JP3073619B2 - Sample hold circuit - Google Patents

Sample hold circuit

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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はサンプルホールド回路に
関するものであり、特にICで構成されたサンプルホー
ルド回路に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a sample-and-hold circuit, and more particularly to a sample-and-hold circuit composed of an IC.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のサンプルホールド回路の一例を図
5に示す。同図において、21はスイッチ部を成す差動
回路で、25が入力端子であり、26がサンプリング出
力端子となり、その出力端子26にはホールド用のコン
デンサC1が接続されている。差動回路21は差動対ト
ランジスタQ22、Q23とそれらのコレクタ側に接続
されたカレントミラー型の負荷を成すトランジスタQ2
4、Q25と抵抗R2、R3とから構成されている。ま
た、22は切換え回路、23は定電流源である。切換え
回路22は差動対トランジスタQ26とQ27から成っ
ており、一方、定電流源23はトランジスタQ21と抵
抗R1とから成っている。
2. Description of the Related Art An example of a conventional sample and hold circuit is shown in FIG. In the figure, reference numeral 21 denotes a differential circuit constituting a switch unit, 25 is an input terminal, 26 is a sampling output terminal, and the output terminal 26 is connected to a holding capacitor C1. The differential circuit 21 includes a differential pair transistors Q22 and Q23 and a current mirror type transistor Q2 connected to their collectors.
4, Q25 and resistors R2, R3. 22 is a switching circuit, and 23 is a constant current source. The switching circuit 22 comprises a differential pair of transistors Q26 and Q27, while the constant current source 23 comprises a transistor Q21 and a resistor R1.

【0003】次に、このサンプルホールド回路の動作を
説明する。図6はこの回路に入力されるCCDセンサ
(図示せず)からの信号(a)とサンプリングパルス
(b)を示している。信号(a)を入力端子25に与
え、サンプリングパルス(b)を端子27へ入力する
(ただし端子28は一定電圧Eを与えておく)と、サン
プリングパルス(b)が高電位の期間はトランジスタQ
26が導通して差動回路21が動作し、出力端子26に
入力信号がそのまま導出される。サンプリングパルス
(b)が低電位の期間はトランジスタQ26は遮断され
るので、差動回路21は動作せず、出力端子26に接続
されているコンデンサC1によって信号電荷は保持され
る。この動作を繰り返して入力信号(a)から信号成分
(ハ)のみを抽出し、その電荷をホールドすることがで
きる。
[0003] Next, the operation of the sample and hold circuit will be described. FIG. 6 shows a signal (a) from a CCD sensor (not shown) and a sampling pulse (b) input to this circuit. When the signal (a) is applied to the input terminal 25 and the sampling pulse (b) is applied to the terminal 27 (provided that the constant voltage E is applied to the terminal 28), while the sampling pulse (b) is at a high potential, the transistor Q
26 conducts, the differential circuit 21 operates, and the input signal is directly output to the output terminal 26. During the period when the sampling pulse (b) is at a low potential, the transistor Q26 is shut off, so that the differential circuit 21 does not operate and the signal charge is held by the capacitor C1 connected to the output terminal 26. This operation is repeated to extract only the signal component (c) from the input signal (a) and hold the charge.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような構成ではスイッチ部を成す差動回路21と切換え
用の回路22を電源ライン20とグランド間に縦続に接
続して構成しているので、電源電圧Vccが低くなると動
作しにくくなるという欠点がある。
However, in the above configuration, the differential circuit 21 and the switching circuit 22 forming the switch section are connected in cascade between the power supply line 20 and the ground. There is a disadvantage that operation becomes difficult when the power supply voltage Vcc is lowered.

【0005】本発明は上記の欠点を除去し、低電源電圧
時にも動作可能にしたサンプルホールド回路を提供する
ことを目的とする。
An object of the present invention is to provide a sample and hold circuit which can operate even at a low power supply voltage by eliminating the above-mentioned drawbacks.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め本発明のサンプルホールド回路は、定電流源と、この
定電流源に接続されたスイッチ部を成す第1の差動回路
と、該第1の差動回路の出力端子に接続されたホールド
用のコンデンサと、前記差動回路と定電流源の接続点に
サンプリング期間以外は前記定電流源の出力電流と同値
の電流を出力し、サンプリング期間は差動回路をONす
る小さい電流を出力するか若しくは前記接続点に電流を
出力しない切換え手段とを有する構成となっている。
して、切換え手段は第2の差動回路と、第2の差動回路
により駆動される定電流回路とから成り、第2の差動回
路がサンプリングパルスにより制御されるようになって
いる。
In order to achieve the above object, a sample and hold circuit according to the present invention comprises: a constant current source; a first differential circuit forming a switch connected to the constant current source; A holding capacitor connected to the output terminal of the first differential circuit, and a current having the same value as the output current of the constant current source is output to a connection point between the differential circuit and the constant current source except during the sampling period; In the sampling period, a switching means for outputting a small current for turning on the differential circuit or for outputting no current to the connection point is provided. So
The switching means comprises a second differential circuit and a second differential circuit.
And a constant current circuit driven by the second differential circuit.
The path is controlled by the sampling pulse
I have.

