JP2002358793A - Sample-and-hold circuit - Google Patents

Sample-and-hold circuit

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JP2002358793A
JP2002358793A JP2001165547A JP2001165547A JP2002358793A JP 2002358793 A JP2002358793 A JP 2002358793A JP 2001165547 A JP2001165547 A JP 2001165547A JP 2001165547 A JP2001165547 A JP 2001165547A JP 2002358793 A JP2002358793 A JP 2002358793A
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JP
Japan
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mos transistor
voltage
well
capacitor
switching element
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JP2001165547A
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Satoru Ito
悟 伊藤
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Toyota Industries Corp
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Toyota Industries Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a sample-and-hold circuit in which clock field through can be reduced with simple constitution and which can be operated normally even if power source voltage is raised more than gate break down strength. SOLUTION: A sample-and-hold circuit 1 is inserted between an input terminal 2 and an output terminal 3 through buffers 4, 5. first and second switching elements 6, 7 comprising of N channel MOSFET are connected in series, a source of the switching element 6 is connected to a node N1 of a capacitor 8 for holding, a drain is connected to a drain of the switching element 7. sources and drains of the switching elements 6, 7 are connected respectively a body diode DB, the node N1 is connected to a well W1 of the switching element 6. Gates of the switching elements 6, 7 are connected to voltage Vg1 at the time of sampling and connected to voltage sources 10, 12 in which voltage Vg0 is generated at the time of holding. But, Vth is threshold voltage of the MOSFET and Vg1 >Vth >Vg0 .

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】本発明はサンプルホールド回
路に係り、詳しくはスイッチング素子としてMOSトラ
ンジスタを使用し、出力端子と接地端子との間にホール
ド用コンデンサが接続されたサンプルホールド回路に関
するものである。
The present invention relates to a sample and hold circuit, and more particularly to a sample and hold circuit using a MOS transistor as a switching element and having a holding capacitor connected between an output terminal and a ground terminal. .

【0002】[0002]

【従来の技術】この種のサンプルホールド回路は、理想
的にはスイッチング素子がオンの状態でホールド用コン
デンサの電圧が入力電圧と等しくなり、スイッチング素
子がオフの状態ではホールド用コンデンサの電圧はスイ
ッチング素子がオフになる前の値を保つようになってい
る。
2. Description of the Related Art In a sample and hold circuit of this type, ideally, the voltage of the hold capacitor becomes equal to the input voltage when the switching element is on, and the voltage of the hold capacitor is switched when the switching element is off. The value before the element is turned off is maintained.

【0003】図10はNチャネルのMOSトランジスタ
をスイッチング素子としたサンプルホールド回路におい
て、スイッチング素子がオン状態での模式図である。ス
イッチング素子51はゲート信号をVDD(電源電圧)と
SS(GND:接地)の信号で切り替えるように構成さ
れている。スイッチング素子51がオン状態では図10
に示すように、ゲートGの直下の反転チャネル層にマイ
ナスの電荷(白丸で図示)が存在する。そして、スイッ
チング素子51がオフに切り替わるときに、その電荷が
ソースS及びドレインDの端子から流出し、チャージイ
ンジェクションが生じる。そのため、ホールド用コンデ
ンサ52に蓄えられた電荷量が変化し、ホールド電圧に
誤差が発生する。その誤差(変動)の電圧ΔVAは次式
で表される。
FIG. 10 is a schematic diagram of a sample-and-hold circuit using an N-channel MOS transistor as a switching element when the switching element is on. The switching element 51 is configured to switch a gate signal by a signal of V DD (power supply voltage) and a signal of V SS (GND: ground). When the switching element 51 is in the ON state, FIG.
As shown in (1), a negative charge (shown by a white circle) exists in the inversion channel layer immediately below the gate G. Then, when the switching element 51 is turned off, the charge flows out from the terminals of the source S and the drain D, and charge injection occurs. Therefore, the amount of charge stored in the hold capacitor 52 changes, and an error occurs in the hold voltage. The voltage ΔV A of the error (fluctuation) is expressed by the following equation.

【0004】 ΔVA=COXW(L−2LD)(VGS−VTH)/(2CHOLD)…(1) 但し、COX:単位面積当たりの酸化膜容量(fF/μm
2) W:ゲート幅(μm)、L:ゲート長(μm) LD:ゲートとドレイン及びソースとのオーバーラップ
長さ VGS:ゲート・ソース間電圧(V)、VTH:MOSFE
Tの閾値電圧 CHOLD:ホールド用コンデンサ容量(fF) この回路の場合、ゲート電圧はサンプル時にはDDDにな
る。従って、ゲート・ソース間電圧VGSはVGS=−VIN
となり、VINが小さいほどチャージインジェクションに
よるホールド端子の変動電圧ΔVAは大きくなる。ここ
で、VINはサンプル信号の電圧を示す。
ΔV A = C OX W (L−2L D ) (V GS −V TH ) / (2C HOLD ) (1) where C OX : oxide film capacity per unit area (fF / μm)
2 ) W: Gate width (μm), L: Gate length (μm) L D : Overlap length between gate, drain and source V GS : Gate-source voltage (V), V TH : MOSFE
T threshold voltage C HOLD : hold capacitor capacity (fF) In this circuit, the gate voltage becomes D DD at the time of sampling. Therefore, the gate-source voltage V GS is V GS = −V IN
The fluctuation voltage ΔV A of the hold terminal due to charge injection increases as V IN decreases. Here, V IN indicates the voltage of the sample signal.

【0005】また、MOSトランジスタにはゲートとソ
ース及びドレインのオーバーラップにより、ゲート・ソ
ース間及びゲート・ドレイン間に容量が存在する。そし
て、スイッチング素子のゲート電圧の変化がゲート・ソ
ース間及びゲート・ドレイン間の該容量による容量結合
のためにスイッチング素子がオフに変化する際に入力端
子と出力端子の電圧が変化する。この現象はキャパシテ
ィブフィールドスルーと称される。このキャパシティブ
フィールドスルーによりホールド端子に誤差として現れ
る電圧ΔVBは、ゲート信号の変化量を、オーバーラッ
プ容量COLと、ホールド用コンデンサ容量CHOLDで容量
分圧した値となる。前記回路ではゲート信号がサンプル
時にDDD、ホールド時にVSSの電位になるので、電圧Δ
Bは次式のように表される。
In a MOS transistor, a capacitance exists between a gate and a source and between a gate and a drain due to an overlap between a gate and a source and a drain. Then, when the change in the gate voltage of the switching element is turned off due to the capacitance coupling between the gate and the source and between the gate and the drain, the voltage of the input terminal and the output terminal changes. This phenomenon is called capacitive field-through. The voltage ΔV B that appears as an error at the hold terminal due to this capacitive field-through becomes a value obtained by dividing the amount of change in the gate signal by the overlap capacitance C OL and the hold capacitor capacitance C HOLD . In the above circuit, the gate signal has the potential of D DD at the time of sampling and the potential of V SS at the time of holding, so that the voltage Δ
V B is represented by the following equation.

【0006】 ΔVB=−COL(DDD−VSS)/(COL+CHOLD)…(2) そして、前記ΔVA及びΔVBが誤差としてホールド端子
に現れるので、ホールド端子に現れる誤差電圧ΔVHOLD
は、ΔVHOLD=ΔVA+ΔVBとなる。
ΔV B = −C OL (D DD −V SS ) / (C OL + C HOLD ) (2) Since the ΔV A and ΔV B appear as errors in the hold terminal, the error voltage appearing in the hold terminal ΔV HOLD
Becomes ΔV HOLD = ΔV A + ΔV B.

【0007】前記チャージインジェクション及び前記キ
ャパシティブフィールドスルーが、スイッチング素子5
1のオン・オフに伴うホールド用コンデンサの蓄積電荷
量を変動させるクロックフィールドスルーとなる。
[0007] The charge injection and the capacitive field-through are performed by the switching element 5.
The clock field through causes the amount of charge stored in the hold capacitor to fluctuate in accordance with the on / off of 1.

