JP2008042521A - Current glitch reducing circuit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、入力信号に含まれたグリッチを低減させる電流グリッチ低減回路に関するものである。 The present invention relates to a current glitch reduction circuit for reducing a glitch included in an input signal.
D/Aコンバータの1つであるバイナリ方式の電流DAC(DAC:Digital to Analog Converter)は、電流切り替え時に各ビットのスイッチングする時間差によってグリッチが発生する。 A binary-type current DAC (DAC: Digital to Analog Converter), which is one of D / A converters, generates a glitch due to a time difference at which each bit is switched during current switching.
例えば、光ディスクドライブでレーザーを駆動する電流DACから、グリッチが出力されると、所望のパワーとは異なるパワーでレーザーから出力がされ、光ディスクに正確なデータを書き込めなかったり、データを消去したりするばかりか、レーザーが破壊に至ることがある。 For example, if a glitch is output from the current DAC that drives the laser in the optical disk drive, the laser outputs with a power different from the desired power, and accurate data cannot be written to the optical disk or data is erased. In addition, lasers can lead to destruction.
グリッチを低減するには、例えば、電流DACの出力を、ノイズ耐性を有する定電流回路を介して出力することが考えられる。ノイズ耐性を有する定電流回路としては、例えば、入力トランジスタと出力トランジスタとを有するカレントミラー回路において、入力トランジスタのベース電極と出力トランジスタのベース電極との間にローパスフィルター(以下、LPFとも呼ぶ)を設けて、高周波ノイズを除去するものがある(例えば、特許文献1を参照)。
しかしながら、上記の定電流回路は、常にLPFに信号が伝わるため、時定数を大きくしなければならない。そのため、切り替えセトリング時間が長くなってしまう。 However, since the constant current circuit always transmits a signal to the LPF, the time constant must be increased. Therefore, the switching settling time becomes long.
また、電流を電圧に変換しなければならないので、I/V,V/I変換回路が必要となり、その結果、ダイナミックレンジの縮小、素子数増加、さらには素子相対バラツキによるオフセット増加の問題が発生することが考えられる。 In addition, since current must be converted into voltage, I / V and V / I conversion circuits are required. As a result, problems such as reduction in dynamic range, increase in the number of elements, and increase in offset due to relative variations in elements occur. It is possible to do.
本発明は上記の問題に着目してなされたものであり、切り替えセトリング時間が長くならず、ダイナミックレンジの縮小、素子数増加、素子相対バラツキによるオフセット増加をさせずに、グリッチの軽減が可能な電流グリッチ低減回路を提供することを目的としている。 The present invention has been made paying attention to the above problems, and the switching settling time is not lengthened, and the glitch can be reduced without reducing the dynamic range, increasing the number of elements, and increasing the offset due to element relative variation. An object is to provide a current glitch reduction circuit.
前記の課題を解決するため、本発明の一態様は、
入力信号に含まれたグリッチを低減させる電流グリッチ低減回路であって、
前記入力信号を受ける入力トランジスタ、及び出力トランジスタを有するカレントミラー回路と、
前記入力トランジスタの制御電極と前記出力トランジスタの制御電極との間に、電流経路をなすように直列に接続され、制御電極に二値制御信号が入力されたスイッチングトランジスタ、及び一方の端子が前記出力トランジスタの制御電極の間に接続され、もう一方の端子が接地された容量を有するサンプルホールド回路と、
を備えたことを特徴とする。
In order to solve the above problems, one embodiment of the present invention provides:
A current glitch reduction circuit for reducing a glitch included in an input signal,
A current mirror circuit having an input transistor for receiving the input signal and an output transistor;
A switching transistor connected in series so as to form a current path between the control electrode of the input transistor and the control electrode of the output transistor, and having one terminal connected to the output of the binary control signal. A sample-and-hold circuit having a capacitance connected between the control electrodes of the transistor and having the other terminal grounded;
It is provided with.
本発明によれば、カレントミラー回路のゲート(ベース)結合部にS/H回路を挿入することによって、グリッチがある期間は、S/H回路で保持されている電荷で、カレントミラー回路の出力電流を保持できるので、切り替えセトリング時間が長くならず、ダイナミックレンジの縮小、素子数増加、素子相対バラツキによるオフセット増加をさせずに、グリッチの軽減ができる。 According to the present invention, the S / H circuit is inserted into the gate (base) coupling portion of the current mirror circuit, so that during the period when there is a glitch, the current held by the S / H circuit is used to output the current mirror circuit. Since the current can be held, the switching settling time is not lengthened, and the glitch can be reduced without reducing the dynamic range, increasing the number of elements, and increasing the offset due to the relative variation of the elements.