【0007】[0007]

【作用】このような構成によると、上記従来例で差動回
路と定電流源との間に縦続形式で挿入されていた切換え
回路が外に出た形となるので、その分、電源ラインとグ
ランド間に縦続接続されるトランジスタの段数が低減さ
れ、電源電圧が低くなっても動作が可能となる。
According to this structure, the switching circuit, which is inserted in cascade between the differential circuit and the constant current source in the above-mentioned conventional example, is in the form of an outside. The number of transistors cascaded between grounds is reduced, and operation is possible even when the power supply voltage is reduced.

【0008】[0008]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図1において、6は一対の差動対トランジスタQ
2、Q3と、それらのコレクタ側に接続されたカレント
ミラー型の負荷を成すトランジスタQ4、Q5と、抵抗
R2、R3とから構成されたスイッチ部を成す差動回路
であり、1は図6(a)に示す信号が与えられる入力端
子、2は出力端子である。出力端子2にはホールド用の
コンデンサC1が接続されている。差動対トランジスタ
Q2、Q3のエミッタは共通に定電流源3に接続されて
いる。この定電流源3はトランジスタQ1と抵抗R1と
から成っており、その出力電流は2Iに設定されてい
る。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In FIG. 1, reference numeral 6 denotes a pair of differential pair transistors Q
2, Q3, a transistor Q4, Q5 connected to the collector side thereof and forming a current mirror type load, and a differential circuit forming a switch unit including resistors R2, R3. The input terminal 2 to which the signal shown in a) is applied is an output terminal. The output terminal 2 is connected to a hold capacitor C1. The emitters of the differential pair transistors Q2 and Q3 are commonly connected to a constant current source 3. The constant current source 3 includes a transistor Q1 and a resistor R1, and its output current is set to 2I.

【0009】7は切換え回路であり、一対の差動対トラ
ンジスタQ11、Q12から成っており、その入力端子
4にはサンプリングパルスが与えられ、入力端子5は定
電圧E1与えられるようになっている。切換え回路7は
定電流源トランジスタQ10に接続されている。この定
電流源トランジスタQ10は電流Iを流す。トランジス
タQ11のコレクタは(ホ)点に接続され、トランジス
タQ12のコレクタはトランジスタQ5のエミッタに接
続されている。
Reference numeral 7 denotes a switching circuit comprising a pair of differential pair transistors Q11 and Q12. The input terminal 4 is supplied with a sampling pulse, and the input terminal 5 is supplied with a constant voltage E1. . The switching circuit 7 is connected to the constant current source transistor Q10. This constant current source transistor Q10 allows a current I to flow. The collector of the transistor Q11 is connected to the point (e), and the collector of the transistor Q12 is connected to the emitter of the transistor Q5.

【0010】抵抗R4〜R7及びトランジスタQ7はト
ランジスタQ1、Q10にベース電位を供給する。トラ
ンジスタQ7と共にカレントミラー回路を成すトランジ
スタQ8のコレクタは(ホ)点に接続され、(ホ)点は
更にトランジスタQ9のエミッタに接続されている。ト
ランジスタQ9のベースは抵抗R5とR6に接続され、
コレクタは(ヘ)点、即ち差動回路6と定電流源3の接
続中点に接続されている。前記トランジスタQ8は2I
の電流を出力するように設定されている。尚、点線10
で囲った部分は定電流回路を示している。
The resistors R4 to R7 and the transistor Q7 supply a base potential to the transistors Q1 and Q10. The collector of the transistor Q8 forming a current mirror circuit together with the transistor Q7 is connected to the point (e), and the point (e) is further connected to the emitter of the transistor Q9. The base of transistor Q9 is connected to resistors R5 and R6,
The collector is connected to a point (f), that is, a connection point between the differential circuit 6 and the constant current source 3. The transistor Q8 is 2I
Is set to output a current of Note that the dotted line 10
The part surrounded by is a constant current circuit.