【0008】特開平6−349294号公報には、キャ
パシティブフィールドスルーによるホールド用コンデン
サの保持電圧の変化を防止するため、補償トランジスタ
を備えたサンプルホールド回路が提案されている。この
回路は、図11に示すように、入力端子53と出力端子
54との間に、MOSトランジスタ55,56,57,
58を並列接続したアナログスイッチSaと、MOSト
ランジスタ59,60を並列接続するとともにそのソー
ス・ドレイン間を短絡した補償トランジスタTcとを備
えている。MOSトランジスタ55,56,59にはN
型MOSトランジスタが使用され、MOSトランジスタ
57,58,60にはP型MOSトランジスタが使用さ
れている。アナログスイッチSaの出力側に補償トラン
ジスタTcの入力側が接続され、補償トランジスタTc
の出力側にホールド用コンデンサ61が接続されてい
る。各MOSトランジスタ55〜60は寸法が等しく形
成されている。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-349294 proposes a sample-hold circuit provided with a compensation transistor in order to prevent a change in the holding voltage of a holding capacitor due to capacitive field-through. As shown in FIG. 11, this circuit includes MOS transistors 55, 56, 57, between input terminal 53 and output terminal 54.
An analog switch Sa having a parallel connection of the 58 and a compensation transistor Tc having a source and a drain short-circuited while connecting the MOS transistors 59 and 60 in parallel. MOS transistors 55, 56 and 59 have N
A P-type MOS transistor is used for the MOS transistors 57, 58, and 60. The input side of the compensation transistor Tc is connected to the output side of the analog switch Sa, and the compensation transistor Tc
Is connected to a hold capacitor 61. Each of the MOS transistors 55 to 60 has the same size.

【0009】この回路では、アナログスイッチSaのゲ
ート・ソース間及びゲート・ドレイン間の容量(浮遊容
量)と、補償トランジスタTcのゲート・ソース間及び
ゲート・ドレイン間の容量(浮遊容量)とが等しい。そ
の結果、アナログスイッチSaがオンからオフになる時
に、前記両浮遊容量に生じる電位差が打ち消し合うよう
に作用し、キャパシティブフィールドスルーの発生が防
止される。
In this circuit, the capacitance (stray capacitance) between the gate and source and between the gate and drain of the analog switch Sa is equal to the capacitance (stray capacitance) between the gate and source and between the gate and drain of the compensation transistor Tc. . As a result, when the analog switch Sa is turned off from on, the potential difference between the two stray capacitances acts so as to cancel each other out, thereby preventing the occurrence of capacitive field-through.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】前記従来のサンプルホ
ールド回路では、MOSトランジスタのゲートに電源電
圧が印加される構成のため、電源電圧が高くなり、MO
Sトランジスタのゲート耐圧以上になると、サンプルホ
ールド回路が実現しなくなる。ゲート耐圧を高めるため
ゲート酸化膜の膜厚を厚くしたMOSトランジスタにす
ると製造コストが高くなる。
In the conventional sample and hold circuit, since the power supply voltage is applied to the gate of the MOS transistor, the power supply voltage increases, and the MO
If the voltage exceeds the gate breakdown voltage of the S transistor, the sample and hold circuit cannot be realized. If a MOS transistor having a thick gate oxide film is used to increase the gate breakdown voltage, the manufacturing cost increases.

【0011】また、入力信号の範囲が広くなるとそれに
伴いMOSトランジスタのゲート駆動信号の振幅が大き
くなり、前記誤差電圧ΔVHOLD(=ΔVA+ΔVB)が大
きくなる。
Further, as the range of the input signal becomes wider, the amplitude of the gate drive signal of the MOS transistor becomes larger, and the error voltage ΔV HOLD (= ΔV A + ΔV B ) becomes larger.

【0012】また、サンプルホールド回路の精度を高め
るためには誤差電圧ΔVHOLD(=ΔVA+ΔVB)の低減
及びドループレートの改善が必要となる。特開平6−3
49294号公報に開示されたサンプルホールド回路で
は、キャパシティブフィールドスルーの発生、即ち、Δ
Bをゼロにすることは可能になるが、構造が複雑にな
る。また、電源電圧が高くなってゲート耐圧以上になる
と、サンプルホールド回路が実現しなくなるという問題
やΔVAを低減することに関しては考慮されていない。
また、ドループレートの改善に関しても考慮されていな
い。
In order to improve the accuracy of the sample-and-hold circuit, it is necessary to reduce the error voltage ΔV HOLD (= ΔV A + ΔV B ) and to improve the droop rate. JP-A-6-3
In the sample and hold circuit disclosed in Japanese Patent No. 49294, occurrence of capacitive field-through, that is, Δ
It is possible to make V B zero, but the structure becomes complicated. Further, at a higher gate breakdown voltage after the supply voltage is high, it is not considered to reduce the problems and [Delta] V A of the sample-and-hold circuit can not be realized.
Also, no consideration has been given to improving the droop plate.

【0013】本発明は前記の問題点に鑑みてなされたも
のであって、その第1の目的は簡単な構成でクロックフ
ィールドスルーを低減できるとともに、ホールド用コン
デンサに接続された第1のMOSトランジスタのゲート
信号の振幅を小さくできるサンプルホールド回路を提供
することにある。第2の目的は電源電圧がスイッチング
素子のゲート耐圧以上の回路においても使用可能となる
サンプルホールド回路を提供することにある。また、第
3の目的はさらにドループレートの改善が可能なサンプ
ルホールド回路を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and a first object of the present invention is to reduce a clock field through with a simple configuration and to provide a first MOS transistor connected to a holding capacitor. To provide a sample-and-hold circuit that can reduce the amplitude of the gate signal. A second object is to provide a sample-and-hold circuit that can be used in a circuit whose power supply voltage is equal to or higher than the gate breakdown voltage of a switching element. A third object is to provide a sample and hold circuit capable of further improving the droop rate.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】前記第1の目的を達成す
るため、請求項1に記載の発明では、入力端子と出力端
子との間に挿入され、スイッチング素子としてMOSト
ランジスタを使用し、出力端子と接地端子との間にホー
ルド用コンデンサが接続されたサンプルホールド回路で
あって、前記ホールド用コンデンサの電位に第1のMO
Sトランジスタのウェル電位を合わせ、該MOSトラン
ジスタのゲートには、ウェル電位を基準にして、サンプ
ル時に前記第1のMOSトランジスタの閾値より高い電
圧を発生し、ホールド時に前記第1のMOSトランジス
タの閾値より低い電圧を発生する電圧源が接続され、ホ
ールド時に前記第1のMOSトランジスタのボディダイ
オードを通して電流が流れるのを防止する第2のMOS
トランジスタが前記第1のMOSトランジスタの入力端
子側に設けられ、サンプル時に前記第2のMOSトラン
ジスタの閾値より高い電圧を発生し、ホールド時に前記
第2のMOSトランジスタの閾値より低い電圧を発生す
る電圧源が該第2のMOSトランジスタのゲートに接続
されている。
In order to achieve the first object, according to the first aspect of the present invention, a MOS transistor is used as a switching element between an input terminal and an output terminal, and an output terminal is provided. And a holding capacitor connected between the terminal and a ground terminal, wherein the first capacitor is connected to the potential of the holding capacitor.
A well potential of the S transistor is adjusted, and a voltage higher than the threshold of the first MOS transistor is generated at the gate of the MOS transistor at the time of sampling and the threshold of the first MOS transistor at the time of holding, based on the well potential. A second MOS transistor connected to a voltage source for generating a lower voltage and preventing a current from flowing through the body diode of the first MOS transistor during a hold;
A transistor is provided on the input terminal side of the first MOS transistor, generates a voltage higher than the threshold value of the second MOS transistor during sampling, and generates a voltage lower than the threshold value of the second MOS transistor during holding. A source is connected to the gate of the second MOS transistor.

【0015】この発明では、第1のMOSトランジスタ
のウェル電位がホールド用コンデンサの電位に合わされ
た状態となり、この電位を基準として該MOSトランジ
スタを駆動する電圧源を備えている。従って、第1のM
OSトランジスタのゲート信号の振幅を小さくすること
ができ、第1のMOSトランジスタのゲートに電源電圧
が直接印加されない。このため、スイッチング素子であ
る第1のMOSトランジスタがオフに切り替わる時に発
生するチャージインジェクション及びキャパシティブフ
ィールドスルーを小さくすることができる。
According to the present invention, the well potential of the first MOS transistor is adjusted to the potential of the hold capacitor, and a voltage source for driving the MOS transistor based on the potential is provided. Therefore, the first M
The amplitude of the gate signal of the OS transistor can be reduced, and the power supply voltage is not directly applied to the gate of the first MOS transistor. Therefore, charge injection and capacitive field-through that occur when the first MOS transistor that is a switching element is turned off can be reduced.

【0016】請求項2に記載の発明では、請求項1に記
載の発明において、ホールド時に前記第1のMOSトラ
ンジスタのボディダイオードを通して電流が流れるのを
防止する前記第2のMOSトランジスタのウェル電位を
入力端子側の電圧に合わせ、サンプル時に前記第2のM
OSトランジスタの閾値より高い電圧を発生し、ホール
ド時に前記第2のMOSトランジスタの閾値より低い電
圧を発生する電圧源が該第2のMOSトランジスタのゲ
ートに接続されている。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the well potential of the second MOS transistor for preventing a current from flowing through the body diode of the first MOS transistor during a hold is set. At the time of sampling, the second M
A voltage source that generates a voltage higher than the threshold value of the OS transistor and generates a voltage lower than the threshold value of the second MOS transistor during holding is connected to the gate of the second MOS transistor.

