JP4393609B2 - Capacitor circuit, switched capacitor filter, and A / D converter - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、両電極に印加される電圧に依存してその容量値が微小変化するキャパシタを用いたキャパシタ回路、およびこれを含むスイッチトキャパシタフィルタやA/D変換器に関する。
【0002】
【従来の技術】
2つの多結晶シリコンを電極として製造されたキャパシタを組み合わせた回路は、例えば米国特許5208597号に開示されている。図3は、これを用いた回路の一例であり、スイッチS1、S2、コンデンサ1a、1b(容量C1 )でなるスイッチトキャパシタフィルタと、入出力端間にコンデンサ3を接続した演算増幅器2とを有する回路である。
【0003】
コンデンサ1a、1bは、半導体積層構造において、より基板に近いポリシリコン層とより基板から遠いポリシリコン層とを電極とし、その間に酸化層が設けられて構成されており(図中で曲率を有するようにして記載したものが、より基板に近いポリシリコン層を示す。以下同様)、2つのコンデンサは同一の、より基板から遠いポリシリコン層を用いて互いに接続されている。
【0004】
そして、この回路では、サンプリング時にはスイッチS1が導通状態となり、その時の等価回路は、基板と基板に近いポリシリコン層との間の寄生容量をC2 とすると図4(a)のようになって、基板からのノイズ電圧vn の影響は無い。一方、積分時にはスイッチS2が導通状態となり、その時の等価回路は図4(b)のようになるため、積分時のノイズは「C2 ・vn 」となる。この結果、サンプリング時と積分時での2乗平均ノイズは「C2 ・vn …式1」となる。
【0005】
図5は、他の従来回路であり、スイッチS1、S2、コンデンサ1c、1d(容量C1 )でなるスイッチトキャパシタフィルタと、入出力端間にコンデンサ3を接続した演算増幅器2とを有する回路である。
コンデンサ1c、1dは、半導体積層構造において、より基板に近いポリシリコン層とより基板から遠いポリシリコン層とを電極とし、その間に酸化層が設けられて構成されており、2つのコンデンサは同一の、より基板に近いポリシリコン層を用いて互いに接続されている。
【0006】
そして、この回路では、サンプリング時にはスイッチS1が導通状態となり、その時の等価回路は、基板と基板に近いポリシリコン層との間の寄生容量をC2とすると、図6(a)のようになる。
この時、点Aでのノイズによる電圧差は、「(2C2 /(2C1 +2C2 ))・vn 」となるので、チャージノイズは「(2C2 /(2C1 +2C2 ))・vn ・C1 =((C1 ・C2 )/(C1 +C2))・vn 」となる。
【0007】
一方、積分時にはスイッチS2が導通状態となり、その時の等価回路は図6(b)のようになるため、点Bでのノイズによる電圧差も、「(2C2 /(2C1+2C2 ))・vn 」となり、チャージノイズは「(2C2 /(2C1 +2C2))・vn ・C1 =((C1 ・C2 )/(C1 +C2 ))・vn 」となる。
この結果、vn が周波数的に一様に分布している、いわゆるホワイトノイズとすると、サンプリング時と積分時での2乗平均ノイズは「((C1 ・C2 )/(C1 +C2 ))・√2・vn …式2」となることが知られている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このようなチャージノイズは極力低減することが望ましいため、従来よりこのようなノイズ低減を行うための回路の出現が望まれていた。
また、先に述べた米国特許5208597号では、2つの多結晶シリコンを電極として製造されたキャパシタを組み合わせた回路において、奇数次の電圧依存性を抑制するための回路が開示されているものの、容量値の非線形性の低減という観点から改良が必要であった
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、チャージノイズを低減しつつ容量値の非線形性を極力低減可能なキャパシタ回路を提供することを課題とする。
【0009】
また、本発明の他の課題は、このキャパシタ回路を含んで構成されるスイッチトキャパシタフィルタやA/D変換器を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項1に係る発明は、演算増幅器の入力端に接続されるキャパシタ回路であって、半導体基板により近く配置された第1の多結晶シリコンと前記半導体基板からより遠くに配置された第2の多結晶シリコンとを両電極としたキャパシタを直列に複数接続してなり、さらに、互いに隣合うように接続された一方のキャパシタと他方のキャパシタとの接続は、前記一方のキャパシタの前記第1の多結晶シリコンと前記他方のキャパシタの前記第2の多結晶シリコンとを接続して行われることを特徴とするキャパシタ回路である。