【0011】次に、このサンプルホールド回路の動作に
ついて説明する。まず、入力端子1に図6(a)の信号
が与えられ、且つ端子4にサンプリングパルス{図6
(b)}が与えられている状態において、サンプリング
パルス(b)が高電位にある期間ではトランジスタQ1
1が導通しており、このトランジスタQ11は定電流I
を流す。また、トランジスタQ8は定電流2Iを流して
いるので、トランジスタQ9は差し引きIの電流(即
ち、定電流源3の電流2Iの半分の電流I)を出力する
ことになる。従って、差動回路6には定電流Iが流れる
ため所定の動作を行ない、出力端子2に入力信号が導出
され、その電荷がコンデンサC1にチャージされる。
Next, the operation of the sample and hold circuit will be described. First, the signal of FIG. 6 (a) is given to the input terminal 1 and the sampling pulse {terminal of FIG.
(B) In the state where} is given, during the period when the sampling pulse (b) is at a high potential, the transistor Q1
1 is conducting, and the transistor Q11 has a constant current I
Flow. Further, since the transistor Q8 flows the constant current 2I, the transistor Q9 outputs the current of the subtraction I (that is, half the current I of the constant current source 3). Therefore, a predetermined operation is performed because the constant current I flows through the differential circuit 6, an input signal is derived to the output terminal 2, and the electric charge is charged to the capacitor C1.

【0012】次に、サンプリングパルス(b)が低電位
にある期間ではトランジスタQ11は遮断状態になり、
トランジスタQ8の定電流2IはトランジスタQ9を介
してそのままトランジスタQ1に流れ込むため差動回路
6へ供給される電流がなくなり、差動回路6はOFFす
る。それと同時にトランジスタQ12が導通するためト
ランジスタQ5は即座にカットオフし、コンデンサC1
はハイインピーダンス状態となり、電荷が保持される。
この回路は図5の従来例に比べて電源ライン20とグラ
ンド間に入るトランジスタの縦続の段数が少ないため低
電源電圧の動作に適している。
Next, while the sampling pulse (b) is at a low potential, the transistor Q11 is turned off,
Since the constant current 2I of the transistor Q8 flows into the transistor Q1 as it is via the transistor Q9, no current is supplied to the differential circuit 6, and the differential circuit 6 is turned off. At the same time, the transistor Q12 is turned on, so that the transistor Q5 is immediately cut off and the capacitor C1 is turned off.
Is in a high impedance state, and the charge is held.
This circuit is suitable for operation at a low power supply voltage because the number of cascaded stages of transistors between the power supply line 20 and the ground is smaller than that of the conventional example of FIG.

【0013】次に、図2の実施例は定電流源3を成すト
ランジスタQ1が電流Iを流すように設定されており、
また差動対トランジスタQ14、Q15から成る切換え
回路7の端子4には一定電圧E1が与えられ、端子5に
は図6(b)に示すサンプリングパルスが与えられる。
トランジスタQ14のコレクタはカレントミラー回路を
成すトランジスタQ16に図示の如く接続されている。
前記トランジスタQ16と共にカレントミラー回路を成
すトランジスタQ17は電流Iを出力するように電流値
が設定されている。そして、このトランジスタQ17の
コレクタは差動回路6と定電流源3の接続中点である
(ヘ)点に接続されている。抵抗R4とR5は電源ライ
ン20の電源電圧Vccを分圧してトランジスタQ1とQ
13のベースへバイアス電圧を付与している。
Next, in the embodiment of FIG. 2, the transistor Q1 forming the constant current source 3 is set so that the current I flows.
Further, a constant voltage E1 is applied to a terminal 4 of a switching circuit 7 including the differential pair transistors Q14 and Q15, and a sampling pulse shown in FIG.
The collector of the transistor Q14 is connected as shown to a transistor Q16 forming a current mirror circuit.
The current value of the transistor Q17 which forms a current mirror circuit together with the transistor Q16 is set so as to output the current I. The collector of the transistor Q17 is connected to the connection point (f) between the differential circuit 6 and the constant current source 3. The resistors R4 and R5 divide the power supply voltage Vcc of the power supply line 20 to generate transistors Q1 and Q5.
Thirteen bases are biased.