【0017】この発明では、ホールド時に第1のMOS
トランジスタのボディダイオードを通して電流が流れる
のを防止する第2のMOSトランジスタのウェル電位が
入力端子側の電圧に合わされた状態となり、この電位を
基準として該MOSトランジスタが駆動される。
According to the present invention, the first MOS transistor is held at the time of holding.
The well potential of the second MOS transistor for preventing a current from flowing through the body diode of the transistor is adjusted to the voltage on the input terminal side, and the MOS transistor is driven based on this potential.

【0018】第2の目的を達成するため、請求項3に記
載の発明では、請求項1又は請求項2に記載の発明にお
いて、前記各電圧源は電源電圧とは別系統で、前記MO
Sトランジスタのゲート耐圧より低い電圧を印加可能に
構成されている。この発明では、各MOSトランジスタ
のゲートには、電源電圧DDDが加わらず、別の電圧源か
らサンプル時に各MOSトランジスタの閾値より高い電
圧が供給され、ホールド時に各MOSトランジスタの閾
値より低い電圧が供給される。従って、電源電圧がゲー
ト耐圧以上に高くなっても、各MOSトランジスタのゲ
ートにはゲート耐圧以下の適正な電圧が供給されて、ス
イッチング素子が支障なく駆動される。
In order to achieve the second object, according to the invention described in claim 3, in the invention described in claim 1 or claim 2, each of the voltage sources is a system different from a power supply voltage, and
It is configured so that a voltage lower than the gate breakdown voltage of the S transistor can be applied. According to the present invention, the power supply voltage D DD is not applied to the gate of each MOS transistor, a voltage higher than the threshold value of each MOS transistor is supplied from another voltage source at the time of sampling, and a voltage lower than the threshold value of each MOS transistor is held at the time of holding. Supplied. Therefore, even if the power supply voltage becomes higher than the gate breakdown voltage, an appropriate voltage less than the gate breakdown voltage is supplied to the gate of each MOS transistor, and the switching element is driven without any trouble.

【0019】第3の目的を達成するため、請求項4に記
載の発明では、請求項1〜請求項3のいずれか一項に記
載の発明において、前記スイッチング素子は直列に複数
接続され、第1のMOSトランジスタが前記ホールド用
コンデンサのノードにソース又はドレインにおいて接続
されるとともに、前記第1のMOSトランジスタより入
力側に該MOSトランジスタのウェル電位を前記ホール
ド用コンデンサの電位に近い値に保持するためのコンデ
ンサが設けられ、該コンデンサのノードに前記第1のM
OSトランジスタのウェルが接続されている。
According to a fourth aspect of the present invention, in order to achieve the third object, in the invention according to any one of the first to third aspects, a plurality of the switching elements are connected in series. One MOS transistor is connected to the node of the holding capacitor at the source or drain, and holds the well potential of the MOS transistor closer to the potential of the holding capacitor on the input side than the first MOS transistor. And a capacitor connected to the first M capacitor at a node of the capacitor.
The well of the OS transistor is connected.

【0020】この発明では、第1のMOSトランジスタ
より入力端子側に設けられたホールド用コンデンサと別
のコンデンサにより、該MOSトランジスタのウェル電
位が前記ホールド用コンデンサの電位に近い値に保持さ
れる。従って、ホールド用コンデンサのノードにはMO
Sトランジスタのウェルは接続されず、ソース又はドレ
インのみが接続されるため、ホールド用コンデンサのノ
ードからのリーク電流を低減でき、ドループレートを小
さくすることができる。
According to the present invention, the well potential of the MOS transistor is maintained at a value close to the potential of the hold capacitor by a capacitor different from the hold capacitor provided on the input terminal side of the first MOS transistor. Therefore, the node of the hold capacitor is MO
Since the well of the S transistor is not connected and only the source or the drain is connected, the leak current from the node of the holding capacitor can be reduced, and the droop rate can be reduced.

【0021】請求項5に記載の発明では、請求項4に記
載の発明において、前記第1のMOSトランジスタより
入力側に設けられ、該MOSトランジスタのウェル電位
を前記ホールド用コンデンサの電位に近い値に保持する
ためのコンデンサに、MOSトランジスタのウェルと基
板間の容量を用いる。
According to a fifth aspect of the present invention, in the fourth aspect of the invention, the first MOS transistor is provided on the input side, and the well potential of the MOS transistor is set to a value close to the potential of the holding capacitor. The capacitance between the well of the MOS transistor and the substrate is used as a capacitor for holding the capacitor.

【0022】この発明では、第1のMOSトランジスタ
のウェル電位を前記ホールド用コンデンサの電位に近い
値に保持するためのコンデンサに、MOSトランジスタ
のウェルと基板間の容量が用いられるため、該コンデン
サを別にわざわざ設ける必要がなく、構造が簡単にな
る。
In the present invention, since the capacity between the well of the MOS transistor and the substrate is used as a capacitor for holding the well potential of the first MOS transistor at a value close to the potential of the holding capacitor, the capacitor is used. There is no need to separately provide such a structure, and the structure is simplified.

【0023】請求項6に記載の発明では、入力端子と出
力端子との間に挿入され、スイッチング素子としてMO
Sトランジスタを使用し、出力端子と接地端子との間に
ホールド用コンデンサが接続されたサンプルホールド回
路であって、前記ホールド用コンデンサと前記入力端子
との間に2個のMOSトランジスタを直列に設け、前記
ホールド用コンデンサ側に接続された第1のMOSトラ
ンジスタのゲートには、ウェル電位を基準にして、サン
プル時に前記第1のMOSトランジスタの閾値より高い
電圧を発生し、ホールド時に前記第1のMOSトランジ
スタの閾値より低い電圧を発生する電圧源が接続され、
ホールド時に前記第1のMOSトランジスタのボディダ
イオードを通して電流が流れるのを防止するため入力側
に設けられた第2のMOSトランジスタのゲートには、
ウェル電位を基準にして、サンプル時に前記第2のMO
Sトランジスタの閾値より高い電圧を発生し、ホールド
時に前記第2のMOSトランジスタの閾値より低い電圧
を発生する電圧源が接続され、前記第1のMOSトラン
ジスタのウェル電位を供給するウェル駆動用アンプ及び
第2のMOSトランジスタのウェル電位を供給するウェ
ル駆動用アンプの少なくとも一方を設けた。
According to the present invention, the switching element is inserted between the input terminal and the output terminal, and
A sample and hold circuit using an S transistor and having a holding capacitor connected between an output terminal and a ground terminal, wherein two MOS transistors are provided in series between the holding capacitor and the input terminal. A voltage higher than a threshold value of the first MOS transistor is generated at the time of sampling, based on a well potential, at a gate of the first MOS transistor connected to the holding capacitor side, and the first MOS transistor is connected at the time of holding. A voltage source for generating a voltage lower than the threshold value of the MOS transistor is connected;
The gate of a second MOS transistor provided on the input side for preventing a current from flowing through the body diode of the first MOS transistor at the time of holding,
Based on the well potential, the second MO
A well driving amplifier for generating a voltage higher than the threshold value of the S transistor and generating a voltage lower than the threshold value of the second MOS transistor during a hold, and supplying a well potential of the first MOS transistor; At least one of a well driving amplifier for supplying a well potential of the second MOS transistor is provided.

【0024】この発明では、第1及び第2のMOSトラ
ンジスタのゲート信号の振幅を小さくすることができ、
電源電圧がスイッチング素子のゲート耐圧以上の回路に
おいても支障なく使用できる。また、ウェル電位を請求
項1〜請求項4の発明より下げて使用できる。ホールド
用コンデンサと前記入力端子との間に直列に設けられた
2個のMOSトランジスタの少なくとも一方のウェル電
位がウェル駆動用アンプにより供給される。ホールド用
コンデンサのノードにはMOSトランジスタのウェルは
接続されず、ソース又はドレインのみが接続されるた
め、ホールド用コンデンサのノードからのリーク電流を
低減でき、ドループレートを小さくすることができる。
According to the present invention, the amplitudes of the gate signals of the first and second MOS transistors can be reduced,
It can be used without difficulty in a circuit whose power supply voltage is higher than the gate breakdown voltage of the switching element. Further, the well potential can be used lower than the inventions of claims 1 to 4. The well potential of at least one of the two MOS transistors provided in series between the holding capacitor and the input terminal is supplied by a well driving amplifier. Since the well of the MOS transistor is not connected to the node of the hold capacitor but only the source or drain is connected, the leak current from the node of the hold capacitor can be reduced, and the droop rate can be reduced.

【0025】[0025]

【発明の実施の形態】(第1の実施の形態)以下、本発
明を具体化した第1の実施の形態を図1及び図2に従っ
て説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS (First Embodiment) A first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.

