JP3248954B2 - サンプル−ホールド回路 - Google Patents
サンプル−ホールド回路Info
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Description
端子に結合される入力段と、出力信号供給用の出力端子
に結合される出力段と、前記入力段と前記出力段との間
に結合される切換段とを具え、該切換段が、前記入力段
に結合されるベース、第1給電端子に結合されるコレク
タ及び前記出力段に結合されるエミッタを有しているス
イッチングトランジスタと、ホールド信号受信用の第1
入力端子、サンプリング信号受信用の第2入力端子、電
流源を介して第2給電端子に結合される共通端子、前記
スイッチングトランジスタのベースに結合される第1出
力端子及び前記スイッチングトランジスタのエミッタに
結合される第2出力端子を有している差動増幅器と、前
記スイッチングトランジスタのエミッタと前記給電端子
の一方との間に結合されるコンデンサとを具えているサ
ンプル-ホールド回路に関するものである。
アナログ-ディジタル変換器に用いることができる。斯
種のサンプル-ホールド回路はサンプリングモードとホ
ールドモードを有し、サンプリングモードでは差動増幅
器にサンプリング信号が供給されることによりスイッチ
ングトランジスタが導通状態となり、またホールドモー
ドでは、差動増幅器にホールド信号が供給されることに
よりスイッチングトランジスタがカット−オフ状態にな
る。このスイッチングトランジスタの状態のために、サ
ンプリングモードにおける出力信号は入力信号によって
規定され、ホールドモードにおける出力信号はサンプリ
ングモードの期間中にコンデンサ間に設定される電圧に
よって規定される。ホールドモードでは、出力段が入力
電流を必要とするためにコンデンサ間に設定された電圧
が減少するので、サンプリング信号及びホールド信号は
入力電流によって課せられる最小周波数により制限され
る。
63−119100号公報から既知であり、これに記載されてい
るサンプル−ホールド回路は、入力端子に結合させたベ
ース、第2給電端子に結合させたコレクタ及びスイッチ
ングトランジスタのベースに結合させたエミッタを有し
ている少なくとも1個のpnpトランジスタと、スイッ
チングトランジスタのベースと第1給電端子との間に結
合させた電流源とを具えている入力段を有している。入
力段はpnpトランジスタによって切換段用の制御電圧
を発生し、この制御電圧は入力信号に関連し、しかも斯
かる制御電圧はpnpトランジスタによって課せられる
最大周波数により制限される。
た周波数を制限するものの内の少なくとも1つについて
改善を図ったサンプル−ホールド回路を提供することに
ある。
達成するために、冒頭にて述べた種類のサンプル-ホー
ルド回路において、前記入力段が、前記スイッチングト
ランジスタのベースと前記第1給電端子との間に結合さ
れる受動インピーダンスを具え、且つ前記入力段を、前
記スイッチングトランジスタのベースに、該入力段の前
記入力端子に供給される前記入力信号に関連する信号電
流を供給すべく構成するようにしたことを特徴とする。
いる信号電圧により制御する切換段と対比するに、本発
明によるサンプル-ホールド回路における切換段は信号
電流により制御される。従って、前記公報に用いられて
いるpnpトランジスタを制御信号電流源と置き代える
ことができ、この信号電流源は例えばnpnトランジス
タで構成することができる。少なくとも1個のpnpト
ランジスタを省いたために、本発明によるサンプル-ホ
ールド回路はnpnトランジスタだけで実現でき、従っ
てトランジスタにより課せられる最大周波数がかなり高
くなる。信号電流源及び切換段には共に電流を供給する
必要があるから、入力段には受動インピーダンスを含め
てある。
スイッチングトランジスタのエミッタに結合させたベー
ス、前記第1給電端子に結合させたコレクタ及び前記第
2給電端子に結合させたエミッタを有している第1出力
トランジスタと、サンプリング信号により切換えられる
と共に前記第1出力トランジスタのエミッタと第2給電
端子との間に結合させた第1電流源と、前記第1出力ト
ランジスタのエミッタに結合させたベース、前記第1給
