JP2637215B2 - Complex operational amplifier circuit - Google Patents

Complex operational amplifier circuit

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JP2637215B2
JP2637215B2 JP542389A JP542389A JP2637215B2 JP 2637215 B2 JP2637215 B2 JP 2637215B2 JP 542389 A JP542389 A JP 542389A JP 542389 A JP542389 A JP 542389A JP 2637215 B2 JP2637215 B2 JP 2637215B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、入力パルス電圧を高速・高精度に増幅する
パルス増幅器に係わり、特に高速演算増幅器のドリフ
オ、サーマルテールなどの入力誤差電圧を高精度演算増
幅器で補正する複合演算増幅回路に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Industrial application field) The present invention relates to a pulse amplifier for amplifying an input pulse voltage with high speed and high accuracy, and particularly relates to a high-speed operational amplifier such as a drift amplifier and a thermal tail. The present invention relates to a composite operational amplifier circuit that corrects an input error voltage with a high-precision operational amplifier.

(従来の技術) 高速・高精度のパルス増幅器は、電子ビーム露光装置
におけるビーム偏向回路等、種々の装置で用いられ、そ
の性能向上が望まれている。この種のパルス増幅器とし
ては、従来より複合演算増幅回路が知られている。以
下、この複合演算増幅回路を説明するに当り、まず一般
的な反転増幅器について第12図に基づき説明する。
(Prior Art) A high-speed and high-precision pulse amplifier is used in various devices such as a beam deflection circuit in an electron beam exposure device, and its performance is desired to be improved. As a pulse amplifier of this type, a complex operational amplifier circuit has been conventionally known. Hereinafter, in describing the composite operational amplifier circuit, a general inverting amplifier will be described first with reference to FIG.

反転増幅器は、演算増幅器1の反転入力端子に抵抗R1
を介して入力電圧e1を入力するとともに、非反転入力端
子に基準電圧(GND)を入力し、出力電圧e2を帰還抵抗R
2を介して反転入力端子に帰還させるようにしたもので
ある。
The inverting amplifier has a resistor R1 connected to the inverting input terminal of the operational amplifier 1.
The input voltage e1 is input via the, the reference voltage (GND) is input to the non-inverting input terminal, and the output voltage e2 is
The signal is fed back to the inverting input terminal via 2.

ここで、演算増幅器1の増幅度をA、反転入力端子電
圧をe3とすると、出力電圧e2は、 e1=−e3・A …(1) で表わすことができる。e3は、 であるから、反転増幅器全体のゲインをG=R2/R1とお
けば、 となる。一般にはA≫Gであるから、上記(3)式は、 e2=−G・e1 …(4) と置換えて差支えない。しかしながら、高精度な増幅器
では、(3)式における(G+1)/Aの項が問題とな
る。例えばG=10で18ビットのDAコンバータの1/2LSBの
精度を得るために必要な演算増幅器の増幅度Aとしては
135dB以上が要求され、高速の演算増幅器単独では実現
不可能である。
Here, assuming that the amplification degree of the operational amplifier 1 is A and the inverting input terminal voltage is e3, the output voltage e2 can be expressed by e1 = −e3 · A (1). e3 is Therefore, if the total gain of the inverting amplifier is G = R2 / R1, then Becomes In general, since A≫G, the above equation (3) may be replaced with e2 = −G · e1 (4). However, in a high-precision amplifier, the term (G + 1) / A in equation (3) becomes a problem. For example, the amplification A of the operational amplifier required to obtain 1/2 LSB accuracy of an 18-bit DA converter with G = 10 is
It requires 135 dB or more, which cannot be realized with a high-speed operational amplifier alone.

複合演算増幅器はこのような要求を満たすものとして
提案されたもので、具体的には第13図に示すように構成
されている。第1の演算増幅器1は高速であるが直流増
幅度が小さく、第2の演算増幅器2は低速であるが直流
増幅度の大きいものである。演算増幅器1の反転入力端
子電圧e3(誤差電圧)は、演算増幅器2、抵抗R3及びコ
ンデンサC1からなる積分器3で積分・増幅され、反転増
幅器4を構成する演算増幅器1の非反転入力端子に基準
電圧として入力している。
The composite operational amplifier has been proposed to satisfy such a requirement, and is specifically configured as shown in FIG. The first operational amplifier 1 has a high speed but small DC amplification, and the second operational amplifier 2 has a low speed but large DC amplification. The inverting input terminal voltage e3 (error voltage) of the operational amplifier 1 is integrated and amplified by the integrator 3 composed of the operational amplifier 2, the resistor R3 and the capacitor C1, and is applied to the non-inverting input terminal of the operational amplifier 1 constituting the inverting amplifier 4. Input as reference voltage.

