JP2006216205A - Sample and hold circuit - Google Patents

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JP2006216205A JP2005030839A JP2005030839A JP2006216205A JP 2006216205 A JP2006216205 A JP 2006216205A JP 2005030839 A JP2005030839 A JP 2005030839A JP 2005030839 A JP2005030839 A JP 2005030839A JP 2006216205 A JP2006216205 A JP 2006216205A
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Naoo Okumura
直雄 奥村
Takuya Harada
卓哉 原田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a highly accurate sample and hold circuit, capable of preventing generation of wrong voltage due to the clock field-through of the switching operation of a switch. <P>SOLUTION: During a sampling period, a switching S1 and a switching circuit S4 are turned ON, while a switch S3 is turned OFF. During switching period, the switching circuit S4 is first switched to OFF state, the switch S1 is switched to OFF state, and then the switch S3 is switched to ON state. Transistors Q1 and Q2 are equal in size, and gate/drain capacitances Cn and Cp are equal. Thus, by properly setting the bias voltage TPH, when the switches S4a and S4b are switched to OFF states, charges Qn and Qp stored in the gate/drain capacitances Cn and Cp offset each other by clock field-through, so as not to be stored in a capacitor C1. During holding period, the switch S1 and the switch circuit S4 are switched to OFF states, and the switch S3 is switched to ON state. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は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.

サンプルホールド回路は、連続変化するアナログ入力信号をデジタル信号に変換するため、入力信号を一定時間サンプルとして取り出し(標本化、サンプリング)、そのサンプリングした入力信号の電圧を一定に保持(ホールド)して出力端子から出力する回路である。
サンプルホールド回路は、A/D変換器の前段に接続されたり、各種センサの出力端子に接続されるなど、電子回路に広く使用されている。
In order to convert a continuously changing analog input signal into a digital signal, the sample hold circuit takes out the input signal as a sample for a certain period of time (sampling, sampling), and holds (holds) the voltage of the sampled input signal constant. This circuit outputs from the output terminal.
Sample hold circuits are widely used in electronic circuits, such as being connected to the front stage of an A / D converter or connected to output terminals of various sensors.

従来より、第1〜第4のスイッチ回路、第1の容量、第2の容量、演算増幅器を含んで構成されたサンプルホールド回路が開示されている(特許文献1参照)。
第1のスイッチ回路は、一端がサンプルホールド回路の入力端に接続され、他端が第1の容量の一端に接続されている。
第2のスイッチ回路は、一端が基準電圧源端に接続され、他端が前記第1の容量に容量値が等しい第2の容量の一端に接続され、前記第1のスイッチ回路の立ち上がりに同期しかつデューティサイクルの小さい動作をする。
演算増幅器は、反転入力端が前記第1の容量の他端に接続され、正転入力端が前記第2の容量の一端に接続されている。
第3のスイッチ回路は、前記演算増幅器の出力端と前記第1の容量の前記一旦との間に挿入され、かつ前記第1のスイッチ回路と逆動作をする。
第4のスイッチ回路は、前記演算増幅器の前記反転入力端及び前記出力端との間に挿入され、かつ前記第2のスイッチ回路と同相動作する。
特開平2−202720号公報(第1〜5頁 図1〜図5)
Conventionally, a sample hold circuit including a first to a fourth switch circuit, a first capacitor, a second capacitor, and an operational amplifier has been disclosed (see Patent Document 1).
One end of the first switch circuit is connected to the input end of the sample and hold circuit, and the other end is connected to one end of the first capacitor.
The second switch circuit has one end connected to a reference voltage source end and the other end connected to one end of a second capacitor having a capacitance value equal to that of the first capacitor, and is synchronized with the rise of the first switch circuit. And operates with a small duty cycle.
The operational amplifier has an inverting input terminal connected to the other end of the first capacitor, and a normal rotation input terminal connected to one end of the second capacitor.
The third switch circuit is inserted between the output terminal of the operational amplifier and the first capacitor, and performs the reverse operation of the first switch circuit.
The fourth switch circuit is inserted between the inverting input terminal and the output terminal of the operational amplifier and operates in phase with the second switch circuit.
JP-A-2-202720 (pages 1-5, FIGS. 1-5)

電子回路において、高速なスイッチング動作を行うスイッチ回路には半導体型が使用されるが、半導体型の中でもCMOS(Complementary MOS)型トランスミッションゲート(アナログスイッチ)が主に使われている。
CMOS型トランスミッションゲートは、リーク電流,オフセット電圧,オン抵抗が小さく、モノリシックIC(Integrated Circuit)化した場合における半導体チップ上の占有面積(レイアウト面積)が小さいという特長をもつ。
In an electronic circuit, a semiconductor type is used for a switch circuit that performs a high-speed switching operation. Among semiconductor types, a CMOS (Complementary MOS) type transmission gate (analog switch) is mainly used.
The CMOS type transmission gate has a feature that the leakage current, the offset voltage, the on-resistance are small, and the occupied area (layout area) on the semiconductor chip is small when a monolithic IC (Integrated Circuit) is formed.

そして、特許文献1でも、前記スイッチ回路の具体例としてCMOS型トランスミッションゲートが開示されている。
尚、特許文献1では、トランスミッションゲートを「トランスファーゲート」と記載している。
Patent Document 1 also discloses a CMOS transmission gate as a specific example of the switch circuit.
In Patent Document 1, the transmission gate is described as a “transfer gate”.

CMOS型トランスミッションゲートでは、オン状態からオフ状態に切り替わるとき、CMOS型トランスミッションゲートを構成する両トランジスタの電極間(ゲート・ドレイン間およびゲート・ソース間)の寄生容量を介して電荷が流れる現象が起こる。尚、この現象は、クロック・フィールド・スルーと呼ばれる。   In a CMOS type transmission gate, when switching from an on state to an off state, a phenomenon occurs in which charge flows through a parasitic capacitance between the electrodes of the two transistors constituting the CMOS type transmission gate (between the gate and drain and between the gate and source). . This phenomenon is called clock field through.

特許文献1の技術において、第2のスイッチ回路および第2の容量を省いた場合には、第4のスイッチ回路がオン状態からオフ状態に切り替わるとき、第4のスイッチ回路を構成するCMOS型トランスミッションゲートのクロック・フィールド・スルーによる注入電荷が第1の容量に蓄積され、サンプルホールド回路の入力電圧と出力電圧との間に当該注入電荷による誤差電圧が生じる。   In the technique of Patent Document 1, when the second switch circuit and the second capacitor are omitted, when the fourth switch circuit is switched from the on state to the off state, the CMOS transmission that constitutes the fourth switch circuit The injected charge due to the clock field through of the gate is accumulated in the first capacitor, and an error voltage due to the injected charge is generated between the input voltage and the output voltage of the sample hold circuit.

そこで、特許文献1の技術では、第2のスイッチ回路および第2の容量を設け、第2のスイッチ回路がオン状態からオフ状態に切り替わるとき、第2のスイッチ回路を構成するCMOS型トランスミッションゲートのクロック・フィールド・スルーによる注入電荷を第2の容量に蓄積させている。
ここで、第2の容量と第1の容量の容量値は等しく、第2のスイッチ回路と第4のスイッチ回路とは同時にオン状態からオフ状態に切り替わる。
Therefore, in the technique of Patent Document 1, the second switch circuit and the second capacitor are provided, and when the second switch circuit is switched from the on state to the off state, the CMOS type transmission gate constituting the second switch circuit is provided. Charges injected by the clock field through are accumulated in the second capacitor.
Here, the capacitance values of the second capacitor and the first capacitor are equal, and the second switch circuit and the fourth switch circuit are simultaneously switched from the on state to the off state.

そのため、第4のスイッチ回路のクロック・フィールド・スルーによる第1注入電荷が演算増幅器の反転入力端(反転入力端子)に流れ込むのと同時に、第2のスイッチ回路のクロック・フィールド・スルーによる第2注入電荷が演算増幅器の正転入力端(非反転入力端子)に流れ込む。
ここで、第1注入電荷と第2注入電荷とは等しいため、第1注入電荷による誤差電圧と第2注入電荷による誤差電圧とが互いにキャンセルし合い、サンプルホールド回路の入力電圧と出力電圧は等しくなる。
Therefore, the first injected charge due to the clock field through of the fourth switch circuit flows into the inverting input terminal (inverting input terminal) of the operational amplifier, and at the same time, the second charge due to the clock field through of the second switch circuit. The injected charge flows into the normal input terminal (non-inverting input terminal) of the operational amplifier.
Here, since the first injected charge and the second injected charge are equal, the error voltage due to the first injected charge and the error voltage due to the second injected charge cancel each other, and the input voltage and the output voltage of the sample hold circuit are equal. Become.

しかし、特許文献1の技術には、以下の問題がある。
[第1問題]
特許文献1の技術において、前記した誤差電圧のキャンセルを完全に行うには、基準電圧源の電圧と、演算増幅器の出力端の電圧(サンプルホールド回路の出力電圧)とが同一電圧でなければならない。
しかし、実際には基準電圧源の電圧と出力電圧とが違うため、前記した誤差電圧のキャンセルを完全に行うことは困難であり、キャンセルしきれずに残った誤差電圧が、サンプルホールド回路の入力電圧と出力電圧との間の誤差電圧になるという問題がある。
However, the technique of Patent Document 1 has the following problems.
[First problem]
In the technique of Patent Document 1, in order to completely cancel the error voltage described above, the voltage of the reference voltage source and the voltage at the output terminal of the operational amplifier (the output voltage of the sample hold circuit) must be the same voltage. .
However, since the voltage of the reference voltage source and the output voltage are actually different, it is difficult to completely cancel the above error voltage, and the error voltage remaining without being canceled is the input voltage of the sample hold circuit. There is a problem that it becomes an error voltage between the output voltage and the output voltage.

尚、CMOS型トランスミッションゲートに限らず、他の型式の半導体型スイッチ回路(例えば、ダイオードブリッジ型、バイポーラトランジスタ型など)を用いた場合でも、前記と同様にスイッチ回路のクロック・フィールド・スルーによる誤差電圧が生じる。   Even when other types of semiconductor switch circuits (for example, diode bridge type, bipolar transistor type, etc.) are used in addition to the CMOS type transmission gate, errors due to clock field through of the switch circuit are the same as described above. A voltage is generated.

[第2問題]
コンデンサ(静電容量)は、モノリシックIC化した場合に半導体チップ上のレイアウト面積がMOSトランジスタに比べて大きくなり、十分なホールド時間を得るには大きなレイアウト面積が必要となる。
特許文献1の技術では、第2の容量の分だけ、サンプルホールド回路をモノリシックIC化した場合に半導体チップ上のレイアウト面積が増大し、半導体チップの面積縮小化の障害になるという問題がある。
[Second problem]
When the capacitor (capacitance) is monolithic IC, the layout area on the semiconductor chip is larger than that of the MOS transistor, and a large layout area is required to obtain a sufficient hold time.
The technique of Patent Document 1 has a problem that when the sample-and-hold circuit is formed as a monolithic IC by the amount of the second capacitor, the layout area on the semiconductor chip increases, which hinders the area reduction of the semiconductor chip.

本発明は上記問題を解決するためになされたものであって、その目的は、スイッチの切替動作のクロック・フィールド・スルーによる誤差電圧の発生を防止することが可能で高精度なサンプルホールド回路を提供することにある。
また、本発明の別の目的は、モノリシックIC化した場合に半導体チップ上のレイアウト面積を小さくして高集積化を図ること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 to solve the above-described problem, and an object of the present invention is to provide a highly accurate sample-and-hold circuit capable of preventing the occurrence of an error voltage due to clock field through of switch switching operation. It is to provide.
Another object of the present invention is to provide a sample and hold circuit capable of achieving high integration by reducing a layout area on a semiconductor chip when a monolithic IC is formed.

請求項1に記載の発明は、
入力端子に印加された入力電圧をサンプリングし、そのサンプリングした入力電圧をホールドして出力端子から出力するサンプルホールド回路において、
前記入力電圧によって充電されるコンデンサと、
前記入力端子と前記コンデンサの第1電極との間に接続された第1スイッチと、
前記出力端子と前記コンデンサの第1電極との間に接続された第2スイッチと、
前記コンデンサの第2電極に反転入力端子が接続された差動増幅器と、
前記差動増幅器の非反転入力端子に基準電圧を印加する基準電圧源と、
前記差動増幅器の出力電圧を増幅して前記出力端子から出力する第1出力回路と、
前記差動増幅器の出力電圧を増幅して前記差動増幅器の反転入力端子へ出力する第2出力回路と、
前記差動増幅器と前記第2出力回路との間に接続された第3スイッチと
を備え、
前記差動増幅器と前記第1出力回路および前記第2出力回路とから演算増幅器が構成され、
前記第2出力回路は、直列接続された導電型の異なる第1トランジスタおよび第2トランジスタを備え、
前記第3スイッチはそのオン動作時に、前記差動増幅器の出力端子と前記第1トランジスタの入力側とを接続すると共に、前記第2トランジスタにバイアス電圧を印加してオンさせ、
前記第3スイッチはそのオフ動作時に、前記第1トランジスタおよび前記第2トランジスタを共にオフさせ、
前記第3スイッチは第1スイッチのオン動作に同期して同相動作し、前記第2スイッチは前記第1スイッチのオン動作に同期して逆相動作することを技術的特徴とする。
The invention described in claim 1
In the sample hold circuit that samples the input voltage applied to the input terminal, holds the sampled input voltage and outputs it from the output terminal,
A capacitor charged by the input voltage;
A first switch connected between the input terminal and the first electrode of the capacitor;
A second switch connected between the output terminal and the first electrode of the capacitor;
A differential amplifier having an inverting input terminal connected to the second electrode of the capacitor;
A reference voltage source for applying a reference voltage to a non-inverting input terminal of the differential amplifier;
A first output circuit that amplifies the output voltage of the differential amplifier and outputs the amplified output voltage from the output terminal;
A second output circuit that amplifies the output voltage of the differential amplifier and outputs the amplified output voltage to the inverting input terminal of the differential amplifier;
A third switch connected between the differential amplifier and the second output circuit;
An operational amplifier is composed of the differential amplifier, the first output circuit, and the second output circuit,
The second output circuit includes first and second transistors of different conductivity types connected in series,
The third switch connects the output terminal of the differential amplifier and the input side of the first transistor, and applies a bias voltage to the second transistor to turn it on when the third switch is turned on.
The third switch turns off both the first transistor and the second transistor during the off operation,
Technically, the third switch operates in the same phase in synchronization with the ON operation of the first switch, and the second switch operates in the reverse phase in synchronization with the ON operation of the first switch.

