JP2698222B2 - サンプルホールド回路 - Google Patents

サンプルホールド回路

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JP2698222B2
JP2698222B2 JP3060200A JP6020091A JP2698222B2 JP 2698222 B2 JP2698222 B2 JP 2698222B2 JP 3060200 A JP3060200 A JP 3060200A JP 6020091 A JP6020091 A JP 6020091A JP 2698222 B2 JP2698222 B2 JP 2698222B2
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    • G11C27/02Sample-and-hold arrangements
    • G11C27/024Sample-and-hold arrangements using a capacitive memory element
    • G11C27/026Sample-and-hold arrangements using a capacitive memory element associated with an amplifier

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  • Analogue/Digital Conversion (AREA)
  • Liquid Crystal Display Device Control (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はサンプルホールド回路に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】図5に従来のサンプルホールド回路の一
例を示す。この回路は例えばアクティブマトリクス液晶
駆動方式の液晶表示装置に用いるものである。同図にお
いて、サンプルホールドすべき例えば映像信号などのア
ナログ信号は入力信号線25から入力される。コンデン
サ13、17(回路の浮遊容量も含む)はそれぞれアナ
ログ信号Yの電圧を保持するためのものであり、一端は
共にグランドに接続され、他端にはそれぞれアナログス
イッチ12、16を通じてアナログ信号Yが入力されて
いる。コンデンサ13、17が保持する電圧はそれぞれ
アナログスイッチ14、18を介してオペアンプ19の
非反転入力に入力されている。オペアンプ19の非反転
入力とグランドとの間にはコンデンサ15とMOSトラ
ンジスタからなるアナログスイッチ21とが接続され、
またバッファ20の出力とグランドとの間にはMOSト
ランジスタからなるアナログスイッチ22が接続されて
いる。そしてトランジスタ21、22のゲートには共に
信号線10を通じて制御信号Rが入力されている。
【0003】オペアンプ19は、図6に示すような差動
アンプによって構成されている。N41、N42は、ゲ
ートがオペアンプ19の非反転入力および反転入力にそ
れぞれ接続されているNチャンネルのMOSトランジス
タである。トランジスタN41は、グランドに接続され
ているNチャンネルのMOSトランジスタN43と、電
源VDDに接続されているPチャネルのMOSトランジ
スタP41との間に接続され、トランジスタN42は、
トランジスタN43と電源VDDに接続されているPチ
ャンネルのMOSトランジスタP42との間に接続され
ている。トランジスタN42とトランジスタP42との
接続点がこのオペアンプの出力となっている。
【0004】このように構成されたサンプルホールド回
路は、入力信号Yを一定の周期でサンプルホールドする
際、図7のタイミングチャートに示すような制御信号R
及びS1〜S4が与えられ、次のように動作する。すな
わち、タイミングT1でハイレベルの制御信号S1が与
えられると、アナログスイッチ12はオンして信号Yが
コンデンサ13に印加され、コンデンサ13は充電され
る。その後、信号S1がローレベルになってアナログス
イッチ12がオフすると、コンデンサ13はその直前の
信号Yの電圧D1を保持する。その後、ハイレベルの制
御信号Rが与えられると、トランジスタ21、22はオ
ンしてバッファ20の出力はグランドレベルとなり、ま
たコンデンサ15の電荷は放電される。次に、制御信号
S3がハイレベルになると、アナログスイッチ14はオ
ンし、コンデンサ13の電荷はコンデンサ15に移動す
る。その結果、これらコンデンサ13、15の両端の電
