JP2001143492A - Sample-and-hold circuit - Google Patents

Sample-and-hold circuit

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JP2001143492A JP31963899A JP31963899A JP2001143492A JP 2001143492 A JP2001143492 A JP 2001143492A JP 31963899 A JP31963899 A JP 31963899A JP 31963899 A JP31963899 A JP 31963899A JP 2001143492 A JP2001143492 A JP 2001143492A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a sample-and-hold circuit which can be operated in a wide band, while reducing the influence of clock-feed-through. SOLUTION: In a sample-and-hold circuit, having a sample switch sampling analog input voltage and a hold-capacitor holding analog input voltage sampled by the sample switch and outputting it as analog output voltage, analog output voltage is compared with reference voltage, when the analog output voltage is lower than the reference voltage, the circuit helps to charge the hold- capacitor, and when the analog output voltage is higher than the reference voltage, the circuit helps to discharge the hold-capacitor.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、アナログ入力電圧
をサンプリングし、これを保持しつつアナログ出力電圧
として出力するサンプルホールド回路に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a sample-and-hold circuit which samples an analog input voltage and outputs the sampled and held analog output voltage as an analog output voltage.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般的に、サンプルホールド回路は、ア
ナログ入力電圧をサンプリングするサンプルスイッチ
と、このサンプルスイッチによってサンプリングされた
アナログ入力電圧を保持し、これをアナログ出力電圧と
して出力するホールドコンデンサとにより構成される。
サンプルホールド回路では、サンプルスイッチを一旦オ
ンしてオフすることにより、サンプルスイッチをオフし
た時点でのアナログ入力電圧がホールドコンデンサに保
持される。
2. Description of the Related Art Generally, a sample and hold circuit includes a sample switch for sampling an analog input voltage and a hold capacitor for holding the analog input voltage sampled by the sample switch and outputting the analog input voltage as an analog output voltage. Be composed.
In the sample and hold circuit, by turning on and off the sample switch once, the analog input voltage at the time when the sample switch is turned off is held in the hold capacitor.

【0003】サンプルスイッチとしては通常トランジス
タが使用される。したがって、サンプルスイッチをオフ
させた時に、トランジスタのゲート・ソース間、ゲート
・ドレイン間に存在する寄生容量がホールドコンデンサ
に合成され、ホールドコンデンサに保持されるホールド
電圧が変動してしまう。このように、サンプルスイッチ
の寄生容量の影響により、ホールドコンデンサのホール
ド電圧が変動する現象をクロックフィードスルーとい
う。
A transistor is usually used as a sample switch. Therefore, when the sample switch is turned off, the parasitic capacitance existing between the gate and the source and between the gate and the drain of the transistor is combined with the hold capacitor, and the hold voltage held by the hold capacitor fluctuates. Such a phenomenon that the hold voltage of the hold capacitor fluctuates due to the influence of the parasitic capacitance of the sample switch is called clock feedthrough.

【0004】このクロックフィードスルーの影響によっ
て、ホールドコンデンサに保持されるホールド電圧の誤
差量はアナログ入力電圧の入力レベルに依存しており、
アナログ入力電圧が電源とグランドとの中間電位に近づ
くにつれて小さくなり、逆に、電源あるいはグランドに
近づくにつれて大きくなる傾向にある。このため、例え
ばサンプルホールド回路を用いるアナログデジタル変換
回路等では、リニアリティ等の諸特性の劣化につなが
る。
Due to the influence of the clock feedthrough, the error amount of the hold voltage held in the hold capacitor depends on the input level of the analog input voltage.
The analog input voltage tends to decrease as it approaches the intermediate potential between the power supply and the ground, and conversely, tends to increase as it approaches the power supply or the ground. Therefore, for example, in an analog-to-digital conversion circuit using a sample-and-hold circuit, various characteristics such as linearity are deteriorated.

【0005】従来のサンプルホールド回路では、クロッ
クフィードスルーの影響を低減するために、クロックフ
ィードスルーによるホールド電圧のずれが問題とならな
い程度までサンプルスイッチのトランジスタサイズを小
さくしたり、ホールドコンデンサの容量を増加させ、ホ
ールドコンデンサの容量とトランジスタの寄生容量との
比を大きくしている。また、ダミートランジスタやダミ
ー容量等を使用してクロックフィードスルーの影響を相
殺する方式等が広く用いられている。
In the conventional sample and hold circuit, in order to reduce the influence of clock feedthrough, the transistor size of the sample switch is reduced or the capacitance of the hold capacitor is reduced to such an extent that the shift of the hold voltage due to clock feedthrough does not cause a problem. The ratio between the capacitance of the hold capacitor and the parasitic capacitance of the transistor is increased. In addition, a method of using a dummy transistor, a dummy capacitor, or the like to cancel the influence of clock feedthrough is widely used.