電端子に結合させたコレクタ及び前記出力端子と前記第
2給電端子とに結合させたエミッタを有している第2出
力トランジスタと、該第2出力トランジスタのエミッタ
と前記第2給電端子との間に結合させた第2電流源とを
具えるようにする。第1電流源はサンプリング信号によ
って切換えられるので、第1電流源はサンプリング期間
中には第1出力トランジスタ用のバイアス電流を供給す
るだけである。従って、サンプリングモードにおいて
は、第1出力トランジスタは第1電流源によって供給さ
れるバイアス電流に関連するベース電流を必要とし、又
ホールドモードにおいては、第1出力トランジスタは第
2電流源によって供給されるバイアス電流に関連するベ
ース電流を必要とし、最初に述べたベース電流は最後に
述べたベース電流よりも第2出力トランジスタに属する
電流利得率の分だけ大きくなる。ベース電流が小さくな
ると、コンデンサ間に設定される電圧が、電流利得率に
比例して長くなる時間内に低下し、この時間が長くなる
と、ベース電流によって規定される最小周波数が比較的
低くなる。
切換段を差動段とする。本例は差動形のものであるた
め、差分出力信号は例えばスイッチングトランジスタの
スイッチングや、給電端子に発生する妨害や、コンデン
サ間に設定される電圧の減少や、スイッチングトランジ
スタのベースとエミッタとの間の寄生容量によって生ず
るホールドモードでのフィードスルーの発生によるよう
な妨害の影響を受けることがない。
縮退差動増幅器を具え、この差動増幅器が、差分入力信
号受信用の各入力端子に結合させた第1及び第2入力端
と、電流源を介して第2給電端子に結合させた共通端子
と、各スイッチングトランジスタのベース及び各受動イ
ンピーダンスに結合させた第1及び第2出力端とを有
し、受動インピーダンスの各々が単方向素子と直列に配
置した抵抗を具えるようにする。本発明では切換段に信
号電流を供給するため、入力信号が入力電圧である場合
には、入力段に線形の電圧−電流変換器を設ける必要が
あり、これは電圧−電流変換器として有利なものであ
る。入力段が単方向素子を具えているため、この単方向
素子は縮退差動増幅器によって導入されるひずみを補償
する。
段に第1及び第2フィードホワードコンデンサを設け、
第1フィードホワードコンデンサを一方のスイッチング
トランジスタのエミッタと他方のスイッチングトランジ
スタのベースとの間に結合させ、第2フィードホワード
コンデンサを他方のスイッチングトランジスタのエミッ
タと一方のスイッチングトランジスタのベースとの間に
結合させる。寄生容量によって生ずるホールドモードに
おけるフィードスルーは、一方のスイッチングトランジ
スタのエミッタと他方のスイッチングトランジスタのベ
ースとの間に結合させたフィードホワードコンデンサが
スイッチングトランジスタのベースとの間の寄生容量に
よる駆動電流(drive)とは逆の駆動電流を受電するため
に補償される。
ルド回路を示し、この回路では差動切換段SSの片側
を、差分入力信号Vi1−Vi2を受信するための入力端子
11と入力端子21とを有している差動入力段ISに結合さ
せると共に、差動切換段SSの反対側を、差分出力信号V
o1−Vo2を供給するための出力端子12と出力端子22とを
有している差動出力段OSに結合させる。
のセクションを具えている。差動切換段SSの第1セク
ションは、差動入力段ISに結合させたベース、第1給
電端子1に結合させたコレクタ及び差動出力段OSに結
合させたエミッタを有しているスイッチングトランジス
タT10と;ホールド信号Vh 受信用の第1入力端、サン
プリング信号Vt 受信用の第2入力端、電流源T13/R
11を介して第2給電端子2に結合させた共通端子、スイ
ッチングトランジスタT10のベースに結合させた第1出
力端及びスイッチングトランジスタT10のエミッタに結
合させた第2出力端を有している差動増幅器T11/T12
と;スイッチングトランジスタT10のエミッタと給電端
子1との間に結合させたコンデンサC11とを具えてい
る。差動切換段SSの第2セクションは、差動入力段I
Sに結合させたベース、第1給電端子1に結合させたコ
レクタ及び差動出力段OSに結合させたエミッタを有し