ここで、演算増幅器1の増幅度をA1、演算増幅器2の
出力電圧をe5とすると、反転増幅器4の出力e2は、 e2=−(e3−e5)・A1 …(5) 反転増幅器2の増幅度をA2とすれば、積分器3の出力電
圧e5は、 e5=−e3・A2 …(6) であるから、(5)式、 e2=−A1(A2+1)・e3 …(7) 従って、前述した(3)式は、 となり、演算増幅器1の誤差電圧分が1/(A2+1)だけ
削減できる。
Here, assuming that the amplification degree of the operational amplifier 1 is A1 and the output voltage of the operational amplifier 2 is e5, the output e2 of the inverting amplifier 4 is e2 = − (e3−e5) · A1 (5) Amplification of the inverting amplifier 2 If the degree is A2, the output voltage e5 of the integrator 3 is e5 = −e3 · A2... (6). Equation (3) described above is The error voltage of the operational amplifier 1 can be reduced by 1 / (A2 + 1).

しかし、このように構成された従来の複合演算増幅回
路には次のような問題があった。即ち、第14図に示すよ
うに、入力パルス信号(e1)が入力されたとき、反転増
幅器4の遅れにより出力電圧e2のエッジ部がなまり、こ
の結果、反転入力端子電圧e3に微分波形が発生してしま
う。この微分波形は積分器3で積分され、図示のように
反転増幅器4の基準電圧e5の変動をもたらし、出力誤差
を大きくするという問題があった。
However, the conventional composite operational amplifier circuit configured as described above has the following problems. That is, as shown in FIG. 14, when the input pulse signal (e1) is input, the edge of the output voltage e2 becomes dull due to the delay of the inverting amplifier 4, and as a result, a differential waveform is generated at the inverting input terminal voltage e3. Resulting in. This differentiated waveform is integrated by the integrator 3, causing a change in the reference voltage e5 of the inverting amplifier 4 as shown in the figure, and there is a problem that an output error is increased.

(発明が解決しようとする課題) このように、従来の高速・高精度の複合演算増幅回路
では、入力パルス信号の立上がり時や立ち下がり時の過
渡的状態の影響により、第1の演算増幅器の非反転入力
に与えられる基準電圧に変動が生じ、この結果出力誤差
が生じるという問題点があった。
(Problems to be Solved by the Invention) As described above, in the conventional high-speed and high-accuracy composite operational amplifier circuit, the influence of the transitional state at the time of rising and falling of the input pulse signal causes the influence of the first operational amplifier. There has been a problem that the reference voltage applied to the non-inverting input fluctuates, resulting in an output error.

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、入
力パルス信号の過渡的状態において反転増幅機を構成す
る演算増幅器の非反転入力電圧が変動することを抑え、
出力誤差の発生を効果的に防止することができる複合演
算増幅回路を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above problems, and suppresses a non-inverting input voltage of an operational amplifier constituting an inverting amplifier from fluctuating in a transient state of an input pulse signal,
An object of the present invention is to provide a composite operational amplifier circuit that can effectively prevent the occurrence of output errors.

[発明の構成] (課題を解決するための手段) 第1の発明は、高速動作可能な第1の演算増幅器から
構成され入力パルス信号を反転増幅する反転増幅器と、
前記第1の演算増幅器の反転入力端子に現れる誤差電圧
を入力し、サンプル状態では入力した前記誤差電圧を伝
えるとともに、ホールド状態では前記サンプル状態にお
ける前記誤差電圧を保持して出力するサンプル・ホール
ド回路と、少なくとも前記反転増幅器が過渡状態にある
期間では前記サンプル・ホールド回路をホールド状態に
し、それ以外の期間では前記サンプル・ホールド回路を
サンプル状態にする制御を行う制御手段と、高増幅度の
第2の演算増幅器から構成され前記サンプル・ホールド
回路の出力を積分・増幅してその出力を前記第1の演算
増幅器の非反転入力端子に基準電圧として出力する積分
器とを具備したことを特徴とする。
[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problems) A first invention is an inverting amplifier configured to invert and amplify an input pulse signal, comprising a first operational amplifier capable of operating at high speed,
A sample-and-hold circuit for inputting an error voltage appearing at an inverting input terminal of the first operational amplifier, transmitting the input error voltage in a sample state, and holding and outputting the error voltage in the sample state in a hold state Control means for controlling the sample and hold circuit to be in a hold state at least during a period when the inverting amplifier is in a transient state, and to control the sample and hold circuit to be in a sample state during other periods; And an integrator configured to integrate and amplify the output of the sample and hold circuit and output the output as a reference voltage to a non-inverting input terminal of the first operational amplifier. I do.

第2の発明は、高速動作可能な第1の演算増幅器から
構成され入力パルス信号を反転増幅する反転増幅器と、
前記入力パルス信号を所定時間遅延させる遅延回路と、
この遅延回路の出力端と前記反転増幅器の出力端との間
に接続された分圧回路と、この分圧回路の分圧出力を低
インピーダンス出力に変換し前記積分器の入力として与
えるボルテージフォロワ回路と、高増幅度の第2の演算
増幅器から構成され前記ボルテージフォロワ回路の出力
電圧を積分・増幅してその出力を前記第1の演算増幅器
の非反転入力端子に基準電圧として出力する積分器とを
具備したことを特徴とする。
A second invention includes an inverting amplifier configured to invert and amplify an input pulse signal, the inverting amplifier including a first operational amplifier operable at high speed,
A delay circuit for delaying the input pulse signal for a predetermined time;
A voltage dividing circuit connected between the output terminal of the delay circuit and the output terminal of the inverting amplifier; and a voltage follower circuit for converting the divided output of the voltage dividing circuit into a low impedance output and providing the output as an input of the integrator. An integrator comprising a second operational amplifier having a high amplification degree, integrating and amplifying an output voltage of the voltage follower circuit, and outputting the output as a reference voltage to a non-inverting input terminal of the first operational amplifier; It is characterized by having.