請求項2に記載の発明は、
請求項1に記載のサンプルホールド回路において、
前記第1スイッチは一定のデューティサイクルでオンオフ動作を繰り返し、
前記第3スイッチのオンオフ動作のデューティサイクルは、前記第1スイッチのデューティサイクルに対して第1遅延時間だけ小さく設定されていることを技術的特徴とする。
The invention described in claim 2
The sample and hold circuit according to claim 1,
The first switch repeats on / off operation at a constant duty cycle,
The duty cycle of the on / off operation of the third switch is technically characterized by being set smaller than the duty cycle of the first switch by a first delay time.

請求項3に記載の発明は、
請求項2に記載のサンプルホールド回路において、
前記第2スイッチのオンオフ動作のデューティサイクルは、前記第1スイッチのデューティサイクルに対して第2遅延時間だけ小さく設定されていることを技術的特徴とする。
The invention according to claim 3
The sample and hold circuit according to claim 2,
The duty cycle of the on / off operation of the second switch is technically characterized by being set smaller than the duty cycle of the first switch by a second delay time.

請求項4に記載の発明は、
請求項1〜3のいずれか1項に記載のサンプルホールド回路において、
前記差動増幅器の出力電圧に基づいて、前記第2トランジスタに印加される前記バイアス電圧を生成するバイアス電圧生成回路を備えたことを技術的特徴とする。
The invention according to claim 4
The sample and hold circuit according to any one of claims 1 to 3,
A technical feature is that a bias voltage generation circuit is provided that generates the bias voltage applied to the second transistor based on an output voltage of the differential amplifier.

請求項5に記載の発明は、
請求項1〜4のいずれか1項に記載のサンプルホールド回路において、
前記第2出力回路はCMOS型バッファ回路であり、
前記第1トランジスタはNチャネルMOSトランジスタであり、
前記第2トランジスタはPチャネルMOSトランジスタであり、
前記第3スイッチはそのオン動作時に、前記差動増幅器の出力端子と前記第1トランジスタのゲートとを接続すると共に、前記第2トランジスタのゲートにバイアス電圧を印加してオンさせ、
前記第3スイッチはそのオフ動作時に、前記第1トランジスタのゲートに低い電圧を印加してオフさせると共に、前記第2トランジスタのゲートに高い電圧を印加してオフさせることを技術的特徴とする。
The invention described in claim 5
In the sample hold circuit according to any one of claims 1 to 4,
The second output circuit is a CMOS buffer circuit;
The first transistor is an N-channel MOS transistor;
The second transistor is a P-channel MOS transistor;
The third switch connects the output terminal of the differential amplifier and the gate of the first transistor, and applies a bias voltage to the gate of the second transistor to turn on the third switch.
The third switch is characterized by applying a low voltage to the gate of the first transistor and turning it off by applying a high voltage to the gate of the second transistor when the third switch is turned off.

請求項6に記載の発明は、
請求項1〜4のいずれか1項に記載のサンプルホールド回路において、
前記第2出力回路はCMOS型バッファ回路であり、
前記第1トランジスタはPチャネルMOSトランジスタであり、
前記第2トランジスタはNチャネルMOSトランジスタであり、
前記第3スイッチはそのオン動作時に、前記差動増幅器の出力端子と前記第1トランジスタのゲートとを接続すると共に、前記第2トランジスタのゲートにバイアス電圧を印加してオンさせ、
前記第3スイッチはそのオフ動作時に、前記第1トランジスタのゲートに高い電圧を印加してオフさせると共に、前記第2トランジスタのゲートに低い電圧を印加してオフさせることを技術的特徴とする。
The invention described in claim 6
In the sample hold circuit according to any one of claims 1 to 4,
The second output circuit is a CMOS buffer circuit;
The first transistor is a P-channel MOS transistor;
The second transistor is an N-channel MOS transistor;
The third switch connects the output terminal of the differential amplifier and the gate of the first transistor, and applies a bias voltage to the gate of the second transistor to turn on the third switch.
The third switch is characterized by applying a high voltage to the gate of the first transistor and turning it off by applying a low voltage to the gate of the second transistor when the third switch is turned off.

(請求項1)
請求項1の発明のサンプル期間において、第1スイッチおよび第3スイッチはオン状態、第2スイッチはオフ状態に切替制御される。
入力電圧は、オン状態の第1スイッチを介してコンデンサに印加され、その入力電圧によってコンデンサが充電される。
(Claim 1)
In the sample period of the first aspect of the invention, the first switch and the third switch are controlled to be switched on and the second switch is switched off.
The input voltage is applied to the capacitor via the first switch in the on state, and the capacitor is charged by the input voltage.

このとき、第3スイッチがオン状態であるため演算増幅器には負帰還がかけられ、イマジナル・ショートにより演算増幅器(差動増幅器)の各入力端子間の電圧(差動入力電圧)はゼロになるため、反転入力端子の電圧は、非反転入力端子の電圧(基準電圧)に等しくなる。
しかし、演算増幅器に入力オフセット電圧がある場合には、反転入力端子の電圧は、基準電圧に入力オフセット電圧を加算した値になる。
よって、サンプル期間においてコンデンサに蓄積される電荷は、基準電圧に入力オフセット電圧を加算した値から入力電圧を減算した値に、コンデンサの静電容量を乗算した値になる。
At this time, since the third switch is in the ON state, negative feedback is applied to the operational amplifier, and the voltage (differential input voltage) between the input terminals of the operational amplifier (differential amplifier) becomes zero due to an imaginary short. Therefore, the voltage of the inverting input terminal becomes equal to the voltage (reference voltage) of the non-inverting input terminal.
However, when the operational amplifier has an input offset voltage, the voltage at the inverting input terminal is a value obtained by adding the input offset voltage to the reference voltage.
Therefore, the charge accumulated in the capacitor during the sample period becomes a value obtained by multiplying the value obtained by subtracting the input voltage from the value obtained by adding the input offset voltage to the reference voltage, and the capacitance of the capacitor.

次に、切替期間において、第1スイッチおよび第3スイッチはオフ状態に切り替えられ、第2スイッチはオン状態に切り替えられる。
このとき、第3スイッチがオン動作からオフ動作に切り替わる際に、第3スイッチを構成する半導体スイッチ回路のクロック・フィールド・スルーによる注入電荷が生じる。
そして、第3スイッチのクロック・フィールド・スルーによる注入電荷は、第2出力回路の各トランジスタの電極間容量に蓄積される。
Next, in the switching period, the first switch and the third switch are switched to the off state, and the second switch is switched to the on state.
At this time, when the third switch is switched from the on operation to the off operation, an injection charge is generated due to clock field through of the semiconductor switch circuit constituting the third switch.
The injected charge due to the clock field through of the third switch is accumulated in the interelectrode capacitance of each transistor of the second output circuit.

ここで、第3スイッチがオン動作時の第2トランジスタの入力側電圧はバイアス電圧であり、そのバイアス電圧と、第3スイッチがオフ動作時の第2トランジスタの入力側電圧との差電圧を第1差電圧(ΔVp)とする。
また、第3スイッチがオン動作時の第1トランジスタの入力側電圧は差動増幅器の出力電圧であり、その出力電圧と、第3スイッチがオフ動作時の第1トランジスタの入力側電圧との差電圧を第2差電圧(ΔVn)とする。
Here, the input side voltage of the second transistor when the third switch is on is a bias voltage, and the difference voltage between the bias voltage and the input side voltage of the second transistor when the third switch is off is the first voltage. One differential voltage (ΔVp) is assumed.
The input side voltage of the first transistor when the third switch is on is the output voltage of the differential amplifier, and the difference between the output voltage and the input side voltage of the first transistor when the third switch is off. The voltage is defined as a second differential voltage (ΔVn).

ここで、各トランジスタを同一トランジスタサイズにすると、各トランジスタ2の電極間容量は等しくなる。
よって、バイアス電圧を適宜設定することにより、第1差電圧と第2差電圧をほぼ等しくすれば、各トランジスタの電極間容量に蓄積される電荷をほぼ等しくすることが可能になり、当該各電荷は互いに打ち消し合って消滅し、当該各電荷がコンデンサに蓄積されるのを防止できる。
Here, if each transistor is made the same transistor size, the capacitance between the electrodes of each transistor 2 becomes equal.
Therefore, by appropriately setting the bias voltage, if the first difference voltage and the second difference voltage are made substantially equal, the charges accumulated in the interelectrode capacitance of each transistor can be made almost equal. Cancel each other and disappear, and the charge can be prevented from being accumulated in the capacitor.

そして、ホールド期間(出力期間)において、第1スイッチおよび第3スイッチはオフ状態、第2スイッチはオン状態に切替制御される。
ホールド期間においてコンデンサに蓄積される電荷は、基準電圧に入力オフセット電圧を加算した値から第1出力回路の出力電圧(サンプルホールド回路の出力電圧)を減算した値に、コンデンサの静電容量を乗算した値になる。
In the hold period (output period), the first switch and the third switch are controlled to be switched off and the second switch is switched on.
The charge accumulated in the capacitor during the hold period is multiplied by the capacitance of the capacitor by the value obtained by subtracting the output voltage of the first output circuit (the output voltage of the sample hold circuit) from the value obtained by adding the input offset voltage to the reference voltage. It becomes the value.

サンプル期間においてコンデンサに蓄積される電荷と、ホールド期間においてコンデンサに蓄積される電荷とは保持されて同じであるため、入力電圧と出力電圧も等しくなる。
また、演算増幅器の入力オフセット電圧もキャンセルされる。
Since the charge accumulated in the capacitor in the sample period and the charge accumulated in the capacitor in the hold period are held and the same, the input voltage and the output voltage are also equal.
The input offset voltage of the operational amplifier is also canceled.

従って、請求項1の発明によれば、サンプルホールド回路の入力電圧と出力電圧との間に、第3スイッチのクロック・フィールド・スルーによる誤差電圧が発生するのを防止すると共に、演算増幅器の入力オフセット電圧による誤差電圧が発生するのを防止し、入力電圧と出力電圧とを等しくすることが可能になるため、高精度なサンプルホールド回路を実現できる。   Therefore, according to the first aspect of the present invention, it is possible to prevent an error voltage due to the clock field through of the third switch from being generated between the input voltage and the output voltage of the sample hold circuit, and to input the operational amplifier. Since an error voltage due to the offset voltage is prevented and the input voltage and the output voltage can be made equal, a highly accurate sample-and-hold circuit can be realized.

また、請求項1の発明によれば、基準電圧源の基準電圧と出力電圧とが違っている場合でも、第3スイッチのクロック・フィールド・スルーによる誤差電圧が発生せず、クロック・フィールド・スルーの影響を受けないため、特許文献1の技術の前記第1問題を解決できる。   According to the first aspect of the present invention, even when the reference voltage of the reference voltage source is different from the output voltage, the error voltage due to the clock field through of the third switch does not occur, and the clock field through Therefore, the first problem of the technique of Patent Document 1 can be solved.

加えて、請求項1の発明によれば、特許文献1の第1の容量に該当するコンデンサを設けるだけで、特許文献1の第2の容量に該当するコンデンサを設ける必要がないため、サンプルホールド回路をモノリシックIC化した場合における半導体チップ上のレイアウト面積を小さくして高集積化を図ることが可能になり、特許文献1の技術の前記第2問題を解決できる。   In addition, according to the first aspect of the present invention, only the capacitor corresponding to the first capacitance of Patent Document 1 is provided, and it is not necessary to provide the capacitor corresponding to the second capacitance of Patent Document 1. When the circuit is formed as a monolithic IC, the layout area on the semiconductor chip can be reduced to achieve high integration, and the second problem of the technique of Patent Document 1 can be solved.

(請求項2)
請求項2の発明によれば、第1遅延時間を設定することにより、第1スイッチがオン状態からオフ状態に切り替わる際の入力電圧の変動の影響を受けることなく、第3スイッチをオン状態からオフ状態に切り替えることが可能になるため、第3スイッチがオフ状態に切り替わった時点における入力電圧を高精度にサンプルホールドできる。
(Claim 2)
According to the invention of claim 2, by setting the first delay time, the third switch is switched from the on state without being affected by the fluctuation of the input voltage when the first switch is switched from the on state to the off state. Since it is possible to switch to the off state, the input voltage at the time when the third switch is switched to the off state can be sampled and held with high accuracy.