ているスイッチングトランジスタT20と;ホールド信号
Vh 受信用の第1入力端、サンプリング信号Vt 受信用
の第2入力端、電流源T23/R21を介して第2給電端子
2に結合させた共通端子、スイッチングトランジスタT
20のベースに結合させた第1出力端及びスイッチングト
ランジスタT20のエミッタに結合させた第2出力端を有
している差動増幅器T21/T22と;スイッチングトラン
ジスタT20のエミッタと給電端子1との間に結合させた
コンデンサC21とを具えている。
グトランジスタT10及びT20のベースと第1給電端子1
との間にそれぞれ結合させた2個の受動インピーダンス
を具えており、この差動入力段ISはスイッチングトラ
ンジスタT10及びT20のベースに、入力端子11及び21に
供給される差分入力信号Vi1−Vi2に関連する信号電流
を供給すべく構成する。受動インピーダンスにより差動
切換段SSに信号電流を供給するため、本発明によるサ
ンプル−ホールド回路はpnpトランジスタを用いなく
ても実現でき、このために入力信号の最大周波数をかな
り高くすることができる。信号電流を供給するために、
入力段ISは縮退差動増幅器T18/T28/R13/R23を
具えており、この増幅器は差分入力信号Vi1−Vi2を受
信するための入力端子11及び12にそれぞれ結合させた第
1及び第2入力端と、電流源T1/R1 を介して第2給
電端子に結合させた共通端子と、各スイッチングトラン
ジスタT10及びT20のベースに結合させた第1及び第2
出力端とを有しており、この縮退差動増幅器を2個のn
pnトランジスタT18及びT28と2個のエミッタ抵抗R
13及びR23とで構成し、各受動インピーダンスを各単方
向素子T19及びT29とそれぞれ直列に配置した抵抗R14
及びT24で構成する。
も同様に構成した2つのセクションを具えている。差動
出力段OSの第1セクションは、スイッチングトランジ
スタT10のエミッタに結合させたベース、第1給電端子
1に結合させたコレクタ及び第2給電端子2に結合させ
たエミッタを有している第1出力トランジスタT14と;
サンプリング信号Vt により切換えられ、第1出力トラ
ンジスタT14のエミッタと差動増幅器T11/T12の共通
端子との間に結合させた電流源T15と;第1出力トラン
ジスタT14のエミッタに結合させたベース、第1給電端
子1に結合させたコレクタ及び出力端子12と第2給電端
子2に結合させたエミッタを有している第2出力トラン
ジスタT16と;第2出力トランジスタのエミッタと第2
給電端子2との間に結合させた電流源T17/R12とを具
えている。差動出力段OSの第2セクションは、スイッ
チングトランジスタT20のエミッタに結合させたベー
ス、第1給電端子1に結合させたコレクタ及び第2給電
端子2に結合させたエミッタを有している第1出力トラ
ンジスタT24と;サンプリング信号Vt により切換えら
れ、第1出力トランジスタT24のエミッタと差動増幅器
T21/T22の共通端子との間に結合させた電流源T25
と;第1出力トランジスタT24のエミッタに結合させた
ベース、第1給電端子1に結合させたコレクタ及び出力
端子22と第2給電端子2とに結合させた第2出力トラン
ジスタT26と;第2出力トランジスタT26のエミッタと
第2給電端子2との間に結合させた電流源T27/R22と
を具えている。電流源T1 /R1, T13/R11, T23/
R21及びT17/R12と同様に、電流源T27/R22はトラ
ンジスタT27と抵抗R22を具えており、トランジスタT
27は基準電圧Vr 受電用の基準端子3に結合させた制御
電極及び共通端子又はエミッタと第2給電端子2との間
に結合させた主電流通路を有している。
ド回路は次のように作動する。縮退差動増幅器T18/T
28/R13/R23は差動入力段ISに供給される差分入力
信号Vi1−Vi2を差動切換段SS駆動用の差分電流に変
換し、この縮退差動増幅器T18/T28/R13/R23に含
まれるベース−エミッタ接合により導入されるひずみ
は、単方向素子T19及びT29に含まれるベース−エミッ
タ接合により補償される。それぞれダイオード結合した
トランジスタT19とT29とで形成する単方向素子を設け