【0011】
また、請求項2に係る発明は、スイッチトキャパシタフィルタであって、半導体基板により近く配置された第1の多結晶シリコンと前記半導体基板からより遠くに配置された第2の多結晶シリコンとを両電極としたキャパシタを直列に複数接続したキャパシタ回路と、このキャパシタ回路による電荷蓄積、電荷転送を行うようにスイッチング動作を行うスイッチング回路と、を備え、前記キャパシタ回路において、互いに隣合うように接続された一方のキャパシタと他方のキャパシタとの接続は、前記一方のキャパシタの前記第1の多結晶シリコンと前記他方のキャパシタの前記第2の多結晶シリコンとを接続して行われることを特徴とするスイッチトキャパシタフィルタである。
【0012】
また、請求項3に係る発明は、請求項2に記載のスイッチトキャパシタフィルタと、
複数ある参照信号のいずれかを第2のスイッチトキャパシタフィルタを介して出力するリファレンス回路と、
前記スイッチトキャパシタフィルタの出力と前記リファレンス回路の出力との積分出力を行う積分回路と、
この積分回路の出力を量子化する量子化回路と、を含んで成るA/D変換器である。
【0013】
また、請求項4に係る発明は、請求項3に記載のA/D変換器において、前記積分回路は、演算増幅器とこの入出力端間を接続する第2のキャパシタ回路とを含んでなり、前記第2のキャパシタ回路は、前記半導体基板により近く配置された第1の多結晶シリコンと前記半導体基板からより遠くに配置された第2の多結晶シリコンとを両電極としたキャパシタを直列に複数接続してなり、さらに、互いに隣合うように接続された一方のキャパシタと他方のキャパシタとの接続は、前記一方のキャパシタの前記第1の多結晶シリコンと前記他方のキャパシタの前記第2の多結晶シリコンとを接続して行われることを特徴とする。
【0014】
また、請求項5に係る発明は、演算増幅器の入力端に接続されるキャパシタ回路であって、半導体基板により近く配置された第1の多結晶シリコンと前記半導体基板からより遠くに配置された第2の多結晶シリコンとを両電極としたキャパシタを直列に複数接続してなり、さらに、互いに隣合うように接続された一方のキャパシタと他方のキャパシタとの接続は、前記一方のキャパシタの前記第1の多結晶シリコンと前記他方のキャパシタの前記第2の多結晶シリコンとを接続して行われ、かつ、いずれのキャパシタにおいても、前記第2の多結晶シリコンが前記入力端方向側に接続されるように構成されていることを特徴とするキャパシタ回路である。
【0015】
ここで、入力端方向側に接続されるとは、直接または間接(例えば回路素子を介して)演算増幅器の入力端に接続されることを、含む意味である。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。
図1は、本発明の実施の形態であるスイッチトキャパシタフィルタとこれに接続された積分回路である。積分回路は、入出力端間にコンデンサ30を接続した演算増幅器20で構成され、演算増幅器20の反転入力端子にコンデンサ10a、10b(容量C1 )を直列接続したものを接続すると共に、直列接続したコンデンサ10a、10bの両端の夫々にスイッチS1、S2を接続することによりスイッチトキャパシタフィルタを構成している。
【0017】
コンデンサ10a、10bは夫々、半導体構造において、基板により近くに配置されている第1のポリシリコンと基板からより遠くに配置されている第2のポリシリコンとを両電極としその電極間に酸化層等を設けて構成している。そして、コンデンサ10aの第2のポリシリコン電極と、コンデンサ10bの第1ポリシリコン電極とによって、両コンデンサが互いに接続されている。
【0018】
図7の半導体構造の主要部のみを示した模式的平面図を用いて理解容易に説明すると、コンデンサ10aの一方の電極である第1ポリシリコン(下側電極)が入力端子側に接続されると共に、他方の電極である第2ポリシリコン(上側電極)が、隣合ったコンデンサ10bの一方の電極である第1ポリシリコン(下側電極)と接続され、さらに、コンデンサ10bの他方の電極である第2ポリシリコン(上側電極)が演算増幅器20の反転入力端子方向側に接続されている。
【0019】
かくして、両コンデンサの夫々にあっては、その第2ポリシリコン電極が演算増幅器20の反転入力端子方向側に接続されると共に、その第1ポリシリコン電極が入力端子方向側に接続されて、さらに互いが異なるポリシリコンを用いて接続されている。そして、この回路では、サンプリング時にはスイッチS1が導通状態となり、その時の等価回路は、基板と基板に近い第1のポリシリコン層との間の寄生容量をC2 とすると、図2(a)のようになる。