【0026】図1に示すように、サンプルホールド回路
1は、入力端子2と出力端子3との間に、バッファ4,
5を介して挿入されている。サンプルホールド回路1
は、直列に接続された第1及び第2のスイッチング素子
6,7を備え、両スイッチング素子としてMOSトラン
ジスタが使用されている。この実施の形態では、n型の
シリコン基板上に形成されたNチャネルのMOSFET
が使用されている。ホールド用コンデンサ8はノード
(一端)N1が出力用のバッファ5の非反転入力端子に
接続され、他端が接地端子9に接続されている。図2は
両スイッチング素子6,7の模式断面図である。
As shown in FIG. 1, the sample-and-hold circuit 1 includes a buffer 4 and a buffer 4 between an input terminal 2 and an output terminal 3.
5 is inserted. Sample hold circuit 1
Has first and second switching elements 6 and 7 connected in series, and MOS transistors are used as both switching elements. In this embodiment, an N-channel MOSFET formed on an n-type silicon substrate
Is used. The holding capacitor 8 has a node (one end) N1 connected to the non-inverting input terminal of the output buffer 5, and the other end connected to the ground terminal 9. FIG. 2 is a schematic sectional view of both switching elements 6 and 7.

【0027】第1のスイッチング素子6はソースにおい
てホールド用コンデンサ8のノードN1に接続され、ド
レインにおいて第2のスイッチング素子7のドレインに
接続されている。第1のスイッチング素子6のソースと
ドレインとはカソードがドレイン側となるボディダイオ
ードDb(図1に図示)を介して接続されている。ホー
ルド用コンデンサ8はノードN1が第1のスイッチング
素子6のウェルW1に接続されている。第1のスイッチ
ング素子6のゲートとバッファ5の出力側との間に電圧
源10が接続されている。電圧源10はサンプル時に電
圧Vg1、ホールド時に電圧Vg0の電圧が発生するように
構成されている。ただし、VthをMOSFETの閾値電
圧としたとき、Vg1>Vth>Vg0の関係に設定されてい
る。
The first switching element 6 has a source connected to the node N1 of the holding capacitor 8, and a drain connected to the drain of the second switching element 7. The source and the drain of the first switching element 6 are connected via a body diode Db (shown in FIG. 1) whose cathode is on the drain side. The node N1 of the hold capacitor 8 is connected to the well W1 of the first switching element 6. A voltage source 10 is connected between the gate of the first switching element 6 and the output side of the buffer 5. The voltage source 10 is configured to generate a voltage V g1 during sampling and a voltage V g0 during holding. However, when V th is the threshold voltage of the MOSFET, the relationship is set as V g1 > V th > V g0 .

【0028】第2のスイッチング素子7のウェルW2は
接地端子9に接続されている。第2のスイッチング素子
7のゲートと接地端子9との間に電圧源11が接続され
ている。電圧源11はサンプル時に電源電圧Vcc、ホー
ルド時に0Vの電圧が発生するように構成されている。
The well W2 of the second switching element 7 is connected to the ground terminal 9. A voltage source 11 is connected between the gate of the second switching element 7 and the ground terminal 9. The voltage source 11 is configured to generate a power supply voltage Vcc during sampling and a voltage of 0 V during holding.

【0029】次に前記のように構成されたサンプルホー
ルド回路1の作用について説明する。サンプル時には両
スイッチング素子6,7がオン状態となり、入力端子2
に印加されたアナログ電圧(入力電圧)Viと等しい電
圧がバッファ5から出力され、ホールド用コンデンサ8
は入力電圧Viと等しい電圧となるように充電される。
ホールド時に両スイッチング素子6,7がオフになる
と、ホールド用コンデンサ8はスイッチング素子6,7
がオフとなる直前の入力電圧Viに等しい電圧を保持す
る。
Next, the operation of the sample and hold circuit 1 configured as described above will be described. At the time of sampling, both switching elements 6 and 7 are turned on, and the input terminal 2
Is output from the buffer 5 and the hold capacitor 8
Is charged to have a voltage equal to the input voltage Vi.
When both the switching elements 6 and 7 are turned off during the hold, the holding capacitor 8 becomes the switching elements 6 and 7
Hold a voltage equal to the input voltage Vi immediately before turning off.

【0030】スイッチング素子6のウェル電位がホール
ド用コンデンサ8の電位に合わされた状態となり、ソー
スがホールド用コンデンサ8のノードN1と接続されて
おり、ゲート電圧はホールド用コンデンサの電位を基準
にして発生させているのでゲート信号の電圧振幅を小さ
くすることができる。従って、スイッチング素子6がオ
フに切り替わるとき、スイッチング素子6のオン状態に
おいて、ゲートの直下の反転チャネル層に存在したマイ
ナスの電荷が、ソースの端子からホールド用コンデンサ
8側に流出し難くなる。また、ホールド時にホールド用
コンデンサ8の電位より入力信号側の電位が低くなる
と、ボディダイオードDbを介してホールド用コンデン
サ8から電流が入力側へ流れようとする。この電流が生
じるとホールド用コンデンサ8の電位が変化する。しか
し、第1のスイッチング素子6には第2のスイッチング
素子7が接続され、第2のスイッチング素子7がオフ状
態に保持されているため、ボディダイオードDbを介し
てホールド用コンデンサ8から電流が流れるのが防止さ
れる。
The well potential of the switching element 6 is adjusted to the potential of the hold capacitor 8, the source is connected to the node N1 of the hold capacitor 8, and the gate voltage is generated based on the potential of the hold capacitor. Because of this, the voltage amplitude of the gate signal can be reduced. Therefore, when the switching element 6 is turned off, in the on state of the switching element 6, the negative charge existing in the inversion channel layer immediately below the gate does not easily flow out of the source terminal to the holding capacitor 8 side. Further, when the potential of the input signal side becomes lower than the potential of the hold capacitor 8 during the hold, current tends to flow from the hold capacitor 8 to the input side via the body diode Db. When this current occurs, the potential of the hold capacitor 8 changes. However, since the second switching element 7 is connected to the first switching element 6 and the second switching element 7 is kept in the off state, a current flows from the holding capacitor 8 via the body diode Db. Is prevented.

【0031】この実施の形態では以下の効果を有する。 (1) スイッチング素子6としてのMOSトランジス
タのウェル電位がホールド用コンデンサ8の電位に合わ
された状態となるため、スイッチング素子6がオフに切
り替わるとき、チャージインジェクションが生じ難くな
り、ホールド電位の変動を抑制できる。また、第1のス
イッチング素子6のゲートには、MOSトランジスタの
ウェル電位を基準として該MOSトランジスタを駆動す
る電圧源10から電圧が供給される。従って、MOSト
ランジスタのゲート信号の振幅を小さくすることがで
き、スイッチング素子である第1のMOSトランジスタ
がオフに切り替わる時に発生するチャージインジェクシ
ョン及びキャパシティブフィールドスルーを小さくする
ことができる。
This embodiment has the following effects. (1) Since the well potential of the MOS transistor serving as the switching element 6 is adjusted to the potential of the hold capacitor 8, when the switching element 6 is turned off, charge injection hardly occurs, and the fluctuation of the hold potential is suppressed. it can. A voltage is supplied to the gate of the first switching element 6 from a voltage source 10 that drives the MOS transistor with reference to the well potential of the MOS transistor. Therefore, the amplitude of the gate signal of the MOS transistor can be reduced, and the charge injection and the capacitive field-through that occur when the first MOS transistor serving as the switching element is turned off can be reduced.

【0032】(2) ホールド用コンデンサ8のノード
N1に第1のスイッチング素子6がソースにおいて接続
されるとともにノードN1がウェルW1に接続されてい
るため、スイッチング素子6としてのMOSトランジス
タのウェル電位をホールド用コンデンサ8の電位に合わ
す構成が簡単になる。
(2) Since the first switching element 6 is connected to the node N1 of the holding capacitor 8 at the source and the node N1 is connected to the well W1, the well potential of the MOS transistor as the switching element 6 is reduced. The configuration adapted to the potential of the hold capacitor 8 is simplified.

【0033】(3) 第1のスイッチング素子6より入
力端子2側に第2のスイッチング素子7が直列に接続さ
れ、第1のスイッチング素子6と同時にオン・オフ制御
される。従って、ホールド時に第1のスイッチング素子
6のボディダイオードDbを通して、ホールド用コンデ
ンサ8から電流が流れるのが防止され、ホールド電位の
変動を抑制できる。
(3) A second switching element 7 is connected in series from the first switching element 6 to the input terminal 2 side, and is turned on and off simultaneously with the first switching element 6. Therefore, it is possible to prevent a current from flowing from the holding capacitor 8 through the body diode Db of the first switching element 6 at the time of holding, and it is possible to suppress a change in the hold potential.