圧は、2つのコンデンサの容量比によって決る値D1´
となる。この電圧はオペアンプ19とバッファ20とを
介して出力される。
【0005】一方、タイミングT2でハイレベルの制御
信号S2が与えられると、アナログスイッチ16はオン
して信号Yがコンデンサ17に印加され、コンデンサ1
7は充電される。その後、信号S2がローレベルになっ
てアナログスイッチ16がオフすると、コンデンサ17
はその直前の信号Yの電圧D2を保持する。その後、ハ
イレベルの制御信号Rが与えられると、トランジスタ2
1、22はオンしてバッファ20の出力はグランドレベ
ルとなり、またコンデンサ15の電荷は放電される。次
に、制御信号S4がハイレベルになると、アナログスイ
ッチ18はオンし、コンデンサ17の電荷はコンデンサ
15に移動する。その結果、これらコンデンサ17、1
5の両端の電圧は、2つのコンデンサの容量比によって
決る値D2´となる。この電圧はオペアンプ19とバッ
ファ20とを介して出力される。以後、アナログスイッ
チ12、16が交互にオンして信号Yの電圧D3、D
4、…がサンプリングされてコンデンサ13、17およ
びコンデンサ15に保持されて、電圧D3、D4、・・・
に対応する電圧D3´、D4´、…が出力される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしこのような従来
のサンプルホールド回路では、コンデンサ13、17の
電荷は、その一部がコンデンサ15に移動するため、サ
ンプリングされた信号Yの電圧(D1、D2、・・・ )は
減衰してしまう。ここで例えば、コンデンサ13の電荷
量をQ0、コンデンサ13の静電容量をC1とすると、
コンデンサ13の両端の電圧V0は次式によって表され
る。
【0007】V0=Q0/C1 そして、コンデンサ13の電荷量がQ0の状態でアナロ
グスイッチ14がオンすると、コンデンサ13、15は
並列に接続されるのでその両端の電圧V1は、コンデン
サ15の静電容量をC2とすると、次式によって表され
る。
【0008】V1=Q0/(C1+C2) 従って、V1<V0となり、オペアンプに入力される電
圧はコンデンサ13に保持された電圧より低い値とな
る。コンデンサ17に電圧が保持される場合も同様であ
り、アナログスイッチ18がオンしてコンデンサ15が
並列に接続された段階で、電圧は低下し、従ってオペア
ンプに入力される電圧はコンデンサ17に保持された電
圧より低い値となる。
【0009】本発明の目的は、このような問題を解決
し、サンプリングした電圧を減衰させることなくそのま
ま出力でき、さらに回路構成が簡素なサンプルホールド
回路を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明の前記目的は、入
力信号線に夫々アナログスイッチを介して接続されてお
り入力信号電圧を保持するための2つのコンデンサと、
該2つのコンデンサに保持された電圧を読み込むべく
記2つのコンデンサと夫々直接に接続された2つの非反
入力端子と前記2つの非反転入力端子を選択する制御
信号を入力する制御端子と増幅された前記非反転入力端
子を介して読み込まれた電圧を外部に出力する出力端子
と該出力端子に接続された反転入力端子とを有した増幅
回路とを備えており、前記増幅回路は前記制御端子を介
して入力される前記制御信号に従って前記2つの非反転
入力端子を介して読み込んだ電圧を交互に増幅して出力
するように構成されていることを特徴とするサンプルホ
ールド回路によって達成される。
【0011】
【作用】増幅回路は2つのコンデンサにそれぞれ保持さ
れている電圧を夫々コンデンサと直接に接続された非反
転入力端子を介して読み込み、制御端子を介して入力さ
れる制御信号に従って2つの非反転入力端子のいずれか
一方の電圧を交互に選択して出力する。この選択された
電圧は外部に出力される。上記各コンデンサと増幅回路
非反転入力端子とは直結されており、コンデンサに保
持されている電圧は減衰されることなく増幅回路に供給
され、信号の伝達精度が向上する。
【0012】
【実施例】次に本発明の実施例を詳細に説明する。図1
は本発明によるサンプルホールド回路の一実施例の回路
図である。この回路は例えばアクティブマトリクス液晶
駆動方式の液晶表示装置に用いられる。図中、図5の回
路と同一の機能を有する構成要素には同一の符号を付し
ている。コンデンサ13、17(回路の浮遊容量も含
む)はそれぞれアナログ信号Yの電圧を保持するための
もので、その一方の端子はそれぞれアナログスイッチ1
2、16を介して入力信号線25に接続され、他方の端