尚、第1遅延時間については、カット・アンド・トライで実験的に最適値を見つけて設定すればよく、例えば、第1スイッチがオン状態になっている時間の1/5に設定すればよい。
この場合、第1スイッチのオンオフ動作のデューティサイクルを50%にすれば、第3スイッチのオンオフ動作のデューティサイクルは第1遅延時間分だけ小さい40%になる。
The first delay time may be set by experimentally finding an optimum value by cut-and-try. For example, the first delay time may be set to 1/5 of the time during which the first switch is on. .
In this case, if the duty cycle of the on / off operation of the first switch is 50%, the duty cycle of the on / off operation of the third switch is 40%, which is smaller by the first delay time.

(請求項3)
請求項3の発明によれば、第2遅延時間を設定することにより、第1スイッチがオフ状態に完全に切り替わった後で第2スイッチをオン状態に切り替え、第1スイッチおよび第2スイッチが同時にオン状態になるのを確実に防止可能になるため、入力電圧を正確にサンプルホールドできる。
(Claim 3)
According to the invention of claim 3, by setting the second delay time, the second switch is switched to the on state after the first switch is completely switched to the off state, and the first switch and the second switch are simultaneously Since it is possible to reliably prevent the ON state, the input voltage can be accurately sampled and held.

尚、第2遅延時間については、カット・アンド・トライで実験的に最適値を見つけて設定すればよく、例えば、第1スイッチがオン状態になっている時間の1/5に設定すればよい。
この場合、第1スイッチのオンオフ動作のデューティサイクルを50%にすれば、第2スイッチのオンオフ動作のデューティサイクルは第2遅延時間分だけ小さい40%になる。
The second delay time may be set by experimentally finding an optimum value by cut-and-try, for example, by setting it to 1/5 of the time during which the first switch is on. .
In this case, if the duty cycle of the on / off operation of the first switch is 50%, the duty cycle of the on / off operation of the second switch is 40%, which is smaller by the second delay time.

(請求項4:第2実施形態または第4実施形態に該当)
請求項4の発明によれば、差動増幅器の出力電圧に基づいてバイアス電圧を生成することにより、請求項1の発明の前記各差電圧(ΔVn,ΔVp)が等しくなるようなバイアス電圧を容易かつ確実に設定できるため、請求項1の発明の作用・効果を更に確実に得ることができる。
(Claim 4: Corresponds to the second embodiment or the fourth embodiment)
According to the invention of claim 4, by generating the bias voltage based on the output voltage of the differential amplifier, the bias voltage that makes the difference voltages (ΔVn, ΔVp) of the invention of claim 1 equal can be easily obtained. And since it can set reliably, the effect | action and effect of invention of Claim 1 can be obtained still more reliably.

(請求項5:第1実施形態または第2実施形態に該当)
請求項5の発明では、第2出力回路を高性能なCMOS型バッファ回路で構成している。CMOS型バッファ回路は、他の型式のバッファ回路(例えば、バイポーラトランジスタを用いたバッファ回路など)に比べて、簡単な構成で高性能であり、モノリシックIC化した場合における半導体チップ上のレイアウト面積が小さいため、請求項1〜4の発明の作用・効果を更に確実に得ることができる。
(Claim 5: Corresponds to the first embodiment or the second embodiment)
In the invention of claim 5, the second output circuit is composed of a high-performance CMOS buffer circuit. Compared with other types of buffer circuits (for example, buffer circuits using bipolar transistors), the CMOS type buffer circuit has a simple configuration and high performance, and the layout area on the semiconductor chip in the case of a monolithic IC is large. Since it is small, the operation and effect of the inventions of claims 1 to 4 can be obtained more reliably.

(請求項6:第3実施形態または第4実施形態に該当)
請求項6の発明においても、請求項5の発明と同様の作用・効果が得られる。
(Claim 6: Corresponds to the third embodiment or the fourth embodiment)
Also in the invention of claim 6, the same operation and effect as those of the invention of claim 5 can be obtained.

(用語の説明)
尚、上述した[課題を解決するための手段]に記載した構成要素と、後述する[発明を実施するための最良の形態]に記載した構成部材との対応関係は以下のようになっている。
(Explanation of terms)
The correspondence between the constituent elements described in [Means for Solving the Problems] described above and the constituent members described in [Best Mode for Carrying Out the Invention] described below is as follows. .

「第1スイッチ」は、スイッチS1に該当する。
「第2スイッチ」は、スイッチS3に該当する。
「第3スイッチ」は、スイッチ回路S4(スイッチS4a,S4b)に該当する。
「第1出力回路」は、出力回路OCbに該当する。
「第2出力回路」は、出力回路OCaに該当する。
The “first switch” corresponds to the switch S1.
The “second switch” corresponds to the switch S3.
The “third switch” corresponds to the switch circuit S4 (switches S4a and S4b).
The “first output circuit” corresponds to the output circuit OCb.
The “second output circuit” corresponds to the output circuit OCa.

「第1トランジスタ」は、第1実施形態のサンプルホールド回路10または第2実施形態のサンプルホールド回路20ではトランジスタQ1に該当し、第3実施形態のサンプルホールド回路30または第4実施形態のサンプルホールド回路40ではトランジスタQ2に該当する。
「第1トランジスタの入力側」は、トランジスタQ1またはトランジスタQ2のゲートに該当する。
The “first transistor” corresponds to the transistor Q1 in the sample hold circuit 10 of the first embodiment or the sample hold circuit 20 of the second embodiment, and the sample hold circuit 30 of the third embodiment or the sample hold of the fourth embodiment. In the circuit 40, it corresponds to the transistor Q2.
The “input side of the first transistor” corresponds to the gate of the transistor Q1 or the transistor Q2.

「第2トランジスタ」は、第1実施形態のサンプルホールド回路10または第2実施形態のサンプルホールド回路20ではトランジスタQ2に該当し、第3実施形態のサンプルホールド回路30または第4実施形態のサンプルホールド回路40ではトランジスタQ1に該当する。
「第1遅延時間」は、遅延時間taに該当する。
「第2遅延時間」は、遅延時間tbに該当する。
The “second transistor” corresponds to the transistor Q2 in the sample and hold circuit 10 of the first embodiment or the sample and hold circuit 20 of the second embodiment, and the sample and hold circuit 30 of the third embodiment or the sample and hold of the fourth embodiment. In the circuit 40, it corresponds to the transistor Q1.
The “first delay time” corresponds to the delay time ta.
The “second delay time” corresponds to the delay time tb.

以下、本発明を具体化した各実施形態について図面を参照しながら説明する。尚、各実施形態において、同一構成部材については符号を等しくすると共に、同一内容の箇所については重複説明を省略してある。   Hereinafter, embodiments embodying the present invention will be described with reference to the drawings. In each embodiment, the same constituent members are denoted by the same reference numerals, and redundant description of the same content is omitted.

(第1実施形態)
図1は、第1実施形態のサンプルホールド回路10を示す回路図である。
サンプルホールド回路10は、不平衡型の演算増幅器(オペアンプ)OP、スイッチS1,S3、基準電圧源VB、コンデンサC1、入力端子Vin、出力端子Vout、制御回路11から構成されている。
不平衡型の演算増幅器OPは、不平衡型の差動増幅器DA、出力回路OCa,OCb、端子AOUTa,AOUTb、電源端子VDD、スイッチ回路S4、位相補償回路PCから構成されている。
(First embodiment)
FIG. 1 is a circuit diagram showing a sample and hold circuit 10 of the first embodiment.
The sample and hold circuit 10 includes an unbalanced operational amplifier (op-amp) OP, switches S1 and S3, a reference voltage source VB, a capacitor C1, an input terminal Vin, an output terminal Vout, and a control circuit 11.
The unbalanced operational amplifier OP includes an unbalanced differential amplifier DA, output circuits OCa and OCb, terminals AOUTa and AOUTb, a power supply terminal VDD, a switch circuit S4, and a phase compensation circuit PC.

入力端子Vinは、直列接続されたスイッチS1およびコンデンサC1を介して差動増幅器DAの反転入力端子INMに接続されると共に、スイッチS3を介して出力端子Voutに接続されている。
つまり、コンデンサC1の第1電極はスイッチS1に接続され、コンデンサC1の第2電極は差動増幅器DAの反転入力端子INMに接続されている。
差動増幅器DAの反転入力端子INMおよび非反転入力端子(正転入力端)INPは、演算増幅器OPの反転入力端子および非反転入力端子として機能する。
差動増幅器DAの非反転入力端子INPは基準電圧源VBに接続され、一定電圧である基準電圧VBが印加されている。
The input terminal Vin is connected to the inverting input terminal INM of the differential amplifier DA through the switch S1 and the capacitor C1 connected in series, and is connected to the output terminal Vout through the switch S3.
That is, the first electrode of the capacitor C1 is connected to the switch S1, and the second electrode of the capacitor C1 is connected to the inverting input terminal INM of the differential amplifier DA.
The inverting input terminal INM and the non-inverting input terminal (normal input terminal) INP of the differential amplifier DA function as an inverting input terminal and a non-inverting input terminal of the operational amplifier OP.
A non-inverting input terminal INP of the differential amplifier DA is connected to a reference voltage source VB, and a reference voltage VB which is a constant voltage is applied.

出力回路OCaは、NチャネルMOSトランジスタQ1およびPチャネルMOSトランジスタQ2から構成されたCMOS型バッファ回路である。各トランジスタQ1,Q2は直列接続され、トランジスタQ1のソースは接地され、トランジスタQ2のソースは電源端子VDDに接続されて電源電圧VDDが印加されている。
各トランジスタQ1,Q2のドレインは、端子AOUTaを介して差動増幅器DAの反転入力端子INMに接続されている。
各トランジスタQ1,Q2のゲートはスイッチ回路S4に接続されている。
The output circuit OCa is a CMOS buffer circuit composed of an N channel MOS transistor Q1 and a P channel MOS transistor Q2. The transistors Q1 and Q2 are connected in series, the source of the transistor Q1 is grounded, the source of the transistor Q2 is connected to the power supply terminal VDD, and the power supply voltage VDD is applied.
The drains of the transistors Q1 and Q2 are connected to the inverting input terminal INM of the differential amplifier DA via the terminal AOUTa.
The gates of the transistors Q1 and Q2 are connected to the switch circuit S4.

トランジスタQ1のゲート・ドレイン間には寄生容量(ゲート・ドレイン容量)Cnが形成されている。
トランジスタQ2のゲート・ドレイン間には寄生容量(ゲート・ドレイン容量)Cpが形成されている。
各トランジスタQ1,Q2は同一トランジスタサイズであり、各ゲート・ドレイン容量Cn,Cpは等しい(Cn=Cp)。
A parasitic capacitance (gate / drain capacitance) Cn is formed between the gate and drain of the transistor Q1.
A parasitic capacitance (gate / drain capacitance) Cp is formed between the gate and drain of the transistor Q2.
The transistors Q1 and Q2 have the same transistor size, and the gate / drain capacitances Cn and Cp are equal (Cn = Cp).

出力回路OCbは、NチャネルMOSトランジスタQ3およびPチャネルMOSトランジスタQ4から構成されたCMOS型バッファ回路である。
各トランジスタQ3,Q4は直列接続され、トランジスタQ3のソースは接地され、トランジスタQ4のソースは電源端子VDDに接続されて電源電圧VDDが印加されている。
各トランジスタQ3,Q4のドレインは、端子AOUTbを介して出力端子Voutに接続されている。
The output circuit OCb is a CMOS type buffer circuit composed of an N channel MOS transistor Q3 and a P channel MOS transistor Q4.
The transistors Q3 and Q4 are connected in series, the source of the transistor Q3 is grounded, the source of the transistor Q4 is connected to the power supply terminal VDD, and the power supply voltage VDD is applied.
The drains of the transistors Q3 and Q4 are connected to the output terminal Vout via the terminal AOUTb.

トランジスタQ3のゲートは差動増幅器DAの出力端子に接続されている。
トランジスタQ4のゲートには一定電圧であるバイアス電圧TPHが印加されており、トランジスタQ4はトランジスタQ3の負荷として機能する。
そのため、出力回路OCbは、反転増幅器として機能し、差動増幅器DAの出力端子から出力される出力電圧を反転増幅し、その反転増幅された出力電圧(出力信号)を端子AOUTbを介して出力端子Voutから出力する。
The gate of the transistor Q3 is connected to the output terminal of the differential amplifier DA.
A bias voltage TPH which is a constant voltage is applied to the gate of the transistor Q4, and the transistor Q4 functions as a load of the transistor Q3.
Therefore, the output circuit OCb functions as an inverting amplifier, inverts and amplifies the output voltage output from the output terminal of the differential amplifier DA, and outputs the inverted and amplified output voltage (output signal) via the terminal AOUTb. Output from Vout.

尚、各出力回路OCa,OCbは同一特性である。すなわち、各トランジスタQ1,Q3は同一トランジスタサイズで同一特性であり、各トランジスタQ2,Q4は同一トランジスタサイズで同一特性である。   The output circuits OCa and OCb have the same characteristics. That is, the transistors Q1 and Q3 have the same characteristics with the same transistor size, and the transistors Q2 and Q4 have the same characteristics with the same transistor size.

位相補償回路PCは、トランジスタQ3と、そのゲート・ドレイン間に接続されたコンデンサCaとから構成され、出力端子Voutの出力信号の位相を補償することにより、サンプルホールド回路10の発振を防止して動作を安定化させている。   The phase compensation circuit PC is composed of a transistor Q3 and a capacitor Ca connected between its gate and drain, and prevents the oscillation of the sample hold circuit 10 by compensating the phase of the output signal at the output terminal Vout. The operation is stabilized.