【0006】また、例えば本出願人に係る特開平7−8
6935号公報には、容量増加用スイッチを介して、ア
ナログ出力電圧とグランドとの間に容量増加用コンデン
サを設け、サンプルスイッチをオフさせる時に、容量増
加用スイッチをオンさせて、容量増加用コンデンサとホ
ールドコンデンサを合成し、その容量値を増加させるこ
とにより、クロックフィードスルーによる影響を低減す
るサンプルホールド回路が提案されている。
[0006] For example, Japanese Patent Application Laid-Open No.
Japanese Patent No. 6935 discloses that a capacitor for increasing the capacitance is provided between the analog output voltage and the ground via a switch for increasing the capacitance, and the switch for increasing the capacitance is turned on when the sample switch is turned off. A sample-and-hold circuit has been proposed in which the effect of clock feedthrough is reduced by combining a capacitor with a hold capacitor and increasing the capacitance value.

【0007】しかし、これらの方式は、いずれもレイア
ウト面積の大幅な増加を伴うため、サンプルホールド回
路を多用する回路では、チップコストが著しく上昇する
という問題点がある。また、サンプルスイッチのトラン
ジスタのオン抵抗値Rやホールドコンデンサの容量値C
が大きくなり、時定数CRが大きくなるため、高速動作
させることができず、サンプルホールド回路の動作周波
数帯域を広帯域化するのが困難であるという問題点もあ
る。
However, all of these methods involve a significant increase in the layout area, so that a circuit using a lot of sample and hold circuits has a problem that the chip cost is significantly increased. Also, the on-resistance value R of the transistor of the sample switch and the capacitance value C of the hold capacitor
And the time constant CR becomes large, so that high-speed operation cannot be performed, and it is difficult to widen the operating frequency band of the sample-and-hold circuit.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、前記
従来技術に基づく問題点を解消し、クロックフィードス
ルーの影響を低減しながら、なおかつ、広帯域で動作す
るサンプルホールド回路を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a sample and hold circuit which solves the above-mentioned problems of the prior art and reduces the influence of clock feedthrough and operates over a wide band. is there.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、アナログ入力電圧をサンプリングするサ
ンプルスイッチと、このサンプルスイッチによってサン
プリングされる前記アナログ入力電圧を保持し、これを
アナログ出力電圧として出力するホールドコンデンサ
と、前記アナログ出力電圧と基準電圧とを比較するコン
パレータと、このコンパレータからの比較結果に応じ
て、前記アナログ出力電圧が前記基準電圧よりも小さい
場合には前記ホールドコンデンサに電荷を充電するのを
補助し、前記アナログ出力電圧が前記基準電圧よりも大
きい場合には前記ホールドコンデンサから電荷を放電す
るのを補助する補助回路とを有することを特徴とするサ
ンプルホールド回路を提供するものである。
In order to achieve the above object, the present invention provides a sample switch for sampling an analog input voltage, holding the analog input voltage sampled by the sample switch, and outputting the analog output voltage to an analog output. A hold capacitor that outputs a voltage, a comparator that compares the analog output voltage with a reference voltage, and a comparator that compares the analog output voltage with a reference voltage when the analog output voltage is smaller than the reference voltage. An auxiliary circuit that assists in charging the charge, and that assists in discharging the charge from the hold capacitor when the analog output voltage is greater than the reference voltage. Is what you do.

【0010】ここで、前記基準電圧は前記アナログ入力
電圧であって、前記コンパレータは、前記アナログ出力
電圧と前記アナログ入力電圧とを比較するのが好まし
い。
Here, the reference voltage is the analog input voltage, and the comparator preferably compares the analog output voltage with the analog input voltage.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】以下に、添付の図面に示す好適実
施例に基づいて、本発明のサンプルホールド回路を詳細
に説明する。図1は、本発明のサンプルホールド回路の
一実施例の構成回路図である。図示例のサンプルホール
ド回路10は、サンプルスイッチ12と、ホールドコン
デンサ14とから構成される従来公知のサンプルホール
ド回路において、さらに、2つのコンパレータ16,1
8と、補助回路20とを有する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a sample and hold circuit according to the present invention will be described in detail based on a preferred embodiment shown in the accompanying drawings. FIG. 1 is a circuit diagram of a sample and hold circuit according to an embodiment of the present invention. The sample-and-hold circuit 10 in the illustrated example is different from a conventionally known sample-and-hold circuit including a sample switch 12 and a hold capacitor 14 in addition to two comparators 16 and 1.
8 and an auxiliary circuit 20.

