP-Transistor Tr55, dessen Emitter mit dem vierten Kollektor des PNP-Transi stors Tr50 verbunden ist, dessen Basis mit einem Kollektor des PNP-Transistors Tr52 verbunden ist und dessen Kollektor an Masse angeschlossen ist; einen PNP-Transistor Tr56, des sen Emitter mit dem fünften Kollektor des PNP-Transistors Tr50 verbunden ist, dessen Basis mit einem Kollektor des PNP-Transistors Tr54 verbunden ist und dessen Kollektor an Masse angeschlossen ist; einen NPN-Transistor Tr57, dessen Kollektor mit dem Kollektor des PNP-Transistors Tr52 ver bunden ist und dessen Basis mit dem PNP-Transistor Tr55 verbunden ist, dessen Emitter an Masse angeschlossen ist und dessen Basis mit seinem Kollektor verbunden ist; und einen NPN-Transistor Tr58, dessen Kollektor mit dem Kollek tor des PNP-Transistors Tr54 und der Basis des PNP-Transis tors Tr56 verbunden ist, dessen Emitter an Masse ange schlossen ist und dessen Basis mit der Basis des NPN-Transistors Tr57 verbunden ist und eine Stromspiegelschaltung mit dem NPN-Transistor Tr57 bildet.

Der Verstärker 60 in Emitterschaltung enthält einen PNP-Transistor TR61, dessen Emitter mit der Spannungslei tung verbunden ist und dessen Basis mit der Basis des PNP-Transistors Tr50 verbunden ist und der einen konstanten Strom von seinem Kollektor ausgibt; einen NPN-Transistor Tr63, dessen Basis mit dem Emitter des PNP-Transistor Tr56 verbunden ist und dessen Emitter über den Widerstand R61 an Masse angeschlossen ist; einen NPN-Transistor 64, dessen Basis mit dem Emitter des NPN-Transistors 63 verbunden ist, dessen Emitter an Masse angeschlossen ist und dessen Kol lektor an die Basis des PNP-Transistor Tr56 über einen Pha senkompensationskondensator C61 verbunden ist; und ein Paar Dioden D61 und D62, welche in Serie zwischen dem Kollektor des NPN-Transistors 63 und Masse angeschlossen sind.

Der in Fig. 4 dargestellte Differenzverstärker 50 gibt Signale von dem invertierenden Eingangsanschluß (- Eingang) und dem nichtinvertierenden Eingangsanschluß (+ Eingang) durch PNP-Transistoren Tr51 und Tr52, welche in einer Dar lington-Schaltung angeschlossen sind, und durch PNP-Transi storen Tr53 und Tr54 ein, welche ebenfalls in einer Dar lington-Schaltung angeschlossen sind. Der Verstärker 60 in Emitterschaltung 60 kompensiert Phasendifferenzen mit dem Phasenkompensationskondensator C61. Eine Spannung entspre chend der Potentialdifferenz der Eingangssignale, welche dem invertierenden Eingangsanschluß und dem nichtinvertie renden Eingangsanschluß eingegeben werden, wird an dem Kol lektor des NPN-Transistors Tr64 erzeugt, welcher ein Signalausgangsteil des Verstärkers 60 in Emitterschaltung darstellt.

Die Gegentaktschaltung 70 besitzt einen NPN-Transistor Tr71 zum Ausgeben des Signals Vo, dessen Kollektor mit der Spannungsleitung verbunden ist und dessen Emitter mit dem Ausgangsanschluß verbunden ist; und einen PNP-Transistor Tr72, dessen Kollektor an Masse angeschlossen ist und des sen Emitter mit dem Ausgangsanschluß verbunden ist. Ein Widerstand R71 ist zwischen der Basis und dem Emitter des NPN-Transistors Tr71 angeschlossen und ein Widerstand R72 ist zwischen der Basis und dem Emitter des PNP-Transistors Tr72 angeschlossen. Ein Paar von Dioden D71 und D72 ist in Serie zwischen der Basis des NPN-Transistors Tr71 und der Basis des PNP-Transistors Tr72 angeschlossen, so daß die Anode mit der Basis des NPN-Transistors Tr71 verbunden ist und die Kathode mit der Basis des PNP-Transistors Tr72 ver bunden ist. Die Dioden D71 und D72 halten die Spannung zwi schen der Basis des NPN-Transistors Tr71 und der Basis des PNP-Transistors Tr72 auf einem Wert entsprechend dem Span nungsabfall in Durchlaßrichtung über den zwei Dioden (etwa 1,4 V), so daß jeder der Transistoren Tr71 und Tr72 arbei ten kann, wenn ein Vorspannungsstrom den Transistoren Tr71 und Tr72 zugeführt wird.

Die Basis des PNP-Transistors Tr72 ist mit dem Kollek tor des NPN-Transistors Tr64 verbunden, welcher der Aus gangstransistor des Verstärkers 60 in Emitterschaltung ist. Ein PNP-Transistor Tr73, welcher den Vorspannungsstrom dem NPN-Transistor Tr71 und dem PNP-Transistor Tr72 zuführt, besitzt einen mit der Spannungsleitung verbundenen Emitter und einen mit der Basis des NPN-Transistors Tr71 verbunde nen Kollektor. Die Basis des PNP-Transistors Tr73 ist mit der Basis eines PNP-Transistors Tr74 verbunden. Der PNP-Transistor Tr73 und der PNP-Transistor Tr74 bilden eine er ste Stromspiegelschaltung. Der Emitter des PNP-Transistors Tr74 ist mit der Spannungsleitung verbunden, und der Kol lektor des PNP-Transistors Tr74 ist mit seiner Basis ver bunden. Die Basen der PNP-Transistoren Tr73 und Tr74 sind über einen Widerstand R73 mit der Spannungsleitung verbun den.