スイッチ回路S4は、2接点式の2つのスイッチS4a,S4bから構成されている。
スイッチ回路S4がON状態(オン動作時)になると各スイッチS4a,S4bは同時にON(オン)側に切り替えられ、スイッチ回路S4がOFF状態(オフ動作時)になると各スイッチS4a,S4bは同時にOFF(オフ)側に切り替えられる。
The switch circuit S4 includes two two-contact switches S4a and S4b.
When the switch circuit S4 is in an ON state (ON operation), the switches S4a and S4b are simultaneously switched to the ON (ON) side. When the switch circuit S4 is in an OFF state (OFF operation), the switches S4a and S4b are simultaneously OFF. Switched to the (off) side.

スイッチ回路S4がON状態になると(各スイッチS4a,S4bがON側に切り替えられると)、トランジスタQ1のゲートが差動増幅器DAの出力端子に接続されると共に、トランジスタQ2のゲートにはバイアス電圧TPHが印加されてトランジスタQ2がオンし、トランジスタQ2はトランジスタQ1の負荷として機能する。   When the switch circuit S4 is turned on (when the switches S4a and S4b are switched to the ON side), the gate of the transistor Q1 is connected to the output terminal of the differential amplifier DA, and the bias voltage TPH is applied to the gate of the transistor Q2. Is applied to turn on the transistor Q2, and the transistor Q2 functions as a load of the transistor Q1.

そのため、スイッチ回路S4がON状態になると、出力回路OCaは、反転増幅器として機能し、差動増幅器DAの出力端子から出力される出力電圧(出力信号)を反転増幅し、その反転増幅された出力電圧を端子AOUTaを介して差動増幅器DAの反転入力端子INMへ出力する。
すなわち、スイッチ回路S4がON状態になると、差動増幅器DAの出力端子と反転入力端子INMとが出力回路OCaおよびスイッチ回路S4を介して接続され、演算増幅器OPには負帰還がかけられる。
Therefore, when the switch circuit S4 is turned on, the output circuit OCa functions as an inverting amplifier, inverts and amplifies the output voltage (output signal) output from the output terminal of the differential amplifier DA, and outputs the inverted and amplified output. The voltage is output to the inverting input terminal INM of the differential amplifier DA via the terminal AOUTa.
That is, when the switch circuit S4 is turned on, the output terminal of the differential amplifier DA and the inverting input terminal INM are connected via the output circuit OCa and the switch circuit S4, and negative feedback is applied to the operational amplifier OP.

スイッチ回路S4がOFF状態になると(各スイッチS4a,S4bがOFF側に切り替えられると)、トランジスタQ1のゲートが接地されてトランジスタQ1がオフすると共に、トランジスタQ2のゲートが電源端子VDDに接続されて電源電圧VDDが印加されトランジスタQ2がオフする。
そのため、スイッチ回路S4がOFF状態になると、出力回路OCaの各トランジスタQ1,Q2のドレインは一定電圧に固定されると共に、差動増幅器DAの出力端子と反転入力端子INMとのスイッチ回路S4を介した接続が遮断される。
When the switch circuit S4 is turned off (when the switches S4a and S4b are switched to the OFF side), the gate of the transistor Q1 is grounded, the transistor Q1 is turned off, and the gate of the transistor Q2 is connected to the power supply terminal VDD. The power supply voltage VDD is applied and the transistor Q2 is turned off.
Therefore, when the switch circuit S4 is turned off, the drains of the transistors Q1 and Q2 of the output circuit OCa are fixed to a constant voltage, and the switch circuit S4 between the output terminal and the inverting input terminal INM of the differential amplifier DA is connected. Connection is interrupted.

尚、1接点式の各スイッチS1〜S3は1個のCMOS型トランスミッションゲートによって構成され、2接点式の各スイッチS4a,S4bは2個のCMOS型トランスミッションゲートによって構成されている。
制御回路11は、各スイッチS1〜S3およびスイッチ回路S4の切り替えを制御する。
Each one-contact type switch S1 to S3 is constituted by one CMOS type transmission gate, and each two-contact type switch S4a, S4b is constituted by two CMOS type transmission gates.
The control circuit 11 controls switching of the switches S1 to S3 and the switch circuit S4.

[第1実施形態の作用・効果]
第1実施形態によれば、以下の作用・効果を得ることができる。
[Operations and effects of the first embodiment]
According to the first embodiment, the following actions and effects can be obtained.

[1−1]
図2は、サンプルホールド回路10の動作を説明するためのタイミングチャートである。
サンプルホールド回路は、入力端子Vinに印加された入力電圧Vinをサンプリングし、そのサンプリングした入力電圧Vinをホールドして出力端子Voutから出力する。
[1-1]
FIG. 2 is a timing chart for explaining the operation of the sample and hold circuit 10.
The sample hold circuit samples the input voltage Vin applied to the input terminal Vin, holds the sampled input voltage Vin, and outputs it from the output terminal Vout.

スイッチS1のON/OFF動作のデューティサイクルは50%である。
スイッチ回路S4はスイッチS1のON動作に同期して同相動作し、スイッチ回路S4のON/OFF動作のデューティサイクルは、スイッチS1のデューティサイクルに対して遅延時間ta分だけ小さく設定されている。
スイッチS3はスイッチS1のON動作に同期して逆相動作し、スイッチS3のON/OFF動作のデューティサイクルは、スイッチS1のデューティサイクルに対して遅延時間tb分だけ小さく設定されている。
The duty cycle of the ON / OFF operation of the switch S1 is 50%.
The switch circuit S4 operates in phase with the ON operation of the switch S1, and the duty cycle of the ON / OFF operation of the switch circuit S4 is set smaller than the duty cycle of the switch S1 by the delay time ta.
The switch S3 operates in reverse phase in synchronization with the ON operation of the switch S1, and the duty cycle of the ON / OFF operation of the switch S3 is set smaller than the duty cycle of the switch S1 by the delay time tb.

<サンプル期間>
サンプル期間Tsにおいて、制御回路11は、スイッチS1およびスイッチ回路S4をON状態、スイッチS3をOFF状態に切替制御する。
入力端子Vinには連続変化するアナログ入力信号が入力されており、そのアナログ入力信号の電圧(入力電圧)Vinは、ON状態のスイッチS1を介してコンデンサC1に印加され、その入力電圧VinによってコンデンサC1が充電される。
<Sample period>
In the sample period Ts, the control circuit 11 controls the switch S1 and the switch circuit S4 to be switched on and the switch S3 to be switched off.
A continuously changing analog input signal is input to the input terminal Vin, and the voltage (input voltage) Vin of the analog input signal is applied to the capacitor C1 through the switch S1 in the ON state, and the capacitor is generated by the input voltage Vin. C1 is charged.

このとき、スイッチ回路S4がON状態であるため演算増幅器OPには負帰還がかけられ、イマジナル・ショートにより演算増幅器OP(差動増幅器DA)の各入力端子INM,INP間の電圧(差動入力電圧)はゼロになるため、反転入力端子INMの電圧VINMは、非反転入力端子INPの電圧VBに等しくなる。
しかし、演算増幅器OPに入力オフセット電圧Vofsがある場合には、電圧VINMは数式1で表される。
At this time, since the switching circuit S4 is in the ON state, negative feedback is applied to the operational amplifier OP, and the voltage (differential input) between the input terminals INM and INP of the operational amplifier OP (differential amplifier DA) due to an imaginary short circuit. Voltage) becomes zero, the voltage VINM of the inverting input terminal INM becomes equal to the voltage VB of the non-inverting input terminal INP.
However, when the operational amplifier OP has the input offset voltage Vofs, the voltage VINM is expressed by Equation 1.

VINM=VB+Vofs ………(数式1)   VINM = VB + Vofs (Equation 1)

よって、サンプル期間TsにおいてコンデンサC1に蓄積される電荷Qsは、入力電圧Vin、電圧VINM、基準電圧VB、入力オフセット電圧Vofs、コンデンサC1の静電容量C1を用いて、数式2で表される。   Therefore, the charge Qs accumulated in the capacitor C1 in the sample period Ts is expressed by Equation 2 using the input voltage Vin, the voltage VINM, the reference voltage VB, the input offset voltage Vofs, and the capacitance C1 of the capacitor C1.

Qs=C1(VINM−Vin)=C1(VB+Vofs−Vin) ………(数式2)   Qs = C1 (VINM−Vin) = C1 (VB + Vofs−Vin) (equation 2)

<切替期間>
切替期間Tcにおいて、制御回路11は、まず、スイッチ回路S4をOFF状態に切り替え、次に、遅延時間ta後にスイッチS1をOFF状態に切り替え、続いて、遅延時間tb後にスイッチS3をON状態に切り替える。
<Switching period>
In the switching period Tc, the control circuit 11 first switches the switch circuit S4 to the OFF state, then switches the switch S1 to the OFF state after the delay time ta, and then switches the switch S3 to the ON state after the delay time tb. .

このとき、スイッチ回路S4の各スイッチS4a,S4bがON側からOFF側に切り替わる際に、各スイッチS4a,S4bを構成するCMOS型トランスミッションゲートのクロック・フィールド・スルーによる注入電荷が生じる。
そして、スイッチS4aのクロック・フィールド・スルーによる注入電荷は、出力回路OCaにおけるトランジスタQ2のゲート・ドレイン容量Cpに蓄積される。
また、スイッチS4bのクロック・フィールド・スルーによる注入電荷は、出力回路OCaにおけるトランジスタQ1のゲート・ドレイン容量Cnに蓄積される。
At this time, when the switches S4a and S4b of the switch circuit S4 are switched from the ON side to the OFF side, injected charges are generated by the clock field through of the CMOS transmission gates constituting the switches S4a and S4b.
The charge injected by the clock field through of the switch S4a is accumulated in the gate / drain capacitance Cp of the transistor Q2 in the output circuit OCa.
Also, the charge injected by the clock field through of the switch S4b is accumulated in the gate / drain capacitance Cn of the transistor Q1 in the output circuit OCa.

ここで、スイッチS4aがON側のときのトランジスタQ2のゲート電圧はバイアス電圧TPHであり、スイッチS4aがOFF側のときのトランジスタQ2のゲート電圧は電源電圧VDDであり、各電圧TPH,VDDの差電圧をΔVpとする。
また、スイッチS4bがON側のときのトランジスタQ1のゲート電圧は差動増幅器DAの出力電圧であり、スイッチS4bがOFF側のときのトランジスタQ1のゲート電圧は接地電圧であり、出力電圧と接地電圧の差電圧をΔVnとする。
Here, the gate voltage of the transistor Q2 when the switch S4a is on is the bias voltage TPH, and the gate voltage of the transistor Q2 when the switch S4a is off is the power supply voltage VDD, and the difference between the voltages TPH and VDD. Let the voltage be ΔVp.
The gate voltage of the transistor Q1 when the switch S4b is on is the output voltage of the differential amplifier DA, and the gate voltage of the transistor Q1 when the switch S4b is off is the ground voltage. Is a difference voltage ΔVn.

すると、スイッチS4aがON側からOFF側に切り替わるときに、ゲート・ドレイン容量Cpに蓄積される電荷Qpは、数式3で表される。
また、スイッチS4bがON側からOFF側に切り替わるときに、ゲート・ドレイン容量Cnに蓄積される電荷Qnは、数式4で表される。
Then, when the switch S4a is switched from the ON side to the OFF side, the electric charge Qp accumulated in the gate / drain capacitance Cp is expressed by Expression 3.
Further, the charge Qn accumulated in the gate / drain capacitance Cn when the switch S4b is switched from the ON side to the OFF side is expressed by Equation 4.

Qp=Cp×ΔVp ………(数式3)   Qp = Cp × ΔVp (Equation 3)

Qn=Cn×ΔVn ………(数式4)   Qn = Cn × ΔVn (equation 4)

ここで、各トランジスタQ1,Q2は同一トランジスタサイズであり、各ゲート・ドレイン容量Cn,Cpは等しい(Cn=Cp)。
よって、バイアス電圧TPHを適宜設定することにより、各差電圧ΔVn,ΔVpをほぼ等しくすれば(ΔVn≒ΔVp)、各電荷Qn,Qpをほぼ等しくすることが可能になる(Qn≒Qp)。
そして、各電荷Qn,Qpをほぼ等しくすれば、各電荷Qn,Qpは互いに打ち消し合って消滅し、各電荷Qn,QpがコンデンサC1に蓄積されるのを防止できる。
尚、バイアス電圧TPHについては、カット・アンド・トライで実験的に最適値を見つけて設定すればよい。
Here, the transistors Q1 and Q2 have the same transistor size, and the gate / drain capacitances Cn and Cp are equal (Cn = Cp).
Therefore, by appropriately setting the bias voltage TPH, if the difference voltages ΔVn and ΔVp are made substantially equal (ΔVn≈ΔVp), the charges Qn and Qp can be made almost equal (Qn≈Qp).
If the charges Qn and Qp are substantially equal, the charges Qn and Qp cancel each other and disappear, and the charges Qn and Qp can be prevented from being accumulated in the capacitor C1.
The bias voltage TPH may be set by experimentally finding the optimum value by cut-and-try.