【0012】まず、サンプルスイッチ12は、アナログ
入力電圧AINをサンプリングするもので、図示例の場
合、P型MOSトランジスタ(以下、PMOSという)
22と、N型MOSトランジスタ(以下、NMOSとい
う)24とを有する。これらのPMOS22およびNM
OS24は、その両端が、アナログ入力電圧AINとア
ナログ出力電圧VOUTとの間に並列接続され、そのゲ
ートには、制御信号S0Nおよび制御信号S0が各々入
力されている。
First, the sample switch 12 samples the analog input voltage AIN. In the case of the illustrated example, the sample switch 12 is a P-type MOS transistor (hereinafter referred to as PMOS).
22 and an N-type MOS transistor (hereinafter, referred to as NMOS) 24. These PMOS 22 and NM
The both ends of the OS 24 are connected in parallel between the analog input voltage AIN and the analog output voltage VOUT, and the control signal S0N and the control signal S0 are input to the gate thereof.

【0013】なお、制御信号S0およびS0Nはサンプ
ルスイッチ12のオンオフを制御する信号であり、制御
信号S0Nは、制御信号S0の反転信号である。サンプ
ルスイッチ12を構成するPMOS22およびNMOS
24は、制御信号S0がハイレベル、すなわち、制御信
号S0Nがローレベルの時にオンしてアナログ入力電圧
AINとアナログ出力電圧VOUTとが導通し、その逆
に、制御信号がローレベル、制御信号S0Nがハイレベ
ルの時にオフする。
The control signals S0 and S0N are signals for controlling ON / OFF of the sample switch 12, and the control signal S0N is an inverted signal of the control signal S0. PMOS 22 and NMOS constituting sample switch 12
24, when the control signal S0 is at a high level, that is, when the control signal S0N is at a low level, the analog input voltage AIN and the analog output voltage VOUT are conducted, and conversely, the control signal is at a low level and the control signal S0N Turns off when is at high level.

【0014】ホールドコンデンサ14は、サンプルスイ
ッチ12によってサンプリングされるアナログ入力電圧
AINを保持し、これをアナログ出力電圧VOUTとし
て出力するもので、図示例の場合、その両端は、アナロ
グ出力電圧VOUTとグランド電圧VSSとの間に接続
されている。なお、言うまでもなく、本発明は、サンプ
ルスイッチおよびホールドコンデンサからなる従来公知
のあらゆるサンプルホールド回路に適用可能である。
The hold capacitor 14 holds the analog input voltage AIN sampled by the sample switch 12 and outputs it as an analog output voltage VOUT. In the illustrated example, both ends are connected to the analog output voltage VOUT and the ground. It is connected to the voltage VSS. Needless to say, the present invention is applicable to any conventionally known sample and hold circuit including a sample switch and a hold capacitor.

【0015】続いて、コンパレータ16,18は、アナ
ログ出力電圧VOUTと基準電圧となるアナログ入力電
圧AINとを比較するものである。図示例では、コンパ
レータ16は、アナログ出力電圧VOUTよりもアナロ
グ入力電圧AINの方が高い場合にのみハイレベルを出
力し、これに対して、コンパレータ18は、アナログ出
力電圧VOUTよりもアナログ入力電圧AINの方が低
い場合にのみハイレベルを出力する。
Subsequently, the comparators 16 and 18 compare the analog output voltage VOUT with the analog input voltage AIN serving as a reference voltage. In the illustrated example, the comparator 16 outputs a high level only when the analog input voltage AIN is higher than the analog output voltage VOUT, whereas the comparator 18 outputs the analog input voltage AIN more than the analog output voltage VOUT. High level is output only when is lower.