この時、点Cでのノイズによる電圧差は、「(C2 /(2C1 +C2 ))・vn 」となるので、チャージノイズは「(C2 /(2C1 +C2 ))・vn ・C1 =((C1 ・C2 )/(2C1 +C2))・vn 」となる。
【0020】
一方、積分時にはスイッチS2が導通状態となり、その時の等価回路は図2(b)のようになるため、点Dでのノイズによる電圧差も、「(C2 /(2C1 +C2 ))・vn 」となり、チャージノイズは「(C2 /(2C1 +C2 ))・vn ・C1 =((C1 ・C2 )/(2C1 +C2 ))・vn 」となる。この結果、サンプリング時と積分時での2乗平均ノイズは「((C1 ・C2 )/(2C1 +C2 ))・√2・vn …式3」となる。
【0021】
ここで、前述した式2と式3とを比較すると明らかに式3の方が分母が大きく、式3の値が式2の値より小さくなる。また、通常のMOSFETでは、C1 はC2 の10倍程度であるため、式3は「((C1 ・C2 )/(2C1 +C2 ))・√2・vn =((10C2 ・C2 )/(2・10C2 +C2 ))・√2・vn =(10C2 /21)・√2・vn =0.67C2 ・vn 」となるため、式3の値は前述の式1の値よりも小さくなり、従来よりも基板から受けるノイズが低減されることになる。
【0022】
また、この構成によれば非線形性も低減されるのでこれについても説明する。
図8(a)のようなコンデンサの容量値の電圧依存性は、C0 を電圧無印加時の容量値とすると、「C=C0 (1+k1 ・V+k2 ・V2 +k3 ・V3 +k4 ・V4 …」となる。本発明のようにコンデンサを2個直列に接続すると、容量値は2倍になると共に、通常動作に先立って、あるいは間欠的に図11のように、コンデンサをショートして、コンデンサに蓄積されている電荷をゼロにすることで、通常動作時の印加電圧はV/2となる。
【0023】
したがって、各コンデンサの容量は「C=2C0 (1+k1 ・(V/2)+k2 ・(V/2)2 +k3 ・(V/2)3 +k4 ・(V/2)4 …)」となり、2つのコンデンサの合成容量Ctotal は、「Ctotal =C0 (1+k1 ・(V/2)+k2 ・(V/2)2 +k3 ・(V/2)3 +k4 ・(V/2)4 …)」となり、1次、2次、3次、…の係数は各々1/2、1/4、1/8…となるため非線形性を低減できる。
【0024】
このように、演算増幅器20の反転入力端子に、直列接続された複数のコンデンサ10a、10bを接続し、各々のコンデンサ10a、10bの両電極を基板により近いポリシリコンと基板からより遠いポリシリコンで構成し、さらに、互いの電極接続には異なるポリシリコン、即ち、コンデンサ10aの第2ポリシリコンとコンデンサ10bの第1ポリシリコン、を用いて接続したので、チャージノイズを低減しつつ容量値の非線形性を低減したなキャパシタ回路を実現でき、これを含むスイッチトキャパシタフィルタも実現できる。
【0025】
さらに、両コンデンサ10a、10bの夫々にあっては、その第2ポリシリコン電極が演算増幅器20の反転入力端子方向側に接続されると共に、その第1ポリシリコン電極が入力端子方向側に接続され、さらに互いが異なるポリシリコンを用いて接続されているので、キャパシタ回路の基板からのノイズの影響が一層軽減される。
【0026】
次に、本発明の他の実施の形態である、図1にて示したスイッチトキャパシタフィルタを用いたA/D変換器について図9、10を参照して説明する。
このA/D変換器は、図1にて示したスイッチトキャパシタフィルタを用いた入力サンプリング回路100と、2つのリファレンス信号aおよびリファレンス信号bのうちのいずれかをスイッチトキャパシタフィルタでフィルタリングして出力するリファレンス回路400と、入力サンプリング回路100とリファレンス回路400との出力の積分を行い積分結果を出力する積分回路200と、出力された積分結果としきい値とを比較して1ビットの量子化信号を出力する量子化器300と、この量子化信号をフィードバックして制御信号を生成する制御回路500とを有している。
【0027】
また、積分回路200は、その入出力端子間に直列接続したコンデンサ31a、31bを接続した演算増幅器20からなっており、コンデンサ31a、31bは、半導体構造において、基板により近くに配置されている第1のポリシリコンと基板からより遠くに配置されている第2のポリシリコンとを両電極としその電極間に酸化層等を設けて構成されている。そして、コンデンサ31a、31bの第2ポリシリコンが演算増幅器20の出力端方向側に接続されている。
【0028】