第3の発明は、高速動作可能な第1の演算増幅器から
構成され入力パルス信号を反転増幅する反転増幅器と、
高増幅度の第2の演算増幅器から構成され前記第1の演
算増幅器の反転入力端子に現れる誤差電圧を積分・増幅
してその出力を前記第1の演算増幅器の非反転入力端子
に基準電圧として出力する積分器とを具備した複合演算
増幅器において、前記第1の演算増幅器の反転入力端子
と出力端子との間に帰還コンデンサを接続したことを特
徴とする。
According to a third aspect of the present invention, there is provided an inverting amplifier comprising a first operational amplifier operable at high speed and inverting and amplifying an input pulse signal;
An error voltage appearing at the inverting input terminal of the first operational amplifier, which is composed of a second operational amplifier having a high amplification degree, is integrated and amplified, and the output is used as a reference voltage at the non-inverting input terminal of the first operational amplifier. In a composite operational amplifier having an integrator for outputting, a feedback capacitor is connected between an inverting input terminal and an output terminal of the first operational amplifier.

(作用) 第1の発明によれば、入力パルス信号の立ち上がり時
や立ち下がり時の過渡的状態の影響により前記第1の演
算増幅器の反転入力端子に現れる誤差電圧が変動する
間、前記制御手段の制御に従って、前記サンプル・ホー
ルド回路は定常状態における前記誤差電圧を保持する。
そして、この保持された電圧が積分器に与えられるの
で、積分器は常に安定した入力が与えられ、基準電圧が
変動するようなことがなく、結局、出力誤差を抑えるこ
とができる。
(Operation) According to the first aspect, while the error voltage appearing at the inverting input terminal of the first operational amplifier fluctuates due to the influence of the transient state at the time of rising and falling of the input pulse signal, the control means , The sample and hold circuit holds the error voltage in a steady state.
Since the held voltage is supplied to the integrator, a stable input is always supplied to the integrator, the reference voltage does not fluctuate, and the output error can be suppressed after all.

第2の発明によれば、入力パルス信号を所定時間遅延
させることにより、反転増幅器の出力と相似の波形を
得、両者を分圧回路によって分圧することにより、安定
した分圧出力が得られる。そして、この分圧出力をボル
テージフォロワ回路で低インピーダンス出力に変換して
積分器に入力するようにしているので、S/Nが向上し極
めて安定した基準電圧が得られる。
According to the second aspect of the invention, a waveform similar to the output of the inverting amplifier is obtained by delaying the input pulse signal for a predetermined time, and both are divided by the voltage dividing circuit, whereby a stable divided output is obtained. Since the divided output is converted into a low impedance output by a voltage follower circuit and input to the integrator, the S / N is improved and an extremely stable reference voltage can be obtained.

第3の発明によれば、反転増幅機を構成する第1の演
算増幅器の反転入力端子と出力端子との間に接続された
帰還コンデンサの作用によって、入力パルス信号の変化
点、即ち第1の演算増幅器の過渡状態時に反転入力端子
に微分波形とその反対極性のパルスとが対をなして発生
する。そして、この反対極性のパルスによって上記微分
波形を吸収することができる。したがって、積分器に誤
差が蓄積されることがなく、基準電圧の安定化を図るこ
とができる。
According to the third aspect, the change point of the input pulse signal, that is, the first point of change of the input pulse signal, is obtained by the action of the feedback capacitor connected between the inverting input terminal and the output terminal of the first operational amplifier constituting the inverting amplifier. During the transient state of the operational amplifier, a differential waveform and a pulse of the opposite polarity are generated as a pair at the inverting input terminal. The differential waveform can be absorbed by the pulse of the opposite polarity. Therefore, no error is accumulated in the integrator, and the reference voltage can be stabilized.

(実施例) 以下、図面に基づいて本発明について詳細に説明す
る。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

第1図は本発明の第1発明の実施例に係る複合演算増
幅回路を構成を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a composite operational amplifier circuit according to an embodiment of the first invention of the present invention.