【0016】なお、図1に示す回路例では、2つのコン
パレータ16,18を使用しているが、図2に示すよう
に、コンパレータは1つとしてもよい。図2のサンプル
ホールド回路34と図1のサンプルホールド回路10と
の違いは、コンパレータ18の代わりに、コンパレータ
16の出力信号を反転出力するインバータ36を使用し
て同一の機能を実現している点である。なお、上記以外
の同一の構成要素には同一の符号を付してある。
In the circuit example shown in FIG. 1, two comparators 16 and 18 are used. However, as shown in FIG. 2, only one comparator may be used. The difference between the sample and hold circuit 34 in FIG. 2 and the sample and hold circuit 10 in FIG. 1 is that the same function is realized by using an inverter 36 that inverts and outputs the output signal of the comparator 16 instead of the comparator 18. It is. The same components other than the above are denoted by the same reference numerals.

【0017】また、図1に示す例では、アナログ出力信
号VOUTと比較する基準電圧の一例としてアナログ入
力電圧AINを使用しているが、基準電圧として必ずし
もアナログ入力電圧AINを使用する必要はない。すな
わち、任意の電位の基準電圧を設定し、アナログ出力電
圧VOUTと基準電圧とを比較して、ホールドコンデン
サ14の電位を基準電圧のレベルに充放電してアナログ
出力電圧VOUTを調整するようにしてもよい。
In the example shown in FIG. 1, the analog input voltage AIN is used as an example of the reference voltage to be compared with the analog output signal VOUT. However, the analog input voltage AIN does not always need to be used as the reference voltage. That is, a reference voltage having an arbitrary potential is set, the analog output voltage VOUT is compared with the reference voltage, and the potential of the hold capacitor 14 is charged and discharged to the level of the reference voltage to adjust the analog output voltage VOUT. Is also good.

【0018】最後に、補助回路20は、サンプルスイッ
チ12を介してのホールドコンデンサ14への充放電に
対し、コンパレータ16,18からの比較結果に応じ
て、アナログ出力電圧VOUTが基準電圧、本実施例の
場合、アナログ入力電圧AINよりも小さい場合には、
ホールドコンデンサ14に電荷を充電するのを補助し、
アナログ出力電圧VOUTがアナログ入力電圧AINよ
りも大きい場合には、ホールドコンデンサ14から電荷
を放電するのを補助するものである。
Finally, the auxiliary circuit 20 sets the analog output voltage VOUT to the reference voltage in accordance with the comparison result from the comparators 16 and 18 with respect to the charging and discharging of the hold capacitor 14 via the sample switch 12. In the case of the example, when the voltage is smaller than the analog input voltage AIN,
Assists in charging the hold capacitor 14 with charge,
When the analog output voltage VOUT is higher than the analog input voltage AIN, it assists in discharging the charge from the hold capacitor 14.

【0019】すなわち、補助回路20は、サンプルスイ
ッチ12がオンの時、すなわち、制御信号S0Nがロー
レベル、かつ、制御信号S0がハイレベルの時に動作
し、ホールドコンデンサ14への充放電を補助する。本
実施例の場合、補助回路20は、NANDゲート26
と、P型MOSトランジスタ(以下、PMOSという)
28と、ANDゲート30と、N型MOSトランジスタ
(以下、NMOSという)32とを有する。
That is, the auxiliary circuit 20 operates when the sample switch 12 is on, that is, when the control signal S0N is at a low level and the control signal S0 is at a high level, and assists charging and discharging of the hold capacitor 14. . In the case of the present embodiment, the auxiliary circuit 20 includes the NAND gate 26
And a P-type MOS transistor (hereinafter referred to as PMOS)
28, an AND gate 30, and an N-type MOS transistor (hereinafter, referred to as NMOS) 32.

【0020】ここで、NANDゲート26およびAND
ゲート30の第1の入力端子にはともに制御信号S1が
入力され、第2の入力端子には、それぞれコンパレータ
16および18からの出力信号が入力され、その出力信
号は、それぞれPMOS28およびNMOS32のゲー
トに入力されている。また、PMOS28およびNMO
S32のソースは各々電源電圧VDDおよびグランド電
圧VSSに接続され、そのドレインはともにアナログ出
力電圧VOUTに接続されている。
Here, NAND gate 26 and AND gate
The control signal S1 is input to the first input terminal of the gate 30 and the output signals from the comparators 16 and 18 are input to the second input terminal. The output signals are input to the gates of the PMOS 28 and the NMOS 32, respectively. Has been entered. Also, the PMOS 28 and the NMO
The source of S32 is connected to the power supply voltage VDD and the ground voltage VSS, respectively, and its drain is both connected to the analog output voltage VOUT.