<ホールド期間>
ホールド期間(出力期間)Thにおいて、制御回路11は、スイッチS1およびスイッチ回路S4をOFF状態、スイッチS3をON状態に切替制御する。
ホールド期間ThにおいてコンデンサC1に蓄積される電荷Qhは、出力端子Voutの電圧(出力電圧)Vout、電圧VINM、基準電圧VB、入力オフセット電圧Vofs、コンデンサC1の静電容量C1を用いて、数式5で表される。
<Hold period>
In the hold period (output period) Th, the control circuit 11 switches and controls the switch S1 and the switch circuit S4 to the OFF state and the switch S3 to the ON state.
The charge Qh accumulated in the capacitor C1 in the hold period Th is expressed by Equation 5 using the voltage (output voltage) Vout of the output terminal Vout, the voltage VINM, the reference voltage VB, the input offset voltage Vofs, and the capacitance C1 of the capacitor C1. It is represented by

Qh=C1(VINM−Vout)=C1(VB+Vofs−Vout) ………(数式5)   Qh = C1 (VINM−Vout) = C1 (VB + Vofs−Vout) (Equation 5)

コンデンサC1に蓄積された電荷は各期間Ts,Tc,Thで保持されて同じであり、各電荷Qs,Qhは等しくなるため(Qs=Qh)、数式2および数式5より、入力電圧Vinと出力電圧Voutも等しくなる(Vin=Vout)。
また、数式2および数式5に示すように、演算増幅器OPの入力オフセット電圧Vofsもキャンセルされる。
The electric charge accumulated in the capacitor C1 is held in each period Ts, Tc, Th and is the same, and the electric charges Qs, Qh are equal (Qs = Qh). The voltage Vout is also equal (Vin = Vout).
Further, as shown in Expression 2 and Expression 5, the input offset voltage Vofs of the operational amplifier OP is also canceled.

従って、第1実施形態によれば、サンプルホールド回路10の入力電圧Vinと出力電圧Voutとの間に、スイッチ回路S4のクロック・フィールド・スルーによる誤差電圧が発生するのを防止すると共に、演算増幅器OPの入力オフセット電圧Vofsによる誤差電圧が発生するのを防止し、各電圧Vin,Voutを等しくすることが可能になるため、高精度なサンプルホールド回路10を実現できる。   Therefore, according to the first embodiment, an error voltage due to the clock field through of the switch circuit S4 is prevented from being generated between the input voltage Vin and the output voltage Vout of the sample and hold circuit 10, and an operational amplifier. Since an error voltage due to the input offset voltage Vofs of OP is prevented and the voltages Vin and Vout can be equalized, a highly accurate sample hold circuit 10 can be realized.

[1−2]
第1実施形態によれば、基準電圧VBと出力電圧Voutとが違っている場合でも、スイッチ回路S4のクロック・フィールド・スルーによる誤差電圧が発生せず、クロック・フィールド・スルーの影響を受けないため、特許文献1の技術の前記第1問題を解決できる。
[1-2]
According to the first embodiment, even when the reference voltage VB and the output voltage Vout are different, the error voltage due to the clock field through of the switch circuit S4 does not occur and is not affected by the clock field through. Therefore, the first problem of the technique of Patent Document 1 can be solved.

[1−3]
第1実施形態によれば、特許文献1の第1の容量に該当するコンデンサC1を設けるだけで、特許文献1の第2の容量に該当するコンデンサを設ける必要がないため、サンプルホールド回路10をモノリシックIC化した場合における半導体チップ上のレイアウト面積を小さくして高集積化を図ることが可能になり、特許文献1の技術の前記第2問題を解決できる。
[1-3]
According to the first embodiment, only the capacitor C1 corresponding to the first capacitance of Patent Document 1 is provided, and it is not necessary to provide the capacitor corresponding to the second capacitance of Patent Document 1. When the monolithic IC is formed, the layout area on the semiconductor chip can be reduced to achieve high integration, and the second problem of the technique of Patent Document 1 can be solved.

[1−4]
遅延時間taを設定することにより、スイッチS1がON状態からOFF状態に切り替わる際の入力電圧Vinの変動の影響を受けることなく、スイッチ回路S4をON状態からOFF状態に切り替えることが可能になるため、スイッチ回路S4がOFF状態に切り替わった時点における入力電圧Vinを高精度にサンプルホールドできる。
[1-4]
By setting the delay time ta, the switch circuit S4 can be switched from the ON state to the OFF state without being affected by the fluctuation of the input voltage Vin when the switch S1 is switched from the ON state to the OFF state. The input voltage Vin when the switch circuit S4 is switched to the OFF state can be sampled and held with high accuracy.

尚、遅延時間taについては、カット・アンド・トライで実験的に最適値を見つけて設定すればよく、例えば、スイッチS1がON状態になっている時間の1/5に設定すればよい。
この場合、スイッチS1のON/OFF動作のデューティサイクルは50%であるため、スイッチ回路S4のON/OFF動作のデューティサイクルは遅延時間ta分だけ小さい40%になる。
The delay time ta may be set by experimentally finding the optimum value by cut-and-try, and may be set to 1/5 of the time during which the switch S1 is in the ON state, for example.
In this case, since the duty cycle of the ON / OFF operation of the switch S1 is 50%, the duty cycle of the ON / OFF operation of the switch circuit S4 is 40% which is smaller by the delay time ta.

[1−5]
遅延時間tbを設定することにより、スイッチS1がOFF状態に完全に切り替わった後でスイッチS3をON状態に切り替え、各スイッチS1,S3が同時にON状態になるのを確実に防止可能になるため、入力電圧Vinを正確にサンプルホールドできる。
[1-5]
By setting the delay time tb, the switch S3 is switched to the ON state after the switch S1 is completely switched to the OFF state, so that it is possible to reliably prevent the switches S1 and S3 from being turned ON at the same time. The input voltage Vin can be accurately sampled and held.

尚、遅延時間tbについては、カット・アンド・トライで実験的に最適値を見つけて設定すればよく、例えば、スイッチS1がON状態になっている時間の1/5に設定すればよい。
この場合、スイッチS1のON/OFF動作のデューティサイクルは50%であるため、スイッチS3のON/OFF動作のデューティサイクルは遅延時間tb分だけ小さい40%になる。
The delay time tb may be set by experimentally finding the optimum value by cut-and-try, and may be set to 1/5 of the time during which the switch S1 is in the ON state, for example.
In this case, since the duty cycle of the ON / OFF operation of the switch S1 is 50%, the duty cycle of the ON / OFF operation of the switch S3 is 40% which is smaller by the delay time tb.

[1−6]
各出力回路OCa,OCbはCMOS型バッファ回路である。CMOS型バッファ回路は、他の型式のバッファ回路(例えば、バイポーラトランジスタを用いたバッファ回路など)に比べて、簡単な構成で高性能であり、モノリシックIC化した場合における半導体チップ上のレイアウト面積が小さいため、前記作用・効果を高めることができる。
[1-6]
Each output circuit OCa, OCb is a CMOS buffer circuit. Compared with other types of buffer circuits (for example, buffer circuits using bipolar transistors), the CMOS type buffer circuit has a simple configuration and high performance, and the layout area on the semiconductor chip in the case of a monolithic IC is large. Since it is small, the action / effect can be enhanced.

(第1実施形態の具体例)
図3は、第1実施形態の具体例(実施例)の要部構成を示す要部回路図である。
図3に示す具体例において、差動増幅器DAは、NチャネルMOSトランジスタQ5,Q6、PチャネルMOSトランジスタQ7〜Q9、電源端子VDDから構成されている。
図3に示す具体例のように差動増幅器DAを構成すれば、第1実施形態の前記作用・効果を確実に得ることができる。
(Specific example of the first embodiment)
FIG. 3 is a main part circuit diagram showing a main part configuration of a specific example (example) of the first embodiment.
In the specific example shown in FIG. 3, the differential amplifier DA includes N channel MOS transistors Q5 and Q6, P channel MOS transistors Q7 to Q9, and a power supply terminal VDD.
If the differential amplifier DA is configured as in the specific example shown in FIG. 3, the operations and effects of the first embodiment can be obtained with certainty.

差動入力トランジスタQ7のゲートは反転入力端子INMに接続され、差動入力トランジスタQ8のゲートは非反転入力端子INPに接続されている。
各トランジスタQ7,Q8のソースはトランジスタQ9のドレインに接続され、トランジスタQ9のソースは電源端子VDDに接続されて電源電圧VDDが印加されている。
トランジスタQ9のゲートにはバイアス電圧TPHが印加されており、トランジスタQ9は各トランジスタQ7,Q8に一定電流を供給する定電流源(ソース電流源、テール電流源)として機能する。
The gate of the differential input transistor Q7 is connected to the inverting input terminal INM, and the gate of the differential input transistor Q8 is connected to the non-inverting input terminal INP.
The sources of the transistors Q7 and Q8 are connected to the drain of the transistor Q9, the source of the transistor Q9 is connected to the power supply terminal VDD, and the power supply voltage VDD is applied.
A bias voltage TPH is applied to the gate of the transistor Q9, and the transistor Q9 functions as a constant current source (source current source, tail current source) that supplies a constant current to the transistors Q7 and Q8.

各トランジスタQ5,Q6のソースは接地され、各トランジスタQ5,Q6のゲートは各トランジスタQ5,Q7のドレインに接続され、各トランジスタQ5,Q6はトランジスタQ5を入力側とするワイドラー型カレントミラー回路を構成している。そのカレントミラー回路は、各トランジスタQ7,Q8の能動負荷として機能する。
トランジスタQ8のドレインは差動増幅器DAの出力端子として機能すると共に、トランジスタQ6のドレインに接続されている。
各トランジスタQ7,Q8は同一トランジスタサイズで同一特性であり、各トランジスタQ5,Q6は同一トランジスタサイズである。
The sources of the transistors Q5 and Q6 are grounded, the gates of the transistors Q5 and Q6 are connected to the drains of the transistors Q5 and Q7, and the transistors Q5 and Q6 constitute a wideler type current mirror circuit having the transistor Q5 as an input side. is doing. The current mirror circuit functions as an active load for the transistors Q7 and Q8.
The drain of the transistor Q8 functions as an output terminal of the differential amplifier DA and is connected to the drain of the transistor Q6.
The transistors Q7 and Q8 have the same transistor size and the same characteristics, and the transistors Q5 and Q6 have the same transistor size.

(第2実施形態)
図4は、第2実施形態のサンプルホールド回路20を示す回路図である。
サンプルホールド回路20において、第1実施形態のサンプルホールド回路10と異なるのは、差動増幅器DAの出力電圧に基づいてバイアス電圧TPHを生成するTPH生成回路21が設けられている点だけである。
第2実施形態によれば、差動増幅器DAの出力電圧に基づいてバイアス電圧TPHを生成することにより、第1実施形態の前記[1−1]における各差電圧ΔVn,ΔVpが等しくなるようなバイアス電圧TPHを容易かつ確実に設定できるため、前記[1−1]の作用・効果を更に確実に得ることができる。
(Second Embodiment)
FIG. 4 is a circuit diagram showing the sample hold circuit 20 of the second embodiment.
The sample hold circuit 20 differs from the sample hold circuit 10 of the first embodiment only in that a TPH generation circuit 21 that generates a bias voltage TPH based on the output voltage of the differential amplifier DA is provided.
According to the second embodiment, by generating the bias voltage TPH based on the output voltage of the differential amplifier DA, the difference voltages ΔVn and ΔVp in [1-1] of the first embodiment become equal. Since the bias voltage TPH can be set easily and reliably, the operation and effect of [1-1] can be obtained more reliably.

(第2実施形態の第1具体例)
図5は、第2実施形態の第1具体例の要部構成を示す要部回路図である。
図5に示す第1具体例において、図3に示す第1実施形態の具体例と異なるのは、TPH生成回路21が設けられている点だけである。
第1具体例のTPH生成回路21は、NチャネルMOSトランジスタQ10,Q11、PチャネルMOSトランジスタQ12〜Q14、電源端子VDDから構成されている。
第1具体例のようにTPH生成回路21を構成すれば、第2実施形態の前記作用・効果を確実に得ることができる。
(First specific example of the second embodiment)
FIG. 5 is a main part circuit diagram showing a main part configuration of a first specific example of the second embodiment.
The first specific example shown in FIG. 5 is different from the specific example of the first embodiment shown in FIG. 3 only in that a TPH generation circuit 21 is provided.
The TPH generation circuit 21 of the first specific example is composed of N channel MOS transistors Q10 and Q11, P channel MOS transistors Q12 to Q14, and a power supply terminal VDD.
If the TPH generation circuit 21 is configured as in the first specific example, the operation and effect of the second embodiment can be reliably obtained.

トランジスタQ10のソースは接地され、トランジスタQ10のゲートはトランジスタQ6のドレインに接続され、トランジスタQ10のドレインはトランジスタQ12のドレインに接続されている。
トランジスタQ11のソースは接地され、トランジスタQ11のゲートは各トランジスタQ5,Q6のゲートに接続され、トランジスタQ11のドレインはトランジスタQ13のドレインに接続されている。つまり、各トランジスタQ5,Q6,Q11は、入力側トランジスタQ5を共通とする二連出力形のワイドラー型カレントミラー回路を構成している。
The source of the transistor Q10 is grounded, the gate of the transistor Q10 is connected to the drain of the transistor Q6, and the drain of the transistor Q10 is connected to the drain of the transistor Q12.
The source of the transistor Q11 is grounded, the gate of the transistor Q11 is connected to the gates of the transistors Q5 and Q6, and the drain of the transistor Q11 is connected to the drain of the transistor Q13. That is, each of the transistors Q5, Q6, and Q11 constitutes a dual output type Wideler current mirror circuit that shares the input-side transistor Q5.