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の各実施形態の説明において、一度説明した構成要素と同様の機能を有する構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description of each embodiment, components having the same functions as those described once are given the same reference numerals and description thereof is omitted.
《発明の実施形態1》
図1は、本発明の実施形態1に係る電流グリッチ低減回路100の構成を示す図である。電流グリッチ低減回路100は、電流DAC110(バイナリ方式の電流DAC)が出力した電流の電流グリッチを低減する回路である。
Embodiment 1 of the Invention
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a current
なお、この例では、電流DAC110は、定電流源I1〜I2、スイッチSW1〜SW2を有している。定電流源I1は、出力が10μAの定電流源であり、定電流源I2は、出力が20μAの定電流源である。定電流源I1の出力には、スイッチSW1の一方の端子が接続され、定電流源I2の出力には、スイッチSW2の一方の端子が接続されている。また、スイッチSW1のもう一方の端子と、スイッチSW2のもう一方の端子は、互いに接続されている。すなわち、スイッチSW1とスイッチSW2とを切り替えることによって、4段階の出力電流(Iout)が得られる。
In this example, the
(電流グリッチ低減回路100の構成)
電流グリッチ低減回路100は、図1に示すように、入力トランジスタM1、出力トランジスタM2、スイッチングトランジスタM3、及び容量C1を備えている。
(Configuration of Current Glitch Reduction Circuit 100)
As shown in FIG. 1, the current
入力トランジスタM1は、NMOSトランジスタであり、ドレインとゲートとに、電流DAC110の出力が供給され、ソースが接地されている。
The input transistor M1 is an NMOS transistor, and the output of the
出力トランジスタM2は、NMOSトランジスタであり、ドレインが外部端子と接続され、ソースが接地されている。 The output transistor M2 is an NMOS transistor, the drain is connected to the external terminal, and the source is grounded.
スイッチングトランジスタM3は、NMOSトランジスタであり、ドレインが入力トランジスタM1のゲートと接続され、ソースが出力トランジスタM2のゲートと接続されている。 The switching transistor M3 is an NMOS transistor, the drain is connected to the gate of the input transistor M1, and the source is connected to the gate of the output transistor M2.
したがって、スイッチングトランジスタM3のゲートに所定の電圧を印加して、スイッチングトランジスタM3をオンにすると、入力トランジスタM1と出力トランジスタM2のゲート同士が接続され、入力トランジスタM1と出力トランジスタM2とによって、カレントミラー回路が構成される。スイッチングトランジスタM3がオンの状態では、入力トランジスタM1のIds(Idsはドレイン電流)と出力トランジスタM2のIdsとは、入力トランジスタM1のL/W値(Lはゲート長、Wはゲート幅W)と、出力トランジスタM2のL/W値との比率に等しくなる。すなわち、入力トランジスタM1と出力トランジスタM2のL/W値が同じであれば、電流DAC110の出力電流Ioutと出力トランジスタM2のIdsとは等しい。
Therefore, when a predetermined voltage is applied to the gate of the switching transistor M3 and the switching transistor M3 is turned on, the gates of the input transistor M1 and the output transistor M2 are connected to each other. A circuit is constructed. When the switching transistor M3 is on, the Ids of the input transistor M1 (Ids is the drain current) and the Ids of the output transistor M2 are the L / W value of the input transistor M1 (L is the gate length, W is the gate width W) , Which is equal to the ratio with the L / W value of the output transistor M2. That is, if the L / W values of the input transistor M1 and the output transistor M2 are the same, the output current Iout of the
一方、スイッチングトランジスタM3のソースには、容量C1の一方の端が接続されている。また、容量C1のもう一方の端子は、接地されている。すなわち、スイッチングトランジスタM3と容量C1とによって、サンプルホールド回路(以下、S/H回路とも呼ぶ)が構成されている。 On the other hand, one end of the capacitor C1 is connected to the source of the switching transistor M3. The other terminal of the capacitor C1 is grounded. That is, the switching transistor M3 and the capacitor C1 constitute a sample and hold circuit (hereinafter also referred to as an S / H circuit).
(電流グリッチ低減回路100の動作)
スイッチSW1がオン、スイッチSW2がオフの状態から、スイッチSW1がオフ、スイッチSW2がオンの状態に遷移するとき、すなわち、出力電流Ioutを10μAから20μAへ切り替えるときを例に、電流グリッチ低減回路100の動作を説明する。
(Operation of Current Glitch Reduction Circuit 100)
The current
まず、出力電流Ioutが10μAのとき、すなわち、スイッチSW1がオン、スイッチSW2がオフの状態のときには、スイッチングトランジスタM3をオンにしておく。それにより、容量C1には電荷が充電される。 First, when the output current Iout is 10 μA, that is, when the switch SW1 is on and the switch SW2 is off, the switching transistor M3 is turned on. Thereby, the capacitor C1 is charged.
