JPH01119994A - Sample-and-hold circuit - Google Patents

Sample-and-hold circuit

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JPH01119994A
JPH01119994A JP62276099A JP27609987A JPH01119994A JP H01119994 A JPH01119994 A JP H01119994A JP 62276099 A JP62276099 A JP 62276099A JP 27609987 A JP27609987 A JP 27609987A JP H01119994 A JPH01119994 A JP H01119994A
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analog
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diode
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Abstract

PURPOSE:To decrease an A/D conversion error due to the generation of a noise by sufficiently enlarging the area of the P-N linking part of a diode laid between an input terminal and the power source of a circuit and/or a ground compared with the area of the P-N linking part of a source diffusion layer of a MOS electric field effect transistor (TR) consisting of an analog switch. CONSTITUTION:Between analog input terminals AN0 and AN1 and a power source VDD of a sample holding circuit and/or a ground, diodes D11-D14 are laid. For the P-N linking part of the diodes D11-D14, the area is sufficiently larger compared with the P-N linking part of the source diffusion layer of MOS electric field effect TRs T11-T14. Thus, even when the voltage higher than a supply voltage or lower than the grounding potential is impressed to one of an analog input terminal due to the generation of the noise during an A/D conversion, the generation of the A/D conversion error can be evated.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、半導体基板上に設置されたアナログ電圧のサ
ンプルホールド回路に関するものであり、更に詳述する
ならば、例えばA/Dコンバータに使用された場合、サ
ンプルホールドされたアナログ電圧の変動が小さい、C
MOSで構成されたアナログ電圧のサンプルホールド回
路に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application The present invention relates to an analog voltage sample-and-hold circuit installed on a semiconductor substrate, and more specifically, for example, to a sample-and-hold circuit for analog voltage used in an A/D converter. If the fluctuation of the sampled and held analog voltage is small, C
The present invention relates to an analog voltage sample and hold circuit made up of MOS.

従来の技術 第4図は、半導体基板上に実現された従来のアナログ電
圧のサンプルホールド回路を含むA/Dコンバータの構
成を示す。
BACKGROUND OF THE INVENTION FIG. 4 shows the configuration of an A/D converter including a conventional analog voltage sample and hold circuit realized on a semiconductor substrate.

図示のA/Dコンバータは、2つのアナログ入力端子A
 N o及びA N lを備えている。該2つのアナロ
グ入力端子ANo及びA N + には、入力抵抗R4
1及びR42の一端がそれぞれ接続されている。
The illustrated A/D converter has two analog input terminals A
It is equipped with N o and A N l. The two analog input terminals ANo and A N + are connected to an input resistor R4.
1 and one end of R42 are connected to each other.

入力抵抗R41の他端は、ダイオードD41のアノード
及びダイオードD42のカソードに共通に接続されてい
る。ダイオードD41のカソードは電源V OOに、ダ
イオードD4□のアノードはグラウンドにそれぞれ接続
されている。すなわち、2つのグイオ−ドD0及びD4
□は、電源V。0とグラウンドとの間で直列に接続され
ている。
The other end of the input resistor R41 is commonly connected to the anode of the diode D41 and the cathode of the diode D42. The cathode of the diode D41 is connected to the power supply VOO, and the anode of the diode D4□ is connected to the ground. That is, two guides D0 and D4
□ is the power supply V. It is connected in series between 0 and ground.

入力抵抗R4□の他端は、ダイオードD43のアノード
及びダイオードD44のカソードに共通に接続されてい
る。ダイオードD43のカソードは電源V o 。
The other end of the input resistor R4□ is commonly connected to the anode of the diode D43 and the cathode of the diode D44. The cathode of the diode D43 is connected to the power source V o .

に、ダイオードD 44のアノードはグラウンドにそれ
ぞれ接続されている。す、なわち、2つのダイオードD
43及びD44は、電源V。、とグラウンドとの間で直
列に接続されている。
The anodes of the diodes D44 are respectively connected to ground. That is, two diodes D
43 and D44 are power supply V. , are connected in series between , and ground.