【0021】なお、制御信号S1は、補助回路20の動
作を制御するための信号であって、補助回路20は、制
御信号S1がハイレベルの時に動作可能な状態となる。
これに対し、補助回路20は、制御信号S1がローレベ
ルの時に停止する、すなわち、NANDゲート26の出
力信号がハイレベル、ANDゲート30の出力信号がロ
ーレベルとなり、PMOS28およびNMOS32はと
もにオフしてアナログ出力電圧VOUTから電気的に切
り離される。
The control signal S1 is a signal for controlling the operation of the auxiliary circuit 20, and the auxiliary circuit 20 becomes operable when the control signal S1 is at a high level.
On the other hand, the auxiliary circuit 20 stops when the control signal S1 is at the low level, that is, the output signal of the NAND gate 26 is at the high level, the output signal of the AND gate 30 is at the low level, and both the PMOS 28 and the NMOS 32 are turned off. And is electrically disconnected from the analog output voltage VOUT.

【0022】なお、補助回路20の具体的な回路構成は
図示例のものに限定されず、それぞれの信号の極性等に
応じて回路を変更して、同じ機能を実現する他の回路構
成であってもよい。また、図1および図2に示す回路例
は、本発明をサンプルスイッチ12およびホールドコン
デンサ14のみで構成されるサンプルホールド回路に適
用したものであるが、本発明は、例えばアンプを用いて
構成されるサンプルホールド回路等の容量の充放電を行
う回路にも適用可能である。
Note that the specific circuit configuration of the auxiliary circuit 20 is not limited to the illustrated example, but is another circuit configuration that realizes the same function by changing the circuit according to the polarity of each signal. You may. Although the circuit examples shown in FIGS. 1 and 2 apply the present invention to a sample and hold circuit composed of only the sample switch 12 and the hold capacitor 14, the present invention is configured using, for example, an amplifier. It is also applicable to a circuit that charges and discharges a capacitance such as a sample and hold circuit.

【0023】以下、図3に示すタイミングチャートを参
照しながら、アナログ入力電圧AINがゼロレベルから
フルレベルに変化する場合の本発明のサンプルホールド
回路の動作について説明する。
The operation of the sample and hold circuit of the present invention when the analog input voltage AIN changes from zero level to full level will be described below with reference to the timing chart shown in FIG.

【0024】図3のタイミングチャートに示すように、
初期状態では、制御信号S0はローレベル、かつ、制御
信号S0Nはハイレベルであり、制御信号S1はローレ
ベルである。すなわち、サンプルスイッチ12はオフし
ており、補助回路20も停止している。また、アナログ
入力電圧AINはゼロレベルであり、アナログ出力電圧
VOUTもアナログ入力電圧AINにほぼ等しいゼロレ
ベルである。すなわち、コンパレータ16,18の出力
信号はともにローレベルである。
As shown in the timing chart of FIG.
In an initial state, the control signal S0 is at a low level, the control signal S0N is at a high level, and the control signal S1 is at a low level. That is, the sample switch 12 is off, and the auxiliary circuit 20 is also stopped. The analog input voltage AIN is at a zero level, and the analog output voltage VOUT is also at a zero level substantially equal to the analog input voltage AIN. That is, the output signals of the comparators 16 and 18 are both at the low level.

【0025】まず、アナログ入力電圧AINがゼロレベ
ルからフルレベルへ変化する。この時、サンプルスイッ
チ12はオフであるから、アナログ出力電圧VOUTは
ゼロレベルの状態を維持する。また、コンパレータ1
6,18は常に動作しているため、アナログ入力電圧A
INの変化に伴って、コンパレータ16の出力信号がロ
ーレベルからハイレベルとなる。なお、コンパレータ1
8の出力信号はローレベルを維持する。
First, the analog input voltage AIN changes from zero level to full level. At this time, since the sample switch 12 is off, the analog output voltage VOUT maintains the state of zero level. Also, comparator 1
6 and 18 always operate, the analog input voltage A
With the change of IN, the output signal of the comparator 16 changes from a low level to a high level. The comparator 1
The output signal of No. 8 maintains the low level.