【0034】(4) 入力側及び出力側にバッファ4,
5が設けられているため、入力信号源に与える影響が軽
減されるとともに、負荷抵抗による放電が防止される。 (第2の実施の形態)次に第2の実施の形態を図3に従
って説明する。この実施の形態は第2のスイッチング素
子7に関する構成が前記実施の形態と異なっており、そ
の他の構成は同じである。前記実施の形態と同一部分は
同一符号を付して詳しい説明を省略する。
(4) Buffers 4 on the input and output sides
5, the influence on the input signal source is reduced, and discharge due to the load resistance is prevented. (Second Embodiment) Next, a second embodiment will be described with reference to FIG. This embodiment is different from the above embodiment in the configuration relating to the second switching element 7, and the other configuration is the same. The same parts as those of the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【0035】第2のスイッチング素子7としてのNチャ
ネルのMOSFETは、バッファ4の出力側にソースが
接続されるとともに、ソースがウェルW2に接続されて
いる。第2のスイッチング素子7のソースとドレインと
は、カソードがドレイン側となるボディダイオードDb
を介して接続されている。第2のスイッチング素子7の
ゲートとバッファ4の出力側との間には、サンプル時に
電圧Vg1、ホールド時に電圧Vg0の電圧がそれぞれ発生
する電圧源12が接続されている。ただし、V thをMO
SFETの閾値電圧としたとき、Vg1>Vth>Vg0の関
係に設定されている。
N channel as second switching element 7
The source of the MOSFET on the output side of the buffer 4
Connected and the source is connected to the well W2
I have. The source and drain of the second switching element 7
Is a body diode Db whose cathode is on the drain side.
Connected through. Of the second switching element 7
Between the gate and the output of buffer 4
Voltage Vg1, Voltage V during holdg0Each voltage
Voltage source 12 is connected. Where V thMO
Assuming that the threshold voltage of the SFET is Vg1> Vth> Vg0Noseki
Is set to

【0036】この実施の形態では、第2のスイッチング
素子7のゲートに、MOSトランジスタのウェル電位を
基準として該MOSトランジスタを駆動する電圧源12
から電圧が供給される。
In this embodiment, the gate of the second switching element 7 is connected to a voltage source 12 for driving the MOS transistor with reference to the well potential of the MOS transistor.
Is supplied with voltage.

【0037】この実施の形態では前記実施の形態の
(1)〜(4)と同様の効果を有する他に次の効果を有
する。 (5) 第1及び第2のスイッチング素子6,7のゲー
トには、サンプル時に各MOSトランジスタの閾値電圧
thより高い電圧を発生し、ホールド時に閾値電圧Vth
より低い電圧を発生する電圧源10,12が接続されて
いる。即ち、各ゲートには電源電圧Vccが直接印加され
ないため、各スイッチング素子6,7のゲートには、電
源電圧Vccがゲート耐圧以上であっても、ゲート耐圧以
下の適正な電圧が供給されて、スイッチング素子6,7
が支障なく駆動される。
This embodiment has the following effects in addition to the same effects as (1) to (4) of the above embodiment. (5) to the gate of the first and second switching elements 6 and 7, and generates a threshold voltage V th higher than the voltage of the MOS transistor when the sample, the threshold voltage V th during holding
Voltage sources 10, 12 for generating a lower voltage are connected. That is, since the power supply voltage Vcc is not directly applied to each gate, an appropriate voltage equal to or lower than the gate withstand voltage is supplied to the gates of the switching elements 6 and 7 even if the power supply voltage Vcc is equal to or higher than the gate withstand voltage. Switching element 6,7
Is driven without hindrance.

【0038】(第3の実施の形態)次に第3の実施の形
態を図4に従って説明する。この実施の形態はクロック
フィールドスルーを低減できる他に、ドループレートの
改善が可能な点が前記両実施の形態と異なっている。前
記実施の形態と同一部分は同一符号を付して詳しい説明
を省略する。
(Third Embodiment) Next, a third embodiment will be described with reference to FIG. This embodiment differs from the above embodiments in that the clock field through can be reduced and the droop rate can be improved. The same parts as those of the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【0039】第1のスイッチング素子6はドレインがホ
ールド用コンデンサ8のノードN1に接続され、ソース
が第2のスイッチング素子7のドレインに接続されてい
る。第1のスイッチング素子6はソースがウェルW1に
接続されている。第1のスイッチング素子6のソースと
ドレインとは、カソードがドレイン側となるボディダイ
オードDbを介して接続されている。第1のスイッチン
グ素子6より入力端子2側に、第1のスイッチング素子
6のウェル電位をホールド用コンデンサ8の電位に近い
値に保持するためのコンデンサ13が設けられている。
コンデンサ13のノードN2に第1のスイッチング素子
6のウェルW1が接続され、コンデンサ13の他端は接
地端子9に接続されている。第1のスイッチング素子6
のゲートとバッファ5の出力側との間に電圧源10が接
続されている。
The first switching element 6 has a drain connected to the node N1 of the holding capacitor 8, and a source connected to the drain of the second switching element 7. The source of the first switching element 6 is connected to the well W1. The source and the drain of the first switching element 6 are connected via a body diode Db whose cathode is on the drain side. A capacitor 13 for maintaining the well potential of the first switching element 6 at a value close to the potential of the holding capacitor 8 is provided on the input terminal 2 side of the first switching element 6.
The well W1 of the first switching element 6 is connected to the node N2 of the capacitor 13, and the other end of the capacitor 13 is connected to the ground terminal 9. First switching element 6
A voltage source 10 is connected between the gate of the buffer 5 and the output side of the buffer 5.

【0040】第2のスイッチング素子7は、ドレインが
コンデンサ13のノードN2に接続され、ウェルが接地
端子9に接続されている。第2のスイッチング素子7の
ゲートと接地端子9との間に電圧源11が接続されてい
る。
The second switching element 7 has a drain connected to the node N 2 of the capacitor 13 and a well connected to the ground terminal 9. A voltage source 11 is connected between the gate of the second switching element 7 and the ground terminal 9.

【0041】この発明では、第1のスイッチング素子6
より入力端子2側に設けられたコンデンサ13により、
第1のスイッチング素子6のウェル電位がホールド用コ
ンデンサ8の電位に近い値に保持される。従って、前記
各実施の形態と同様にチャージインジェクションが生じ
難くなる。また、ボディダイオードDbにより、ホール
ド用コンデンサ8から電流が入力側へ流れるのが防止さ
れる。
According to the present invention, the first switching element 6
By the capacitor 13 further provided on the input terminal 2 side,
The well potential of the first switching element 6 is maintained at a value close to the potential of the hold capacitor 8. Therefore, charge injection is unlikely to occur as in the above embodiments. The body diode Db prevents a current from flowing from the hold capacitor 8 to the input side.

【0042】ホールド用コンデンサ8のノードN1には
スイッチング素子6のウェルW1は接続されず、ドレイ
ンのみが接続されるため、ホールド用コンデンサ8のノ
ードN1からのリーク電流が低減される。
The well N1 of the switching element 6 is not connected to the node N1 of the holding capacitor 8, but only the drain is connected. Therefore, the leakage current from the node N1 of the holding capacitor 8 is reduced.

【0043】この実施の形態では前記実施の形態の
(1),(4)の効果を有する他に、次の効果を有す
る。 (6) ホールド用コンデンサ8のノードN1にはスイ
ッチング素子6のウェルW1が接続されず、ドレインの
みが接続される。従って、ホールド用コンデンサ8のノ
ードN1からのリーク電流が低減され、ドループレート
を小さくすることができる。その結果、前記第1及び第
2の実施の形態に比較して、ホールド用コンデンサ8の
ホールド電位の変動を低減できる。
This embodiment has the following effects in addition to the effects (1) and (4) of the above embodiment. (6) The well N1 of the switching element 6 is not connected to the node N1 of the holding capacitor 8, and only the drain is connected. Therefore, the leakage current from the node N1 of the holding capacitor 8 is reduced, and the droop rate can be reduced. As a result, the change in the hold potential of the hold capacitor 8 can be reduced as compared with the first and second embodiments.