図示のA/Dコンバータは、A/D変換回路41を備え
ている。A/D変換回路41の一方の入力と入力抵抗R
41の他端との間に、Nチャネル型MOS電界効果トラ
ンジスタT41とPチャネル型MO8電界効果トランジ
スタT42が並列に接続されている。トランジスタ’I
”41及びT42は、1つの0MOSを構成する。A/
D変換回路41の一方の入力と入力抵抗R42の他端と
の間に、Nチャネル型M○S電界効果トランジスタT4
3とPチャネル型MO8電界効果トランジスタT44が
並列に接続されている。トランジスタT43及びT44
は、1つの0MOSを構成する。
The illustrated A/D converter includes an A/D conversion circuit 41. One input of the A/D conversion circuit 41 and the input resistance R
41, an N-channel type MOS field effect transistor T41 and a P-channel type MO8 field effect transistor T42 are connected in parallel. Transistor'I
"41 and T42 constitute one 0MOS.A/
An N-channel M○S field effect transistor T4 is connected between one input of the D conversion circuit 41 and the other end of the input resistor R42.
3 and a P-channel type MO8 field effect transistor T44 are connected in parallel. Transistors T43 and T44
constitutes one 0MOS.

制御回路42の一方の出力信号43は、直接トランジス
タT41のゲートに、及びインバータ45を介してトラ
ンジスタT42のゲートに接続されている。
One output signal 43 of the control circuit 42 is connected directly to the gate of the transistor T41 and via an inverter 45 to the gate of the transistor T42.

制御回路42のもう一方の出力信号44は、直接トラン
ジスタT43のゲートに、及びインバータ46を介して
トランジスタT44のゲートに接続されている。
The other output signal 44 of the control circuit 42 is connected directly to the gate of the transistor T43 and via an inverter 46 to the gate of the transistor T44.

制御回路42の出力信号47は、A/D変換回路41の
もう一方の入力に入力する。A/D変換回路41の一方
の入力とグラウンドとの間に、アナログ圧をサンプルホ
ールドするためのコンデンサCが接続されている。A’
/ D変換回路41は、ディジタル信号48を出力する
The output signal 47 of the control circuit 42 is input to the other input of the A/D conversion circuit 41. A capacitor C for sampling and holding analog pressure is connected between one input of the A/D conversion circuit 41 and the ground. A'
/D conversion circuit 41 outputs digital signal 48.

以上のように構成されるA/Dコンバータは、次のよう
に動作する 信号43は、制御回路42がアナログ入力端子AN。
The A/D converter configured as described above operates as follows.The control circuit 42 receives the signal 43 from the analog input terminal AN.

に印加されるアナログ電圧をサンプリングするためのサ
ンプリング信号であり、トランジスタT41のゲートと
インバータ45に入力している。インバータ45の出力
はトランジスタT42のゲートに入力している。このサ
ンプリング信号43がハイレベルとなることによってト
ランジスタT41がオン、インバータ45の出力がロウ
レベルとなってトランジスタT4□がオンする。こうし
て、アナログ入力端子ANoに印加されたアナログ電圧
が入力抵抗R41、トランジスタT4.及びT4□を介
してコンデンサCに充電される。
This is a sampling signal for sampling the analog voltage applied to the transistor T41, and is input to the gate of the transistor T41 and the inverter 45. The output of the inverter 45 is input to the gate of the transistor T42. When the sampling signal 43 becomes high level, the transistor T41 is turned on, and the output of the inverter 45 becomes low level, and the transistor T4□ is turned on. In this way, the analog voltage applied to the analog input terminal ANo is applied to the input resistor R41, the transistor T4. and is charged to capacitor C via T4□.

信号44は、同様にアナログ入力端子A N + に印
加されるアナログ電圧をサンプリングするためのサンプ
リング信号で、トランジスタT43のゲートとインバー
タ46に入力している。インバータ46の出力はトラン
ジスタT44のゲートに入力している。
Similarly, the signal 44 is a sampling signal for sampling the analog voltage applied to the analog input terminal A N + and is input to the gate of the transistor T43 and the inverter 46. The output of the inverter 46 is input to the gate of the transistor T44.

サンプリング信号44がハイレベルとなるとトランジス
タT43がオン、インバータ46の出力がロウレベルと
なってトランジスタT44がオンする。こうして、入力
抵抗R4□、トランジスタT41及びT44を介してコ
ンデンサCに充電される。
When the sampling signal 44 becomes high level, the transistor T43 is turned on, and when the output of the inverter 46 becomes low level, the transistor T44 is turned on. In this way, the capacitor C is charged via the input resistor R4□ and the transistors T41 and T44.