子は共にグランドに接続されている。
【0013】オペアンプ190の出力端子190cはバ
ッファ20の入力に、バッファ20の出力はオペアンプ
190の反転入力端子190dにそれぞれ接続されてい
る。オペアンプ190は2つの非反転入力端子190
a、190bを備え、入力端子190aはコンデンサ1
3の一方の端子に接続され、入力端子190bはコンデ
ンサ17の一方の端子に接続されている。オペアンプ1
90の制御端子には、制御信号S3、S4が入力され
る。バッファ20の出力とグランドとの間に接続された
MOSトランジスタ22はアナログスイッチとして機能
し、そのゲートには制御信号Rが入力される。
【0014】オペアンプ190は基本的には差動アンプ
であり、図2に示す構成を有している。同図において、
NチャンネルのMOSトランジスタN57の一端はグラ
ンドに接続され、またゲートには所定の電圧Vbが印加
されている。PチャンネルのMOSトランジスタP5
1、P52の一端は共に電源VDDに接続され、また各
ゲートはいずれもトランジスタP51の他端に接続され
ている。
【0015】NチャンネルのMOSトランジスタN5
6、N53の一端は共にトランジスタN57の他端に接
続され、トランジスタN56、N53の他端はそれぞ
れ、MOSトランジスタN55、N51を介してトラン
ジスタP51の他端に接続されている。そしてトランジ
スタN56、N53のゲートはそれぞれ非反転入力端子
190a、190bに接続され、トランジスタN55、
N51のゲートには制御信号S3、S4がそれぞれ入力
されている。また、ゲートがオペアンプの反転入力端子
190dに接続されているNチャンネルのMOSトラン
ジスタN54は、NチャンネルのMOSトランジスタN
52を介してトランジスタP52の他端とトランジスタ
N57の上記他端との間に接続され、トランジスタN5
2及びP52の接続点がオペアンプ190の出力端子1
90cに接続されている。そしてトランジスタN52の
ゲートは電源VDDに接続されている。
【0016】このように構成されたサンプルホールド回
路は、入力信号Yを一定の周期でサンプルホールドする
際、図3のタイミングチャートに示すような制御信号R
及びS1〜S4が与えられ、次のように動作する。
【0017】アナログスイッチ12、16は、交互に所
定の周期でハイレベルの制御信号S1、S2が入力され
てそれぞれオンし、そのときの信号Yの電圧がコンデン
サ13、17に保持される。すなわち、タイミングT1
でハイレベルの制御信号S1がアナログスイッチ12に
入力されると、アナログ・スイッチ12はオンし、信号
Yがコンデンサ13に印加される。そして制御信号S1
がローレベルになると、アナログスイッチ12はオフ
し、コンデンサ13はその直前の信号Yの電圧D1を保
持する。この電圧D1はオペアンプ190の非反転入力
190aに入力される。その後、制御信号S3がハイレ
ベルになると、トランジスタN55がオンし、トランジ
スタN56がトランジスタN57とトランジスタP51
との間に接続されることになり、図2の回路は入力端子
190aと入力端子190dとの間の電位差を増幅する
差動アンプとして動作する。
【0018】次にタイミングT2でハイレベルの制御信
号S2がアナログスイッチ16に入力されると、アナロ
グスイッチ16はオンし、信号Yがコンデンサ17に印
加される。そして制御信号S2がローレベルになると、
アナログスイッチ16はオフし、コンデンサ17はその
直前の信号Yの電圧D2を保持する。この電圧D2はオ
ペアンプ190の非反転入力190bに入力される。そ
の後、制御信号S4がハイレベルになると、トランジス
タN51がオンし、トランジスタN53がトランジスタ
N57とトランジスタP51との間に接続されることに
なり、図2の回路は入力端子190bと入力端子190
dとの間の電位差を増幅する差動アンプとして動作す
る。以後、同様にして、ハイレベルの制御信号S1、S
2が与えられるごとに信号Yの電圧(D3、D4、・・・
)がサンプルされてコンデンサ13、17に保持さ
れ、バッファを介して出力される。
【0019】なお、トランジスタ22は、制御信号S
3、S4が共にローレベルとなる間にハイレベルの制御
信号Rがゲートに与えられてオンし、バッファ20の出
力をグランドにショートする。従ってバッファの出力電
圧は、コンデンサ13が保持する電圧からコンデンサ1
7が保持する電圧に、あるいはコンデンサ17が保持す
る電圧からコンデンサ13が保持する電圧に切り替わる
際、一定の期間、グランドレベルとなる。
【0020】上記実施例では、オペアンプ190の差動