Der Kollektor des PNP-Transistors Tr74 ist mit einem Kollektor des NPN-Transistors Tr75 verbunden, dessen Emit ter an Masse angeschlossen ist. Eine Basis des NPN-Transis tors Tr75 ist mit einer Basis eines NPN-Transistors Tr76 verbunden. Ein Emitter des NPN-Transistors Tr76 ist an Masse angeschlossen, und ein Kollektor des NPN-Transistors Tr76 ist mit seiner Basis verbunden. Der Kollektor des NPN-Transistors Tr76 ist ebenfalls mit dem Kollektor eines PNP-Transistors Tr78 verbunden, dessen Emitter mit der Span nungsleitung verbunden ist. Eine Basis des PNP-Transistors Tr78 ist mit einem Steueranschluß verbunden, welchem zusam men mit der Basis des PNP-Transistors Tr50 in dem Diffe renzverstärker 50 und der Basis des PNP-Transistors 61 in dem Verstärker 60 in Emitterschaltung ein Stromsteuersignal Vc zugeführt wird.

Als Ergebnis arbeitet der PNP-Transistor Tr78 als Stromquelle, welche einen konstanten Strom von der Span nungsleitung durch den NPN-Transistor Tr76 zuführt. Da der NPN-Transistor Tr76 und der NPN-Transistor Tr76 eine zweite Stromspiegelschaltung bilden, fließt ein konstanter Strom durch den NPN-Transistor Tr75. Ebenfalls fließt der kon stante Strom durch den PNP-Transistor Tr74 und den PNP-Transistor Tr73 wegen derselben Operation wie derjenigen des NPN-Transistors Tr76 und des NPN-Transistors Tr75.

Die Ausgangsöffnungsschaltung 80 besitzt einen Inverter INV, welcher den H/L-Pegel des von dem Mikrocomputer gesen deten Schaltsignals S/H umkehrt, drei NPN-Transistoren Tr1 bis Tr3 und drei Widerstände R81 bis R83, welche zwischen den Basen der drei NPN-Transistoren Tr1 bis Tr3 jeweils und dem Inverter INV angeschlossen sind. Der NPN-Transistor Tr1 besitzt einen Kollektor, der mit dem Kollektor des NPN-Transistors Tr76 in der Gegentaktausgangsschaltung 70 ver bunden ist, und einen Emitter, der mit dem Emitter des NPN-Transistors Tr76 verbunden ist. Der NPN-Transistor Tr2 be sitzt einen Kollektor, der mit der Basis des NPN-Transi stors Tr64 in dem Verstärker 60 in Emitterschaltung verbun den ist, und einen Emitter, der an Masse angeschlossen ist. Der NPN-Transistor Tr3 besitzt einen Kollektor, der mit der Basis des PNP-Transistors Tr53 (wodurch die Eingangsleitung der Erfassungsspannung Vs gebildet wird) in dem Differenz verstärker 50 verbunden ist, und einen Emitter, der an Masse angeschlossen ist.

Wenn der H-Pegel des Schaltsignals S/H dem Operations verstärker OP3 eingegeben wird, d. h. wenn der Operations verstärker OP3 die Erfassungsspannung Vs abtastet, befindet sich der NPN-Transistor Tr1 in einem ausgeschalteten Zu stand, und die NPN-Transistoren Tr75 und Tr76 und die PNP-Transistoren Tr74 und Tr73 arbeiten als Stromspiegelschal tung. Daher wird der Basis des Ausgangstransistors Tr71 Strom zugeführt. Da bei dieser Situation der NPN-Transistor Tr2 sich in einem ausgeschalteten Zustand befindet, arbei tet der NPN-Transistor Tr64 genau, und es wird der Basis des NPN-Transistors Tr72 Strom zugeführt. Da ebenfalls sich der NPN-Transistor Tr3 in einem ausgeschalteten Zustand be findet, wird das Eingangssignal an dem nichtinvertierenden Eingangsanschluß (Erfassungsspannung Vs) dem differentiel len Paar von PNP-Transistoren zugeführt. Daher wird das Ausgangssignal Vo, dessen Spannung der Erfassungsspannung Vs gleicht, an dem Ausgangsanschluß des Operationsverstär kers OP3 ausgegeben.

Wenn das von dem Mikrocomputer 10 aus gegebene Schalt signal S/H einen L-Pegel aufweist, d. h. wenn die Erfas sungsspannung Vs gehalten wird, befindet sich der NPN-Trans istor Tr1 in einem eingeschalteten Zustand, und der von dem PNP-Transistor Tr78 zugeführte konstante Strom fließt zur Masse. Daher wird der Strom abgetrennt, welcher durch die zweite Stromspiegelschaltung, die von den NPN-Tran sistoren Tr75 und Tr76 gebildet wird, und die erste Strom spiegelschaltung fließt, die von den PNP-Transistoren Tr74 und Tr73 gebildet wird. Daher wird ebenfalls der Basisstrom abgetrennt, der zu dem PNP-Ausgangstransistor Tr71 fließt. Da der NPN-Transistor Tr2 sich in einem eingeschalteten Zu stand befindet und die Basis des NPN-Transistors Tr64 geer det ist, befindet sich ebenfalls der PNP-Transistor Tr64 in einem ausgeschalteten Zustand, und die Basis des NPN-Aus gangstransistors Tr71 befindet sich in einem Zustand einer hohen Impedanz. Somit befinden sich die Ausgangstransisto ren Tr71 und Tr72 in einem ausgeschalteten Zustand, und der Ausgang des Operationsverstärkers ist offen, welcher sich in einem Zustand einer hohen Impedanz befindet.

Wenn das Schaltsignal S/H einen L-Pegel aufweist, d. h. wenn das Erfassungssignal gehalten wird, befindet sich der NPN-Transistor Tr3 in einem eingeschalteten Zustand. Somit ist der PNP-Transistor Tr53, welcher mit dem nichtinvertie renden Eingangsanschluß verbunden ist, geerdet. Daher ar beitet der PNP-Transistor Tr54 in dem Sättigungsbereich und befindet sich der NPN-Transistor Tr58 in einem ausgeschal teten Zustand. Da der Kollektor des PNP-Transistors Tr54 mit der Basis des PNP-Transistors Tr56 verbunden ist, be findet sich der Kollektor des PNP-Transistors Tr54 in einem Zustand einer hohen Impedanz. Da der Emitterstrom des PNP-Transistors Tr54 zur Masse fließt, befindet sich die an dem Differenzverstärker 50 befindliche Seite des Phasenkompen sationskondensators C61 in einem Zustand einer hohen Impe danz, und es wird das in dem Phasenkompensationskondensator C61 gespeicherte Potential aufrechterhalten. Somit wird die Spannung des Phasenkompensationskondensators C61 festge legt, und das Ausgangssignal V0, d. h. das Potential des La despeicherkondensators C2, ist stabil.