サンプリング信号43及び44は、制御回路42により
選択的に発生される。信号47はA/D変換回路41に
対してコンデンサCにサンプルホールドされたアナログ
電圧をディジタル値に変換開始させる信号である。制御
回路42がサンプリング信号43又は44を発生し、ア
ナログ入力端子ANO又はAN。
Sampling signals 43 and 44 are selectively generated by control circuit 42. A signal 47 is a signal that causes the A/D conversion circuit 41 to start converting the analog voltage sampled and held by the capacitor C into a digital value. A control circuit 42 generates a sampling signal 43 or 44 and outputs a sampling signal 43 or 44 to an analog input terminal ANO or AN.

のアナログ電圧をサンプルホールドし、信号47によっ
てA/D変換回路を動作させて、ディジタル出力信号4
8を得る。
Sample and hold the analog voltage of
Get 8.

第5図は、Nチャネル型及びPチャネル型MO8電界効
果トランジスタT43及びT44の半導体基板断面を示
す。第5図には、アナログ入力端子AN1からサンプル
ホールドコンデンサCまでの回路と、トランジスタT4
3及びT44の断面が示されている。Nチャネル型電界
効果トランジスタT43にはNPNの寄生トランジスタ
Tr43が、Pチャネル型電界効果トランジスタT4L
にはPNPの寄生トランジスタTr44が形成される。
FIG. 5 shows cross sections of semiconductor substrates of N-channel type and P-channel type MO8 field effect transistors T43 and T44. Figure 5 shows the circuit from analog input terminal AN1 to sample hold capacitor C, and transistor T4.
3 and T44 cross sections are shown. The N-channel field effect transistor T43 includes an NPN parasitic transistor Tr43, and the P-channel field effect transistor T4L
A PNP parasitic transistor Tr44 is formed at.

したがって、以下のような場合、それぞれの寄生トラン
ジスタが次のような悪影響を及ぼす。以下、アナログ入
力端子ANoのアナログ電圧がサンプルホールドされ、
A/D変換中であると仮定する。
Therefore, in the following cases, each parasitic transistor has the following adverse effects. Below, the analog voltage of analog input terminal ANo is sampled and held,
Assume that A/D conversion is in progress.

(1)  アナログ入力端子A N l に、ノイズ等
によって電源電圧V。、より高い電圧が印加された場合
(1) The power supply voltage V is applied to the analog input terminal A Nl due to noise, etc. , if a higher voltage is applied.

その印加電圧が電源電圧V。、よりダイオードの順電圧
(0,7V程度)だけ高くなると、寄生トランジスタT
r44のエミッタ電流が流れる。この寄生トランジスタ
Tr44はベース接地で動作するので、エミッタ電流の
α(ベース接地電流増幅率〈1)倍のコレクタ電流が流
れる。このコレクタ電流によって、コンデンサCにサン
プルホールドされたアナログ電圧値が変動してしまう。
The applied voltage is the power supply voltage V. , when the forward voltage of the diode (about 0.7V) increases, the parasitic transistor T
The emitter current of r44 flows. Since this parasitic transistor Tr44 operates with a common base, a collector current that is α (common base current amplification factor <1) times the emitter current flows. This collector current causes the analog voltage value sampled and held in the capacitor C to fluctuate.

(2)接地電位より低い電圧が印加された場合。電圧が
順電圧(0,7V程度)だけ接地電位より低くなると、
寄生トランジスタTr43のエミッタにマイナスの電流
が流れる。この場合も(1)と同様にベース接地で動作
するので、エミッタ電流のα倍のコレクタ電流が流れ、
やはりサンプルホールドしたアナログ電圧値が変動して
しまう。
(2) When a voltage lower than the ground potential is applied. When the voltage becomes lower than the ground potential by the forward voltage (about 0.7V),
A negative current flows through the emitter of the parasitic transistor Tr43. In this case, as in (1), it operates with a common base, so a collector current that is α times the emitter current flows.
After all, the sampled and held analog voltage value fluctuates.

上記電圧変動は、A/D変換の誤差となる。The above voltage fluctuation causes an error in A/D conversion.