制御回路500は、スイッチトキャパシタフイルタの電荷蓄積、転送動作を行うようにスイッチS1、S2(いずれもハイレベル信号供給時が導通状態)の制御信号を生成するように構成されている。また、制御回路500は、量子化信号がハイレベルの時には、リファレンス信号bが選択出力されるように入力スイッチS4に制御信号を与え、一方、量子化信号がローレベルの時には、リファレンス信号aが選択出力されるように入力スイッチS3にハイレベルの信号を与えるためにインバータゲート31にローレベルの信号を供給するように構成されている。
【0029】
次に、図10を参照して動作を説明する。制御回路500は、制御信号S1、S2を交互にハイレベルにして、スイッチS1とスイッチS2とを交互に導通状態とする。
まず、制御回路500が、制御信号S1をハイレベルとしてスイッチS1が導通状態となった時には、入力サンプリング回路100のスイッチトキャパシタフィルタのコンデンサ10a、10bがアナログ信号をサンプリングすると共に、リファレンス回路400のスイッチトキャパシタフィルタのコンデンサ11a、11bが、その時選択されているリファレンス信号をサンプリングする。
【0030】
次いで、制御回路500が制御信号S2をハイレベルにするとコンデンサ10a、10bの蓄積電荷とコンデンサ11a、11bの蓄積電荷とが、積分回路200へ転送され、積分回路200は積分動作を行う。そして、量子化器300は、この積分値と予め定めてある、しきい値とを比較しこれより積分値が大きな時には1ビット信号「1」を出力し、一方これ以外の時には1ビット信号「0」を出力してA/D変換動作を行う。
【0031】
さらに、この量子化信号が制御回路500に供給されると、制御回路500は、この量子化信号が「1」であるときにはリファレンス信号bを選択するように制御信号を出力し、一方、量子化信号が「0」であるときにはリファレンス信号aを選択するように制御信号を出力することによって、フィードバック制御しながらA/D変換動作を行う。
【0032】
このA/D変換器において、コンデンサ10a、10bの組、コンデンサ11a、11bの組、さらには演算増幅器20のフィードバックループ内のコンデンサ31a、31bの組には、本発明のコンデンサを適用しているため、チャージノイズを低減しつつ容量値の非線形性を極力低減可能なキャパシタ回路や積分回路を含むA/D変換器を実現できることができ、もって、変換誤差の少ないA/D変換器を実現できる。
【0033】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項1、5に係る発明によれば、チャージノイズを低減しつつ容量値の非線形性を極力低減可能なキャパシタ回路を実現できるという効果が得られる。
また、請求項2や3に係る発明によれば、このキャパシタ回路を含むスイッチトキャパシタフィルタやA/D変換器を実現でき、特に、請求項4に係る発明によれば、積分回路の積分結果に含まれる誤差を低減できるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態であるスイッチトキャパシタフィルタこれに接続された積分回路の回路図である。
【図2】図1に示すスイッチトキャパシタフィルタの等価回路図である
【図3】従来回路の回路図である。
【図4】従来回路の等価回路図である。
【図5】従来回路の回路図である。
【図6】従来回路の等価回路図である。
【図7】半導体構造の模式的平面図である。
【図8】非線形性低減の原理説明図である。
【図9】本発明の他の実施の形態であるA/D変換器の回路図である。
【図10】A/D変換器の動作タイミングチャートである。
【図11】動作説明のための説明図である。
【符号の説明】
S1、S2 スイッチ
S3、S4 入力スイッチ
10a、10b コンデンサ
11a、11b コンデンサ
20 演算増幅器
30 コンデンサ
31 インバータゲート
100 入力サンプリング回路
200 積分回路
300 量子化器
400 リファレンス回路
500 制御回路[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a capacitor circuit using a capacitor whose capacitance value slightly changes depending on a voltage applied to both electrodes, and a switched capacitor filter and an A / D converter including the capacitor circuit.
[0002]
[Prior art]