次に、電流DAC110の出力電流Ioutが10μAから20μAへ切り替わるときは、切り替わる前に、スイッチングトランジスタM3をオフにして、その後、スイッチSW1とスイッチSW2とが切り替わるようにする。
Next, when the output current Iout of the
スイッチSW1とスイッチSW2が全く同時に切り替わることは、実際の回路上は、配線遅延などの要因より不可能である。一般的には、数十nsecの間、スイッチSW1、SW2の両方がオン、または両方がオフする期間が存在する。両方オンのときは、出力電流Ioutは30μA、両方がオフときは、出力電流Ioutは0μAとなり、これがグリッチ出力となる。 It is impossible to switch the switch SW1 and the switch SW2 at the same time due to factors such as wiring delay on an actual circuit. In general, there is a period in which both the switches SW1 and SW2 are on or both are off for several tens of nsec. When both are on, the output current Iout is 30 μA, and when both are off, the output current Iout is 0 μA, which is a glitch output.
電流グリッチ低減回路100では、入力トランジスタM1と出力トランジスタM2のL/W値が同じであれば、スイッチSW1、SW2を切り替える直前に、スイッチングトランジスタM3をオフにすると、容量C1に充電されている電荷によって、出力トランジスタM2のゲート電位は保持され、出力トランジスタM2のIdsは、10μAのままである。
In the current
スイッチSW1、SW2の切り替わりが終了した後に、スイッチングトランジスタM3をオンにすると、入力トランジスタM1と出力トランジスタM2とによってカレントミラー回路が再び構成され、出力トランジスタM2の出力電流は、定電流源I2の出力(すなわち出力電流Iout)である20μAとなる。 When the switching transistor M3 is turned on after the switching of the switches SW1 and SW2, the current mirror circuit is constituted again by the input transistor M1 and the output transistor M2, and the output current of the output transistor M2 is the output of the constant current source I2. That is, the output current Iout is 20 μA.
上記のように、スイッチSW1、SW2を切り替える場合に、スイッチングトランジスタM3をオフにするので、容量C1に充電されている電荷によって、出力トランジスタM2のゲート電位が保持される。すなわち、グリッチ(上記の例では30μAまたは0μAの電流)が出力される期間をなくすことができ、円滑に出力電流Ioutを切り替えることができる。しかも、抵抗でI/V変換し、それをバッファリングするよりも、ダイナミックレンジを広く取ることができ、さらに、素子数を大幅に削減できるので、素子相対バラツキによるオフセット要因を削減することができる。また、S/H回路は、ホールド用の容量に充電する時間を要するのみなので、LPFと比べ、小さな容量で、かつ高速に動作状態を切り替えることができる。すなわち、切り替えセトリング時間が長くならない。 As described above, since the switching transistor M3 is turned off when the switches SW1 and SW2 are switched, the gate potential of the output transistor M2 is held by the charge charged in the capacitor C1. That is, the period during which a glitch (30 μA or 0 μA current in the above example) is output can be eliminated, and the output current Iout can be switched smoothly. In addition, a wider dynamic range can be obtained than when I / V conversion is performed using a resistor and buffering it, and further, the number of elements can be greatly reduced, so that offset factors due to relative variations in elements can be reduced. . In addition, since the S / H circuit only requires time to charge the hold capacitor, the operation state can be switched at a high speed with a smaller capacity than the LPF. That is, the switching settling time does not become long.
《発明の実施形態2》
図2は、本発明の実施形態2に係る電流グリッチ低減回路200の構成を示す図である。電流グリッチ低減回路200は、実施形態1の電流グリッチ低減回路100に、ユニティゲインアンプA1(電圧フォロワ)が追加されて構成されている。
<< Embodiment 2 of the Invention >>
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a current
ユニティゲインアンプA1は、S/H回路のホールド時間よりも早いスルーレートを有したアンプであり、入力トランジスタM1とスイッチングトランジスタM3との間に接続されている。例えば、ユニティゲインアンプA1は、オペレーショナルアンプで構成することができる。この場合には、オペレーショナルアンプの一方の入力端子を入力トランジスタM1のゲート(制御電極)と接続し、もう一方の入力端子と出力端子とを、スイッチングトランジスタM3のドレイン(電流入力電極)と接続する。 The unity gain amplifier A1 is an amplifier having a slew rate faster than the hold time of the S / H circuit, and is connected between the input transistor M1 and the switching transistor M3. For example, the unity gain amplifier A1 can be composed of an operational amplifier. In this case, one input terminal of the operational amplifier is connected to the gate (control electrode) of the input transistor M1, and the other input terminal and the output terminal are connected to the drain (current input electrode) of the switching transistor M3. .