Durch Abtrennen der Ausgangstransistoren Tr71 und Tr72 ist der Ausgang des Operationsverstärkers OP3 bei dieser Ausführungsform geöffnet. Des weiteren ist die Eingangslei tung, an welche die Erfassungsspannung Vs angelegt wird, geerdet, und das Potential des Phasenkompensationskondensa tors C61 an der Seite des Differenzverstärkers 50 ist fest gelegt, während die Erfassungsspannung Vs gehalten wird. Wenn sich die Erfassungsspannung Vs wegen Änderungen der Betriebsspannung AFV des A/F-Sensors 2 drastisch ändert, wird somit die geänderte Erfassungsspannung Vs nicht der an der Gegentaktausgangsschaltung 70 befindlichen Seite des Phasenkompensationskondensators C61 wie durch die gestri chelte Linie in Fig. 7 dargestellt (vgl. Kurve B), übertra gen, da das Potential des Phasenkompensationskondensators festgelegt ist, und eine Wechselstromkopplung des Phasen kompensationskondensators C61 tritt nicht auf. Als Ergebnis wird das Ausgangssignal Vo (das Potential des Ladespeicher kondensators C2) nicht geändert und wird stabil festgelegt.

Daher ist es bei dem Abtast- und Haltekreis 14 dieser Ausführungsform nicht nötig, einen Analogschalter zwischen dem Operationsverstärker OP3 und dem Ladespeicherkondensa tor C2 anzuordnen, und es kann verhindert werden, daß die Ausgangsspannung (das Erfassungssignal AFO) sich ändert, während die Erfassungsspannung Vs gehalten wird. Somit kann der Abtast- und Haltekreis 14 ohne einen MOS-Feldeffekt transistor eine stabile Spannung halten. Ebenfalls ist es mit Ausnahme des Abtast- und Haltekreis 14 und des A/F-Sen sors 2 einfach, die Luft/Kraftstoff-Erfassungsvorrichtung zu integrieren. Des weiteren kann sich bei dieser Ausfüh rungsform keine Spannung an der Basis und dem Emitter der Transistoren Tr71 und Tr72 entwickeln, wenn sich die Tran sistoren Tr71 und Tr72 in einem ausgeschalteten Zustand be finden, da die Widerstände R71 und R72 zwischen der Basis und dem Emitter der Ausgangstransistoren Tr71 und Tr72 an geordnet sind. Daher kann verhindert werden, daß bei den Transistoren Tr71 und Tr72 ein Durchschlag bzw. Durchbruch auftritt, sogar wenn eine hohe Spannung in dem Phasenkom pensationskondensator C61 gespeichert wird. Da die Basen der PNP-Transistoren Tr74 und Tr73, welche eine Stromspie gelschaltung bilden, mit der Spannungsleitung verbunden sind, fließt sogar dann nicht ein Basisstrom über den PNP-Transistor Tr73 zu dem NPN-Transistor Tr71, wenn ein Leck strom in den Basen der PNP-Transistoren Tr74 und Tr73 auf tritt, während die Erfassungsspannung Vs gehalten wird. D.h. es kann ein stabiler offener Zustand gehalten werden, während die Erfassungsspannung Vs wegen des Widerstands R73 gehalten wird, der in der ersten Stromspiegelschaltung an geordnet ist.

Zweite Ausführungsform

Der Operationsverstärker einer in Fig. 5 dargestellten zweiten Ausführungsform ist der gleiche wie derjenige der ersten Ausführungsform mit der Ausnahme der Ausgangsöff nungsschaltung 80 des Operationsverstärkers OP3. Wie in Fig. 5 dargestellt besitzt der Operationsverstärker OP3 dieser Ausführungsform einen NPN-Transistor Tr4, dessen Kollektor mit der Basis des PNP-Transistors Tr56 verbunden ist, dessen Emitter an Masse angeschlossen ist und dessen Basis über den Widerstand R84 mit dem Inverter INV verbun den ist.

Wenn die Erfassungsspannung Vs gehalten wird, befinden sich die NPN-Transistoren Tr1 und Tr4 in der Ausgangsöff nungsschaltung 80 im eingeschalteten Zustand. Daher wird der von dem PNP-Transistor Tr73 dem Phasenkompensationskon densator C61 zugeführte Strom abgetrennt und die am Diffe renzverstärker 50 befindliche Seite des Phasenkompensati onskondensators C61 durch den NPN-Transistor Tr4 geerdet. Daher wird das Ausgangssignal Vo ohne Beeinflussung durch die Erfassungsspannung Vs gehalten.

Unmittelbar nachdem sich das Schaltsignal S/H von einem L-Pegel auf einen H-Pegel ändert (unmittelbar nachdem der NPN-Transistor Tr4 ausgeschaltet wird), wird jedoch im An sprechen auf die Erfassungsspannung Vs das Potential an der an dem Differenzverstärker 50 befindlichen Seite des Pha senkompensationskondensators C61 (Potential A) geladen. So mit erhöht sich temporär das Potential an der an der Gegen taktausgangsschaltung 70 befindlichen Seite des Phasenkom pensationskondensators C61. Daher kann wie in Fig. 7 darge stellt an dem Ausgangsanschluß eine Rauschspitze erzeugt werden. Daher sollte der Abtast- und Haltekreis, welcher den Operationsverstärker OP3 dieser Ausführungsform auf weist, als System verwendet werden, bei welchem das Aus gangssignal nicht der Last ausgegeben wird, wenn sich die Operation des Schaltkreises vom Abtasten auf das Halten än dert.

