JP2605603Y2 - 半導体集積回路 - Google Patents

半導体集積回路

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JP2605603Y2
JP2605603Y2 JP1997011245U JP1124597U JP2605603Y2 JP 2605603 Y2 JP2605603 Y2 JP 2605603Y2 JP 1997011245 U JP1997011245 U JP 1997011245U JP 1124597 U JP1124597 U JP 1124597U JP 2605603 Y2 JP2605603 Y2 JP 2605603Y2
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正晴 高橋
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Description

【考案の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この考案は半導体集積回路に関
し、特に小さな消費電流で高速動作させるに好適なサン
プルホールド回路を含む半導体集積回路に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のサンプルホールド回路は、図2に
示すように、オペアンプAMPがその逆相入力端子−と
出力間でボルテージホロワ接続され、その正相入力端子
+には、接地ラインとの間に入力電圧をサンプルホール
ドするコンデンサC1 が接続され、入力端子INとの間
にコントロール端子TSに与えられた信号により駆動す
るスイッチSWが接続されている。またその出力には出
力端子OUTが接続されている。出力端子OUTには容
量性負荷Cが接続される。
【0003】このサンプルホールド回路の動作では、時
間と共に変動する電圧が入力端子INに入力されると、
コントロール端子TSに入力される制御信号によりスイ
ッチSWが瞬時導通されてコンデンサC1 がその時の瞬
時値電圧に充電され、その電圧を保持する。オペアンプ
AMPはその保持された電圧と同じ電圧を出力し、所定
の周期でこの動作を繰り返す。ところで、負荷容量Cが
例えば100PF程度と比較的大きい場合はその充放
電、すなわち出力電圧VOUT の波形的な傾きの立ち上が
り及び立ち下がりに時間を要し、その周期を速くしにく
くする。
【0004】ところで上記のオペアンプAMPは例えば
図3に示す回路のオペアンプAMP1 で構成する。この
回路はPチャンネルMOSトランジスタQ1 ,Q2 ,N
チャンネルMOSトランジスタQ3 ,Q4 ,Q5 により
差動アンプを構成し、トランジスタQ3 ,Q4 のそれぞ
れのゲートを逆相入力端子−,正相入力端子+とする。
電源ラインVccと接地ラインGndの間にPチャンネ
ルMOSトランジスタQ6 とNチャンネルMOSトラン
ジスタQ7 をドレインどうしで直列接続して配置し、そ
のドレインをオペアンプAMP1 の出力端子OUTとす
る。NチャンネルMOSトランジスタQ5 ,Q7 のゲー
トは共通接続され、一定の電圧Vr1が与えられ、トラン
ジスタQ5 ,Q7 にはそれぞれのドレインに所定値以上
の電圧が印加されるとき一定の電流I1,I2が流れ、差
動アンプの正相出力でPチャンネルMOSトランジスタ
Q6 を駆動して両入力端子+,−の電圧に応じた電圧を
出力端子OUTに出力する。
【0005】図3の回路の動作において、まずオペアン
プAMP1 の入力端子+の電圧VC1が低い時、トランジ
スタQ4 の抵抗は大きく、そのドレイン電圧は高く、し
たがってトランジスタQ6 の抵抗が大きくなっている。
一方トランジスタQ7 のゲートには一定の電圧が与えら
れて、一定の抵抗に保持されて、トランジスタQ6 −Q
7 の接続点、すなわち出力端子OUTの出力電圧VOUT
は低くなっている。この状態でオペアンプAMP1の入
力端子+の電圧、すなわちコンデンサC1 の電圧VC1
高く変わった際には、トランジスタQ4 の抵抗は小さく
なり、そのドレイン電圧が低くなり、トランジスタQ6
の抵抗が低くなり、トランジスタQ7 に流れる電流I2
に加え負荷容量C(図2参照)を充電する電流が流れ出
力電圧VOUTを比較的急速に高める。この状態でオペア
ンプAMP1 の入力端子+の電圧VC1が低くなると、前
記の通りトランジスタQ6 の抵抗が高くなり電流は少な
くなり、負荷容量Cに貯えられた電荷はトランジスタQ
7 の電流I2により放電し、出力電圧VOUTは低くなる。
しかしながらトランジスタQ7 はゲート電圧が一定に保
たれているので抵抗が低く成り得ず、出力電圧VOUT
波形的な傾きの立ち下がりは時間がかかる。そこで出力
電圧VOUTの波形的な傾きの立ち下がりを速くしようと
するとトランジスタQ7 の電流I2、すなわちゲート電