各トランジスタQ12,Q13のソースは電源端子VDDに接続されて電源電圧VDDが印加され、各トランジスタQ12,Q13のゲートはトランジスタQ12のドレインに接続され、各トランジスタQ12,Q13はトランジスタQ12を入力側とするワイドラー型カレントミラー回路を構成している。
トランジスタQ14のゲートとドレインは接続されている。
各トランジスタQ13,Q14は並列接続され、その共通のドレインからバイアス電圧TPHが生成される。
各トランジスタQ5,Q6,Q11は同一トランジスタであり、各トランジスタQ12〜Q14は同一トランジスタサイズである。
The sources of the transistors Q12 and Q13 are connected to the power supply terminal VDD and the power supply voltage VDD is applied, the gates of the transistors Q12 and Q13 are connected to the drain of the transistor Q12, and the transistors Q12 and Q13 are connected to the transistor Q12 on the input side. A wideler type current mirror circuit is configured.
The gate and drain of the transistor Q14 are connected.
The transistors Q13 and Q14 are connected in parallel, and the bias voltage TPH is generated from the common drain.
The transistors Q5, Q6, and Q11 are the same transistor, and the transistors Q12 to Q14 have the same transistor size.

(第2実施形態の第2具体例)
図6は、第2実施形態の第2具体例の要部構成を示す要部回路図である。
図6に示す第2具体例において、図5に示す第1具体例と異なるのは、差動増幅器DAの内部構成だけである。
第2具体例の差動増幅器DAは、NチャネルMOSトランジスタQ5,Q6,Q15〜Q17、PチャネルMOSトランジスタQ7〜Q9,Q18〜Q21、電源端子VDDから構成された対称型である。
第2実施形態において、第2具体例のように差動増幅器DAを構成すれば、第1具体例よりも差動増幅器DAの性能を高めることが可能になるため、第2実施形態の前記作用・効果をより確実に得ることができる。
(Second specific example of the second embodiment)
FIG. 6 is a main part circuit diagram showing a main part configuration of a second specific example of the second embodiment.
The second specific example shown in FIG. 6 differs from the first specific example shown in FIG. 5 only in the internal configuration of the differential amplifier DA.
The differential amplifier DA of the second specific example is a symmetric type composed of N channel MOS transistors Q5, Q6, Q15 to Q17, P channel MOS transistors Q7 to Q9, Q18 to Q21, and a power supply terminal VDD.
In the second embodiment, if the differential amplifier DA is configured as in the second specific example, the performance of the differential amplifier DA can be improved as compared with the first specific example.・ Effects can be obtained more reliably.

各トランジスタQ15〜Q21は差動増幅回路を構成している。
差動入力トランジスタQ17のゲートは反転入力端子INMに接続され、差動入力トランジスタQ16のゲートは非反転入力端子INPに接続されている。
つまり、差動入力トランジスタQ16,Q17と、逆導電型の差動入力トランジスタQ7,Q8とは対称な回路型式をなしている。
Each of the transistors Q15 to Q21 constitutes a differential amplifier circuit.
The gate of the differential input transistor Q17 is connected to the inverting input terminal INM, and the gate of the differential input transistor Q16 is connected to the non-inverting input terminal INP.
That is, the differential input transistors Q16 and Q17 and the reverse conductivity type differential input transistors Q7 and Q8 form a symmetrical circuit type.

各トランジスタQ16,Q17のソースはトランジスタQ15のドレインに接続され、トランジスタQ15のソースは接地されている。
トランジスタQ15のゲートにはバイアス電圧TNLが印加されており、トランジスタQ15は各トランジスタQ16,Q17に一定電流を供給する定電流源(ソース電流源、テール電流源)として機能する。
The sources of the transistors Q16 and Q17 are connected to the drain of the transistor Q15, and the source of the transistor Q15 is grounded.
A bias voltage TNL is applied to the gate of the transistor Q15, and the transistor Q15 functions as a constant current source (source current source, tail current source) that supplies a constant current to the transistors Q16 and Q17.

各トランジスタQ18,Q19のソースは電源端子VDDに接続されて電源電圧VDDが印加され、各トランジスタQ18,Q19のゲートは各トランジスタQ16,Q19のドレインに接続され、トランジスタQ18のドレインは各トランジスタQ5,Q6,Q11のゲートに接続され、各トランジスタQ18,Q19はトランジスタQ19を入力側とするワイドラー型カレントミラー回路を構成し、そのカレントミラー回路はトランジスタQ16の能動負荷として機能する。   The sources of the transistors Q18 and Q19 are connected to the power supply terminal VDD and applied with the power supply voltage VDD, the gates of the transistors Q18 and Q19 are connected to the drains of the transistors Q16 and Q19, and the drain of the transistor Q18 is connected to the transistors Q5 and Q5. The transistors Q18 and Q19 are connected to the gates of Q6 and Q11, and each transistor Q18 and Q19 constitutes a Wideler type current mirror circuit having the transistor Q19 as an input side, and the current mirror circuit functions as an active load of the transistor Q16.

各トランジスタQ20,Q21のソースは電源端子VDDに接続されて電源電圧VDDが印加され、各トランジスタQ20,Q21のゲートは各トランジスタQ17,Q20のドレインに接続され、トランジスタQ21のドレインはトランジスタQ10のゲートに接続され、各トランジスタQ20,Q21はトランジスタQ20を入力側とするワイドラー型カレントミラー回路を構成し、そのカレントミラー回路はトランジスタQ17の能動負荷として機能する。
各トランジスタQ16,Q17は同一トランジスタサイズで同一特性であり、各トランジスタQ18〜Q21は同一トランジスタサイズである。
The sources of the transistors Q20 and Q21 are connected to the power supply terminal VDD and applied with the power supply voltage VDD, the gates of the transistors Q20 and Q21 are connected to the drains of the transistors Q17 and Q20, and the drain of the transistor Q21 is the gate of the transistor Q10. The transistors Q20 and Q21 constitute a Wideler type current mirror circuit having the transistor Q20 as an input side, and the current mirror circuit functions as an active load of the transistor Q17.
The transistors Q16 and Q17 have the same transistor size and the same characteristics, and the transistors Q18 to Q21 have the same transistor size.

(第3実施形態)
図7は、第3実施形態のサンプルホールド回路30を示す回路図である。
サンプルホールド回路30は、不平衡型の演算増幅器OP、スイッチS1,S3、基準電圧源VB、コンデンサC1、入力端子Vin、出力端子Vout、制御回路11から構成されている。
不平衡型の演算増幅器OPは、不平衡型の差動増幅器DA、出力回路OCa,OCb、端子AOUTa,AOUTb、電源端子VDD、スイッチ回路S4、位相補償回路PCから構成されている。
(Third embodiment)
FIG. 7 is a circuit diagram showing the sample hold circuit 30 of the third embodiment.
The sample and hold circuit 30 includes an unbalanced operational amplifier OP, switches S1 and S3, a reference voltage source VB, a capacitor C1, an input terminal Vin, an output terminal Vout, and a control circuit 11.
The unbalanced operational amplifier OP includes an unbalanced differential amplifier DA, output circuits OCa and OCb, terminals AOUTa and AOUTb, a power supply terminal VDD, a switch circuit S4, and a phase compensation circuit PC.

第3実施形態のサンプルホールド回路30において、第1実施形態のサンプルホールド回路10と異なるのは、スイッチ回路S4がON状態になると(各スイッチS4a,S4bがON側に切り替えられると)、トランジスタQ2のゲートが差動増幅器DAの出力端子に接続され、トランジスタQ1のゲートにはバイアス電圧TNLが印加され、トランジスタQ1はトランジスタQ2の負荷として機能する点だけである。   The sample hold circuit 30 of the third embodiment differs from the sample hold circuit 10 of the first embodiment in that when the switch circuit S4 is turned on (when the switches S4a and S4b are switched to the ON side), the transistor Q2 Is connected to the output terminal of the differential amplifier DA, a bias voltage TNL is applied to the gate of the transistor Q1, and the transistor Q1 functions only as a load of the transistor Q2.

[第3実施形態の作用・効果]
第3実施形態によれば、以下の作用・効果を得ることができる。
[Operation and Effect of Third Embodiment]
According to the third embodiment, the following actions and effects can be obtained.

[3−1]
図2は、サンプルホールド回路30の動作を説明するためのタイミングチャートである。
制御回路11は、第1実施形態と同様に各スイッチS1,S3およびスイッチ回路S4を切替制御する。
サンプル期間Tsおよびホールド期間Thにおいて、第3実施形態のサンプルホールド回路30の動作は、第1実施形態の前記[1−1]に記載したサンプルホールド回路10の動作と同じである。
[3-1]
FIG. 2 is a timing chart for explaining the operation of the sample hold circuit 30.
The control circuit 11 switches and controls the switches S1 and S3 and the switch circuit S4 as in the first embodiment.
In the sample period Ts and the hold period Th, the operation of the sample hold circuit 30 of the third embodiment is the same as the operation of the sample hold circuit 10 described in [1-1] of the first embodiment.

切替期間Tcにおいて、スイッチ回路S4の各スイッチS4a,S4bがON側からOFF側に切り替わる際に、各スイッチS4a,S4bを構成するCMOS型トランスミッションゲートのクロック・フィールド・スルーによる注入電荷が生じ、スイッチS4aのクロック・フィールド・スルーによる注入電荷は出力回路OCaにおけるトランジスタQ2のゲート・ドレイン容量Cpに蓄積され、スイッチS4bのクロック・フィールド・スルーによる注入電荷は出力回路OCaにおけるトランジスタQ1のゲート・ドレイン容量Cnに蓄積される。   In the switching period Tc, when the switches S4a and S4b of the switch circuit S4 are switched from the ON side to the OFF side, injected charges are generated by the clock field through of the CMOS transmission gates constituting the switches S4a and S4b. The injected charge due to the clock field through of S4a is accumulated in the gate / drain capacitance Cp of the transistor Q2 in the output circuit OCa, and the injected charge due to the clock field through of the switch S4b is the gate / drain capacitance of the transistor Q1 in the output circuit OCa. Accumulated in Cn.

ここで、第3実施形態のサンプルホールド回路30では、スイッチS4aがON側のときのトランジスタQ2のゲート電圧は差動増幅器DAの出力電圧であり、スイッチS4aがOFF側のときのトランジスタQ2のゲート電圧は電源電圧VDDであり、出力電圧と電源電圧VDDの差電圧をΔVpとする。
また、第3実施形態のサンプルホールド回路30では、スイッチS4bがON側のときのトランジスタQ1のゲート電圧はバイアス電圧TNLであり、スイッチS4bがOFF側のときのトランジスタQ1のゲート電圧は接地電圧であり、バイアス電圧TNLと接地電圧の差電圧をΔVnとする。
Here, in the sample hold circuit 30 of the third embodiment, the gate voltage of the transistor Q2 when the switch S4a is on is the output voltage of the differential amplifier DA, and the gate of the transistor Q2 when the switch S4a is off. The voltage is the power supply voltage VDD, and the difference voltage between the output voltage and the power supply voltage VDD is ΔVp.
In the sample hold circuit 30 of the third embodiment, the gate voltage of the transistor Q1 when the switch S4b is on is the bias voltage TNL, and the gate voltage of the transistor Q1 when the switch S4b is off is the ground voltage. Yes, the difference voltage between the bias voltage TNL and the ground voltage is ΔVn.

すると、スイッチS4aがON側からOFF側に切り替わるときに、ゲート・ドレイン容量Cpに蓄積される電荷Qpは、第1実施形態と同様に、前記数式3で表される。
また、スイッチS4bがON側からOFF側に切り替わるときに、ゲート・ドレイン容量Cnに蓄積される電荷Qnは、第1実施形態と同様に、前記数式4で表される。
Then, when the switch S4a is switched from the ON side to the OFF side, the charge Qp accumulated in the gate / drain capacitance Cp is expressed by Equation 3 as in the first embodiment.
Further, when the switch S4b is switched from the ON side to the OFF side, the electric charge Qn accumulated in the gate / drain capacitance Cn is expressed by the equation 4 as in the first embodiment.

ここで、各トランジスタQ1,Q2は同一トランジスタサイズであり、各ゲート・ドレイン容量Cn,Cpは等しい(Cn=Cp)。
よって、バイアス電圧TNLを適宜設定することにより、各差電圧ΔVn,ΔVpをほぼ等しくすれば(ΔVn≒ΔVp)、各電荷Qn,Qpをほぼ等しくすることが可能になる(Qn≒Qp)。
そして、各電荷Qn,Qpをほぼ等しくすれば、各電荷Qn,Qpは互いに打ち消し合って消滅し、各電荷Qn,QpがコンデンサC1に蓄積されるのを防止できる。
尚、バイアス電圧TNLについては、カット・アンド・トライで実験的に最適値を見つけて設定すればよい。
Here, the transistors Q1 and Q2 have the same transistor size, and the gate / drain capacitances Cn and Cp are equal (Cn = Cp).
Therefore, by appropriately setting the bias voltage TNL, if the difference voltages ΔVn and ΔVp are substantially equal (ΔVn≈ΔVp), the charges Qn and Qp can be approximately equal (Qn≈Qp).
If the charges Qn and Qp are substantially equal, the charges Qn and Qp cancel each other and disappear, and the charges Qn and Qp can be prevented from being accumulated in the capacitor C1.
The bias voltage TNL may be set by experimentally finding an optimum value by cut-and-try.

[3−2]
前記[3−1]により、第3実施形態によれば、第1実施形態の前記[1−2]〜[1−5]と同様の作用・効果を得ることができる。
[3-2]
According to [3-1], according to the third embodiment, the same operations and effects as [1-2] to [1-5] of the first embodiment can be obtained.