Dritte Ausführungsform

Der Operationsverstärker OP3 einer in Fig. 6 darge stellten dritten Ausführungsform ist der gleiche wie derje nige der ersten Ausführungsform mit der Ausnahme der Aus gangsöffnungsschaltung 80 des Operationsverstärkers OP3. Bei dem in Fig. 6 dargestellten Operationsverstärker OP3 ist die Basis des PNP-Transistors Tr50 mit den Basen der PNP-Transistoren Tr73 und Tr74 verbunden, welche die erste Stromspiegelschaltung in der Gegentaktausgangsschaltung 70 bilden. Des weiteren werden den Basen der PNP-Transistoren Tr61 und Tr78 das Steuersignal Vc eingespeist. Wenn das Schaltsignal S/H einen H-Pegel aufweist und sich der Tran sistor Tr1 in einem ausgeschalteten Zustand befindet, ar beitet der PNP-Transistor Tr50 als Stromquelle in dem Dif ferenzverstärker 50, da die Ströme, welche durch die Kol lektoren des PNP-Transistors Tr50 fließen, gleich dem Strom sind, welcher durch die PNP-Transistoren Tr73 und Tr74 fließt. Wenn im Gegesatz dazu das Schaltsignal S/H einen L-Pegel aufweist und sich der Transistor Tr1 in einem einge schalteten Zustand befindet, wird der Strom, welcher durch den Kollektor des PNP-Transistors Tr50 fließt, abgetrennt, da der Strom abgetrennt wird, der zu den PNP-Transistoren Tr73 und Tr74 fließt. Als Ergebnis wird die Operation des Differenzverstärkers 50 gestoppt und die Spannung des Pha senkompensationskondensators C61 festgelegt. Daher kann der Operationsverstärker OP3 dieser Ausführungsform denselben Effekt wie der Operationsverstärker OP3 der ersten Ausfüh rungsform erzielen.

Vierte Ausführungsform

Der Operationsverstärker OP3 einer vierten Ausführungs form ist in Fig. 8 dargestellt. Entsprechend Fig. 8 unter scheiden sich die Gegentaktschaltung 70 und die Ausgangs öffnungsschaltung 80 der vierten Ausführungsform von denen der ersten Ausführungsform. Bei dieser Ausführungsform be sitzt die Ausgangsöffnungsschaltung 80 NPN-Transistoren Tr8 und Tr9 und einen PNP-Transistor Tr12, welche das von dem Verstärker 60 in Emitterschaltung aus gegebene Signal ab trennt, wenn sich der PNP-Transistor Tr64 in einem ausge schalteten Zustand befindet.

Der PNP-Transistor Tr74 besitzt zwei Kollektoren. Ein Kollektor ist mit dem Kollektor des NPN-Transistors Tr74 verbunden, und der andere Kollektor ist mit der Basis des NPN-Transistors Tr8 und über einen Widerstand R3 mit Masse verbunden. Der Emitter des NPN-Transistors Tr8 ist an Masse angeschlossen, und der Kollektor des NPN-Transistors Tr8 ist mit dem Kollektor des PNP-Transistors Tr12 verbunden. Der Emitter des Transistors Tr12 ist an die Spannungslei tung angeschlossen. Die Basis des NPN-Transistors Tr9 ist mit dem Kollektor des Transistors Tr8 verbunden, und der Emitter des Transistors Tr9 ist an Masse angeschlossen.

Die Basis des PNP-Transistors Tr12 ist mit dem Steuer anschluß verbunden, welcher das Steuersignal Vc empfängt, und mit den Basen der PNP-Transistoren Tr78, Tr50 und Tr61. Der PNP-Transistor Tr12 wird als Stromquelle verwendet, welche dem NPN-Transistor Tr8 aus der Spannungsleitung ei nen konstanten Strom zuführt. Der Kollektor des NPN-Transi stors Tr9 ist mit der Basis des NPN-Transistors 64 verbun den, welcher als Ausgangstransistor in dem Verstärker 60 in Emitterschaltung verwendet wird.

Wenn sich der PNP-Transistor Tr74 in einem eingeschal teten Zustand befindet, d. h. wenn die erste Stromspiegel schaltung mit den Transistoren Tr73 und Tr74 aktiviert ist, befindet sich der NPN-Transistor Tr8 in einem eingeschalte ten Zustand, und der von dem PNP-Transistor Tr12 eingespei ste Strom fließt zur Masse. Wenn im Gegensatz dazu die er ste Stromspiegelschaltung nicht aktiviert ist, befindet sich der NPN-Transistor Tr8 im ausgeschalteten Zustand. Wenn sich der NPN-Transistor Tr8 im ausgeschalteten Zustand befindet, fließt der von dem PNP-Transistor Tr12 eingespei ste konstante Strom zu der Basis des NPN-Transistors Tr9, um ihn einzuschalten. Wenn sich der NPN-Transistor Tr9 in dem eingeschalteten Zustand befindet, befindet sich der NPN-Transistor Tr64 in dem ausgeschalteten Zustand, da die Basis des NPN-Transistors Tr64 durch den Transistor Tr9 ge erdet ist. Daher wird das Signal, welches von dem Verstär ker 60 in Emitterschaltung der Gegentaktausgangsschaltung 70 eingegeben wird, abgetrennt, und der Ausgang der Gegen taktschaltung 70 ist offen.

Wenn bei dieser Ausführungsform das Schaltsignal einen H-Pegel aufweist, befindet sich der NPN-Transistor Tr1 in dem ausgeschalteten Zustand, und es liegt derselbe kon stante Strom vor, welcher durch die PNP-Transistoren Tr73 und Tr74 und die NPN-Transistoren Tr75 und Tr76 fließt, wie der Strom, welcher zu dem PNP-Transistor Tr78 fließt. Daher werden die Ausgangstransistoren Tr71 und Tr72 aktiv vorge spannt. Da bei dieser Situation der NPN-Transistor Tr9 sich im ausgeschalteten Zustand befindet, wird das Signal ent sprechend der Potentialdifferenz des dem invertierenden Eingangsanschluß (- Eingang) und dem nichtinvertierenden Eingangsanschluß (+ Eingang) eingegebenen Eingangssignals von dem Verstärker 60 in Emitterschaltung ausgegeben. Als Ergebnis wird die Spannung entsprechend dem oben beschrie benen Signal an dem Ausgangsanschluß der Gegentaktausgangs schaltung 70 ausgegeben.