発明が解決しようとする問題点 上述したように、従来のアナログ電圧のサンプルホール
ド回路を含むA/Dコンバータでは、CMOS電界効電
界効果トラクジスフ部分トランジスタが形成される。し
たがって、ノイズの発生等に起因して、電源電圧VDD
より高い電圧又は接地電位より低い電圧がアナログ入力
端子に印加されると、上記寄生トランジスタがアナログ
電圧値に悪影響を及ぼすという問題点があった。上述の
A/Dコンバータはダイオードを備えているが、ダイオ
ードは本来静電破壊保護のためのものであり、エミッタ
電流を少なくする効果を発揮することができない。
Problems to be Solved by the Invention As mentioned above, in A/D converters including conventional analog voltage sample and hold circuits, CMOS field effect transistors are formed. Therefore, due to the occurrence of noise, etc., the power supply voltage VDD
There is a problem in that when a higher voltage or a voltage lower than ground potential is applied to the analog input terminal, the parasitic transistor has an adverse effect on the analog voltage value. Although the above-mentioned A/D converter is equipped with a diode, the diode is originally for electrostatic discharge protection, and cannot exhibit the effect of reducing emitter current.

そこで、本発明は、静電破壊保護用としてだけでなく、
上記ダイオードに耐ノイズ性能を向上させる効果をもた
せ、例えばA/Dコンバータに使用された場合、サンプ
ルホールドされたアナログ電圧の変動が小さい、CMO
Sで構成されたアナログ電圧のサンプルホールド回路を
提供せんとするものである。
Therefore, the present invention is not only used for electrostatic damage protection.
The above diode has the effect of improving noise resistance performance, and when used in an A/D converter, for example, it is a CMO with small fluctuations in the sampled and held analog voltage.
The present invention aims to provide an analog voltage sample and hold circuit composed of S.

問題点を解決するための手段 すなわち、本発明によるならば、入力端子と入力抵抗と
CMOSとで構成されたアナログスイッチと、該入力端
子に印加されたアナログ電圧をサンプルホールドするコ
ンデンサとを半導体基板上に備えたアナログ電圧のサン
プルホールド回路において、上記入力端子と上記回路の
電源及び/又はグラウンドとの間にダイオードが付設さ
れており、該ダイオードのPN接合部は、上記アナログ
スイッチを構成するMOS電界効果トランジスタのソー
ス拡散層のPN接合部に比して面積が十分大きいことを
特徴とするサンプルホールド回路が提供される。
Means for solving the problem, that is, according to the present invention, an analog switch composed of an input terminal, an input resistor, and a CMOS, and a capacitor for sampling and holding the analog voltage applied to the input terminal are mounted on a semiconductor substrate. In the analog voltage sample and hold circuit provided above, a diode is provided between the input terminal and the power supply and/or ground of the circuit, and the PN junction of the diode connects to the MOS that constitutes the analog switch. A sample and hold circuit is provided which is characterized by having a sufficiently larger area than a PN junction of a source diffusion layer of a field effect transistor.

実施例 以下添付図面を参照して、本発明のアナログ電圧のサン
プルホールド回路を含むA/Dコンバータの実施例を説
明する。
Embodiments Hereinafter, embodiments of an A/D converter including an analog voltage sample and hold circuit of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

第1図は、本発明のアナログ電圧のサンプルホールド回
路を含むA/Dコンバータの1実施例の構成を示すブロ
ック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of one embodiment of an A/D converter including an analog voltage sample and hold circuit according to the present invention.

図示のA/Dコンバータは、2つのアナログ入力端子A
N、)及びA N +を備えている。該2つのアナログ
入力端子ANII+及びAN、には、入力抵抗R1+及
びRI2の一端がそれぞれ接続されている。
The illustrated A/D converter has two analog input terminals A
N, ) and A N +. One ends of input resistors R1+ and RI2 are connected to the two analog input terminals ANII+ and AN, respectively.

アナログ入力端子ANoはさらに、ダイオードD1、の
アノード及びダイオードD1□のカソードに共通に接続
されている。ダイオードDI+のカソードは電源VDf
lに、ダイオードD1□のアノードはグラウンドにそれ
ぞれ接続されている。すなわち、2つのダイオードD1
1及びD1□は、電源V D Dとグラウンドとの間で
直列に接続されている。
The analog input terminal ANo is further commonly connected to the anode of the diode D1 and the cathode of the diode D1□. The cathode of diode DI+ is the power supply VDf
1 and the anode of the diode D1□ are connected to ground, respectively. That is, two diodes D1
1 and D1□ are connected in series between the power supply VDD and ground.