【0044】(第4の実施の形態)次に第4の実施の形
態を図5に従って説明する。この実施の形態は電源電圧
が各スイッチング素子6,7のゲート耐圧を超える回路
にも適用できる点は第2の実施の形態と同じである。ホ
ールド用コンデンサ8のノードN1にはスイッチング素
子6のウェルW1が接続されずドレインのみが接続され
ている点と、第1のスイッチング素子6のウェル電位を
ホールド用コンデンサ8の電位に近い値に保持するため
のコンデンサ13が設けられている点とが第3の実施の
形態と同じである。そして、NチャネルのMOSFET
からなるスイッチング素子が3個直列に接続されている
点が前記各実施の形態と大きく異なっている。前記実施
の形態と同一部分は同一符号を付して詳しい説明を省略
する。
(Fourth Embodiment) Next, a fourth embodiment will be described with reference to FIG. This embodiment is the same as the second embodiment in that it can be applied to a circuit whose power supply voltage exceeds the gate breakdown voltage of each of the switching elements 6 and 7. The node N1 of the holding capacitor 8 is not connected to the well W1 of the switching element 6 and only the drain is connected, and the well potential of the first switching element 6 is held at a value close to the potential of the holding capacitor 8. The third embodiment is the same as the third embodiment in that a capacitor 13 is provided. And N-channel MOSFET
This embodiment is greatly different from the above embodiments in that three switching elements are connected in series. The same parts as those of the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【0045】第3のスイッチング素子14は、ソースが
第1のスイッチング素子6のソースに接続され、ドレイ
ンが第2のスイッチング素子7のドレインに接続されて
いる。第3のスイッチング素子14のソースはウェルW
3に接続されるとともに、コンデンサ13のノードN2
に接続されている。第3のスイッチング素子14のソー
スとドレインとは、カソードがドレイン側となるボディ
ダイオードDbを介して接続されている。
The third switching element 14 has a source connected to the source of the first switching element 6 and a drain connected to the drain of the second switching element 7. The source of the third switching element 14 is a well W
3 and the node N2 of the capacitor 13
It is connected to the. The source and the drain of the third switching element 14 are connected via a body diode Db whose cathode is on the drain side.

【0046】第1及び第3のスイッチング素子6,14
のゲートはサンプル時に電圧Vg1、ホールド時に電圧V
g0の電圧がそれぞれ発生する電圧源15に接続されてい
る。ただし、VthをMOSFETの閾値電圧としたと
き、Vg1>Vth>Vg0の関係に設定されている。電圧源
15はコンデンサ13のノードN2が非反転入力端子に
接続されたバッファ16の出力側に接続されている。
First and third switching elements 6, 14
Gate is the voltage V g1 at the time of sampling, and the voltage V
It is connected to a voltage source 15 that generates a voltage of g0 . However, when V th is the threshold voltage of the MOSFET, the relationship is set as V g1 > V th > V g0 . The voltage source 15 is connected to the output side of the buffer 16 in which the node N2 of the capacitor 13 is connected to the non-inverting input terminal.

【0047】第2のスイッチング素子7は第2の実施の
形態と同様に構成されている。即ち、第2のスイッチン
グ素子7のゲートは電圧源11に接続され、ソースがウ
ェルW2に接続されている。第2のスイッチング素子7
のソースとドレインとは、カソードがドレイン側となる
ボディダイオードDbを介して接続されている。
The second switching element 7 has the same configuration as in the second embodiment. That is, the gate of the second switching element 7 is connected to the voltage source 11, and the source is connected to the well W2. Second switching element 7
Are connected via a body diode Db whose cathode is on the drain side.

【0048】この実施の形態では前記実施の形態の
(1),(4)〜(6)と同様の効果を有する。 (第5の実施の形態)次に第5の実施の形態を図6に従
って説明する。この実施の形態では第1のスイッチング
素子6のウェル駆動用アンプ17と、第2のスイッチン
グ素子7のウェル駆動用アンプ18とが設けられている
点が前記各実施の形態と大きく異なっている。また、第
1及び第2のスイッチング素子6,7のゲートにサンプ
ル時に電圧Vg1+VOFF、ホールド時に電圧Vg1+VOFF
の電圧がそれぞれ発生する電圧源19,20が接続され
ている点も異なっている。ただし、VthをMOSFET
の閾値電圧としたとき、Vg1>Vth>Vg0の関係に設定
されている。前記実施の形態と同一部分は同一符号を付
して詳しい説明を省略する。
This embodiment has the same effects as (1), (4) to (6) of the above embodiment. (Fifth Embodiment) Next, a fifth embodiment will be described with reference to FIG. This embodiment is significantly different from the above embodiments in that a well driving amplifier 17 of the first switching element 6 and a well driving amplifier 18 of the second switching element 7 are provided. Further, the voltage V g1 + V OFF samples during the gates of the first and second switching elements 6 and 7, the voltage V g1 + V OFF during the hold
Are different from each other in that voltage sources 19 and 20 that generate respective voltages are connected. However, Vth is MOSFET
When the threshold voltage is set to the relationship of V g1> V th> V g0 . The same parts as those of the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【0049】第1のスイッチング素子6のウェル駆動用
アンプ17は出力端子が第1のスイッチング素子6のウ
ェルW1及び電圧源19に接続されている。ウェル駆動
用アンプ17の非反転入力端子は、一端がバッファ5の
出力側に接続された抵抗Rの他端と電流源21との接続
点に接続されている。
The output terminal of the well driving amplifier 17 of the first switching element 6 is connected to the well W 1 of the first switching element 6 and the voltage source 19. One end of the non-inverting input terminal of the well driving amplifier 17 is connected to a connection point between the other end of the resistor R whose one end is connected to the output side of the buffer 5 and the current source 21.

【0050】第2のスイッチング素子7のウェル駆動用
アンプ18は出力端子が第2のスイッチング素子7のウ
ェルW2及び電圧源20に接続されている。ウェル駆動
用アンプ18の非反転入力端子は、一端がバッファ4の
出力側に接続された抵抗Rの他端と電流源22との接続
点に接続されている。
The output terminal of the well driving amplifier 18 of the second switching element 7 is connected to the well W 2 of the second switching element 7 and the voltage source 20. One end of the non-inverting input terminal of the well driving amplifier 18 is connected to a connection point between the other end of the resistor R whose one end is connected to the output side of the buffer 4 and the current source 22.

【0051】この実施の形態では両スイッチング素子
6,7のウェル電位が前記各実施の形態より下がった状
態となる。この実施の形態では前記実施の形態の(4)
〜(6)と同様の効果の他に次の効果を有する。
In this embodiment, the well potentials of the switching elements 6 and 7 are lower than those of the above embodiments. In this embodiment, (4) of the above embodiment is used.
The following effects are obtained in addition to the same effects as (6).

【0052】(7) 各スイッチング素子6,7のウェ
ル電位がウェル駆動用アンプ17,18により供給され
る。従って、バッファ4,5に掛かる負荷が少なくな
る。 (8) 第1のスイッチング素子6のウェル電位が低く
なるため、寄生ダイオードによるウェルW1からソース
及びドレインへの電流の流れが抑制される。
(7) The well potentials of the switching elements 6 and 7 are supplied by the well driving amplifiers 17 and 18. Therefore, the load on the buffers 4 and 5 is reduced. (8) Since the well potential of the first switching element 6 decreases, the flow of current from the well W1 to the source and drain due to the parasitic diode is suppressed.

【0053】(第6の実施の形態)次に第6の実施の形
態を図7に従って説明する。この実施の形態では第1の
実施の形態の構成に、一般的に知られているクロックフ
ィールドスルーの補償回路を適用した構成となってい
る。第1の実施の形態と同一部分は同一符号を付して詳
しい説明を省略する。
(Sixth Embodiment) Next, a sixth embodiment will be described with reference to FIG. This embodiment has a configuration in which a generally known clock field-through compensation circuit is applied to the configuration of the first embodiment. The same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description is omitted.

【0054】第1のスイッチング素子6とバッファ5と
の間には、NチャネルのMOSFETからなり、ソース
・ドレイン間が短絡されかつウェルW4と接続されてい
る補償トランジスタ23が接続されている。補償トラン
ジスタ23のゲートはサンプル時に電圧Vg0、ホールド
時に電圧Vg1の電圧がそれぞれ発生する電圧源24に接
続されている。
Between the first switching element 6 and the buffer 5, there is connected a compensating transistor 23 comprising an N-channel MOSFET, whose source and drain are short-circuited and connected to the well W4. The gate of the compensation transistor 23 is connected to a voltage source 24 that generates a voltage V g0 during sampling and a voltage V g1 during holding.

【0055】この実施の形態では第1のスイッチング素
子6がオンからオフに変化する際、補償トランジスタ2
3はオフからオンに変化する。そして、第1のスイッチ
ング素子6の浮遊容量と補償トランジスタ23の浮遊容
量とが互いの電位差の変化を打ち消し合うように作用
し、クロックフィールドスルーが小さくなる。
In this embodiment, when the first switching element 6 changes from on to off, the compensation transistor 2
3 changes from off to on. Then, the stray capacitance of the first switching element 6 and the stray capacitance of the compensation transistor 23 act so as to cancel each other out of the change in the potential difference therebetween, and clock field through is reduced.