Wenn das Schaltsignal S/H einen L-Pegel aufweist, be findet sich der NPN-Transistor Tr1 in dem eingeschalteten Zustand und die zwei Stromspiegelschaltungen, welche durch die NPN-Transistoren Tr76 und Tr75 und die PNP-Transistoren Tr74 und Tr73 gebildet sind, leiten nicht. Als Ergebnis be findet sich die Basis des NPN-Transistors Tr71 auf demsel ben Potential wie der Emitter desselben Transistors, da der Widerstand R71 zwischen der Basis und dem Emitter des NPN-Transistors Tr71 angeschlossen ist. Somit befindet sich der NPN-Transistor Tr71 in einem stabilen ausgeschalteten Zu stand. Wenn die PNP-Transistoren Tr74 und Tr73 nicht lei ten, befindet sich der NPN-Transistor Tr8 in dem ausge schalteten Zustand, der NPN-Transistor Tr9 in dem einge schalteten Zustand und der NPN-Transistor Tr64 in dem aus geschalteten Zustand. In dieser Situation befinden sich die Basis und der Emitter des NPN-Transistors Tr72 auf demsel ben Potential, da der Widerstand R72 zwischen der Basis und dem Emitter des NPN-Transistors Tr72 angeschlossen ist. Wenn die Ausgangstransitoren Tr71 und Tr72 der Gegen taktausgangsschaltung 70 sich in dem ausgeschalteten Zustand befinden, tritt bei den Ausgangstransistoren Tr71 und Tr72 sogar dann kein Durchbruch bzw. Durchschlag auf, wenn eine hohe Spannung an den Ausgangsanschluß von einem äußeren Wi derstand angelegt wird, der mit dem äußeren Anschluß ver bunden ist. Somit kann der Ausgang in einem stabilen offe nen Zustand gehalten werden.

Da des weiteren bei dieser Ausführungsform die Basen der PNP-Transistoren Tr74 und Tr73, welche die erste Spie gelschaltung bilden, über den Widerstand R73 mit der Span nungsleitung verbunden sind, wird der PNP-Transistor Tr73 nicht aktiviert, und es fließt sogar dann kein Vorspan nungsstrom zu dem NPN-Transistor Tr71, wenn in den Basen mit dem gestoppten Ausgang Strom durch ein Leck ausfließt. Somit sorgt der Widerstand R73 für einen stabileren offenen Zustand.

Wenn bei dieser Ausführungsform das Schaltsignal (L-Pe gel) eingegeben wird, wird die erste Stromspiegelschaltung deaktiviert und der dem NPN-Transistor Tr71 eingespeiste Strom unterbrochen. Daher befindet sich der Ausgangstran sistor Tr64 in dem Verstärker 60 in Emitterschaltung in dem ausgeschalteten Zustand, und das dem PNP-Transistor Tr72 eingegebene Signal wird unterbrochen. Wenn der Ausgang ab getrennt wird, wird als Ergebnis zuerst der NPN-Transistor Tr71 ausgeschaltet und danach der PNP-Transistor Tr72.

Fünfte Ausführungsform

Bei der fünften Ausführungsform fällt das Potential des Ausgangsanschlusses temporär auf das der Masse ab, wenn der Ausgang abgetrennt wird. Wenn die mit dem Operationsver stärker verbundene externe Last genau in diesem Zustand ar beiten kann, treten keine Schwierigkeiten auf. Bei anderen externen Lasten sollte jedoch das Potential des Ausgangsan schlusses des Operationsverstärkers nicht auf das der Masse abfallen. Die fünfte Ausführungsform wurde im Hinblick der oben dargestellten Schwierigkeiten entwickelt. Bei der fünften Ausführungsform unterscheidet sich die Reihenfolge, in welcher die Ausgangstransistoren Tr71 und Tr72 ausge schaltet werden, von derjenigen der vierten Ausführungs form.

Wie in Fig. 9 dargestellt ist der Operationsverstärker dieser Ausführungsform derselbe wie derjenige bei der vier ten Ausführungsform mit der Ausnahme der Gegentaktschaltung 70 und der Ausgangsöffnungsschaltung 80. Bei der Gegentakt schaltung 70 besitzt der PNP-Transistor Tr74, welcher die erste Spiegelschaltung bildet, einen einzigen Kollektor, der mit seiner Basis verbunden ist. Die Basis des NPN-Tran sistors Tr1 ist über den Widerstand R21 mit dem Kollektor des NPN-Transistors Tr8 verbunden. Der Kollektor des NPN-Transistors Tr8 ist über den Widerstand R22 mit der Basis des NPN-Transistors Tr9 verbunden. Der Eingangsanschluß zur Eingabe des Schaltsignals S/H ist über den Widerstand R85 mit der Basis des NPN-Transistors Tr8 verbunden.

Wenn bei dem oben beschriebenen Operationsverstärker das Schaltsignal S/H einen H-Pegel aufweist, befindet sich der NPN-Transistor Tr8 in dem ausgeschalteten Zustand und befinden sich die NPN-Transistoren Tr9 und Tr1 in dem ein geschalteten Zustand. Wenn sich der NPN-Transistor Tr9 in dem eingeschalteten Zustand befindet, befindet sich der PNP-Transistor Tr72 in dem ausgeschalteten Zustand, da der Ausgangstransistor (NPN-Transistor Tr64) des Verstärkers 60 in Emitterschaltung sich in dem ausgeschalteten Zustand be findet. Wenn sich der NPN-Transistor Tr1 in dem eingeschal teten Zustand befindet, befinden sich ebenfalls die Tran sistoren Tr76, Tr75, Tr74 und Tr73, welche die erste und zweite Stromspiegelschaltung bilden, in dem ausgeschalteten Zustand. Somit wird der NPN-Ausgangstransistor Tr71 ausge schaltet, nachdem der PNP-Transistor Tr72 ausgeschaltet wird. Nachdem bei dieser Ausführungsform das Schaltsignal S/H einen H-Pegel annimmt, wird der PNP-Transistor Tr72 ausgeschaltet. Danach wird der NPN-Transistor Tr71 ausge schaltet. Daher erhöht sich das Potential des Ausgangsan schlusses temporär auf die Spannung der Spannungsquelle. Da die externe Last nicht an Masse angeschlossen ist, sondern mit der Spannung der Spannungsquelle versorgt wird, ist es daher möglich die oben beschriebene Schwierigkeit zu lösen. Wenn das Schaltsignal den L-Pegel annimmt und der NPN-Tran sistor Tr8 sich in dem eingeschalteten Zustand befindet, wird der Operationsverstärker normal betrieben.