るために、差動入力段ISはほぼ直線的に電圧−電流変
換する。差動切換段SSに供給される差分駆動電流は、
サンプル−ホールド回路の瞬時モードに応じて差動出力
段OSに転送され、そのモードは差動切換段SSにより
規定される。この切換段によりセットされるモードはサ
ンプリングモード又はホールドモードとすることがで
き、サンプリングモードでは差分増幅器T11/T12及び
T21/T22にサンプリング信号が供給されるためにスイ
ッチングトランジスタT10及びT20が導通状態となり、
ホールドモードでは差動増幅器T11/T12及びT21/T
22にホールド信号が供給されるために、スイッチングト
ランジスタT10及びT20がカット−オフモードとなる。
本例ではサンプリングモードにおけるサンプリング信号
をホールド信号よりも大きくし、又ホールドモードにお
けるサンプリング信号をホールド信号よりも小さくす
る。サンプリングモードにおける差分出力信号Vo1−V
o2はスイッチングトランジスタT10及びT20の状態に応
じて入力信号により規定され、又ホールドモードにおけ
る差分出力信号Vo1−Vo2はサンプリングモードの期間
中にコンデンサ間に設定された電圧により規定され、こ
の電圧は出力段か差分入力電流を必要とするために減少
する。本発明によれば、この電圧の低下を最小とするた
めに差動出力段OSにサンプリング信号Vt により切換
えられる第1電流源を設け、これらの第1電流源をトラ
ンジスタT15及びT25でそれぞれ形成する。第1電流源
がサンプリング信号Vt により切換えられると、これら
の第1電流源はサンプリングモードにて第1出力トラン
ジスタT14及びT24にバイアス電流を供給するだけであ
る。従って、サンプリングモードでは、第1出力トラン
ジスタT14及びT24が第1電流源によって供給されるバ
イアス電流に関連するベース電流を必要とし、又ホール
ドモードでは第1出力トランジスタT14及びT24が第2
電流源T17/R12及びT27/R22によって供給されるバ
イアス電流に関連するベース電流を必要とすることにな
る。サンプリングモードにおける上記のベース電流は第
2出力トランジスタT16及びT26に属する電流利得率の
分だけホールドモードにおける上記ベース電流よりも大
きくなる。ベース電流が小さくなると、コンデンサC11
及びC21間に設定される電圧が電流利得率に比例して長
くなる時間内に低下し、この時間が長くなると、ベース
電流によって規定される最小周波数がかなり低くなる。
ド回路の利点は、この回路に現われる差分信号が、例え
ばスイッチングトランジスタT10及びT20のスイッチン
グや、給電端子1及び2に発生する妨害や、コンデンサ
C11及びC21間に設定される電圧の減少により生ずる妨
害の影響を受けないと云う点にある。本発明による差動
式のサンプル−ホールド回路の他の利点は、ホールドモ
ードにおけるフィードスルーの発生を補償し得ることに
ある。ホールドモードでのフィードスルーの影響とは、
ホールドモードにてスイッチングトランジスタT10及び
T20のベースとエミッタとの間の寄生容量のために入力
信号Vi1−Vi2が出力信号Vo1−Vo2に及ぼす影響のこ
とである。本発明による差動式の例では、ホールドモー
ドフィードスルーをサンプル−ホールド回路に第1及び
第2フィードホワードコンデンサC12及びC22をそれぞ
れ設けることによりかなり補償することができ、第1フ
ィードホワードコンデンサC12は一方のスイッチングト
ランジスタT10のエミッタと他方のスイッチングトラン
ジスタT20のベースとの間に結合させ、第2フィードホ
ワードコンデンサC22は他方のスイッチングトランジス
タT20のエミッタと一方のスイッチングトランジスタT
10のベースとの間に結合させる。寄生容量によって生ず
るホールドモードフィードスルーは、一方のスイッチン
グトランジスタのエミッタと他方のスイッチングトラン
ジスタのベースとの間に結合させたフィードホワードコ
ンデンサがスイッチングトランジスタのベースとエミッ
タとの間の寄生容量のドライブ電流とは反対のドライブ
電流を受電するために補償される。
いる有利な形態のフィードホワードコンデンサCffを示
す。この形態のフィードホワードコンデンサCffは並列