【0056】従って、この実施の形態においては、第1
の実施の形態の(1)〜(4)の効果の他に次の効果を
有する。 (9) 補償前の状態でのクロックフィールドスルーが
小さいため、補償トランジスタ23による補償後のクロ
ックフィールドスルーがより小さくなり、第1の実施の
形態に比較してホールド電位の変動をより抑制できる。
Therefore, in this embodiment, the first
The following effects are obtained in addition to the effects (1) to (4) of the embodiment. (9) Since the clock field through in the state before the compensation is small, the clock field through after the compensation by the compensation transistor 23 becomes smaller, and the fluctuation of the hold potential can be further suppressed as compared with the first embodiment.

【0057】実施の形態は前記に限定されるものではな
く、例えば、次のように具体化してもよい。 ○ 一般的に知られているクロックフィールドスルーの
補償回路を適用した構成は、第1の実施の形態に適用す
るものに限らず他の実施の形態に適用してもよい。例え
ば、図8に示すように、第2の実施の形態の構成に適用
してもよい。即ち、第1のスイッチング素子6とバッフ
ァ5との間にNチャネルのMOSFETからなる補償ト
ランジスタ23を、そのソースとドレインとが短絡され
た状態で直列に接続する。補償トランジスタ23はドレ
インが第1のスイッチング素子6のドレインと接続さ
れ、ウェルW4がコンデンサ13のノードN2と接続さ
れている。また、補償トランジスタ23のゲートはサン
プル時に電圧Vg0、ホールド時に電圧Vg1の電圧がそれ
ぞれ発生する電圧源24に接続されている。この実施の
形態では第2の実施の形態に比較してクロックフィール
ドスルーがより小さくなり、ホールド電位の変動をより
抑制できる。
The embodiment is not limited to the above, and may be embodied as follows, for example. The configuration to which the generally known clock field-through compensation circuit is applied is not limited to the one applied to the first embodiment, but may be applied to other embodiments. For example, as shown in FIG. 8, the present invention may be applied to the configuration of the second embodiment. That is, the compensation transistor 23 composed of an N-channel MOSFET is connected in series between the first switching element 6 and the buffer 5 with its source and drain short-circuited. The drain of the compensation transistor 23 is connected to the drain of the first switching element 6, and the well W4 is connected to the node N2 of the capacitor 13. The gate of the compensation transistor 23 is connected to a voltage source 24 that generates a voltage V g0 during sampling and a voltage V g1 during holding. In this embodiment, the clock field through is smaller than in the second embodiment, and the fluctuation of the hold potential can be further suppressed.

【0058】○ 第4の実施の形態において、バッファ
16を設ける代わりに、図9に示すように、電圧源15
を第1のスイッチング素子6及び第3のスイッチング素
子14のゲートとバッファ5の出力側との間に接続して
もよい。この場合、第4の実施の形態と同等の効果を有
し、しかも構造がより簡単になる。
In the fourth embodiment, instead of providing the buffer 16, as shown in FIG.
May be connected between the gates of the first switching element 6 and the third switching element 14 and the output side of the buffer 5. In this case, the same effects as those of the fourth embodiment can be obtained, and the structure can be simplified.

【0059】○ スイッチング素子6,7,14として
NチャネルのMOSFETに変えて、PチャネルのMO
SFETを使用した構成としてもよい。スイッチング素
子6,7,14としてNチャネルのMOSFETを使用
する構成は、入力電圧Vi が低い場合に適しており、入
力電圧Viが高い場合にはPチャネルのMOSFETを
使用した構成が好ましい。
The switching elements 6, 7, and 14 are replaced with N-channel MOSFETs and P-channel MOs.
A configuration using an SFET may be used. A configuration using N-channel MOSFETs as the switching elements 6, 7, 14 is suitable when the input voltage Vi is low, and a configuration using P-channel MOSFETs when the input voltage Vi is high is preferable.

【0060】○ 前記各実施の形態において、各スイッ
チング素子として、それぞれNチャネルのMOSFET
とPチャネルのMOSFETとが並列接続されたトラン
ジスタの組みで構成されたスイッチング素子を使用して
もよい。この場合、サンプリングされる入力電圧の範囲
を広くできる。
In each of the above embodiments, an N-channel MOSFET is used as each switching element.
A switching element formed of a set of transistors in which a P-channel MOSFET and a P-channel MOSFET are connected in parallel may be used. In this case, the range of the input voltage to be sampled can be widened.

【0061】○ 第5の実施の形態のように両スイッチ
ング素子6,7にそれぞれウェル駆動用アンプ17,1
8を設ける構成に代えて、いずれか一方のスイッチング
素子のウェル駆動用アンプのみを設けてもよい。
As in the fifth embodiment, well-driving amplifiers 17, 1 are connected to both switching elements 6, 7, respectively.
Instead of the configuration in which 8 is provided, only a well driving amplifier for one of the switching elements may be provided.

【0062】○ 前記各実施の形態において、第1のス
イッチング素子6のソースをホールド用コンデンサ8の
ノードN1に接続する代わりにドレインを接続し、ソー
スを入力側(第2のスイッチング素子側)に接続する構
成としてもよい。
In each of the above embodiments, instead of connecting the source of the first switching element 6 to the node N1 of the holding capacitor 8, the drain is connected and the source is connected to the input side (the second switching element side). It may be configured to be connected.

【0063】○ 前記各実施の形態において、第2のス
イッチング素子7のソースをバッファ4に接続する代わ
りにドレインを接続し、ソースを出力側(第1のスイッ
チング素子側)に接続する構成としてもよい。
In each of the above embodiments, the source of the second switching element 7 may be connected to the drain instead of connecting to the buffer 4 and the source may be connected to the output side (the first switching element side). Good.

【0064】○ バッファ4,5は必須ではなく、省略
してもよい。前記実施の形態から把握できる発明(技術
的思想)について、以下に記載する。
The buffers 4 and 5 are not essential and may be omitted. The invention (technical idea) that can be grasped from the embodiment will be described below.

【0065】(1) 請求項1〜請求項3のいずれかに
記載の発明において、前記第1のMOSトランジスタと
出力端子との間にソースとドレインが短絡されるととも
に第1のMOSトランジスタと導電型が同じMOSFE
Tからなる補償トランジスタが接続され、該補償トラン
ジスタのゲートには第1のMOSトランジスタのゲート
に供給される電圧と逆相の電圧が供給される。
(1) In the invention according to any one of claims 1 to 3, a source and a drain are short-circuited between the first MOS transistor and an output terminal, and the first MOS transistor is electrically connected to the first MOS transistor. MOSFE of the same type
A compensation transistor made of T is connected, and a voltage having a phase opposite to the voltage supplied to the gate of the first MOS transistor is supplied to the gate of the compensation transistor.

【0066】(2) 請求項1〜請求項5のいずれかに
記載の発明において、各スイッチング素子はそれぞれN
チャネルのMOSFETとPチャネルのMOSFETと
が並列接続された組みで構成されている。
(2) In the invention according to any one of claims 1 to 5, each switching element is N
It is composed of a set in which a channel MOSFET and a P-channel MOSFET are connected in parallel.

【0067】(3) 請求項1〜請求項5及び(1),
(2)のいずれかに記載の発明において、サンプルホー
ルド回路は入力端子及び出力端子にそれぞれバッファを
介して接続されている。
(3) Claims 1 to 5 and (1),
In the invention according to any one of (2), the sample-hold circuit is connected to the input terminal and the output terminal via a buffer.

【0068】(4) 請求項5に記載の発明において、
前記入力端子及び出力端子にはそれぞれバッファが接続
され、前記各電圧源はそれぞれ入力端子側又は出力端子
側のバッファの出力端子に接続されている。
(4) In the invention according to claim 5,
A buffer is connected to each of the input terminal and the output terminal, and each of the voltage sources is connected to an output terminal of the buffer on the input terminal side or the output terminal side.

【0069】[0069]

【発明の効果】以上詳述したように請求項1〜請求項6
に記載の発明によれば、簡単な構成でクロックフィール
ドスルーを低減できるとともに、ホールド用コンデンサ
に接続された第1のMOSトランジスタのゲート信号の
振幅を小さくできる。請求項3に記載の発明によれば、
電源電圧がスイッチング素子のゲート耐圧以上の回路に
おいても使用可能となる。請求項4〜請求項6に記載の
発明によれば、ドループレートの改善が可能になる。
As described in detail above, claims 1 to 6 are provided.
According to the invention described in (1), clock field through can be reduced with a simple configuration, and the amplitude of the gate signal of the first MOS transistor connected to the holding capacitor can be reduced. According to the invention described in claim 3,
It can be used in a circuit whose power supply voltage is higher than the gate breakdown voltage of the switching element. According to the fourth to sixth aspects of the present invention, the droop plate can be improved.

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

【図1】 第1の実施の形態の回路図。FIG. 1 is a circuit diagram of a first embodiment.