A circuit in which a capacitor manufactured using two polycrystalline silicon electrodes is disclosed in, for example, US Pat. No. 5,208,597. FIG. 3 shows an example of a circuit using this, and includes a switched capacitor filter composed of switches S1 and S2,
[0003]
[0004]
Then, in this circuit, the switch S1 is turned on during the sampling, the equivalent circuit at that time, so the when the parasitic capacitance between the polysilicon layer closer to the substrate and the substrate and C 2 FIGS. 4 (a) , there is no influence of the noise voltage v n from the substrate. On the other hand, the switch S2 is in a conducting state during integration, and the equivalent circuit at that time is as shown in FIG. 4B, so that the noise during integration is “C 2 · v n ”. As a result, the mean square noise at the time of sampling and integration is expressed as “C 2 · v n .
[0005]
FIG. 5 shows another conventional circuit having a switched capacitor filter composed of switches S1 and S2,
[0006]
Then, in this circuit, the switch S1 is turned on during the sampling, the equivalent circuit at that time, when the parasitic capacitance between the polysilicon layer closer to the substrate and the substrate and C 2, is shown in FIGS. 6 (a) .
At this time, the voltage difference due to noise at the point A is “(2C 2 / (2C 1 + 2C 2 )) · v n ”, so the charge noise is “(2C 2 / (2C 1 + 2C 2 )) · v n · C 1 = ((C 1 · C 2 ) / (C 1 + C 2 )) · v n ”.
[0007]
On the other hand, the switch S2 is turned on when the integral, since the equivalent circuit at that time becomes as shown in FIG. 6 (b), the well voltage difference due to noise at point B, "(2C 2 / (2C 1 + 2C 2)) · v n ”, and the charge noise is“ (2C 2 / (2C 1 + 2C 2 )) · v n · C 1 = ((C 1 · C 2 ) / (C 1 + C 2 )) · v n ”.
As a result, v n are the frequency to uniformly distributed, when a so-called white noise, the mean square noise at the time of integration with time of sampling "((C 1 · C 2) / (
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, since it is desirable to reduce such charge noise as much as possible, the appearance of a circuit for performing such noise reduction has hitherto been desired.