Die vorliegende Erfindung kann in anderen spezifischen Formen ohne vom Rahmen oder der wesentlichen Charakteristik der Erfindung abzuweichen ausgebildet werden. Beispielswei se können die Gegentaktschaltung 70 und die Ausgangsöff nungsschaltung 80 abwechselnd eine in Fig. 10 A darge stellte Schaltung 82 sein. Wenn das Schaltsignal S/H einen L-Pegel aufweist, trennt ein in der Schaltung 82 enthalte ner Umschalte-Schaltkreis 84 die Basen des NPN-Transistors Tr71 und des PNP-Transistors Tr72 von dem Differenzverstär ker 50 ab und trennt ebenfalls die Diode D71 von einer Stromquelle 86a wie einer Stromspiegelschaltung ab.

Andere Modifizierungen sind in Fig. 10A und 10C dargestellt. Wie in Fig. 10B dargestellt ist eine Strom quelle 86b zwischen Masse und der Diode D72 angeordnet, und wenn das Schaltsignal S/H einen L-Pegel aufweist, trennt der Umschalte-Schaltkreis 84 die Basen des PNP-Transistors Tr71 und des PNP-Transistors Tr72 von dem Differenzverstär ker 50 ab und trennt ebenfalls die Diode D72 von einer Stromquelle 86b wie einer Stromspiegelschaltung ab. Wie in Fig. 10C dargestellt ist die Stromquelle 86a zwischen der Spannungsleitung und der Diode D71 angeordnet, und die Stromquelle 86b ist zwischen Masse und der Diode D72 ange ordnet. Wenn das Schaltsignal S/H einen L-Pegel aufweist, trennt der Umschalte- Schaltkreis 84 die Basen des NPN-Transistors Tr71 und des PNP-Transistors Tr72 von dem Dif ferenzverstärker 50 ab, trennt die Diode D71 von der Strom quelle 86a ab und trennt des weiteren die Diode D72 von der Stromquelle 86b ab.

Bei der oben beschriebenen Ausführungsform wird eine Gegentaktschaltung als Ausgangsschaltung eines Operations verstärkers verwendet. Es ist jedoch möglich, in anderen Schaltungen, beispielsweise einem Komperator, die Gegen taktschaltung zu verwenden. Die vorliegende Erfindung kann an jeden Typ eines Operationsverstärker angepaßt werden, beispielsweise an einen Operationsverstärker, bei welchem der Phasenkompensationskondensator außen angeordnet ist.

Vorstehend wurde ein Abtast- und Haltekreis offenbart. Ein Operationsverstärker lädt einen Ladespeicherkondensator im Ansprechen auf ein Eingangssignal, welches einem nicht invertierenden Eingangsanschluß eingespeist wird. Wenn ein Schaltsignal einen L-Pegel aufweist, befinden sich in einer Ausgangsöffnungsschaltung angeordnete NPN-Transistoren in einem eingeschalteten Zustand. Daher befinden sich Aus gangstransistoren, die in einer Gegetaktschaltung angeord net sind, in einem ausgeschalteten Zustand und wird das Ausgangssignal abgetrennt. Des weiteren wird in dieser Si tuation das Potential eines Phasenkompensationskondensators gehalten, da eine Wechselstromkopplung des Phasenkompensa tionskondensators nicht auftritt.

Claims

1. Abtast- und Haltekreis mit:
einem Ladespeicherkondensator (C2), welcher einen An schluß aufweist, an den ein festgelegtes Potential angelegt ist;
einem Operationsverstärker (OP3), welcher einen Aus gangsanschluß und einen invertierenden Eingangsanschluß, der mit einem anderen Anschluß des Ladespeicherkondensators verbunden ist, und einen nichinvertierenden Eingangs anschluß aufweist, dem ein Eingangssignal eingespeist wird, wobei der Operationsverstärker einen Phasenkompensations kondensator (C61) und eine Gegentaktschaltung (70) auf weist, welche einen ersten NPN-Transistor (Tr71) als einen Ausgangstransistor und einen ersten PNP-Transistor (Tr72) als anderen Ausgangstransistor enthält, zum Laden des Lade speicherkondensators im Ansprechen auf das Eingangssignal, welches von dem nichtinvertierenden Eingangsanschluß einge speist wird; und
einer Ausgangsöffnungsschaltung (80) zum Abtrennen des NPN-Transistors und des PNP-Transistors und zum Festlegen eines in dem Phasenkompensationskondensator gespeicherten Potentials im Ansprechen auf ein Haltesignal (S/H).

2. Abtast- und Haltekreis nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Ausgangsöffnungsschaltung ein vorbe stimmtes Potential an den nichtinvertierenden Eingangsan schluß des Operationsverstärkers anlegt, um das in dem Phasenkompensationskondensator gespeicherte Potential fest zulegen.

3. Abtast- und Haltekreis nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß der Operationsverstärker einen Differenzver stärker (50) als Eingangsschaltung aufweist und die Aus gangsöffnungsschaltung eine vorbestimmte Spannung an den Differenzverstärker und den Phasenkompensationskondensator anlegt, um das in dem Phasenkompensationskondensator ge speicherte Potential festzulegen.

4. Abtast- und Haltekreis nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß der Operationsverstärker einen Differenzver stärker (50) aufweist, welcher eine Konstantstromquelle (Tr50) als Eingangsschaltung enthält, und die Ausgangs öffnungsschaltung den Betrieb der Konstantstromquelle stoppt, um das in dem Phasenkompensationskondensator ge speicherte Potential festzulegen.

5. Abtast- und Haltekreis nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Gegentaktschaltung einen ersten Wider stand (R71), welcher zwischen einer Basis und einem Emitter des NPN-Transistors angeordnet ist, und einen zweiten Widerstand (R72) aufweist, welcher zwischen der Basis und dem Emitter des PNP-Transistors angeordnet ist.