【図2】 同じく模式断面図。FIG. 2 is a schematic sectional view of the same.

【図3】 第2の実施の形態の回路図。FIG. 3 is a circuit diagram according to a second embodiment;

【図4】 第3の実施の形態の回路図。FIG. 4 is a circuit diagram of a third embodiment.

【図5】 第4の実施の形態の回路図。FIG. 5 is a circuit diagram of a fourth embodiment.

【図6】 第5の実施の形態の回路図。FIG. 6 is a circuit diagram of a fifth embodiment.

【図7】 第6の実施の形態の回路図。FIG. 7 is a circuit diagram of a sixth embodiment.

【図8】 別の実施の形態の回路図。FIG. 8 is a circuit diagram of another embodiment.

【図9】 別の実施の形態の回路図。FIG. 9 is a circuit diagram of another embodiment.

【図10】 従来技術の模式図。FIG. 10 is a schematic view of a conventional technique.

【図11】 別の従来技術の回路図。FIG. 11 is another prior art circuit diagram.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…サンプルホールド回路、2…入力端子、3…出力端
子、6…第1のスイッチング素子、7…第2のスイッチ
ング素子、8…ホールド用コンデンサ、9…接地端子、
10,12,15…電圧源、13…コンデンサ、17,
18…ウェル駆動用アンプ、Db…ボディダイオード、
D…ドレイン、G…ゲート、S…ソース、W1,W2…
ウェル。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Sample hold circuit, 2 ... Input terminal, 3 ... Output terminal, 6 ... First switching element, 7 ... Second switching element, 8 ... Holding capacitor, 9 ... Ground terminal,
10, 12, 15 ... voltage source, 13 ... capacitor, 17,
18: Well driving amplifier, Db: Body diode,
D: drain, G: gate, S: source, W1, W2 ...
Well.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 入力端子と出力端子との間に挿入され、
スイッチング素子としてMOSトランジスタを使用し、
出力端子と接地端子との間にホールド用コンデンサが接
続されたサンプルホールド回路であって、 前記ホールド用コンデンサの電位に第1のMOSトラン
ジスタのウェル電位を合わせ、該MOSトランジスタの
ゲートには、ウェル電位を基準にして、サンプル時に前
記第1のMOSトランジスタの閾値より高い電圧を発生
し、ホールド時に前記第1のMOSトランジスタの閾値
より低い電圧を発生する電圧源が接続され、ホールド時
に前記第1のMOSトランジスタのボディダイオードを
通して電流が流れるのを防止する第2のMOSトランジ
スタが前記第1のMOSトランジスタの入力端子側に設
けられ、サンプル時に前記第2のMOSトランジスタの
閾値より高い電圧を発生し、ホールド時に前記第2のM
OSトランジスタの閾値より低い電圧を発生する電圧源
が該第2のMOSトランジスタのゲートに接続されてい
るサンプルホールド回路。
1. An electronic device comprising: an input terminal inserted between an input terminal and an output terminal;
Using MOS transistors as switching elements,
A sample and hold circuit in which a holding capacitor is connected between an output terminal and a ground terminal, wherein the well potential of a first MOS transistor is adjusted to the potential of the holding capacitor, and the well of the MOS transistor is connected to a well. A voltage source for generating a voltage higher than the threshold value of the first MOS transistor at the time of sampling with reference to the potential and generating a voltage lower than the threshold value of the first MOS transistor at the time of holding is connected. A second MOS transistor for preventing a current from flowing through the body diode of the MOS transistor is provided on the input terminal side of the first MOS transistor, and generates a voltage higher than a threshold value of the second MOS transistor at the time of sampling. , The second M
A sample and hold circuit, wherein a voltage source for generating a voltage lower than a threshold value of the OS transistor is connected to a gate of the second MOS transistor.
【請求項2】 ホールド時に前記第1のMOSトランジ
スタのボディダイオードを通して電流が流れるのを防止
する前記第2のMOSトランジスタのウェル電位を入力
端子側の電圧に合わせ、サンプル時に前記第2のMOS
トランジスタの閾値より高い電圧を発生し、ホールド時
に前記第2のMOSトランジスタの閾値より低い電圧を
発生する電圧源が接続されている請求項1に記載のサン
プルホールド回路。
2. A well potential of said second MOS transistor, which prevents a current from flowing through a body diode of said first MOS transistor during a hold, to a voltage on an input terminal side, and said second MOS transistor at a time of sampling.
2. The sample and hold circuit according to claim 1, wherein a voltage source that generates a voltage higher than the threshold value of the transistor and generates a voltage lower than the threshold value of the second MOS transistor during holding is connected.
【請求項3】 前記各電圧源は電源電圧とは別系統で、
前記MOSトランジスタのゲート耐圧より低い電圧を印
加可能に構成されている請求項1又は請求項2に記載の
サンプルホールド回路。
3. Each of said voltage sources is separate from the power supply voltage,
3. The sample and hold circuit according to claim 1, wherein a voltage lower than a gate withstand voltage of the MOS transistor can be applied.
【請求項4】 前記スイッチング素子は直列に複数接続
され、第1のMOSトランジスタが前記ホールド用コン
デンサのノードにソース又はドレインにおいて接続され
るとともに、前記第1のMOSトランジスタより入力側
に該MOSトランジスタのウェル電位を前記ホールド用
コンデンサの電位に近い値に保持するためのコンデンサ
が設けられ、該コンデンサのノードに前記第1のMOS
トランジスタのウェルが接続されている請求項1〜請求
項3のいずれか一項に記載のサンプルホールド回路。
4. A plurality of the switching elements are connected in series, a first MOS transistor is connected to a node of the holding capacitor at a source or a drain, and the MOS transistor is connected to an input side of the first MOS transistor. For holding the well potential of the first MOS transistor at a value close to the potential of the holding capacitor, and the first MOS transistor is connected to the node of the capacitor.
The sample and hold circuit according to claim 1, wherein a well of the transistor is connected.
【請求項5】 前記第1のMOSトランジスタより入力
側に設けられ、該MOSトランジスタのウェル電位を前
記ホールド用コンデンサの電位に近い値に保持するため
のコンデンサに、MOSトランジスタのウェルと基板間
の容量を用いる請求項4に記載のサンプルホールド回
路。
5. A capacitor provided on the input side of the first MOS transistor for holding the well potential of the MOS transistor at a value close to the potential of the holding capacitor, between the well of the MOS transistor and the substrate. 5. The sample and hold circuit according to claim 4, wherein a capacitor is used.
【請求項6】 入力端子と出力端子との間に挿入さ
れ、スイッチング素子としてMOSトランジスタを使用
し、出力端子と接地端子との間にホールド用コンデンサ
が接続されたサンプルホールド回路であって、 前記ホールド用コンデンサと前記入力端子との間に2個
のMOSトランジスタを直列に設け、前記ホールド用コ
ンデンサ側に接続された第1のMOSトランジスタのゲ
ートには、ウェル電位を基準にして、サンプル時に前記
第1のMOSトランジスタの閾値より高い電圧を発生
し、ホールド時に前記第1のMOSトランジスタの閾値
より低い電圧を発生する電圧源が接続され、ホールド時
に前記第1のMOSトランジスタのボディダイオードを
通して電流が流れるのを防止するため入力側に設けられ
た第2のMOSトランジスタのゲートには、ウェル電位
を基準にして、サンプル時に前記第2のMOSトランジ
スタの閾値より高い電圧を発生し、ホールド時に前記第
2のMOSトランジスタの閾値より低い電圧を発生する
電圧源が接続され、前記第1のMOSトランジスタのウ
ェル電位を供給するウェル駆動用アンプ及び第2のMO
Sトランジスタのウェル電位を供給するウェル駆動用ア
ンプの少なくとも一方を設けたサンプルホールド回路。
6. A sample-and-hold circuit inserted between an input terminal and an output terminal, wherein a MOS transistor is used as a switching element, and a hold capacitor is connected between the output terminal and a ground terminal. Two MOS transistors are provided in series between the holding capacitor and the input terminal, and the gate of the first MOS transistor connected to the holding capacitor is connected to the well potential with reference to the well potential during sampling. A voltage source that generates a voltage higher than the threshold value of the first MOS transistor and generates a voltage lower than the threshold value of the first MOS transistor during holding is connected, and a current flows through the body diode of the first MOS transistor during holding. The gate of the second MOS transistor provided on the input side to prevent A voltage source that generates a voltage higher than the threshold value of the second MOS transistor at the time of sampling and generates a voltage lower than the threshold value of the second MOS transistor at the time of holding, with reference to the well potential; A well driving amplifier for supplying a well potential of the first MOS transistor;
A sample and hold circuit provided with at least one of a well driving amplifier for supplying a well potential of an S transistor.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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