また、本実施形態では、バイナリ方式の電流DACとして、電流DAC210が接続されている。電流DAC210は、電流DAC110よりも、多くの定電流源とスイッチとを備えている。すなわち、実施形態1の電流DACよりもビット数が多い例である。
In the present embodiment, a
上記のように、S/H回路の容量C1の前に、ユニティゲインアンプA1を接続することにより、本実施形態では、容量C1への充放電を安定に行うようにできる。 As described above, by connecting the unity gain amplifier A1 before the capacitor C1 of the S / H circuit, in this embodiment, charging and discharging of the capacitor C1 can be performed stably.
つまり、電流DACのビット数が多い場合や、電流DACのビット間の電流値に大きな差が有る場合は、ユニティゲインアンプA1がないと、大電流から小電流へ切り替えるときや、小電流間での切り替えのときに、容量C1に充放電する時間が長くなってしまう。しかし、S/H回路の容量C1の前に、ホールド時間よりも早いスルーレートのユニティゲインアンプA1を、充放電用に接続することにより、どのような切り替えの場合でも充放電時間が等しくなり、グリッチをS/H回路でなくすことが可能になる。 In other words, when the number of bits of the current DAC is large, or when there is a large difference in the current value between the bits of the current DAC, without the unity gain amplifier A1, when switching from a large current to a small current, When switching, the time for charging and discharging the capacitor C1 becomes long. However, the unity gain amplifier A1 having a slew rate faster than the hold time is connected for charging / discharging before the capacitance C1 of the S / H circuit, so that the charging / discharging time becomes equal in any switching, The glitch can be eliminated by the S / H circuit.
《発明の実施形態3》
図3は、本発明の実施形態3に係る電流グリッチ低減回路300の構成を示す図である。電流グリッチ低減回路300は、実施形態1の電流グリッチ低減回路100にNMOSトランジスタM4が追加されて構成されている。
<< Embodiment 3 of the Invention >>
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a current
NMOSトランジスタM4は、ドレインが、容量C1の接地側端子とは反対側の端子と接続され、ソースが接地されている。 The drain of the NMOS transistor M4 is connected to the terminal on the opposite side of the ground side terminal of the capacitor C1, and the source is grounded.
上記の構成により、出力トランジスタM2の出力をすばやく0μAにしたい場合に、NMOSトランジスタM4のゲートに所定の電位を印加することによって、容量C1に充電された電荷を、NMOSトランジスタM4によって早く放電させることができる。 With the above configuration, when it is desired to quickly set the output of the output transistor M2 to 0 μA, by applying a predetermined potential to the gate of the NMOS transistor M4, the charge charged in the capacitor C1 is quickly discharged by the NMOS transistor M4. Can do.
《発明の実施形態4》
図4は、本発明の実施形態4に係る電流グリッチ低減回路400の構成を示す図である。電流グリッチ低減回路400は、実施形態2の電流グリッチ低減回路200にNMOSトランジスタM4が追加されて構成されている。
<< Embodiment 4 of the Invention >>
FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a current
本実施形態においても、NMOSトランジスタM4は、ドレインが、容量C1の接地側端子とは反対側の端子と接続され、ソースが接地されている。 Also in this embodiment, the NMOS transistor M4 has a drain connected to a terminal opposite to the ground side terminal of the capacitor C1, and a source grounded.
したがって、本実施形態においても、出力トランジスタM2の出力をすばやく0μAにしたい場合に、NMOSトランジスタM4のゲートに所定の電位を印加することによって、容量C1に充電された電荷を、NMOSトランジスタM4によって早く放電させることができる。 Therefore, also in this embodiment, when it is desired to quickly set the output of the output transistor M2 to 0 μA, by applying a predetermined potential to the gate of the NMOS transistor M4, the charge charged in the capacitor C1 is quickly transferred by the NMOS transistor M4. It can be discharged.
なお、上記の各実施形態は、トランジスタにNchCMOSトランジスタを使用した例であるが、これをPchMOSトランジスタや、バイポーラトランジスタに置き換えることもできる。 Each of the above embodiments is an example in which an Nch CMOS transistor is used as a transistor. However, this can be replaced with a Pch MOS transistor or a bipolar transistor.