【0026】続いて、制御信号S0がハイレベル、か
つ、制御信号S0Nがローレベルになるとともに、制御
信号S1がハイレベルとなる。これにより、サンプルス
イッチ12がオンするとともに、補助回路20も動作可
能な状態となる。すなわち、アナログ入力電圧AINの
フルレベルは、サンプルスイッチ12を介してホールド
コンデンサ14に充電されるとともに、アナログ出力電
圧VOUTとして出力される。
Subsequently, the control signal S0 goes high, the control signal S0N goes low, and the control signal S1 goes high. As a result, the sample switch 12 is turned on and the auxiliary circuit 20 is also operable. That is, the full level of the analog input voltage AIN is charged to the hold capacitor 14 via the sample switch 12 and is output as the analog output voltage VOUT.

【0027】前述のように、コンパレータ16の出力信
号はハイレベルとなっている。これに対して、コンパレ
ータ18の出力信号はローレベルを維持している。制御
信号S1がハイレベルとなった時、補助回路20のNA
NDゲート26およびANDゲート30の出力信号はロ
ーレベル、従って、PMOS28はオン、NMOS32
はオフとなり、ホールドコンデンサ14は、PMOS2
8を介して高速にフルレベルまで充電される。
As described above, the output signal of the comparator 16 is at the high level. On the other hand, the output signal of the comparator 18 maintains the low level. When the control signal S1 goes high, the NA of the auxiliary circuit 20
The output signals of the ND gate 26 and the AND gate 30 are at low level, so that the PMOS 28 is on and the NMOS 32
Is off, and the hold capacitor 14 is connected to the PMOS2
8 to a full level at high speed.

【0028】この時、PMOS28によるホールドコン
デンサ14への充電で、アナログ出力電圧VOUTの電
圧レベルがアナログ入力電圧AINの電圧レベルより高
くなると、コンパレータ16の出力信号はローレベルに
変化してPMOS28がオフすると共に、コンパレータ
18の出力信号がハイレベルとなり、NMOS32がオ
ンして逆に放電を開始する。さらに、ホールドコンデン
サの電位がアナログ入力電圧AINの電圧レベルより低
くなると、初期の充電時と同様にPMOS28がオン、
NMOS32がオフし充電を開始する。このように、補
助回路が作動すると、ホールドコンデンサ14の電位は
急速にアナログ入力電圧AINに近い値まで設定され、
その後、アナログ入力電圧AINの電圧付近で微小な振
動を繰り返している。
At this time, when the voltage of the analog output voltage VOUT becomes higher than the voltage level of the analog input voltage AIN due to the charging of the hold capacitor 14 by the PMOS 28, the output signal of the comparator 16 changes to low level and the PMOS 28 is turned off. At the same time, the output signal of the comparator 18 becomes high level, and the NMOS 32 is turned on to start discharging. Further, when the potential of the hold capacitor becomes lower than the voltage level of the analog input voltage AIN, the PMOS 28 is turned on, as in the initial charging.
The NMOS 32 turns off and starts charging. Thus, when the auxiliary circuit operates, the potential of the hold capacitor 14 is rapidly set to a value close to the analog input voltage AIN,
Thereafter, a minute vibration is repeated near the analog input voltage AIN.

【0029】続いて、制御信号S1が所定の一定時間後
ローレベルとなる。この制御信号S1は、制御信号S
0,S0Nに同期して動作する。本実施例の場合、制御
信号S1は、制御信号S0の立ち上がり、すなわち、制
御信号S0Nの立ち下がりに同期して立ち上り、ホール
ドコンデンサ14を充放電するために必要な所定の一定
時間の後、しかし、制御信号S0の立ち下りよりも前、
すなわち、制御信号S0Nの立ち上りよりも前に立ち下
る。
Subsequently, the control signal S1 goes low after a predetermined period of time. This control signal S1 corresponds to the control signal S
It operates in synchronization with 0, S0N. In the case of the present embodiment, the control signal S1 rises in synchronization with the rise of the control signal S0, ie, in synchronization with the fall of the control signal S0N, and after a predetermined time required for charging and discharging the hold capacitor 14, but Before the falling of the control signal S0,
That is, it falls before the rise of the control signal S0N.