高速動作が可能な第1の演算増幅器1は、その反転入
端子(−)に抵抗R1を介して入力電圧e1を入力するとと
もに、非反転入力端子(+)に基準電圧を入力し、出力
電圧e2が帰還抵抗R2を介して反転入力端子に帰還するこ
とにより反転増幅器4を構成している。演算増幅器1の
反転入力端子は、サンプル・ホールド回路11を介して積
分器3の入力に接続されている。
The first operational amplifier 1 capable of high-speed operation inputs an input voltage e1 to its inverting input terminal (-) via a resistor R1, inputs a reference voltage to a non-inverting input terminal (+), and outputs an output voltage. e2 feeds back to the inverting input terminal via the feedback resistor R2 to form the inverting amplifier 4. The inverting input terminal of the operational amplifier 1 is connected to the input of the integrator 3 via the sample and hold circuit 11.

積分器3は、低速ではあるが直流増幅度の大きい第2
の演算増幅器2の非反転入力端子を抵抗R3を介してサン
プル・ホールド回路11の出力に接続し、非反転入力端子
を基準電位(GND)に接続し、出力端子と反転入力端子
との間にコンデンサC1を接続して構成されている。
The integrator 3 has a low speed but a large DC amplification degree.
The non-inverting input terminal of the operational amplifier 2 is connected to the output of the sample and hold circuit 11 via the resistor R3, the non-inverting input terminal is connected to the reference potential (GND), and the output terminal and the inverting input terminal It is configured by connecting a capacitor C1.

サンプル・ホールド回路11は、演算増幅器1の反転入
力端子と積分器3の入力端子との間に直列に接続された
ゲイン1の増幅器21,22と、これら増幅器21,22の間に介
挿されたアナログ・スイッチ23と、アナログ・スイッチ
23と増幅器22との間の電位を保持する為のコンデンサC2
とにより構成されている。増幅器21の出力は、入力パル
ス信号の変化点を検出するための制御回路12に入力され
ている。
The sample-and-hold circuit 11 is connected between the inverting input terminal of the operational amplifier 1 and the input terminal of the integrator 3 in series, and has a gain of 1, and is interposed between the amplifiers 21 and 22. Analog switch 23 and analog switch
Capacitor C2 for holding the potential between 23 and amplifier 22
It is composed of The output of the amplifier 21 is input to the control circuit 12 for detecting a change point of the input pulse signal.

制御回路12は、増幅器21の出力が所定の基準レベルVr
ef1,Vref2の間、或はそれより大きいか小さいかを検出
するコンパレータ24,25と、これらコンパレータ24,25の
出力に基づいて入力パルス信号の変化点を検出し、所定
のホールドパルスHPを出力するサンプル・ホールド制御
回路26とにより構成されている。そして、サンプル・ホ
ールド回路11のアナログ・スイッチ23は、上記ホールド
パルスHPにより誤差電圧e3′を保持するようになってい
る。
The control circuit 12 controls the output of the amplifier 21 to a predetermined reference level Vr.
Comparators 24 and 25 that detect whether ef1 and Vref2 are greater than or less than ef1, and detect a change point of the input pulse signal based on the outputs of these comparators 24 and 25 and output a predetermined hold pulse HP And a sample-and-hold control circuit 26. The analog switch 23 of the sample and hold circuit 11 holds the error voltage e3 'by the hold pulse HP.

以上のように構成された本実施例の回路において、い
ま反転増幅器4のラプラス変換された伝達特性A(s)
が、 であるとし、演算増幅器1の非反転入力端子が接地され
ているとすると、 e2=−e3・A(s) …(10) であるから、前述した(2)式から、 と求められる。一般にA1≫R2/R1であるから、 と表わせる。
In the circuit of the present embodiment configured as described above, the Laplace-transformed transfer characteristic A (s) of the inverting amplifier 4 is now obtained.
But, Assuming that the non-inverting input terminal of the operational amplifier 1 is grounded, e2 = −e3 · A (s) (10) From the above equation (2), Is required. Generally, A1≫R2 / R1, so Can be expressed as

ここで、T1=(R2+R1)T/(R1 A1)とすると、この
式のステップ応答は、 となる。これを逆ラプラス変換すると、 となる。
Here, assuming that T1 = (R2 + R1) T / (R1 A1), the step response of this equation is Becomes When this is inverse Laplace transformed, Becomes