Further, in the above-mentioned US Pat. No. 5,208,597, although a circuit for suppressing odd-order voltage dependency is disclosed in a circuit in which capacitors manufactured using two polycrystalline silicon electrodes are disclosed, The present invention, which has been required to be improved from the viewpoint of reducing the nonlinearity of the value, has been made in view of such circumstances, and provides a capacitor circuit capable of reducing the nonlinearity of the capacitance value as much as possible while reducing the charge noise. This is the issue.
[0009]
Another object of the present invention is to provide a switched capacitor filter and an A / D converter including the capacitor circuit.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, an invention according to
[0011]
The invention according to
[0012]
The invention according to
A reference circuit that outputs one of a plurality of reference signals via a second switched capacitor filter;
An integrating circuit for performing an integral output of the output of the switched capacitor filter and the output of the reference circuit;
And an A / D converter including a quantization circuit for quantizing the output of the integration circuit.
[0013]
According to a fourth aspect of the present invention, in the A / D converter according to the third aspect, the integrating circuit includes an operational amplifier and a second capacitor circuit that connects between the input and output terminals. The second capacitor circuit includes a plurality of capacitors each having a first polycrystalline silicon arranged closer to the semiconductor substrate and a second polycrystalline silicon arranged farther from the semiconductor substrate as electrodes. In addition, the connection between one capacitor and the other capacitor connected to be adjacent to each other is performed by connecting the first polycrystalline silicon of the one capacitor and the second capacitor of the other capacitor. characterized in that it is performed by connecting the crystalline silicon.
[0014]
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a capacitor circuit connected to the input terminal of the operational amplifier, wherein the first polycrystalline silicon disposed closer to the semiconductor substrate and the first polycrystalline silicon disposed farther from the semiconductor substrate. A plurality of capacitors each having two polycrystalline silicon electrodes connected in series, and one capacitor connected to be adjacent to the other capacitor is connected to the other capacitor by the first capacitor. The first polycrystalline silicon is connected to the second polycrystalline silicon of the other capacitor , and the second polycrystalline silicon is connected to the input end direction side in any capacitor. The capacitor circuit is configured to be configured as described above.
[0015]
Here, to be connected to the input end direction side means to be connected directly or indirectly (for example, via a circuit element) to the input end of the operational amplifier.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a switched capacitor filter according to an embodiment of the present invention and an integrating circuit connected thereto. Integrating circuit is constituted by an
[0017]
[0018]
If it explains easily using the schematic plan view which showed only the principal part of the semiconductor structure of FIG. 7, the 1st polysilicon (lower electrode) which is one electrode of the capacitor |
[0019]
Thus, in each of the capacitors, the second polysilicon electrode is connected to the inverting input terminal direction side of the
At this time, the voltage difference due to the noise at the point C is “(C 2 / (2C 1 + C 2 )) · v n ”, so the charge noise is “(C 2 / (2C 1 + C 2 )) · v”. n · C 1 = ((C 1 · C 2 ) / (2C 1 + C 2 )) · v n ”.
[0020]
On the other hand, the switch S2 becomes conductive during integration, and the equivalent circuit at that time is as shown in FIG. 2B. Therefore, the voltage difference due to noise at the point D is also "(C 2 / (2C 1 + C 2 )) · v n ”, and the charge noise is“ (C 2 / (2C 1 + C 2 )) · v n · C 1 = ((C 1 · C 2 ) / (2C 1 + C 2 )) · v n ”. As a result, the mean square noise at the time of sampling and integration is “((C 1 · C 2 ) / (2C 1 + C 2 )) · √2 · v n ...
[0021]
Here, when comparing the above-described
[0022]
In addition, this configuration also reduces nonlinearity, which will also be described.
The voltage dependency of the capacitance value of the capacitor as shown in FIG. 8A is expressed as follows: “C = C 0 (1 + k 1 · V + k 2 · V 2 + k 3 · V 3 ), where C 0 is the capacitance value when no voltage is applied. + K 4 · V 4 ... When two capacitors are connected in series as in the present invention, the capacitance value is doubled, and the capacitor value is increased prior to normal operation or intermittently as shown in FIG. Is shorted to make the charge accumulated in the capacitor zero, so that the applied voltage during normal operation becomes V / 2.