圧Vr1を大きくする必要がある。しかしながらこの電流
2は常時流れているので回路の消費電流が大きくな
る。
【0006】一方、出力電圧VOUTの波形的な傾きの立
ち下がりを速くするオペアンプは、図4に示す回路のオ
ペアンプAMP2 がある。この回路は前述の図3に示す
オペアンプAMP1 のPチャンネルMOSトランジスタ
Q1 ,Q2 ,Q6 にかえてNチャンネルMOSトランジ
スタQ11,Q12,Q16とし、NチャンネルMOSトラン
ジスタQ3 ,Q4 ,Q5 ,Q7 にかえてPチャンネルM
OSトランジスタQ13,Q14,Q15,Q17で構成する。
この回路によればオペアンプAMP1 において説明した
と同様な理由により出力電圧VOUTの波形的な傾きの立
ち下がりは速くなるが立ち上がりは遅くなる。かくして
オペアンプAMP1 のように出力電圧の波形的な傾きの
立ち上がりが速い動作特性を有するオペアンプと、オペ
アンプAMP2 のように出力電圧の波形的な傾きの立ち
下がりの速い動作特性を有するオペアンプとが具体的に
構成される。
【0007】
【考案が解決しようとする課題】上述のように従来のサ
ンプルホールド回路はオペアンプを1つで構成している
ので出力電圧の波形的な傾きの立ち上がりと立ち下がり
の速いものを得るのは消費電流を大きくするので容易で
なかった。そこで、この考案は、小さな消費電流で出力
電圧の波形的な傾きの立ち上がり及び立ち下がりとも速
い動作を行うサンプルホールド回路を含む半導体集積回
路を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】この考案の半導体集積回
路は、ボルテージホロワ接続され、入出力端子間で並列
接続された相異なる動作特性を有する一組のオペアンプ
と、各オペアンプの正相入力と接地間にそれぞれ挿入し
たコンデンサと、入力端子と各オペアンプの正相入力間
に挿入した第1セレクタと、各オペアンプの出力と出力
端子間に挿入した第2セレクタとを具備し、オペアンプ
の一方を出力電圧の波形的な傾きの立ち上がりが速い動
作特性に、他方をその立ち下がりが速い動作特性にし
第2セレクタにより、出力端子からの出力電圧を正に変
化させるときはオペアンプの一方を選択し、出力端子か
らの出力電圧を負に変化させるときはオペアンプの他方
を選択するようにしたことを特徴とするサンプルホール
ド回路を含む。
【0009】
【考案の実施の形態】以下、この考案の一実施例の半導
体集積回路に含まれるサンプルホールド回路について、
図面を参照して説明する。このサンプルホールド回路は
図1に示すように、入出力端子IN,OUT間で並列接
続され相異なる動作特性を有する第1及び第2オペアン
プAMP1,AMP2と、各オペアンプAMP1 ,AM
P2 の正相入力と接地間にそれぞれ挿入した第1及び第
2コンデンサC1 ,C2 と、入力端子INと各オペアン
プAMP1,AMP2 の正相入力間に挿入した第1セレ
クタS1 と、各オペアンプAMP1,AMP2 の出力と
出力端子OUT間に挿入した第2セレクタS2 とで構成
される。オペアンプAMP1 ,AMP2 はそれぞれ、そ
の逆相入力端子−と出力とでボルテージホロワ接続され
ている。オペアンプAMP1 は具体的には図3に示す回
路で構成され出力電圧の波形的な傾きの立ち上がりが速
い動作特性を有し、オペアンプAMP2 は具体的には図
4に示す回路で構成され出力電圧の波形的な傾きの立ち
下がりが速い動作特性を有する。このサンプルホールド
回路の動作では入力端子INに入力された正に変化する
電圧が第1セレクタS1 を介して第1コンデンサC1 に
サンプルホールドされ第1オペアンプAMP1 から第2
セレクタS2 を介して出力端子OUTに出力され、入力
端子INに入力された負に変化する電圧が第1セレクタ
S1 を介して第2コンデンサC2 にサンプルホールドさ
れ第2オペアンプAMP2 から第2セレクタS2 を介し
て出力端子に出力される。
【0010】次に図1の具体的な回路例を図5を参照し
て説明する。図5は図1のセレクタS1 、S2 を具体的
なスイッチ回路で示したもので、セレクタS1 は制御端
子TS1 に与えられる信号により駆動するスイッチSW
1 と制御端子TS2 に与えられる信号により駆動するス
イッチSW2 とで構成され、セレクタS2 は制御端子T
S3 に与えられる信号により駆動するスイッチSW3と
制御端子TS4 に与えられる信号により駆動するスイッ
チSW4 とで構成されている。スイッチSW1 は入力端
子INとオペアンプAMP1 間に接続され、スイッチS
W2 は入力端子INとオペアンプAMP2 間に接続され
ている。また、スイッチSW3 はオペアンプAMP1 と
出力端子OUT間に接続され、スイッチSW4 はオペア
ンプAMP2 と出力端子OUT間に接続されている。
【0011】次に図6に示すタイミングチャートも併用
して動作を説明する。入力端子INには入力電圧VIN