アナログ入力端子A N + はさらに、ダイオードD
I3のアノード及びダイオードDI4のカソードに共通
に接続されている。ダイオードDI3のカソードは電源
VBに、ダイオードDI4のアノードはグラウンドにそ
れぞれ接続されている。すなわち、2つのダイオードD
13及びDI4は、電源Vt1Illとグラウンドとの
間で直列に接続されている。
The analog input terminal A N + is further connected to the diode D
It is commonly connected to the anode of I3 and the cathode of diode DI4. The cathode of the diode DI3 is connected to the power supply VB, and the anode of the diode DI4 is connected to the ground. That is, two diodes D
13 and DI4 are connected in series between the power supply Vt1Ill and ground.

図示のA/Dコンバータは、A/D変換回路11を備え
ている。A/D変換回路11の一方の入力と入力抵抗R
11の他端との間に、Nチャネル型MO8電界効果トラ
ンジスタTllとPチャネル型MOS電界効果トランジ
スタTI2が並列に接続されて・いる。Δ/D変換回路
11の一方の入力と入力抵抗RI□の他端との間に、N
チャネル型MOS電界効果トランジスタTI3とPチャ
ネル型MOS電界効果トランジスタTI4が並列に接続
されている。トランジスタTl+及び’I”+2は、1
つのCMOSを構成し、トランジスタTI3及びTI4
は、1つのCMO8を構成する。
The illustrated A/D converter includes an A/D conversion circuit 11. One input of the A/D conversion circuit 11 and the input resistance R
11, an N-channel type MO8 field effect transistor Tll and a P-channel type MOS field effect transistor TI2 are connected in parallel. N is connected between one input of the Δ/D conversion circuit 11 and the other end of the input resistor RI□.
A channel type MOS field effect transistor TI3 and a P channel type MOS field effect transistor TI4 are connected in parallel. Transistors Tl+ and 'I''+2 are 1
transistors TI3 and TI4.
constitutes one CMO8.

A/D変換回路11の上記した一方の入力とグラウンド
との間に、アナログ圧をサンプルホールドするためのコ
ンデンサCが接続されている。
A capacitor C for sampling and holding analog pressure is connected between the above-mentioned one input of the A/D conversion circuit 11 and the ground.

制御回路12の一方の出力信号13は、直接トランジス
タT11のゲートに、及びインバータ15を介してトラ
ンジスタT+2のゲートに接続されている。
One output signal 13 of the control circuit 12 is connected directly to the gate of the transistor T11 and via an inverter 15 to the gate of the transistor T+2.

制御回路12のもう一方の出力信号14は、直接トラン
ジスタTI3のゲートに、及びインバータ16を介して
トランジスタTI4のゲートに接続されている。
The other output signal 14 of the control circuit 12 is connected directly to the gate of the transistor TI3 and via an inverter 16 to the gate of the transistor TI4.

制御回路12の出力信号17は、A/D変換回路11の
もう一方の入力に入力する。A/D変換回路11は、デ
ィジタル信号18を出力する。
The output signal 17 of the control circuit 12 is input to the other input of the A/D conversion circuit 11. A/D conversion circuit 11 outputs digital signal 18.

以上のように構成されるA/Dコンバータは、次のよう
に動作する。
The A/D converter configured as described above operates as follows.

信号13は、制御回路12がアナログ入力端子ANOに
印加されるアナログ電圧をサンプリングするためのサン
プリング信号であり、トランジスタTllのゲートとイ
ンバータ15に入力している。インバータ15の出力は
トランジスタT+□のゲートに入力している。このサン
プリング信号13がハイレベルとなることによってトラ
ンジスタTI+がオン、インバータ15の出力がロウレ
ベルとなってトランジスタT1□がオンする。こうして
、アナログ入力端子ANoに印加されたアナログ電圧が
入力抵抗R11、トランジスタT+□及びT1゜を介し
てコンデンサCに充電される。
The signal 13 is a sampling signal used by the control circuit 12 to sample the analog voltage applied to the analog input terminal ANO, and is input to the gate of the transistor Tll and the inverter 15. The output of the inverter 15 is input to the gate of the transistor T+□. When the sampling signal 13 becomes high level, the transistor TI+ is turned on, the output of the inverter 15 becomes low level, and the transistor T1□ is turned on. In this way, the analog voltage applied to the analog input terminal ANo is charged to the capacitor C via the input resistor R11 and the transistors T+□ and T1°.