に接続した2つの回路、即ち逆直列に接続した第1対の
単方向素子(T2,T3)を具えている第1回路と、逆
直列に接続した第2対の単方向素子(T4,T5)を具
えている第2回路とで構成する。第1対の単方向素子
(T2,T3)はトランジスタT2とトランジスタT3
で構成し、第2対の単方向素子はトランジスタT4とト
ランジスタT5で構成する。これらのトランジスタT
2,T3,T4及びT5の各々は、ベースはベース同士
を、コレクタはコレクタ同士を、又エミッタはエミッタ
同士を相互接続し、トランジスタT2とT4の相互接続
したベース及びコレクタを端子4に接続し、トランジス
タT2及びT3のエミッタを互いに接続し、トランジス
タT4及びT5のエミッタも互いに接続し、トランジス
タ回路T3及びT5の相互接続したベース及びコレクタ
を端子5に接続する。
ードフィールドスルーはフィードホワードコンデンサを
スイッチングトランジスタT10及びT20の寄生ベース−
エミッタコンデンサと同一のものを選択する場合にほぼ
補償することができる。従って、ホールドモードフィー
ルドスルーコンデンサをトランジスタT2,T3,T4 及び
T5 により作製し、第1及び第2回路の各容量をスイッ
チングトランジスタのベース−エミッタ容量の 1/2に等
しくする。第1及び第2回路を互いに並列に接続するた
め、端子4と5との間の総容量はスイッチングトランジ
スタのベース−エミッタ容量にほぼ等しくなる。
でなく幾多の変更を加える得ること勿論である。例え
ば、スイッチングトランジスタのベースと第1給電端子
との間に結合させるコンデンサはスイッチングトランジ
スタのベースと第2給電端子との間に結合させることが
できる。さらに、例えば差動切換段の各差動増幅器の共
通端子は相互接続することができ、この場合には各電流
源を併合させることができる。
を示す回路図である。
路図である。
/R21 電流源 C11, C21 コンデンサ C12, C22 フィードホワードコンデンサ T18/T28/R13/R23 縮退差動増幅器 T19/R14, T29/R24 受動インピーダンス T14, T24 第1出力トランジスタ T15, T25 電流源 T16, T26 第2出力トランジスタ
Claims (9)
- 【請求項1】 入力信号受信用の入力端子に結合される
入力段と、出力信号供給用の出力端子に結合される出力
段と、前記入力段と前記出力段との間に結合される切換
段とを具え、該切換段が、前記入力段に結合されるベー
ス、第1給電端子に結合されるコレクタ及び前記出力段
に結合されるエミッタを有しているスイッチングトラン
ジスタと、ホールド信号受信用の第1入力端子、サンプ
リング信号受信用の第2入力端子、電流源を介して第2
給電端子に結合される共通端子、前記スイッチングトラ
ンジスタのベースに結合される第1出力端子及び前記ス
イッチングトランジスタのエミッタに結合される第2出
力端子を有している差動増幅器と、前記スイッチングト
ランジスタのエミッタと前記給電端子の一方との間に結
合されるコンデンサとを具えているサンプル-ホールド
回路において、前記入力段が、前記スイッチングトラン
ジスタのベースと前記第1給電端子との間に結合される
受動インピーダンスを具え、且つ前記入力段を、前記ス
イッチングトランジスタのベースに、該入力段の前記入
力端子に供給される前記入力信号に関連する信号電流を
供給すべく構成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。 - 【請求項2】 前記出力段が、前記スイッチングトラン
ジスタのエミッタに結合されるベース、前記第1給電端
子に結合されるコレクタ及び前記第2給電端子に結合さ
れるエミッタを有している第1出力トランジスタと、前
記サンプリング信号により切換えられると共に前記第1
出力トランジスタのエミッタと前記第2給電端子との間
に結合される第1電流源と、前記第1出力トランジスタ
のエミッタに結合されるベース、前記第1給電端子に結
合されるコレクタ及び前記出力段の前記出力端子と前記
第2給電端子とに結合されるエミッタを有している第2
出力トランジスタと、該第2出力トランジスタのエミッ
タと前記第2給電端子との間に結合される第2電流源と