従って、第2図に示すように、本実施例の回路に入力
パルス信号としてe1のような信号が入力されると、反転
増幅器4の出力信号e2は、(14)式に基づいた図示のよ
うな波形となり、その結果、演算増幅器1の反転入力端
子には、e3で示す微分パルスが現われることになる。こ
の微分パルスは、従来は積分器3に入力されて出力誤差
の原因となっていたが、この回路では、これを防止する
ため、まず上記微分パルスが増幅器21を介して制御回路
12の2つのコンパレータ24,25に入力される。2つの基
準レベルVref1,Vref2、Vref1>0>Vref2の関係に設定
されている。従って、前半の微分パルスによって先ずコ
ンパレータ24から出力パルスが得られる。これを受けて
サンプルホールド制御回路26は、上記出力パルスに一定
幅τのインターバルパルスIPを付加し、微分波形が消滅
する過渡期間を十分にカバーし得るホールドパルスHPを
出力する。同じく、後半の微分パルスによってコンパレ
ータ25から出力パルスが得られ、これを受けてサンプル
ホールド制御回路26は、上記出力パルスに一定幅τのイ
ンターバルパルスIPを付加したホールドパルスHPを出力
する。これらのホールドパルスHPによりアナログ・スイ
ッチ23が開き、微分パルスが積分器3に入力するのが阻
止される。また、コンデンサC2には過渡状態を除いて一
定の誤差電圧e3が保持されるので、微分パルスに影響さ
れない安定した積分器入力信号e4が得られ、基準電圧e5
の変動が抑えられる。
Therefore, as shown in FIG. 2, when a signal such as e1 is input as an input pulse signal to the circuit of the present embodiment, the output signal e2 of the inverting amplifier 4 becomes as shown in FIG. As a result, a differential pulse indicated by e3 appears at the inverting input terminal of the operational amplifier 1. Conventionally, this differentiated pulse was input to the integrator 3 and caused an output error. In this circuit, in order to prevent this, first, the differentiated pulse is first supplied to the control circuit via the amplifier 21.
It is input to twelve comparators 24 and 25. The two reference levels Vref1, Vref2, Vref1>0> Vref2 are set. Therefore, an output pulse is first obtained from the comparator 24 by the first half differential pulse. In response to this, the sample-and-hold control circuit 26 adds an interval pulse IP having a constant width τ to the output pulse, and outputs a hold pulse HP that can sufficiently cover a transient period during which the differential waveform disappears. Similarly, an output pulse is obtained from the comparator 25 by the second derivative pulse, and in response to this, the sample hold control circuit 26 outputs a hold pulse HP obtained by adding an interval pulse IP having a constant width τ to the output pulse. The analog switch 23 is opened by these hold pulses HP, and the differential pulse is prevented from being input to the integrator 3. Also, since a constant error voltage e3 is held in the capacitor C2 except for the transient state, a stable integrator input signal e4 not affected by the differential pulse is obtained, and the reference voltage e5
Is suppressed.

第3図は、他の発明の実施例である。この実施例は、
複合演算増幅器への入力パルス信号e1を、ディジタル信
号DIをD/A変換して生成する手段を有する装置につい
て、第1の演算増幅器1の誤差電圧の変動を抑圧する例
である。入力データDIは、第1のラッチ回路31でラッチ
され、D/A変換器32でアナログパルス信号に変換され
る。第1のラッチ回路31でラッチされたデータは、続い
て第2のラッチ回路33にラッチされる。各ラッチ回路3
1,33の出力は、減算器34で減算され、ここで入力データ
の変化点が検出される。減算信号はROM35のアドレスと
して与えられる。ROM35は、減算器34の減算出力、即ち
ディジタル信号DIから生成されるべき入力パルス信号の
振幅値に応じたパルス幅データをパルス発生回路36に出
力する。パルス発生回路36は与えられたパルス幅データ
に応じた幅のパルスをホールドパルスHPとしてアナログ
・スイッチ23に出力する。
FIG. 3 is an embodiment of another invention. This example is
This is an example in which a device having means for generating the input pulse signal e1 to the composite operational amplifier by digital-to-analog conversion of the digital signal DI suppresses the fluctuation of the error voltage of the first operational amplifier 1. The input data DI is latched by a first latch circuit 31, and is converted into an analog pulse signal by a D / A converter 32. The data latched by the first latch circuit 31 is subsequently latched by the second latch circuit 33. Each latch circuit 3
The outputs of 1, 33 are subtracted by a subtractor 34, where a change point of the input data is detected. The subtraction signal is given as an address of the ROM 35. The ROM 35 outputs the subtraction output of the subtractor 34, that is, pulse width data corresponding to the amplitude value of the input pulse signal to be generated from the digital signal DI, to the pulse generation circuit 36. The pulse generation circuit 36 outputs a pulse having a width corresponding to the given pulse width data to the analog switch 23 as a hold pulse HP.

第4図にこの回路のタイミング図を示す。入力データ
DIはイネーブルパルスEPによってラッチ回路31にラッチ
される。また、ラッチ回路31の出力はイネーブルパルス
EPによってラッチ回路33にラッチされる。パルス発生回
路36はROM35から出力されるパルス幅データに基づくホ
ールドパルスHPをイネーブルパルスEPの立下がりをとら
えて出力する。これにより、積分器3の入力電圧e4及び
基準電圧e5は一定の値となる。
FIG. 4 shows a timing chart of this circuit. Input data
DI is latched by the latch circuit 31 by the enable pulse EP. The output of the latch circuit 31 is an enable pulse.
It is latched by the latch circuit 33 by the EP. The pulse generation circuit 36 outputs a hold pulse HP based on the pulse width data output from the ROM 35 by catching the falling edge of the enable pulse EP. Thus, the input voltage e4 and the reference voltage e5 of the integrator 3 have constant values.

この構成によれば、入力パルス信e1の振幅に応じて変
わる微分波形の発生期間をパルス幅データとしてROM35
に格納しておくことにより、入力パルス信号e1の振幅に
よらず過渡期間の微分波形が完全に除去できる。
According to this configuration, the generation period of the differential waveform that changes according to the amplitude of the input pulse signal e1 is used as pulse width data in the ROM 35.
, The differential waveform in the transient period can be completely removed regardless of the amplitude of the input pulse signal e1.