【0030】制御信号S1がローレベルになると、PM
OS28,NMOS32共にオフされるが、サンプルス
イッチ12はオンしている為、補助回路動作時に発生し
ているアナログ入力電圧AINとアナログ出力電圧VO
UTとの微小な誤差やPMOS28或いはNMOS32
をオフした際に発生するクロックフィードスルーの影響
による誤差が補正され、最終的にアナログ出力電圧VO
UTはアナログ入力電圧AINとほぼ等しいフルレベル
に設定される。
When the control signal S1 goes low, PM
Both the OS 28 and the NMOS 32 are turned off, but since the sample switch 12 is turned on, the analog input voltage AIN and the analog output voltage VO generated when the auxiliary circuit operates.
Minute error from UT, PMOS 28 or NMOS 32
The error due to the influence of clock feedthrough that occurs when the analog output voltage is turned off is corrected.
UT is set to a full level substantially equal to the analog input voltage AIN.

【0031】その後、制御信号S0がローレベル、か
つ、制御信号S0Nがハイレベルとなる。これにより、
サンプルスイッチ12はオフする。この時、サンプルス
イッチ12を構成するPMOS22およびNMOS24
のクロックフィードスルーの影響により、PMOS22
およびNMOS24の寄生容量がホールドコンデンサ1
4に合成され、アナログ出力電圧VOUTが変動する。
Thereafter, the control signal S0 goes low and the control signal S0N goes high. This allows
The sample switch 12 turns off. At this time, the PMOS 22 and the NMOS 24 forming the sample switch 12
Of the PMOS 22
And the parasitic capacitance of the NMOS 24 is the hold capacitor 1
4 and the analog output voltage VOUT fluctuates.

【0032】サンプルスイッチ12と、ホールドコンデ
ンサ14のみを備える従来のサンプルホールド回路で
は、クロックフィードスルーの影響を低減するために、
サンプルスイッチのトランジスタサイズを大きくするこ
とができない。このため、図4のタイミングチャートに
示すように、ホールドコンデンサは、サンプルスイッチ
のみを介して緩やかに充電される。従って、サンプリン
グに必要な時間が長く、高速動作させるのが困難であっ
た。
In the conventional sample and hold circuit having only the sample switch 12 and the hold capacitor 14, in order to reduce the influence of clock feedthrough,
The transistor size of the sample switch cannot be increased. Therefore, as shown in the timing chart of FIG. 4, the hold capacitor is slowly charged only through the sample switch. Therefore, the time required for sampling is long, and it is difficult to operate at high speed.

【0033】これに対し、本発明では、これらのPMO
S22およびNMOS24のトランジスタサイズを小さ
くしたとしても、補助回路20を構成するPMOS28
およびNMOS32を介して高速にホールドコンデンサ
14を充放電することができる。このため、サンプルス
イッチ12を構成するPMOS22およびNMOS24
のトランジスタサイズを小さくすることにより、クロッ
クフィードスルーの影響を無視できる程度まで低く抑え
ることができる。
On the other hand, in the present invention, these PMOs
Even if the transistor sizes of S22 and NMOS 24 are reduced, PMOS 28
And the hold capacitor 14 can be charged and discharged at high speed via the NMOS 32. Therefore, the PMOS 22 and the NMOS 24 forming the sample switch 12
, The influence of clock feedthrough can be suppressed to a negligible level.

【0034】なお、上記実施例では、アナログ入力電圧
AINがゼロレベルからフルレベルに変化し、補助回路
20のPMOS28を介してホールドコンデンサ14を
高速にフルレベルまで充電する場合を例に挙げて説明し
たが、これとは逆に、アナログ入力電圧AINがフルレ
ベルからゼロレベルに変化する場合も同様に動作し、ホ
ールドコンデンサ14は、補助回路20のNMOS32
を介して高速にゼロレベルまで放電される。
In the above embodiment, the analog input voltage AIN changes from zero level to full level, and the hold capacitor 14 is charged to the full level at high speed via the PMOS 28 of the auxiliary circuit 20. On the contrary, when the analog input voltage AIN changes from the full level to the zero level, the same operation is performed, and the hold capacitor 14 is connected to the NMOS 32 of the auxiliary circuit 20.
Is rapidly discharged to zero level.

【0035】本発明のサンプルホールド回路10は、基
本的に以上のようなものである。以上、本発明のサンプ
ルホールド回路について詳細に説明したが、本発明は上
記実施例に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲
において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろん
である。
The sample and hold circuit 10 of the present invention is basically as described above. As described above, the sample and hold circuit of the present invention has been described in detail. However, the present invention is not limited to the above embodiment, and various improvements and modifications may be made without departing from the gist of the present invention. is there.