本発明に係る電流グリッチ低減回路は、カレントミラー回路のゲート(ベース)結合部にS/H回路を挿入することによって、グリッチがある期間は、S/H回路で保持されている電荷で、カレントミラー回路の出力電流を保持できるので、切り替えセトリング時間が長くならず、ダイナミックレンジの縮小、素子数増加、素子相対バラツキによるオフセット増加をさせずに、グリッチの軽減ができるという効果を有し、電流DAC回路等から出力された信号に含まれたグリッチを低減させる電流グリッチ低減回路等として有用である。 In the current glitch reduction circuit according to the present invention, an S / H circuit is inserted into the gate (base) coupling portion of the current mirror circuit, so that during the period when the glitch is present, the current held by the S / H circuit is Since the output current of the mirror circuit can be maintained, the switching settling time is not lengthened, and the glitch can be reduced without reducing the dynamic range, increasing the number of elements, and increasing the offset due to element relative variation. This is useful as a current glitch reduction circuit or the like that reduces glitches included in a signal output from a DAC circuit or the like.
100 電流グリッチ低減回路
110 電流DAC
200 電流グリッチ低減回路
210 電流DAC
300 電流グリッチ低減回路
400 電流グリッチ低減回路
SW1〜SW2 スイッチ
A1 ユニティゲインアンプ
C1 容量
I1〜In 定電流源
M1 入力トランジスタ
M2 出力トランジスタ
M3 スイッチングトランジスタ
M4 NMOSトランジスタ
100 current
200 Current
300 Current
A1 unity gain amplifier
C1 capacity I1-In constant current source
M1 input transistor
M2 output transistor
M3 switching transistor
M4 NMOS transistor
Claims (5)
前記入力信号を受ける入力トランジスタ、及び出力トランジスタを有するカレントミラー回路と、
前記入力トランジスタの制御電極と前記出力トランジスタの制御電極との間に、電流経路をなすように直列に接続され、制御電極に二値制御信号が入力されたスイッチングトランジスタ、及び一方の端子が前記出力トランジスタの制御電極の間に接続され、もう一方の端子が接地された容量を有するサンプルホールド回路と、
を備えたことを特徴とする電流グリッチ低減回路。 A current glitch reduction circuit for reducing a glitch included in an input signal,
A current mirror circuit having an input transistor for receiving the input signal and an output transistor;
A switching transistor connected in series so as to form a current path between the control electrode of the input transistor and the control electrode of the output transistor, and having one terminal connected to the output of the binary control signal. A sample-and-hold circuit having a capacitance connected between the control electrodes of the transistor and having the other terminal grounded;
A current glitch reduction circuit comprising:
さらに、電圧フォロワを備え、
前記電圧フォロワは、前記サンプルホールド回路のホールド時間よりも早いスルーレートを有し、入力端子が前記入力トランジスタの制御電極と接続され、出力端子が前記スイッチングトランジスタの電流入力電極に接続されていることを特徴とする電流グリッチ低減回路。 The current glitch reduction circuit of claim 1, comprising:
In addition, it has a voltage follower,
The voltage follower has a slew rate faster than the hold time of the sample hold circuit, an input terminal is connected to the control electrode of the input transistor, and an output terminal is connected to the current input electrode of the switching transistor. Current glitch reduction circuit.
前記電圧フォロワは、オペレーショナルアンプであり、一方の入力端子が前記入力トランジスタの制御電極と接続され、もう一方の入力端子と出力端子とが前記スイッチングトランジスタの電流入力電極と接続されていることを特徴とする電流グリッチ低減回路。 The current glitch reduction circuit of claim 2,
The voltage follower is an operational amplifier, wherein one input terminal is connected to the control electrode of the input transistor, and the other input terminal and the output terminal are connected to the current input electrode of the switching transistor. A current glitch reduction circuit.
さらに、一方の端子が前記出力トランジスタの制御電極に接続され、もう一方の端子が接地され、制御電極に二値制御信号が入力されたトランジスタを備えたことを特徴とする電流グリッチ低減回路。 The current glitch reduction circuit of claim 1, comprising:
The current glitch reduction circuit further comprises a transistor having one terminal connected to the control electrode of the output transistor, the other terminal grounded, and a binary control signal input to the control electrode.
さらに、一方の端子が前記出力トランジスタの制御電極に接続され、もう一方の端子が接地され、制御電極に二値制御信号が入力されたトランジスタを備えたことを特徴とする電流グリッチ低減回路。 The current glitch reduction circuit of claim 2,
The current glitch reduction circuit further comprises a transistor having one terminal connected to the control electrode of the output transistor, the other terminal grounded, and a binary control signal input to the control electrode.
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