第5図に本発明の第2の発明の実施例を示す。この回
路は第13図に示した従来の回路に対し、入力パルス信号
を遅延させる抵抗R5とコンデンサC3とからなる遅延回路
14と、この遅延回路14の出力端と反転増幅器4の出力端
との間に直列接続された抵抗R6と抵抗R4からなる分圧回
路15と、この分圧回路15の分圧出力を低インピーダンス
出力に変換して積分器3に入力するボルテージフォロワ
接続された第3の演算増幅器16とを新たに追加したもの
となっている。
FIG. 5 shows an embodiment of the second invention of the present invention. This circuit is different from the conventional circuit shown in Fig. 13 in that a delay circuit consisting of a resistor R5 and a capacitor C3 that delays the input pulse signal
14, a voltage dividing circuit 15 including a resistor R6 and a resistor R4 connected in series between an output terminal of the delay circuit 14 and an output terminal of the inverting amplifier 4, and a divided output of the voltage dividing circuit 15 having a low impedance. A voltage-follower-connected third operational amplifier 16 for converting the output into an output and input to the integrator 3 is newly added.

この構成によれば、第6図に示すように、入力パルス
信号e1が入力されると、遅延回路14の遅延出力がe6のよ
うに得られる。この遅延出力e6は、反転増幅器4の出力
信号e2の波形とほぼ相似のものとなる。従って、例えば
R5+R6=R1、R4=R2と設定すれば、分圧回路15の分圧出
力e4として一定の値が得られ、結局積分器3から出力さ
れる基準電圧e5も変動のない電圧となる。この回路によ
れば、分圧回路15の出力と積分器3の入力との間に接続
された演算増幅器16で積分器3への信号源インピーダン
スを十分に引下げるので、S/Nが向上し更に高精度の増
幅回路を構成できる。
According to this configuration, as shown in FIG. 6, when the input pulse signal e1 is input, the delay output of the delay circuit 14 is obtained as shown by e6. The delay output e6 is substantially similar to the waveform of the output signal e2 of the inverting amplifier 4. So, for example,
By setting R5 + R6 = R1 and R4 = R2, a constant value is obtained as the divided output e4 of the voltage dividing circuit 15, and the reference voltage e5 output from the integrator 3 is also a voltage that does not fluctuate. According to this circuit, the signal source impedance to the integrator 3 is sufficiently reduced by the operational amplifier 16 connected between the output of the voltage divider 15 and the input of the integrator 3, so that the S / N is improved. Further, a highly accurate amplifier circuit can be configured.

なお、積分器3を構成する演算増幅器2のオープンル
ープゲイが大きくなりすぎると、発振が起こる可能性が
出てくるが、例えば第7図に示すように、演算増幅器3
の出力を抵抗R7,R8で分割して演算増幅器1への入力レ
ベルを減衰させれば発振は防止できる。
If the open loop gain of the operational amplifier 2 constituting the integrator 3 is too large, oscillation may occur. For example, as shown in FIG.
Is divided by resistors R7 and R8 to attenuate the input level to the operational amplifier 1 to prevent oscillation.

第8図は、さらに他の発明の実施例である。この実施
例は、複合演算増幅器への入力パルス信号e1を、ディジ
タル信号DIをD/A変換して生成する手段を有する装置に
ついて、第1の演算増幅器1の誤差電圧の変動を抑圧す
る例である。第5図の回路では、遅延回路14の遅延量を
決定する時整数が一定であったが、この回路では、遅延
回路17を抵抗R5とバラクタダイオードDとで構成し、入
力パルス信号e1の振幅に応じて時定数を可変できるよう
になっている。パルス振幅の検出する変化点検出回路18
は、第3図における変化点検出力回路13とほぼ同様であ
るため、同一部分には同一符号を付す。この回路ではRO
M37に入力パルス信号e1の振幅に対応して設定すべき時
定数を決定するバラクタダイオードDの制御電圧データ
が記憶されている。そして、このデータがD/A変換器38
でアナログの制御信号CSに変換されてバラクタダイオー
ドDのアノードに印加される。
FIG. 8 shows still another embodiment of the present invention. This embodiment is an example that suppresses fluctuations in the error voltage of the first operational amplifier 1 in a device having means for generating the input pulse signal e1 to the composite operational amplifier by digital-to-analog conversion of the digital signal DI. is there. In the circuit of FIG. 5, when determining the delay amount of the delay circuit 14, the integer is constant. However, in this circuit, the delay circuit 17 is composed of the resistor R5 and the varactor diode D, and the amplitude of the input pulse signal e1 is The time constant can be varied according to the time. Change point detection circuit 18 for detecting pulse amplitude
Are substantially the same as the change check output circuit 13 in FIG. 3, and therefore, the same parts are denoted by the same reference numerals. In this circuit, RO
M37 stores control voltage data of the varactor diode D that determines a time constant to be set according to the amplitude of the input pulse signal e1. And this data is D / A converter 38
Is converted into an analog control signal CS and applied to the anode of the varactor diode D.