6. Abtast- und Haltekreis nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß der Operationsverstärker ein Signaleingangsteil (82) aufweist, welches ein Eingangssignal den Basen des ersten NPN-Transistors und des ersten PNP-Transistors einspeist;
ein Kollektor des ersten NPN-Transistors mit einem heißen Ende einer Spannungsquelle verbunden ist und ein Emitter des ersten NPN-Transistors mit einem Ausgangsan schluß (Vout) verbunden ist;
ein Kollektor des ersten PNP-Transistors mit einem kalten Ende der Spannungsquelle verbunden ist und ein Emitter des ersten PNP-Transistors mit einem Ausgangsan schluß verbunden ist; und
die Ausgangsöffnungsschaltung eine Abtrennung zwischen dem Signaleingangsteil und den Basen des ersten NPN-Transistors und des ersten PNP-Transistors durchführt.

7. Abtast- und Haltekreis nach Anspruch 6, dadurch ge kennzeichnet, daß
das Signaleingangsteil eine erste Konstantstrom schaltung (86a), welche einen konstanten Strom von dem heißen Ende der Spannungsquelle der Basis des ersten NPN-Transistors einspeist, eine zweite Konstantstromschaltung (86b), welche einen konstanten Strom von der Basis des er sten PNP-Transistors dem kalten Ende der Spannungsquelle einspeist, und eine Pegelverschiebeschaltung (88), welche zwischen der Basis des ersten NPN-Transistors und der Basis des ersten PNP-Transistors angeschlossen ist, zum Halten des Potentials zwischen den Basen des ersten NPN-Transistors und des ersten PNP-Transistors auf einer vorbe stimmten Differenz, die zum Aktivieren des ersten NPN-Transistors und des ersten PNP-Transistors geeignet ist, aufweist; und
die Ausgangsöffnungsschaltung die erste und die zweite Konstantstromschaltung stoppt und das erste Eingangssignal, welches den Basen des ersten NPN-Transistors und des ersten PNP-Transistors eingespeist wird, abtrennt, wenn die Aus gangsschaltung das Haltesignal empfängt.

8. Abtast- und Haltekreis nach Anspruch 6, dadurch gekenn zeichnet, daß
das Signaleingangsteil eine Konstantstromschaltung (86b), welche einen konstanten Strom von der Basis des ersten PNP-Transistors dem kalten Ende der Spannungsquelle einspeist, und eine Pegelverschiebeschaltung (88), welche zwischen der Basis des ersten NPN-Transistors und der Basis des ersten PNP-Transistors angeschlossen ist, zum Halten des Potentials zwischen den Basen des ersten NPN-Transistors und des ersten P-Transistors auf einer vorbe stimmten Differenz, welche zum Betreiben des ersten NPN-Transistors und des ersten PNP-Transistors geeignet ist, aufweist; und
die Ausgangsöffnungsschaltung die zweite Konstantstrom schaltung stoppt und das Eingangssignal, welches der Basis des ersten NPN-Transistors eingespeist wird, abtrennt, wenn die Ausgangsschaltung das Haltesignal empfängt.

9. Abtast- und Haltekreis nach Anspruch 6, dadurch gekenn zeichnet, daß
das Signaleingangsteil eine Konstantstromschaltung (86a), welche einen konstanten Strom von dem heißen Ende der Spannungsquelle der Basis des ersten NPN-Transistors einspeist, und eine Pegelverschiebeschaltung (88), welche zwischen der Basis des ersten NPN-Transistors und der Basis des ersten PNP-Transistors angeschlossen ist, zum Halten des Potentials zwischen den Basen des ersten NPN-Transi stors und des ersten PNP-Transistors auf einer vorbe stimmten Differenz, welche zum Betreiben des ersten NPN-Transistors und des ersten PNP-Transistors geeignet ist, aufweist; und
die Ausgangsöffnungsschaltung die Konstantstrom schaltung stoppt und das Eingangssignal, welches der Basis des ersten PNP-Transistors eingespeist wird, abtrennt, wenn die Ausgangsschaltung das Haltesignal empfängt.

10. Abtast- und Haltekreis nach Anspruch 7, dadurch gekenn zeichnet, daß
die erste und die zweite Konstantstromschaltung und die Ausgangsöffnungsschaltung aus einer Mehrzahl von Bipolar transistoren gebildet sind; und
die Ausgangsöffnungsschaltung die erste und zweite Konstantstromschaltung stoppt und das Eingangssignal abtrennt, welches den Basen des ersten NPN-Transistors und des ersten PNP-Transistors in einer vorbestimmten Reihen folge eingespeist wird, die aus Schaltverzögerungen der Bi polartransistoren bestimmt wird, wenn die Ausgangsschaltung das Haltesignal empfängt.

11. Abtast- und Haltekreis nach Anspruch 8, dadurch gekenn zeichnet, daß
die Konstantstromschaltung und die Ausgangsöffnungs schaltung aus einer Mehrzahl von Bipolartransistoren ge bildet sind; und
die Ausgangsöffnungsschaltung die Konstantstrom schaltung stoppt und das Eingangssignal abtrennt, welches der Basis des ersten NPN-Transistors in einer vorbestimmten Reihenfolge eingespeist wird, die aus Schaltverzögerungen der Bipolartransistoren bestimmt wird, wenn die Ausgangs schaltung das Haltesignal empfängt.

12. Abtast- und Haltekreis nach Anspruch 9, dadurch gekenn zeichnet, daß
die Konstantstromschaltung und die Ausgangsöffnungs schaltung aus einer Mehrzahl von Bipolartransistoren gebil det sind; und
die Ausgangsöffnungsschaltung die ersten Konstantstrom schaltungen stoppt und das Eingangssignal abtrennt, welches der Basis des ersten PNP-Transistors in einer vorbestimmten Reihenfolge eingespeist wird, die aus Schaltverzögerungen der Bipolartransistoren bestimmt wird, wenn die Ausgangs schaltung das Haltesignal empfängt.