【0036】[0036]

【発明の効果】以上詳細に説明した様に、本発明のサン
プルホールド回路は、アナログ出力電圧と基準電圧とを
比較し、アナログ出力電圧が基準電圧よりも小さい場合
にはホールドコンデンサに電荷を充電するのを補助し、
アナログ出力電圧が基準電圧よりも大きい場合にはホー
ルドコンデンサから電荷を放電するのを補助するもので
ある。本発明のサンプルホールド回路によれば、補助回
路によってホールドコンデンサを高速に充放電すること
ができるため、特に、大容量のホールドコンデンサを使
用するサンプルホールド回路への好適利用が可能であ
り、サンプルスイッチのトランジスタサイズをクロック
フィードスルーの影響を無視できる程度まで小さくする
ことができるため、アナログ入力電圧ノードの寄生容量
も大きくならず、サンプルホールド回路を広帯域で動作
させることができる。
As described above in detail, the sample and hold circuit of the present invention compares the analog output voltage with the reference voltage, and charges the hold capacitor when the analog output voltage is smaller than the reference voltage. To help
If the analog output voltage is higher than the reference voltage, it assists in discharging the charge from the hold capacitor. According to the sample and hold circuit of the present invention, the hold circuit can be charged and discharged at a high speed by the auxiliary circuit. Therefore, the sample and hold circuit can be suitably used especially for a sample and hold circuit using a large-capacity hold capacitor. Can be reduced to such an extent that the influence of clock feedthrough can be ignored, the parasitic capacitance of the analog input voltage node does not increase, and the sample-and-hold circuit can operate over a wide band.

【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一実施例の
構成回路図である。
FIG. 1 is a configuration circuit diagram of an embodiment of a sample hold circuit of the present invention.

【図2】 本発明のサンプルホールド回路の別の実施例
の構成回路図である。
FIG. 2 is a configuration circuit diagram of another embodiment of the sample and hold circuit of the present invention.

【図3】 本発明のサンプルホールド回路の動作を表す
一実施例のタイミングチャートである。
FIG. 3 is a timing chart of an example showing an operation of the sample and hold circuit of the present invention.

【図4】 従来のサンプルホールド回路の動作を表す一
例のタイミングチャートである。
FIG. 4 is a timing chart showing an example of the operation of a conventional sample and hold circuit.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10,34 サンプルホールド回路 12 サンプルスイッチ 14 ホールドコンデンサ 16,18 コンパレータ 20 補助回路 22,28 P型MOSトランジスタ 24,32 N型MOSトランジスタ 26 NANDゲート 30 ANDゲート 36 インバータ 10, 34 Sample hold circuit 12 Sample switch 14 Hold capacitor 16, 18 Comparator 20 Auxiliary circuit 22, 28 P-type MOS transistor 24, 32 N-type MOS transistor 26 NAND gate 30 AND gate 36 Inverter

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】アナログ入力電圧をサンプリングするサン
プルスイッチと、このサンプルスイッチによってサンプ
リングされる前記アナログ入力電圧を保持し、これをア
ナログ出力電圧として出力するホールドコンデンサと、
前記アナログ出力電圧と基準電圧とを比較するコンパレ
ータと、このコンパレータからの比較結果に応じて、前
記アナログ出力電圧が前記基準電圧よりも小さい場合に
は前記ホールドコンデンサに電荷を充電するのを補助
し、前記アナログ出力電圧が前記基準電圧よりも大きい
場合には前記ホールドコンデンサから電荷を放電するの
を補助する補助回路とを有することを特徴とするサンプ
ルホールド回路。
A sample switch for sampling an analog input voltage; a hold capacitor for holding the analog input voltage sampled by the sample switch and outputting the analog input voltage as an analog output voltage;
A comparator that compares the analog output voltage with a reference voltage, and, according to a comparison result from the comparator, assists in charging the hold capacitor when the analog output voltage is smaller than the reference voltage. And an auxiliary circuit for assisting discharge of the electric charge from the hold capacitor when the analog output voltage is higher than the reference voltage.
【請求項2】前記基準電圧は前記アナログ入力電圧であ
って、 前記コンパレータは、前記アナログ出力電圧と前記アナ
ログ入力電圧とを比較することを特徴とする請求項1に
記載のサンプルホールド回路。
2. The sample and hold circuit according to claim 1, wherein the reference voltage is the analog input voltage, and wherein the comparator compares the analog output voltage with the analog input voltage.
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