アンプの定電流回路をNチャンネルのMOSトランジス
タで構成したが、これをPチャンネルのMOSトランジ
スタによって構成してもよく、その場合のオペアンプの
回路図を図4に示す。定電流回路を構成するPチャンネ
ルのMOSトランジスタP71の一端は電源VDDに接
続され、またゲートには所定の電圧Vbbが印加されて
いる。NチャンネルのMOSトランジスタN1、N2の
一端は共にグランドに接続され、また各ゲートはいずれ
もトランジスタN1の他端に接続されている。
【0021】PチャンネルのMOSトランジスタP7
7、P74の一端は共にトランジスタN1の上記他端に
接続され、トランジスタP77、P74の他端はそれぞ
れ、アナログスイッチとして機能するPチャンネルのM
OSトランジスタP76、P72を介してトランジスタ
P71の他端に接続されている。そしてトランジスタP
77、P74のゲートはそれぞれ非反転入力端子190
a、190bに接続され、トランジスタP76、P72
のゲートには制御信号S4、S3がそれぞれ入力されて
いる。また、ゲートがオペアンプの反転入力端子190
dに接続されているPチャンネルのMOSトランジスタ
P75はPチャネルのMOSトランジスタP73を介し
てトランジスタP71の他端とトランジスタN2の他端
との間に接続され、トランジスタP75及びN2の接続
点がオペアンプの出力端子190cに接続されている。
そしてトランジスタP73のゲートはグランドに接続さ
れている。
【0022】このような構成のオペアンプは図2のオペ
アンプ190と全く同一の機能を果たすので、図1のオ
ペアンプ190をこのオペアンプで置き換えることが可
能である。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように本発明のサンプルホ
ールド回路では、サンプリングした信号電圧を保持する
コンデンサの電圧は直接にコンデンサと接続されたオペ
アンプの非反転入力端子に入力される。従って、従来の
ようにコンデンサの電荷を他のコンデンサに移す必要が
なく、サンプリングされた信号電圧は減衰することなく
そのまま出力される。さらに、必要とされるコンデンサ
の数が少なくなり、またコンデンサの削減に伴って2つ
のアナログスイッチおよびMOSトランジスタも不要と
なるので、回路構成は簡素となり、回路の小型化、低コ
スト化、ならびに低消費電力化が可能となる。また、回
路を集積回路とする場合にはそのチップ面積を縮小する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のサンプルホールド回路の一実施例の回
路図である。
【図2】図1のサンプルホールド回路のオペアンプの詳
細な構成を示す回路図である。
【図3】図1のサンプルホールド回路の動作を説明する
ためのタイミングチャートである。
【図4】図1のサンプルホールド回路のオペアンプの他
の構成例を示す回路図である。
【図5】従来のサンプルホールド回路の回路図である。
【図6】図5のサンプルホールド回路のオペアンプの詳
細な構成を示す回路図である。
【図7】図5のサンプルホールド回路の動作を説明する
ためのタイミングチャートである。
【符号の説明】
10 制御信号線 12、16 アナログスイッチ 13、15、17 コンデンサ 20 バッファ 21、22 MOSトランジスタ 25 入力信号線 19、190 オペアンプ N1、N2、N51〜N57 NチャンネルMOSトラ
ンジスタ P51、P52、P71〜P77 PチャンネルMOS
トランジスタ

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力信号線に夫々アナログスイッチを介
    して接続されており入力信号電圧を保持するための2つ
    のコンデンサと、該2つのコンデンサに保持された電圧
    を読み込むべく前記2つのコンデンサと夫々直接に接続
    された2つの非反転入力端子と前記2つの非反転入力端
    子を選択する制御信号を入力する制御端子と増幅された
    前記非反転入力端子を介して読み込まれた電圧を外部に
    出力する出力端子と該出力端子に接続された反転入力端
    子とを有した増幅回路とを備えており、前記増幅回路は
    前記制御端子を介して入力される前記制御信号に従って
    前記2つの非反転入力端子を介して読み込んだ電圧を交
    互に増幅して出力するように構成されていることを特徴
    とするサンプルホールド回路。
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