信号14は、同様にアナログ入力端子A N + に印
加されるアナログ電圧をサンプリングするためのサンプ
リング信号で、トランジスタTI3のゲートとインバー
タ16に入力している。インバータ16の出力はトラン
ジスタTI4のゲートに入力している。
Similarly, the signal 14 is a sampling signal for sampling the analog voltage applied to the analog input terminal A N + and is input to the gate of the transistor TI3 and the inverter 16. The output of the inverter 16 is input to the gate of the transistor TI4.

サンプリング信号14がハイレベルとなるとトランジス
タTI3がオン、インバータ16の出力がロウレベルと
なってトランジスタT1.4がオンする。こうして、入
力抵抗R1□、トランジスタTI3及びTI4を介して
コンデンサCに充電される。
When the sampling signal 14 becomes high level, the transistor TI3 is turned on, and the output of the inverter 16 becomes low level, turning on the transistor T1.4. In this way, the capacitor C is charged via the input resistor R1□ and the transistors TI3 and TI4.

サンプリング信号13及び14は、制御回路12により
選択的に発生される。信号17はA/D変換回路11に
対してコンデンサCにサンプルホールドされたアナログ
電圧をディジタル値に変換開始させる信号である。制御
回路11はサンプリング信号13又は14を発生し、ア
ナログ入力端子A N o又はAN。
Sampling signals 13 and 14 are selectively generated by control circuit 12. The signal 17 is a signal that causes the A/D conversion circuit 11 to start converting the analog voltage sampled and held by the capacitor C into a digital value. The control circuit 11 generates a sampling signal 13 or 14 and outputs a sampling signal 13 or 14 to an analog input terminal A No or AN.

のアナログ電圧をサンプルホールドし、信号17によっ
てA/D変換回路を動作させて、ディジタル出力信号1
8を得る。以上のように、A/Dコンバータの基本的動
作については従来例と同様である。
Sample and hold the analog voltage of
Get 8. As described above, the basic operation of the A/D converter is the same as in the conventional example.

次に、アナログ入力端子A N oのアナログ電圧がサ
ンプルホールドされてA/D変換中とし、アナログ入力
端子A N + アナログ電圧にノイズがのった場合の
影響について詳述する。
Next, it is assumed that the analog voltage at the analog input terminal A N o is sampled and held and A/D conversion is being performed, and the influence when noise is added to the analog voltage at the analog input terminal A N + will be described in detail.

(1)アナログ入力端子A N + にノイズの発生等
によって、電源電圧VDDより高い電圧が印加された場
合。
(1) When a voltage higher than the power supply voltage VDD is applied to the analog input terminal A N + due to noise generation, etc.

第2図には、ダイオードDI3及びトランジスタTI4
の断面図を含む、アナログ入力端子A N +からサン
プルホールドコンデンサCまでの回路図を示す(ダイオ
ードDI4及びトランジスタT13は図示を省略)。従
来例と同様にトランジスタT、4にはPNPの寄生トラ
ンジスタTr+4が形成される。
FIG. 2 shows a diode DI3 and a transistor TI4.
A circuit diagram from the analog input terminal A N + to the sample-and-hold capacitor C is shown, including a cross-sectional view of (the diode DI4 and the transistor T13 are not shown). As in the conventional example, a PNP parasitic transistor Tr+4 is formed in the transistors T and 4.

ダイオードD I 3はアナログ入力端子AN、と電源
VIIIDとの簡に接続され、ダイオードDI3のPN
接合部はトランジスタTI4のソース拡散層のPN接合
部より十分大きく (たとえば10倍)形成されている
The diode DI3 is easily connected to the analog input terminal AN and the power supply VIIID, and the PN of the diode DI3 is connected to the analog input terminal AN and the power supply VIIID.
The junction is formed to be sufficiently larger (for example, 10 times) than the PN junction of the source diffusion layer of transistor TI4.