【0014】このサンプルホールド回路は、まず、サン
プリングパルスの高電位期間にトランジスタQ14がO
FF、トランジスタQ15がONとなって、トランジス
タQ16、Q17がOFFになるため、トランジスタQ
17から(ヘ)点へ電流が流れず、そのため定電流源3
の電流Iは差動回路6へ流れる。差動回路6は入力端子
1に与えられた入力信号を出力端子2へ導出し、コンデ
ンサC1へその信号電荷を蓄積する。次に、サンプリン
グパルス(b)の低電位期間はトランジスタQ14がO
N、トランジスタQ15がOFFとなるため、トランジ
スタQ16、Q17が動作し、トランジスタQ17から
(ヘ)点へ電流Iが供給される。この電流Iは低電流源
3を流れる電流Iとなるので、差動回路6には電流が流
れず、差動回路6はOFF状態となる。このOFF状態
の間、コンデンサC1は高インピーダンスとなり、蓄積
電荷を保持する。
In this sample and hold circuit, first, the transistor Q14 is turned on during the high potential period of the sampling pulse.
FF and the transistor Q15 are turned on, and the transistors Q16 and Q17 are turned off.
No current flows from point 17 to point (f), so the constant current source 3
Flows to the differential circuit 6. The differential circuit 6 derives the input signal applied to the input terminal 1 to the output terminal 2, and stores the signal charge in the capacitor C1. Next, during the low potential period of the sampling pulse (b), the transistor Q14 is turned off.
N, the transistor Q15 is turned off, the transistors Q16 and Q17 operate, and the current I is supplied from the transistor Q17 to the point (f). Since this current I becomes the current I flowing through the low current source 3, no current flows through the differential circuit 6, and the differential circuit 6 is turned off. During this OFF state, the capacitor C1 has a high impedance and holds the accumulated charge.

【0015】図3、図4の各実施例は図1、図2におけ
る各トランジスタを逆導電型のトランジスタに置き換え
たものであって、図1、図2と実質的に同一である。
Each of the embodiments shown in FIGS. 3 and 4 is obtained by replacing each transistor in FIGS. 1 and 2 with a transistor of the opposite conductivity type, and is substantially the same as FIGS. 1 and 2.

【0016】[0016]

【発明の効果】以上説明した通り、本発明によれば、差
動回路と定電流源が縦続に接続されるだけであり、それ
らの接続点に電流を供給する回路は、その縦続接続回路
外に存するので、電源ラインとグランド間に縦続接続さ
れるトランジスタの段数が少なくなり、その分、電源電
圧が低電圧でも動作するサンプルホールド回路が実現さ
れる。また、サンプリング期間とサンプリング期間以外
との切換えの制御は第1の差動回路(サンプリング用の
スイッチ部)とは別個の第2差動回路において行うの
で、サンプリングされる入力信号の電圧とは無関係に切
換えの制御を行うことができる。
As described above, according to the present invention, only a differential circuit and a constant current source are connected in cascade, and a circuit for supplying a current to those connection points is provided outside the cascade connection circuit. Therefore, the number of transistors cascaded between the power supply line and the ground is reduced, and a sample-and-hold circuit that operates even at a low power supply voltage is realized. In addition, sampling period and other than sampling period
Is controlled by a first differential circuit (for sampling).
Switch section) and a second differential circuit separate from the switch section).
Switch off regardless of the voltage of the input signal being sampled.
Change control can be performed.

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

【図1】本発明の第1実施例のサンプルホールド回路を
示す回路図。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a sample and hold circuit according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第2実施例のサンプルホールド回路を
示す回路図。
FIG. 2 is a circuit diagram showing a sample and hold circuit according to a second embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第3実施例のサンプルホールド回路を
示す回路図。
FIG. 3 is a circuit diagram showing a sample and hold circuit according to a third embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第4実施例のサンプルホールド回路を
示す回路図。
FIG. 4 is a circuit diagram showing a sample and hold circuit according to a fourth embodiment of the present invention.

【図5】従来例の回路図。FIG. 5 is a circuit diagram of a conventional example.

【図6】サンプルホールド回路に与えられる信号波形を
示す回路図。
FIG. 6 is a circuit diagram showing signal waveforms applied to a sample and hold circuit.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 入力端子 2 出力端子 3 定電流源 6 差動回路 C1 コンデンサ 1 input terminal 2 output terminal 3 constant current source 6 differential circuit C1 capacitor

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】定電流源と、 前記定電流源に接続されたスイッチ部を成す第1の差動
回路と、 前記第1の差動回路の出力端子に接続されたホールド用
のコンデンサと、 前記第1の差動回路と定電流源の接続点にサンプリング
期間以外は前記定電流源の出力電流と同値の電流を出力
し、サンプリング期間は前記差動回路をONする小さい
電流を出力するか若しくは前記接続点に電流を出力しな
切換え手段と、から成り、前記切換え手段は第2の差
動回路と、第2の差動回路により駆動される定電流回路
とから成り、第2の差動回路がサンプリングパルスによ
り制御されるサンプルホールド回路。
A constant current source; a first differential circuit forming a switch connected to the constant current source; a hold capacitor connected to an output terminal of the first differential circuit; A current equal to the output current of the constant current source is output to the connection point between the first differential circuit and the constant current source during a period other than the sampling period, and a small current for turning on the differential circuit is output during the sampling period. or a switching means does not output a current to the connection point, Ri consists, said switching means second difference
And a constant current circuit driven by the second differential circuit
And the second differential circuit is based on the sampling pulse.
Controlled sample and hold circuit.
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