第9図にこの回路のタイミング図を示す。入力パルス
信号e1の振幅が小さいときを実線で、大きいときを2点
鎖線で示している。入力パルス信号e1の振幅に応じてD/
A変換器38からの制御信号CSのレベルが変化し、遅延回
路17の遅延出力e6の波形が変化する。これにより、出力
信号e2の変化に追従できる。
FIG. 9 shows a timing chart of this circuit. When the amplitude of the input pulse signal e1 is small, it is indicated by a solid line, and when it is large, it is indicated by a two-dot chain line. According to the amplitude of the input pulse signal e1, D /
The level of the control signal CS from the A converter 38 changes, and the waveform of the delay output e6 of the delay circuit 17 changes. Thereby, it is possible to follow a change in the output signal e2.

第10図は本発明の第3の発明の実施例を示す図であ
る。この回路が第13図の従来回路と異なる点は、反転増
幅器4の帰還抵抗R2と並列に帰還コンデンサC4を接続し
た点にある。
FIG. 10 is a diagram showing an embodiment of the third invention of the present invention. This circuit differs from the conventional circuit of FIG. 13 in that a feedback capacitor C4 is connected in parallel with the feedback resistor R2 of the inverting amplifier 4.

この回路によれば、第11図に示すように、入力信号e1
の立上がり、立下がりの際に演算増幅器1の出力が帰還
コンデンサC4を介して反転入力端子側に帰還するので、
反転入力端子側に現われる信号は反転増幅器4の遅延に
よって生じる微分波形と帰還による反対極性のパルスと
からなる双極性パルスとなる。従って、帰還コンデンサ
C4を適切な値に設定すれば、第11図に示すように、積分
器3での誤差の発生を防止できる。
According to this circuit, as shown in FIG. 11, the input signal e1
The output of the operational amplifier 1 is fed back to the inverting input terminal via the feedback capacitor C4 at the rise and fall of
The signal appearing on the inverting input terminal side is a bipolar pulse composed of a differential waveform generated by the delay of the inverting amplifier 4 and a pulse of the opposite polarity due to feedback. Therefore, the feedback capacitor
If C4 is set to an appropriate value, the occurrence of an error in the integrator 3 can be prevented as shown in FIG.

[発明の効果] 以上詳述したように、第1の発明によれば、反転増幅
器の過渡期間では定常期間の誤差電圧をホールドして反
転増幅器の基準電圧として与え、第2の発明では反転増
幅器の出力信号と、これに相似の入力パルス信号の遅延
出力とを分圧してボルテージフォロワによるインピーダ
ンス変換の後、積分・増幅して反転増幅器の基準電圧と
して与え、第3の発明では反転増幅器に帰還コンデンサ
を接続して反転入力端子に双極性のパルスを生成するよ
うにしているので、入力パルス信号の変化によって反転
増幅器の基準電圧が変動するようなことがなく、複合演
算増幅回路の利点を生かした高速・高精度の増幅回路を
提供することができる。
[Effects of the Invention] As described in detail above, according to the first invention, during the transient period of the inverting amplifier, the error voltage in the stationary period is held and given as the reference voltage of the inverting amplifier. And the delayed output of an input pulse signal similar thereto are divided, impedance-converted by a voltage follower, integrated, amplified, and given as a reference voltage of an inverting amplifier. Since a bipolar pulse is generated at the inverting input terminal by connecting a capacitor, the reference voltage of the inverting amplifier does not fluctuate due to changes in the input pulse signal, and the advantages of the composite operational amplifier circuit are utilized. A high-speed and high-accuracy amplifier circuit can be provided.

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

第1図は本発明の第1発明の実施例に係る複合演算増幅
器の回路図、第2図は同回路の波形図、第3図は他の発
明の実施例に係る複合演算増幅器の回路図、第4図は同
回路の波形図、第5図は第2の発明の実施例に係る複合
演算増幅器の回路図、第6図は同回路の波形図、第7図
は第5図の回路の変形例を示す回路図、第8図はさらに
他の発明の実施例に係る複合演算増幅器の回路図、第9
図は同回路の波形図、第10図は第3の発明の実施例に係
る複合演算増幅器の回路図、第11図は同回路の波形図、
第12図は一般的な反転増幅器を示す回路図、第13図は従
来の複合演算増幅器の回路図、第14図は同回路の波形図
である。 1……第1の演算増幅器、2……第2の演算増幅器、3
……積分器、4……反転増幅器、11……サンプル・ホー
ルド回路、12……制御回路、13,18……変化点検出回
路、14……遅延回路、15……分圧回路、16……第3の演
算増幅器、17……可変遅延回路。
1 is a circuit diagram of a composite operational amplifier according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a waveform diagram of the circuit, and FIG. 3 is a circuit diagram of a composite operational amplifier according to another embodiment of the present invention. 4 is a waveform diagram of the circuit, FIG. 5 is a circuit diagram of a composite operational amplifier according to an embodiment of the second invention, FIG. 6 is a waveform diagram of the circuit, and FIG. 7 is a circuit diagram of FIG. FIG. 8 is a circuit diagram of a composite operational amplifier according to still another embodiment of the present invention, and FIG.
Fig. 10 is a waveform diagram of the circuit, Fig. 10 is a circuit diagram of the composite operational amplifier according to the third embodiment of the invention, Fig. 11 is a waveform diagram of the circuit,
FIG. 12 is a circuit diagram showing a general inverting amplifier, FIG. 13 is a circuit diagram of a conventional composite operational amplifier, and FIG. 14 is a waveform diagram of the circuit. 1... First operational amplifier, 2... Second operational amplifier, 3
…… integrator, 4 …… inverting amplifier, 11 …… sample and hold circuit, 12 …… control circuit, 13,18 …… change point detection circuit, 14 …… delay circuit, 15 …… voltage divider circuit, 16… ... Third operational amplifier, 17... Variable delay circuit.