を具えていることを特徴とする請求項1に記載のサンプ
ル-ホールド回路。 - 【請求項3】 入力信号受信用の入力端子に結合される
入力段と、出力信号供給用の出力端子に結合される出力
段と、前記入力段と前記出力段との間に結合される切換
段とを具え、該切換段が、前記入力段に結合されるベー
ス、第1給電端子に結合されるコレクタ及び前記出力段
に結合されるエミッタを有しているスイッチングトラン
ジスタと、ホールド信号受信用の第1入力端子、サンプ
リング信号受信用の第2入力端子、電流源を介して第2
給電端子に結合される共通端子、前記スイッチングトラ
ンジスタのベースに結合される第1出力端子及び前記ス
イッチングトランジスタのエミッタに結合される第2出
力端子を有している差動増幅器と、前記スイッチングト
ランジスタのエミッタと前記給電端子の一方との間に結
合されるコンデンサとを具えているサンプル-ホールド
回路において、前記出力段が、前記スイッチングトラン
ジスタのエミッタに結合されるベース、前記第1給電端
子に結合されるコレクタ及び前記第2給電端子に結合さ
れるエミッタを有している第1出力トランジスタと、前
記サンプリング信号により切換えられると共に前記第1
出力トランジスタのエミッタと前記第2給電端子との間
に結合される第1電流源と、前記第1出力トランジスタ
のエミッタに結合されるベース、前記第1給電端子に結
合されるコレクタ及び前記出力段の前記出力端子と前記
第2給電端子とに結合されるエミッタを有している第2
出力トランジスタと、該第2出力トランジスタのエミッ
タと前記第2給電端子との間に結合される第2電流源と
を具えていることを特徴とするサンプル-ホールド回
路。 - 【請求項4】 前記入力段が、前記スイッチングトラン
ジスタのベースと前記第1給電端子との間に結合される
受動インピーダンスを具え、且つ前記入力段を、前記ス
イッチングトランジスタのベースに、該入力段の前記入
力端子に供給される前記入力信号に関連する信号電流を
供給すべく構成するようにしたことを特徴とする請求項
3に記載のサンプル-ホールド回路。 - 【請求項5】 前記入力段、前記出力段及び前記切換段
を差動段として構成したことを特徴とする請求項1,
2,3又は4のいずれか一項に記載のサンプル-ホール
ド回路。 - 【請求項6】 前記入力段が、差分入力信号を受信する
ために該入力段の各入力端子に結合される第1及び第2
入力端子と、電流源を介して前記第2給電端子に結合さ
れる共通端子と、前記各スイッチングトランジスタのベ
ースに結合される第1及び第2出力端子とを有する縮退
差動増幅器及び各々が単方向素子と直列に配置される抵
抗から成るそれぞれの受動インピーダンスを具えている
ことを特徴とする請求項5に記載のサンプル-ホールド
回路。 - 【請求項7】 前記切換段に第1及び第2フィードホワ
ードコンデンサを設け、第1フィードホワードコンデン
サを一方のスイッチングトランジスタのエミッタと他方
のスイッチングトランジスタのベースとの間に結合さ
せ、第2フィードホワードコンデンサを他方のスイッチ
ングトランジスタのエミッタと一方のスイッチングトラ
ンジスタのベースとの間に結合させたことを特徴とする
請求項5又は6に記載のサンプル-ホールド回路。 - 【請求項8】 前記第1及び第2フィードホワードコン
デンサの各々を並列に結合される2つの回路で構成し、
これらの各回路を逆直列に結合される一対の単方向素子
で構成したことを特徴とする請求項7に記載のサンプル
-ホールド回路。 - 【請求項9】 前記切換段の各差動増幅器の共通端子を
互いに接続し、前記切換段のそれぞれの電流源を併合さ
せたことを特徴とする請求項5,6,7又は8のいずれ
か一項に記載のサンプル-ホールド回路。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
NL91202332:2 | 1991-09-11 | ||
EP91202332 | 1991-09-11 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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