アナログ入力端子AN、に電源電圧Vt1tlよりダイ
オードの順電圧(0,7V程度)だけ高い電圧が印加さ
れたときのダイオードDI3の抵抗をR913、電流を
1,13 とする。寄生トランジスタT r + 4の
エミッタ抵抗をREI4、入力抵抗R1□を介して流れ
るエミッタ電流をI E+4 とする。この場合、上述
のようにPN接合部の面積比が10倍なのでRtl13
はREI4に比して無視できるほど小さく、従って、R
11:、、+R,□”RDll となる。
When a voltage higher than the power supply voltage Vt1tl by the forward voltage of the diode (approximately 0.7 V) is applied to the analog input terminal AN, the resistance of the diode DI3 is R913, and the current is 1.13. Let REI4 be the emitter resistance of the parasitic transistor T r +4, and I E+4 be the emitter current flowing through the input resistor R1□. In this case, as mentioned above, the area ratio of the PN junction is 10 times, so Rtl13
is negligibly small compared to REI4, so R
11: , +R, □”RDll.

こうして、抵抗の分流化によって1□、ci、、。In this way, by dividing the resistance, 1□, ci, .

となり、エミッタ電流11!11 は非常に小さくなる
Therefore, the emitter current 11!11 becomes very small.

したがって、コレクタ電流も非常に小さくなり、コンデ
ンサCにサンプルホールドされたアナログ電圧の変動も
無視できるほど小さくなる。
Therefore, the collector current also becomes very small, and fluctuations in the analog voltage sampled and held in the capacitor C also become negligibly small.

(2)接地電位より低い電圧が印加された場合。(2) When a voltage lower than the ground potential is applied.

第3図には、ダイオードD14及びトランジスタTI3
の断面図を含むアナログ入力端子A N +からサンプ
ルホールドコンデンサCまでの回路を示す(ダイオード
D I 3及びトランジスタTI4は図示を省略)。ト
ランジスタTI3には寄生トランジスタTr+3が形成
される。ダイオードDI4はアナログ入力端子A N 
+ とグラウンドとの間に接続され、ダイオードDI4
のPN接合部をトランジスタT:。
FIG. 3 shows diode D14 and transistor TI3.
The circuit from the analog input terminal A N + to the sample-and-hold capacitor C is shown, including a cross-sectional view of (the diode D I 3 and the transistor TI 4 are not shown). A parasitic transistor Tr+3 is formed in the transistor TI3. Diode DI4 is analog input terminal A N
+ and ground, and the diode DI4
PN junction of transistor T:.

のソース拡散層のPN接合部より十分大きく (例えば
10倍)形成されている。
It is formed to be sufficiently larger (for example, 10 times) than the PN junction of the source diffusion layer.

したがって、ダイオードDI4の抵抗をR914、電流
を1014 とし、寄生トランジスタTr、、のエミッ
タ接続をR1!l8、入力抵抗RI2を介して流れるエ
ミッタ電流を11!+3とすると、上述のようにPN接
合部の面積比が10倍なので、RnxはRF:I3に比
して無視できるほど小さく、RI!+ 3 + Rr□
)RIll14 となる。その結果、この抵抗の分流比
によってi、、、 (i、、、となり、エミッタ電流1
8.3は非常に小さくなる。こうして、コレクタ電流も
非常に小さくなり、コンデンサCにサンプルホールドさ
れたアナログ電圧の変動も無視できるほど小さくなる。
Therefore, the resistance of the diode DI4 is R914, the current is 1014, and the emitter connections of the parasitic transistors Tr, , are R1! l8, the emitter current flowing through the input resistor RI2 is 11! If +3, the area ratio of the PN junction is 10 times as described above, so Rnx is negligibly small compared to RF:I3, and RI! + 3 + Rr□
)RIll14. As a result, the shunt ratio of this resistor becomes i, , (i, , ,), and the emitter current 1
8.3 becomes very small. In this way, the collector current becomes very small, and the fluctuations in the analog voltage sampled and held in the capacitor C become negligibly small.

以上のように、ノイズの発生に起因するA/D変換誤差
は、無視できるほど小さくなる。
As described above, the A/D conversion error caused by the generation of noise becomes negligibly small.

本発明のアナログ電圧のサンプルホールド回路を、同回
路を有するような他の集積回路装置、例えばアナログコ
ンパレータ等に適用することもできる。
The analog voltage sample and hold circuit of the present invention can also be applied to other integrated circuit devices having the same circuit, such as analog comparators.