[0023]
Therefore, the capacitance of each capacitor is “C = 2C 0 (1 + k 1 · (V / 2) + k 2 · (V / 2) 2 + k 3 · (V / 2) 3 + k 4 · (V / 2) 4 ...) The total capacitance C total of the two capacitors is “C total = C 0 (1 + k 1 · (V / 2) + k 2 · (V / 2) 2 + k 3 · (V / 2) 3 + k 4 · ( V / 2) 4 ... ”, And the coefficients of the first, second, third,... Are 1/2, 1/4, 1/8.
[0024]
In this way, a plurality of
[0025]
Furthermore, both the
[0026]
Next, an A / D converter using the switched capacitor filter shown in FIG. 1, which is another embodiment of the present invention, will be described with reference to FIGS.
This A / D converter filters the output sampling circuit 100 using the switched capacitor filter shown in FIG. 1 and one of the two reference signals a and b with the switched capacitor filter and outputs the filtered signal. The integration circuit 200 that integrates the outputs of the reference circuit 400, the input sampling circuit 100, and the reference circuit 400 and outputs an integration result, and compares the output integration result with a threshold value to generate a 1-bit quantized signal. It has a quantizer 300 for outputting, and a
[0027]
The integrating circuit 200 includes an
[0028]
The
[0029]
Next, the operation will be described with reference to FIG. The
First, when the
[0030]
Next, when the
[0031]
Further, when the quantized signal is supplied to the
[0032]
In this A / D converter, the capacitor of the present invention is applied to the set of
[0033]
【The invention's effect】
As described above, according to the first and fifth aspects of the invention, it is possible to achieve an effect of realizing a capacitor circuit capable of reducing the nonlinearity of the capacitance value as much as possible while reducing charge noise.
Further, according to the inventions according to
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram of an integrated circuit connected to a switched capacitor filter according to an embodiment of the present invention.
2 is an equivalent circuit diagram of the switched capacitor filter shown in FIG. 1. FIG. 3 is a circuit diagram of a conventional circuit.
FIG. 4 is an equivalent circuit diagram of a conventional circuit.
FIG. 5 is a circuit diagram of a conventional circuit.
FIG. 6 is an equivalent circuit diagram of a conventional circuit.
FIG. 7 is a schematic plan view of a semiconductor structure.
FIG. 8 is a diagram illustrating the principle of non-linearity reduction.
FIG. 9 is a circuit diagram of an A / D converter according to another embodiment of the present invention.
FIG. 10 is an operation timing chart of the A / D converter.
FIG. 11 is an explanatory diagram for explaining an operation;
[Explanation of symbols]
S1, S2 Switches S3,
Claims (5)
半導体基板により近く配置された第1の多結晶シリコンと前記半導体基板からより遠くに配置された第2の多結晶シリコンとを両電極としたキャパシタを直列に複数接続してなり、さらに、
互いに隣合うように接続された一方のキャパシタと他方のキャパシタとの接続は、前記一方のキャパシタの前記第1の多結晶シリコンと前記他方のキャパシタの前記第2の多結晶シリコンとを接続して行われることを特徴とするキャパシタ回路。A capacitor circuit connected to the input terminal of the operational amplifier,
A plurality of capacitors each having a first polycrystalline silicon disposed closer to the semiconductor substrate and a second polycrystalline silicon disposed farther from the semiconductor substrate and having both electrodes connected in series;
It connected one connection between the capacitor and the other capacitor so as adjacent to each other, to connect the second polycrystalline silicon of the first polycrystalline silicon and the other capacitor of the one capacitor Capacitor circuit characterized by being performed.