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】高速動作可能な第1の演算増幅器から構成
され入力パルス信号を反転増幅する反転増幅器と、 前記第1の演算増幅器の反転入力端子に現れる誤差電圧
を入力し、サンプル状態では入力した前記誤差電圧を伝
えるとともに、ホールド状態では前記サンプル状態にお
ける前記誤差電圧を保持して出力するサンプル・ホール
ド回路と、 少なくとも前記反転増幅器が過渡状態にある期間では前
記サンプル・ホールド回路をホールド状態にし、それ以
外の期間では前記サンプル・ホールド回路をサンプル状
態にする制御を行う制御手段と、 高増幅度の第2の演算増幅器から構成され前記サンプル
・ホールド回路の出力を積分・増幅してその出力を前記
第1の演算増幅器の非反転入力端子に基準電圧として出
力する積分器とを具備したことを特徴とする複合演算増
幅器。
1. An inverting amplifier comprising a first operational amplifier operable at high speed for inverting and amplifying an input pulse signal, and an error voltage appearing at an inverting input terminal of the first operational amplifier is inputted. A sample-and-hold circuit that transmits the error voltage thus obtained and holds and outputs the error voltage in the sample state in a hold state; and sets the sample-and-hold circuit in a hold state at least during a period when the inverting amplifier is in a transient state. And control means for controlling the sample-and-hold circuit to be in a sample state during other periods, and a second operational amplifier having a high amplification degree, integrating and amplifying the output of the sample-and-hold circuit, and outputting the result. And an integrator for outputting a reference voltage to a non-inverting input terminal of the first operational amplifier. Composite operational amplifier characterized.
【請求項2】高速動作可能な第1の演算増幅器から構成
され入力パルス信号を反転増幅する反転増幅器と、 前記入力パルス信号を所定時間遅延させる遅延回路と、 この遅延回路の出力端と前記反転増幅器の出力端との間
に接続された分圧回路と、 この分圧回路の分圧出力を低インピーダンス出力に変換
し前記積分器の入力として与えるボルテージフォロワ回
路と、 高増幅度の第2の演算増幅器から構成され前記ボルテー
ジフォロワ回路の出力電圧を積分・増幅してその出力を
前記第1の演算増幅器の非反転入力端子に基準電圧とし
て出力する積分器とを具備したことを特徴とする複合演
算増幅器。
2. An inverting amplifier comprising a first operational amplifier operable at high speed for inverting and amplifying an input pulse signal, a delay circuit for delaying the input pulse signal for a predetermined time, an output terminal of the delay circuit and the inverting circuit. A voltage divider circuit connected between the output terminal of the amplifier, a voltage follower circuit that converts the divided voltage output of the voltage divider circuit into a low impedance output and provides the input as an input to the integrator, An integrator comprising an operational amplifier, integrating and amplifying the output voltage of the voltage follower circuit, and outputting the output as a reference voltage to a non-inverting input terminal of the first operational amplifier. Operational amplifier.
【請求項3】高速動作可能な第1の演算増幅器から構成
され入力パルス信号を反転増幅する反転増幅器と、高増
幅度の第2の演算増幅器から構成され前記第1の演算増
幅器の反転入力端子に現れる誤差電圧を積分・増幅して
その出力を前記第1の演算増幅器の非反転入力端子に基
準電圧として出力する積分器とを具備した複合演算増幅
器において、 前記第1の演算増幅器の反転入力端子と出力端子との間
に帰還コンデンサを接続したことを特徴とする複合演算
増幅器。
3. An inverting amplifier comprising a first operational amplifier operable at high speed and inverting and amplifying an input pulse signal, and an inverting input terminal of said first operational amplifier comprising a second operational amplifier having a high amplification degree. And an integrator for integrating and amplifying the error voltage appearing in the first operational amplifier and outputting the output as a reference voltage to a non-inverting input terminal of the first operational amplifier. A composite operational amplifier comprising a feedback capacitor connected between a terminal and an output terminal.
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