時間により変化する電圧として与えられる。制御端子T
S1,TS2 にはスイッチSW1 ,SW2 をコントロー
ルする電圧VVS1,VVS2が入力電圧に同期してそれぞれ
所定のタイミング信号として与えられ、ハイの時スイッ
チSW1 ,SW2 をそれぞれONさせる。また、制御端
子TS3 ,TS4 にはスイッチSW3 ,SW4 をコント
ロールする電圧VTS3,VTS4が入力電圧に同期してそれ
ぞれハイ・ロウ相反対のタイミング信号として与えら
れ、ハイの時スイッチSW3 ,SW4 をONさせる。時
刻T 前においてスイッチSW1 ,SW2はOFF状態
で、コンデンサC1 はその電圧VC1 として入力電圧V
IN(=V1)を保持している。この時スイッチS3 はO
N状態で,コンデンサC1 の電圧VC1(=V1)をオペ
アンプAMP1 から出力電圧VOUTとして出力してい
る。
【0012】時刻T においてスイッチSW1 はOF
F状態のまま,スイッチSW2 はON状態になり,コン
デンサC2 はその電圧VC2してV1より低い入力電圧V
IN(=V2)を保持する。このときスイッチSW4 はO
FF状態である。次に時刻T2においてスイッチSW1
,SW2 はOFF状態のまま,スイッチSW3 はOF
F状態,スイッチSW4 はON状態になり、コンデンサ
C2 の電圧VC2(=V2)をオペアンプAMP2 から出力
電圧VOUTとして出力する。
【0013】同様に時刻T においてSW1 はON状
態になりコンデンサC1 はその電圧VC1としてV2より
高い入力電圧VIN(=V3)を保持し、時刻T4 におい
てSW3 はON状態、スイッチSW4 はOFF状態にな
り、コンデンサC1 の電圧VC1(=V2)をオペアンプ
AMP1 から出力電圧として出力し、時刻T5において
SW2 はON状態になり、コンデンサC2 はその電圧V
C2としてV3より低い入力電圧VIN(=V4)を保持し、
時刻T6 においてSW3 はOFF状態、SW4 はON状
態になり、コンデンサC2 の電圧VC2(=V4)をオペ
アンプAMP2 から出力電圧として出力する。
【0014】このようにV1↓V2↑V3↓V4と交互に上
昇,降下を繰り返す出力電圧VOUTを出力端子OUTか
ら出力するとき、上昇、すなわちV2からV3ように出力
電圧の波形の立ち上がりの際には出力電圧の波形的な傾
きの立ち上がりの速い動作特性を有するオペアンプAM
P1 が担当し、降下、すなわちV1からV2、、V3から
4ように出力電圧の波形の立ち下がりの際には出力電
圧の波形的な傾きの立ち下がりの速いオペアンプAMP
2 が担当して立ち上がりと立ち下がり波形の急峻な出力
電圧を出力する。
【0015】
【考案の効果】以上説明したように、この考案は、立ち
上がりが速くて立ち下がりの遅い動作特性を有する第1
オペアンプと立ち上がりが遅くて立ち下がりの速い動作
特性を有する第2オペアンプとを並列的に接続し、選択
して使うことにより、消費電流を大きくすることなく立
ち上がりと立ち下がり波形の急峻な出力をするサンプル
ホールド回路とすることができる。また、簡単な回路で
構成できるので安価な回路を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本考案の一実施例を示すサンプルホールド回
路のブロック図
【図2】 従来のサンプルホールド回路の回路図
【図3】 第1オペアンプの回路図
【図4】 第2オペアンプの回路図
【図5】 図1のサンプルホールド回路の具体的な回路
【図6】 図5の回路のタイミングチャート
【符号の説明】
AMP1 第1オペアンプ AMP2 第2オペアンプ C1 第1コンデンサ C2 第2コンデンサ S1 第1セレクタ S2 第2セレクタ IN 入力端子 OUT 出力端子

Claims (1)

    (57)【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】ボルテージホロワ接続され、入出力端子間
    で並列接続された相異なる動作特性を有する一組のオペ
    アンプと、前記各オペアンプの正相入力と接地間にそれ
    ぞれ挿入したコンデンサと、前記入力端子と前記各オペ
    アンプの正相入力間に挿入した第1セレクタと、前記各
    オペアンプの出力と前記出力端子間に挿入した第2セレ
    クタとを具備し、前記オペアンプの一方を出力電圧の波
    形的な傾きの立ち上がりが速い動作特性に、他方をその
    立ち下がりが速い動作特性にし、前記第2セレクタによ
    り、前記出力端子からの出力電圧を正に変化させるとき
    は前記オペアンプの一方を選択し、前記出力端子からの
    出力電圧を負に変化させるときは前記オペアンプの他方
    を選択するようにしたことを特徴とするサンプルホール
    ド回路を含む半導体集積回路
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