半導体基板により近く配置された第1の多結晶シリコンと前記半導体基板からより遠くに配置された第2の多結晶シリコンとを両電極としたキャパシタを直列に複数接続したキャパシタ回路と、
このキャパシタ回路による電荷蓄積、電荷転送を行うようにスイッチング動作を行うスイッチング回路と、を備え、
前記キャパシタ回路において、互いに隣合うように接続された一方のキャパシタと他方のキャパシタとの接続は、前記一方のキャパシタの前記第1の多結晶シリコンと前記他方のキャパシタの前記第2の多結晶シリコンとを接続して行われることを特徴とするスイッチトキャパシタフィルタ。A switched capacitor filter,
A capacitor circuit connecting a plurality of the first polycrystalline silicon and a second polycrystalline silicon disposed farther from the semiconductor substrate and the two electrodes capacitor disposed closer to the series by the semiconductor substrate,
A switching circuit that performs a switching operation so as to perform charge accumulation and charge transfer by the capacitor circuit,
In the capacitor circuit, one capacitor connected to be adjacent to each other and the other capacitor are connected to each other by the first polycrystalline silicon of the one capacitor and the second polycrystalline silicon of the other capacitor. And a switched capacitor filter characterized by being connected to
複数ある参照信号のいずれかを第2のスイッチトキャパシタフィルタを介して出力するリファレンス回路と、
前記スイッチトキャパシタフィルタの出力と前記リファレンス回路の出力との積分出力を行う積分回路と、
この積分回路の出力を量子化する量子化回路と、を含んで成るA/D変換器。The switched capacitor filter according to claim 2,
A reference circuit that outputs one of a plurality of reference signals via a second switched capacitor filter;
An integrating circuit for performing an integral output of the output of the switched capacitor filter and the output of the reference circuit;
A quantizing circuit for quantizing the output of the integrating circuit; and an A / D converter.
前記積分回路は、演算増幅器とこの入出力端間を接続する第2のキャパシタ回路とを含んでなり、
前記第2のキャパシタ回路は、前記半導体基板により近く配置された第1の多結晶シリコンと前記半導体基板からより遠くに配置された第2の多結晶シリコンとを両電極としたキャパシタを直列に複数接続してなり、さらに、
互いに隣合うように接続された一方のキャパシタと他方のキャパシタとの接続は、前記一方のキャパシタの前記第1の多結晶シリコンと前記他方のキャパシタの前記第2の多結晶シリコンとを接続して行われることを特徴とするA/D変換器。The A / D converter according to claim 3,
The integration circuit includes an operational amplifier and a second capacitor circuit that connects between the input and output terminals.
The second capacitor circuit includes a plurality of capacitors each having a first polycrystalline silicon arranged closer to the semiconductor substrate and a second polycrystalline silicon arranged farther from the semiconductor substrate as electrodes. Connected, and
It connected one connection between the capacitor and the other capacitor so as adjacent to each other, to connect the second polycrystalline silicon of the first polycrystalline silicon and the other capacitor of the one capacitor A / D converter characterized by being performed.
半導体基板により近く配置された第1の多結晶シリコンと前記半導体基板からより遠くに配置された第2の多結晶シリコンとを両電極としたキャパシタを直列に複数接続してなり、さらに、
互いに隣合うように接続された一方のキャパシタと他方のキャパシタとの接続は、前記一方のキャパシタの前記第1の多結晶シリコンと前記他方のキャパシタの前記第2の多結晶シリコンとを接続して行われ、かつ、いずれのキャパシタにおいても、前記第2の多結晶シリコンが前記入力端方向側に接続されるように構成されていることを特徴とするキャパシタ回路。A capacitor circuit connected to the input terminal of the operational amplifier,
A plurality of capacitors each having a first polycrystalline silicon disposed closer to the semiconductor substrate and a second polycrystalline silicon disposed farther from the semiconductor substrate and having both electrodes connected in series;
It connected one connection between the capacitor and the other capacitor so as adjacent to each other, to connect the second polycrystalline silicon of the first polycrystalline silicon and the other capacitor of the one capacitor In any capacitor, the capacitor circuit is configured such that the second polycrystalline silicon is connected to the input end direction side.
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