(第3実施形態の具体例)
図8は、第3実施形態の具体例の要部構成を示す要部回路図である。
図8に示す具体例において、差動増幅器DAは、PチャネルMOSトランジスタQ35,Q36、NチャネルMOSトランジスタQ37〜Q39、電源端子VDDから構成されている。
図8に示す具体例のように差動増幅器DAを構成すれば、第3実施形態の前記作用・効果を確実に得ることができる。
(Specific example of the third embodiment)
FIG. 8 is a principal circuit diagram showing a principal part configuration of a specific example of the third embodiment.
In the specific example shown in FIG. 8, the differential amplifier DA is composed of P-channel MOS transistors Q35 and Q36, N-channel MOS transistors Q37 to Q39, and a power supply terminal VDD.
If the differential amplifier DA is configured as in the specific example shown in FIG. 8, the operations and effects of the third embodiment can be obtained with certainty.

差動入力トランジスタQ37のゲートは反転入力端子INMに接続され、差動入力トランジスタQ38のゲートは非反転入力端子INPに接続されている。
各トランジスタQ37,Q38のソースはトランジスタQ39のドレインに接続され、トランジスタQ39のソースは接地されている。
トランジスタQ39のゲートにはバイアス電圧TNLが印加されており、トランジスタQ39は各トランジスタQ37,Q38に一定電流を供給する定電流源(ソース電流源、テール電流源)として機能する。
The gate of the differential input transistor Q37 is connected to the inverting input terminal INM, and the gate of the differential input transistor Q38 is connected to the non-inverting input terminal INP.
The sources of the transistors Q37 and Q38 are connected to the drain of the transistor Q39, and the source of the transistor Q39 is grounded.
A bias voltage TNL is applied to the gate of the transistor Q39, and the transistor Q39 functions as a constant current source (source current source, tail current source) that supplies a constant current to the transistors Q37 and Q38.

各トランジスタQ35,Q36のソースは電源端子VDDに接続されて電源電圧VDDが印加され、各トランジスタQ35,Q36のゲートは各トランジスタQ35,Q37のドレインに接続され、各トランジスタQ35,Q36はトランジスタQ35を入力側とするワイドラー型カレントミラー回路を構成している。そのカレントミラー回路は、各トランジスタQ37,Q38の能動負荷として機能する。
トランジスタQ38のドレインは差動増幅器DAの出力端子として機能すると共に、トランジスタQ36のドレインに接続されている。
各トランジスタQ37,Q38は同一トランジスタサイズで同一特性であり、各トランジスタQ35,Q36は同一トランジスタサイズである。
The sources of the transistors Q35 and Q36 are connected to the power supply terminal VDD and the power supply voltage VDD is applied, the gates of the transistors Q35 and Q36 are connected to the drains of the transistors Q35 and Q37, and the transistors Q35 and Q36 connect the transistor Q35. A wideler type current mirror circuit is formed on the input side. The current mirror circuit functions as an active load for the transistors Q37 and Q38.
The drain of the transistor Q38 functions as an output terminal of the differential amplifier DA and is connected to the drain of the transistor Q36.
The transistors Q37 and Q38 have the same transistor size and the same characteristics, and the transistors Q35 and Q36 have the same transistor size.

つまり、図8に示す差動増幅器DAは、図3に示す差動増幅器DAを構成する各トランジスタQ5〜Q9の導電型を逆にして構成したものである。   That is, the differential amplifier DA shown in FIG. 8 is configured by reversing the conductivity types of the transistors Q5 to Q9 constituting the differential amplifier DA shown in FIG.

(第4実施形態)
図9は、第4実施形態のサンプルホールド回路40を示す回路図である。
サンプルホールド回路40において、第3実施形態のサンプルホールド回路30と異なるのは、差動増幅器DAの出力電圧に基づいてバイアス電圧TNLを生成するTNL生成回路41が設けられている点だけである。
第4実施形態によれば、差動増幅器DAの出力電圧に基づいてバイアス電圧TNLを生成することにより、第3実施形態の前記[3−1]における各差電圧ΔVn,ΔVpが等しくなるようなバイアス電圧TNLを容易かつ確実に設定できるため、前記[3−1]の作用・効果を更に確実に得ることができる。
(Fourth embodiment)
FIG. 9 is a circuit diagram showing the sample hold circuit 40 of the fourth embodiment.
The sample hold circuit 40 is different from the sample hold circuit 30 of the third embodiment only in that a TNL generation circuit 41 that generates a bias voltage TNL based on the output voltage of the differential amplifier DA is provided.
According to the fourth embodiment, by generating the bias voltage TNL based on the output voltage of the differential amplifier DA, the difference voltages ΔVn and ΔVp in [3-1] of the third embodiment become equal. Since the bias voltage TNL can be set easily and reliably, the operation and effect of [3-1] can be obtained more reliably.

(第4実施形態の第1具体例)
図10は、第4実施形態の第1具体例の要部構成を示す要部回路図である。
図10に示す第1具体例において、図8に示す第3実施形態の具体例と異なるのは、TNL生成回路41が設けられている点だけである。
第1具体例のTNL生成回路41は、PチャネルMOSトランジスタQ40,Q41、NチャネルMOSトランジスタQ42〜Q44、電源端子VDDから構成されている。
第1具体例のようにTNL生成回路41を構成すれば、第4実施形態の前記作用・効果を確実に得ることができる。
(First specific example of the fourth embodiment)
FIG. 10 is a main part circuit diagram showing a main part configuration of a first specific example of the fourth embodiment.
The first specific example shown in FIG. 10 is different from the specific example of the third embodiment shown in FIG. 8 only in that a TNL generation circuit 41 is provided.
The TNL generation circuit 41 of the first specific example includes P channel MOS transistors Q40 and Q41, N channel MOS transistors Q42 to Q44, and a power supply terminal VDD.
If the TNL generation circuit 41 is configured as in the first specific example, the operation and effect of the fourth embodiment can be reliably obtained.

トランジスタQ40のソースは電源端子VDDに接続されて電源電圧VDDが印加され、トランジスタQ40のゲートはトランジスタQ36のドレインに接続され、トランジスタQ40のドレインはトランジスタQ42のドレインに接続されている。
トランジスタQ41のソースは電源端子VDDに接続されて電源電圧VDDが印加され、トランジスタQ41のゲートは各トランジスタQ35,Q36のゲートに接続され、トランジスタQ41のドレインはトランジスタQ43のドレインに接続されている。つまり、各トランジスタQ35,Q36,Q41は、入力側トランジスタQ35を共通とする二連出力形のワイドラー型カレントミラー回路を構成している。
The source of the transistor Q40 is connected to the power supply terminal VDD and the power supply voltage VDD is applied, the gate of the transistor Q40 is connected to the drain of the transistor Q36, and the drain of the transistor Q40 is connected to the drain of the transistor Q42.
The source of the transistor Q41 is connected to the power supply terminal VDD and the power supply voltage VDD is applied, the gate of the transistor Q41 is connected to the gates of the transistors Q35 and Q36, and the drain of the transistor Q41 is connected to the drain of the transistor Q43. That is, each of the transistors Q35, Q36, and Q41 constitutes a double output type Wideler current mirror circuit that shares the input side transistor Q35.

各トランジスタQ42,Q43のソースは接地され、各トランジスタQ42,Q43のゲートはトランジスタQ42のドレインに接続され、各トランジスタQ42,Q43はトランジスタQ42を入力側とするワイドラー型カレントミラー回路を構成している。
トランジスタQ44のゲートとドレインは接続されている。
各トランジスタQ43,Q44は並列接続され、その共通のドレインからバイアス電圧TNLが生成される。
各トランジスタQ35,Q36,Q41は同一トランジスタであり、各トランジスタQ42〜Q44は同一トランジスタサイズである。
The sources of the transistors Q42 and Q43 are grounded, the gates of the transistors Q42 and Q43 are connected to the drain of the transistor Q42, and the transistors Q42 and Q43 constitute a wideler type current mirror circuit having the transistor Q42 as an input side. .
The gate and drain of the transistor Q44 are connected.
The transistors Q43 and Q44 are connected in parallel, and the bias voltage TNL is generated from the common drain.
Each transistor Q35, Q36, Q41 is the same transistor, and each transistor Q42-Q44 is the same transistor size.

つまり、図10に示すTNL生成回路41は、図5に示すTPH生成回路21を構成する各トランジスタQ10〜Q14の導電型を逆にして構成したものである。   That is, the TNL generation circuit 41 shown in FIG. 10 is configured by reversing the conductivity types of the transistors Q10 to Q14 constituting the TPH generation circuit 21 shown in FIG.

(第4実施形態の第2具体例)
図11は、第4実施形態の第2具体例の要部構成を示す要部回路図である。
図11に示す第2具体例において、図10に示す第1具体例と異なるのは、差動増幅器DAの内部構成だけである。
第2具体例の差動増幅器DAは、PチャネルMOSトランジスタQ35,Q36,Q45〜Q47、NチャネルMOSトランジスタQ37〜Q39,Q48〜Q51、電源端子VDDから構成された対称型である。
第4実施形態において、第2具体例のように差動増幅器DAを構成すれば、第1具体例よりも差動増幅器DAの性能を高めることが可能になるため、第4実施形態の前記作用・効果をより確実に得ることができる。
(Second specific example of the fourth embodiment)
FIG. 11 is a main part circuit diagram showing a main part configuration of a second specific example of the fourth embodiment.
The second specific example shown in FIG. 11 is different from the first specific example shown in FIG. 10 only in the internal configuration of the differential amplifier DA.
The differential amplifier DA of the second specific example is a symmetrical type composed of P-channel MOS transistors Q35, Q36, Q45-Q47, N-channel MOS transistors Q37-Q39, Q48-Q51, and a power supply terminal VDD.
In the fourth embodiment, if the differential amplifier DA is configured as in the second specific example, the performance of the differential amplifier DA can be improved as compared with the first specific example.・ Effects can be obtained more reliably.

各トランジスタQ45〜Q51は差動増幅回路を構成している。
差動入力トランジスタQ47のゲートは反転入力端子INMに接続され、差動入力トランジスタQ46のゲートは非反転入力端子INPに接続されている。
つまり、差動入力トランジスタQ46,Q47と、逆導電型の差動入力トランジスタQ37,Q38とは対称な回路型式をなしている。
Each of the transistors Q45 to Q51 constitutes a differential amplifier circuit.
The gate of the differential input transistor Q47 is connected to the inverting input terminal INM, and the gate of the differential input transistor Q46 is connected to the non-inverting input terminal INP.
That is, the differential input transistors Q46 and Q47 and the reverse conductivity type differential input transistors Q37 and Q38 form a symmetrical circuit type.

各トランジスタQ46,Q47のソースはトランジスタQ45のドレインに接続され、トランジスタQ45のソースは電源端子VDDに接続されて電源電圧VDDが印加されている。
トランジスタQ45のゲートにはバイアス電圧TPHが印加されており、トランジスタQ45は各トランジスタQ46,Q47に一定電流を供給する定電流源(ソース電流源、テール電流源)として機能する。
The sources of the transistors Q46 and Q47 are connected to the drain of the transistor Q45, the source of the transistor Q45 is connected to the power supply terminal VDD, and the power supply voltage VDD is applied.
A bias voltage TPH is applied to the gate of the transistor Q45, and the transistor Q45 functions as a constant current source (source current source, tail current source) that supplies a constant current to the transistors Q46 and Q47.

各トランジスタQ48,Q49のソースは接地され、各トランジスタQ48,Q49のゲートは各トランジスタQ46,Q49のドレインに接続され、トランジスタQ48のドレインは各トランジスタQ35,Q36,Q41のゲートに接続され、各トランジスタQ48,Q49はトランジスタQ49を入力側とするワイドラー型カレントミラー回路を構成し、そのカレントミラー回路はトランジスタQ46の能動負荷として機能する。   The sources of the transistors Q48 and Q49 are grounded, the gates of the transistors Q48 and Q49 are connected to the drains of the transistors Q46 and Q49, and the drain of the transistor Q48 is connected to the gates of the transistors Q35, Q36, and Q41. Q48 and Q49 constitute a wideler type current mirror circuit having the transistor Q49 as an input side, and the current mirror circuit functions as an active load of the transistor Q46.

各トランジスタQ50,Q51のソースは接地され、各トランジスタQ50,Q51のゲートは各トランジスタQ47,Q50のドレインに接続され、トランジスタQ51のドレインはトランジスタQ40のゲートに接続され、各トランジスタQ50,Q51はトランジスタQ50を入力側とするワイドラー型カレントミラー回路を構成し、そのカレントミラー回路はトランジスタQ47の能動負荷として機能する。
各トランジスタQ46,Q47は同一トランジスタサイズで同一特性であり、各トランジスタQ48〜Q51は同一トランジスタサイズである。
The sources of the transistors Q50 and Q51 are grounded, the gates of the transistors Q50 and Q51 are connected to the drains of the transistors Q47 and Q50, the drain of the transistor Q51 is connected to the gate of the transistor Q40, and the transistors Q50 and Q51 are transistors A wideler type current mirror circuit having Q50 as an input side is configured, and the current mirror circuit functions as an active load of the transistor Q47.
The transistors Q46 and Q47 have the same characteristics with the same transistor size, and the transistors Q48 to Q51 have the same transistor size.

つまり、図11に示すTNL生成回路41は、図6に示すTPH生成回路21を構成する各トランジスタQ10〜Q21の導電型を逆にして構成したものである。   That is, the TNL generation circuit 41 shown in FIG. 11 is configured by reversing the conductivity types of the transistors Q10 to Q21 constituting the TPH generation circuit 21 shown in FIG.

[別の実施形態]
ところで、本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、以下のように具体化してもよく、その場合でも、上記各実施形態と同等もしくはそれ以上の作用・効果を得ることができる。
[Another embodiment]
By the way, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and may be embodied as follows. Even in this case, operations and effects equivalent to or more than those of the above-described embodiments can be obtained.