13. Abtast- und Halteschaltung nach Anspruch 9, dadurch ge kennzeichnet, daß die Konstantstromschaltung:
einen zweiten PNP-Transistor (Tr73), welcher einen mit dem heißen Ende der Spannungsquelle verbundenen Emitter und einen mit der Basis des ersten NPN-Transistors verbundenen Kollektor aufweist,
einen dritten PNP-Transistor (Tr74), welcher einen mit dem heißen Ende der Spannungsquelle verbundenen Emitter, eine mit einer Basis des zweiten PNP-Transistors verbundene Basis, einen mit der Basis des dritten PNP-Transistors ver bundenen ersten Kollektor und einen zweiten Kollektor auf weist, wobei der dritte PNP-Transistor und der zweite PNP-Transistor eine erste Stromspiegelschaltung bilden,
einen zweiten NPN-Transistor (Tr75), welcher einen mit dem ersten Kollektor des dritten PNP-Transistors ver bundenen Kollektor und einen mit dem kalten Ende der Spannungsquelle verbundenen Emitter aufweist,
einen dritten NPN-Transistor (Tr76), welcher einen mit dem kalten Ende der Spannungsquelle verbundenen Emitter, eine mit einer Basis des zweiten NPN-Transistors verbundene Basis und einen mit der Basis des dritten NPN-Transistors verbundenen Kollektor aufweist, wobei der dritte NPN-Transistor und der zweite NPN-Transistor eine zweite Stromspiegelschaltung bilden, und
eine erste Stromquelle (Tr78) enthält, die zwischen dem heißen Ende der Spannungsquelle und einem Kollektor des dritten NPN-Transistors angeordnet ist; und
die Ausgangsöffnungsschaltung:
einen vierten NPN-Transistor (Tr1), welcher einen mit dem Kollektor des dritten NPN-Transistors verbundenen Kollektor und einen mit dem Emitter des dritten NPN-Transistors verbundenen Emitter aufweist, wobei der Strom, welcher durch die zweite Stromspiegelschaltung fließt, und der Strom, welcher durch die erste Stromspiegelschaltung fließt, sequentiell abgetrennt werden, wenn das Haltesignal der Basis des vierten NPN-Transistors eingespeist wird,
einen fünften NPN-Transistor (Tr8), welcher eine Basis, die mit dem zweiten Kollektor des dritten PNP-Transistors und über einen Widerstand mit dem kalten Ende der Span nungsquelle verbunden ist, und einen mit dem kalten Ende der Spannungsquelle verbundenen Emitter aufweist,
einen Signaleingangstransistor (Tr64), welcher das Ein gangssignal der Basis des ersten PNP-Transistors einspeist, und
einen sechsten NPN-Transistor (Tr9) enthält, welcher eine mit einem Kollektor des fünften NPN-Transistors ver bundene Basis, einen mit dem kalten Ende der Spannungs quelle verbundenen Emitter und einen mit einer Basis des Signaleingangstransistors verbundenen Kollektor aufweist, wobei der sechste NPN-Transistor das Eingangssignal durch Ausschalten des Signaleingangstransistors abtrennt, wenn der fünfte NPN-Transistor sich in dem ausgeschalteten Zu stand befindet.

14. Abtast- und Halteschaltung nach Anspruch 9, dadurch ge kennzeichnet, daß die Konstantstromschaltung:
einen zweiten PNP-Transistor (Tr73), welcher einen mit dem heißen Ende der Spannungsquelle verbundenen Emitter und einen mit der Basis des ersten NPN-Transistors verbundenen Kollektor aufweist,
einen dritten PNP-Transistor (Tr74), welcher einen mit dem heißen Ende der Spannungsquelle verbundenen Emitter, eine mit einer Basis des zweiten PNP-Transistors verbundene Basis, einen mit seiner Basis verbundenen Kollektor auf weist, wobei der dritte PNP-Transistor und der zweite PNP-Transistor eine erste Stromspiegelschaltung bilden,
einen zweiten NPN-Transistor (Tr75), welcher einen mit dem Kollektor des dritten PNP-Transistors verbundenen Kollektor und einen mit dem kalten Ende der Spannungsquelle verbundenen Emitter aufweist,
einen dritten NPN-Transistor (Tr76), welcher einen mit dem kalten Ende der Spannungsquelle verbundenen Emitter, eine mit einer Basis des zweiten NPN-Transistors verbundene Basis und einen mit der Basis des dritten NPN-Transistors verbundenen Kollektor aufweist, wobei der dritte NPN-Transistor und der zweite NPN-Transistor eine zweite Strom spiegelschaltung bilden, und
eine erste Stromquelle (Tr78) enthält, welche zwischen dem heißen Ende der Spannungsquelle und einem Kollektor des dritten NPN-Transistors angeordnet ist; und
die Ausgangsöffnungsschaltung:
einen vierten NPN-Transistor (Tr1), welcher einen mit dem Kollektor des dritten NPN-Transistors verbundenen Kollektor und einen mit dem Emitter des dritten NPN-Transistors verbundenen Emitter aufweist,
einen fünften NPN-Transistor (Tr8), welcher einen mit dem kalten Ende der Spannungsquelle verbundenen Emitter, einen mit einer Basis des vierten NPN-Transistors ver bundenen Kollektor und eine mit dem Haltesignal verbundene Basis aufweist, wobei der Strom durch die zweite Strom spiegelschaltung fließt und die erste Stromspiegelschaltung abgetrennt wird, wenn das Haltesignal an die Basis des fünften NPN-Transistors angelegt wird,
einen Signaleingangstransistor (Tr64), welche das Ein gangssignal der Basis des ersten PNP-Transistors einspeist, und
einen sechsten NPN-Transistor (Tr9) enthält, welcher eine mit einem Kollektor des fünften NPN-Transistors ver bundene Basis, einen mit dem kalten Ende der Spannungs quelle verbundenen Emitter und einen mit einer Basis des Signaleingangstransistors verbundenen Kollektor aufweist, wobei der sechste NPN-Transistor das Eingangssignal durch Ausschalten des Signaleingangstransistors abtrennt, wenn sich der fünfte NPN-Transistor in dem ausgeschalteten Zu stand befindet.

15. Abtast- und Halteschaltung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Pegelverschiebeschaltung:
eine erste Diode (D71), welche eine mit der Basis des ersten NPN-Transistors verbundene Anode aufweist, und
eine zweite Diode (D72) enthält, welche eine mit einer Kathode der ersten Diode verbundene Anode und eine mit der Basis des ersten PNP-Transistors verbundene Kathode auf weist.

16. Abtast- und Haltekreis nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Pufferschaltung (OP4), deren Eingangsanschluß mit dem anderen Anschluß des Ladespeicherkondensators ver bunden ist, zum Ausgeben des in dem Ladespeicherkondensator gespeicherten Potentials.