[1]図3に示す第1実施形態の具体例における差動増幅器DAを、図6に示す第2実施形態の第2具体例における差動増幅器DAに置き換えてもよい。
また、図8に示す第3実施形態の具体例における差動増幅器DAを、図11に示す第4実施形態の第2具体例における差動増幅器DAに置き換えてもよい。
[1] The differential amplifier DA in the specific example of the first embodiment shown in FIG. 3 may be replaced with the differential amplifier DA in the second specific example of the second embodiment shown in FIG.
Further, the differential amplifier DA in the specific example of the third embodiment shown in FIG. 8 may be replaced with the differential amplifier DA in the second specific example of the fourth embodiment shown in FIG.

[2]上記各実施形態では、スイッチ回路S4がOFF状態になると(各スイッチS4a,S4bがOFF側に切り替えられると)、トランジスタQ1のゲートが接地されてトランジスタQ1がオフすると共に、トランジスタQ2のゲートが電源端子VDDに接続されて電源電圧VDDが印加されトランジスタQ2がオフする。   [2] In each of the above embodiments, when the switch circuit S4 is turned off (when the switches S4a and S4b are switched to the OFF side), the gate of the transistor Q1 is grounded, the transistor Q1 is turned off, and the transistor Q2 The gate is connected to the power supply terminal VDD, the power supply voltage VDD is applied, and the transistor Q2 is turned off.

しかし、スイッチ回路S4がOFF状態になったとき、トランジスタQ1のゲートに適宜な低い電圧を印加させてトランジスタQ1をオフさせると共に、トランジスタQ2のゲートに適宜な高い電圧を印加させてトランジスタQ2をオフさせるようにしてもよい。
尚、各トランジスタQ1,Q2のゲートに印加する電圧については、各トランジスタQ1,Q2が確実にオフするように、カット・アンド・トライで実験的に最適値を見つけて設定すればよい。
However, when the switch circuit S4 is turned off, an appropriate low voltage is applied to the gate of the transistor Q1 to turn off the transistor Q1, and an appropriate high voltage is applied to the gate of the transistor Q2 to turn off the transistor Q2. You may make it make it.
Note that the voltage applied to the gates of the transistors Q1 and Q2 may be set by experimentally finding an optimum value by cut-and-try so that the transistors Q1 and Q2 are surely turned off.

[3]上記各実施形態の各スイッチS1,S3およびスイッチ回路S4はCMOS型トランスミッションゲートによって構成されているが、他の型式の半導体型スイッチ回路(例えば、ダイオードブリッジ型、バイポーラトランジスタ型など)によって構成してもよい。   [3] The switches S1 and S3 and the switch circuit S4 in each of the above embodiments are constituted by CMOS type transmission gates, but by other types of semiconductor type switch circuits (for example, diode bridge type, bipolar transistor type, etc.). It may be configured.

[4]上記各実施形態のMOSトランジスタQ1〜Q51をバイポーラトランジスタに置き換えてもよい。この場合には、PチャネルMOSトランジスタをPNPトランジスタに置き換え、NチャネルMOSトランジスタをNPNトランジスタに置き換えればよい。   [4] The MOS transistors Q1 to Q51 of the above embodiments may be replaced with bipolar transistors. In this case, the P channel MOS transistor may be replaced with a PNP transistor, and the N channel MOS transistor may be replaced with an NPN transistor.

[5]上記各実施形態の前記カレントミラー回路はワイドラー型であるが、その他の型式のカレントミラー回路(例えば、ウィルソン型、カスコード型、ソース抵抗(エミッタ抵抗)を追加した抵抗追加型など)に置き換えてもよい。   [5] Although the current mirror circuit of each of the above embodiments is a wideler type, other types of current mirror circuits (for example, a Wilson type, a cascode type, a resistance addition type to which a source resistance (emitter resistance) is added, etc.) are used. It may be replaced.

本発明を具体化した第1実施形態のサンプルホールド回路10を示す回路図。1 is a circuit diagram showing a sample and hold circuit 10 according to a first embodiment that embodies the present invention; FIG. 本発明を具体化した各実施形態の動作を説明するためのタイミングチャート。The timing chart for demonstrating operation | movement of each embodiment which actualized this invention. 第1実施形態の具体例の要部構成を示す要部回路図。The principal part circuit diagram which shows the principal part structure of the specific example of 1st Embodiment. 本発明を具体化した第2実施形態のサンプルホールド回路20を示す回路図。The circuit diagram which shows the sample hold circuit 20 of 2nd Embodiment which actualized this invention. 第2実施形態の第1具体例の要部構成を示す要部回路図。The principal part circuit diagram which shows the principal part structure of the 1st specific example of 2nd Embodiment. 第2実施形態の第2具体例の要部構成を示す要部回路図。The principal part circuit diagram which shows the principal part structure of the 2nd specific example of 2nd Embodiment. 本発明を具体化した第3実施形態のサンプルホールド回路30を示す回路図。The circuit diagram which shows the sample hold circuit 30 of 3rd Embodiment which actualized this invention. 第3実施形態の具体例の要部構成を示す要部回路図。The principal part circuit diagram which shows the principal part structure of the specific example of 3rd Embodiment. 本発明を具体化した第4実施形態のサンプルホールド回路40を示す回路図。The circuit diagram which shows the sample hold circuit 40 of 4th Embodiment which actualized this invention. 第4実施形態の第1具体例の要部構成を示す要部回路図。The principal part circuit diagram which shows the principal part structure of the 1st specific example of 4th Embodiment. 第4実施形態の第1具体例の要部構成を示す要部回路図。The principal part circuit diagram which shows the principal part structure of the 1st specific example of 4th Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

10,20,30,40…サンプルホールド回路
11…制御回路
21…TPH生成回路
41…TPL生成回路
OP…演算増幅器
INM…反転入力端子
INP…非反転入力端子
S1,S3…スイッチ
S4…スイッチ回路
VB…基準電圧源
C1…コンデンサ
Vin…入力端子(入力電圧)
Vout…出力端子(出力電圧)
DA…差動増幅器
OCa,OCb…出力回路
AOUTa,AOUTb…端子
VDD…電源端子
PC…位相補償回路
TPH,TPL…バイアス電圧
Q1〜Q51…トランジスタ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10, 20, 30, 40 ... Sample hold circuit 11 ... Control circuit 21 ... TPH generation circuit 41 ... TPL generation circuit OP ... Operational amplifier
INM: Inverted input terminal
INP: Non-inverting input terminal S1, S3: Switch S4: Switch circuit VB: Reference voltage source C1: Capacitor Vin: Input terminal (input voltage)
Vout: Output terminal (output voltage)
DA ... Differential amplifier OCa, OCb ... Output circuit
AOUTa, AOUTb ... terminal VDD ... power supply terminal PC ... phase compensation circuit
TPH, TPL ... Bias voltage Q1-Q51 ... Transistor

Claims (6)

入力端子に印加された入力電圧をサンプリングし、そのサンプリングした入力電圧をホールドして出力端子から出力するサンプルホールド回路において、
前記入力電圧によって充電されるコンデンサと、
前記入力端子と前記コンデンサの第1電極との間に接続された第1スイッチと、
前記出力端子と前記コンデンサの第1電極との間に接続された第2スイッチと、
前記コンデンサの第2電極に反転入力端子が接続された差動増幅器と、
前記差動増幅器の非反転入力端子に基準電圧を印加する基準電圧源と、
前記差動増幅器の出力電圧を増幅して前記出力端子から出力する第1出力回路と、
前記差動増幅器の出力電圧を増幅して前記差動増幅器の反転入力端子へ出力する第2出力回路と、
前記差動増幅器と前記第2出力回路との間に接続された第3スイッチと
を備え、
前記差動増幅器と前記第1出力回路および前記第2出力回路とから演算増幅器が構成され、
前記第2出力回路は、直列接続された導電型の異なる第1トランジスタおよび第2トランジスタを備え、
前記第3スイッチはそのオン動作時に、前記差動増幅器の出力端子と前記第1トランジスタの入力側とを接続すると共に、前記第2トランジスタにバイアス電圧を印加してオンさせ、
前記第3スイッチはそのオフ動作時に、前記第1トランジスタおよび前記第2トランジスタを共にオフさせ、
前記第3スイッチは第1スイッチのオン動作に同期して同相動作し、前記第2スイッチは前記第1スイッチのオン動作に同期して逆相動作することを特徴とするサンプルホールド回路。
In the sample hold circuit that samples the input voltage applied to the input terminal, holds the sampled input voltage and outputs it from the output terminal,
A capacitor charged by the input voltage;
A first switch connected between the input terminal and the first electrode of the capacitor;
A second switch connected between the output terminal and the first electrode of the capacitor;
A differential amplifier having an inverting input terminal connected to the second electrode of the capacitor;
A reference voltage source for applying a reference voltage to a non-inverting input terminal of the differential amplifier;
A first output circuit that amplifies the output voltage of the differential amplifier and outputs the amplified output voltage from the output terminal;
A second output circuit that amplifies the output voltage of the differential amplifier and outputs the amplified output voltage to the inverting input terminal of the differential amplifier;
A third switch connected between the differential amplifier and the second output circuit;
An operational amplifier is composed of the differential amplifier, the first output circuit, and the second output circuit,
The second output circuit includes first and second transistors of different conductivity types connected in series,
The third switch connects the output terminal of the differential amplifier and the input side of the first transistor, and applies a bias voltage to the second transistor to turn it on when the third switch is turned on.
The third switch turns off both the first transistor and the second transistor during the off operation,
The sample and hold circuit, wherein the third switch operates in the same phase in synchronization with the ON operation of the first switch, and the second switch operates in the reverse phase in synchronization with the ON operation of the first switch.
請求項1に記載のサンプルホールド回路において、
前記第1スイッチは一定のデューティサイクルでオンオフ動作を繰り返し、
前記第3スイッチのオンオフ動作のデューティサイクルは、前記第1スイッチのデューティサイクルに対して第1遅延時間だけ小さく設定されていることを特徴とするサンプルホールド回路。
The sample and hold circuit according to claim 1,
The first switch repeats on / off operation at a constant duty cycle,
The sample hold circuit, wherein the duty cycle of the on / off operation of the third switch is set smaller than the duty cycle of the first switch by a first delay time.
請求項2に記載のサンプルホールド回路において、
前記第2スイッチのオンオフ動作のデューティサイクルは、前記第1スイッチのデューティサイクルに対して第2遅延時間だけ小さく設定されていることを特徴とするサンプルホールド回路。
The sample and hold circuit according to claim 2,
The sample hold circuit, wherein the duty cycle of the on / off operation of the second switch is set smaller than the duty cycle of the first switch by a second delay time.
請求項1〜3のいずれか1項に記載のサンプルホールド回路において、
前記差動増幅器の出力電圧に基づいて、前記第2トランジスタに印加される前記バイアス電圧を生成するバイアス電圧生成回路を備えたことを特徴とするサンプルホールド回路。
The sample and hold circuit according to any one of claims 1 to 3,
A sample and hold circuit, comprising: a bias voltage generation circuit that generates the bias voltage applied to the second transistor based on an output voltage of the differential amplifier.
請求項1〜4のいずれか1項に記載のサンプルホールド回路において、
前記第2出力回路はCMOS型バッファ回路であり、
前記第1トランジスタはNチャネルMOSトランジスタであり、
前記第2トランジスタはPチャネルMOSトランジスタであり、
前記第3スイッチはそのオン動作時に、前記差動増幅器の出力端子と前記第1トランジスタのゲートとを接続すると共に、前記第2トランジスタのゲートにバイアス電圧を印加してオンさせ、
前記第3スイッチはそのオフ動作時に、前記第1トランジスタのゲートに低い電圧を印加してオフさせると共に、前記第2トランジスタのゲートに高い電圧を印加してオフさせることを特徴とするサンプルホールド回路。
In the sample hold circuit according to any one of claims 1 to 4,
The second output circuit is a CMOS buffer circuit;
The first transistor is an N-channel MOS transistor;
The second transistor is a P-channel MOS transistor;
The third switch connects the output terminal of the differential amplifier and the gate of the first transistor, and applies a bias voltage to the gate of the second transistor to turn on the third switch.
The third switch is turned off by applying a low voltage to the gate of the first transistor and turning off by applying a high voltage to the gate of the second transistor when the third switch is turned off. .
請求項1〜4のいずれか1項に記載のサンプルホールド回路において、
前記第2出力回路はCMOS型バッファ回路であり、
前記第1トランジスタはPチャネルMOSトランジスタであり、
前記第2トランジスタはNチャネルMOSトランジスタであり、
前記第3スイッチはそのオン動作時に、前記差動増幅器の出力端子と前記第1トランジスタのゲートとを接続すると共に、前記第2トランジスタのゲートにバイアス電圧を印加してオンさせ、
前記第3スイッチはそのオフ動作時に、前記第1トランジスタのゲートに高い電圧を印加してオフさせると共に、前記第2トランジスタのゲートに低い電圧を印加してオフさせることを特徴とするサンプルホールド回路。
In the sample hold circuit according to any one of claims 1 to 4,
The second output circuit is a CMOS buffer circuit;
The first transistor is a P-channel MOS transistor;
The second transistor is an N-channel MOS transistor;
The third switch connects the output terminal of the differential amplifier and the gate of the first transistor, and applies a bias voltage to the gate of the second transistor to turn on the third switch.
The third switch is turned off by applying a high voltage to the gate of the first transistor and turning off by applying a low voltage to the gate of the second transistor when the third switch is turned off. .
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