発明の詳細 な説明したように、本発明のアナログ電圧のサンプルホ
ールド回路を含むA/Dコンバータでは、A/D変換中
に一方のアナログ入力端子に、ノイズの発生等によって
電源電圧より高い電圧又は接地電位より低い電圧が印加
されても、有意なA/D変換誤差が発生しない。
As described in detail, in the A/D converter including the analog voltage sample and hold circuit of the present invention, during A/D conversion, one analog input terminal receives a voltage higher than the power supply voltage or Even if a voltage lower than ground potential is applied, no significant A/D conversion error occurs.

したがって、本発明のアナログ電圧のサンプルホールド
回路は、広い分野にわたって活用することができる。
Therefore, the analog voltage sample and hold circuit of the present invention can be utilized in a wide range of fields.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、本発明のアナログ電圧のサンプルホールド回
路を含むA/Dコンバータの1実施例の構成を示すブロ
ック図であり、 第2図は、第1図のダイオードDI3及びトランジスタ
TI4の断面図を含むアナログ入力端子AN。 からコンデンサCまでの回路図であり、第3図は、同じ
くダイオードDI4及びトランジスタTI3の断面図を
含むアナログ入力端子AN、からコンデンサCまでの回
路図であり、 第4図は、従来のアナログ電圧のサンプルホールド回路
を含むA/Dコンバータの構成を示すブロック図であり
、 第5図は、トランジスタT43およびT4.の断面図を
含む、アナログ入力端子AN、からコンデンサCまでの
回路図である。 (主な参照番号) A N o、 A N r  ・・アナログ入力端子、
DIl〜DI4・ ・ダイオード、   van・ ・
電源、RI+、 ’R1□・・入力抵抗、 Rs l、 R42・・入力抵抗、 C・・サンプルホールド用コンデンサ、Tll、 TI
3・・Nチャネル型MOS電界効果トランジスタ、 TI2. TI4・・Pチャネル型MOS電界効果トラ
ンジスタ、 T < + 、 T 4 s・・Nチャネル型MOS電
界効果トランジスタ、 T4□、T44・・Pチャネル型MOS電界効果トラン
ジスタ、
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of one embodiment of an A/D converter including an analog voltage sample and hold circuit of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view of the diode DI3 and transistor TI4 in FIG. Analog input terminal AN including. 3 is a circuit diagram from analog input terminal AN to capacitor C, which also includes a cross-sectional view of diode DI4 and transistor TI3, and FIG. 4 is a circuit diagram of conventional analog voltage 5 is a block diagram showing the configuration of an A/D converter including a sample and hold circuit of transistors T43 and T4. 2 is a circuit diagram from analog input terminal AN to capacitor C, including a cross-sectional view of FIG. (Main reference numbers) A No, A N r ...Analog input terminal,
DIl~DI4・・Diode, van・・
Power supply, RI+, 'R1□...Input resistance, Rs l, R42...Input resistance, C...Sample and hold capacitor, Tll, TI
3...N-channel type MOS field effect transistor, TI2. TI4...P channel type MOS field effect transistor, T<+, T4s...N channel type MOS field effect transistor, T4□, T44...P channel type MOS field effect transistor,

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)入力端子と入力抵抗とCMOSとで構成されたア
ナログスイッチと、該入力端子に印加されたアナログ電
圧をサンプルホールドするコンデンサとを半導体基板上
に備えたアナログ電圧のサンプルホールド回路において
、上記入力端子と上記回路の電源及び/又はグラウンド
との間にダイオードが付設されており、該ダイオードの
PN接合部は、上記アナログスイッチを構成するMOS
電界効果トランジスタのソース拡散層のPN接合部に比
して面積が十分大きいことを特徴とするサンプルホール
ド回路。
(1) In an analog voltage sample-and-hold circuit equipped on a semiconductor substrate with an analog switch composed of an input terminal, an input resistor, and a CMOS, and a capacitor that samples and holds the analog voltage applied to the input terminal, A diode is provided between the input terminal and the power supply and/or ground of the circuit, and the PN junction of the diode connects to the MOS that constitutes the analog switch.
A sample hold circuit characterized in that its area is sufficiently larger than that of a PN junction of a source diffusion layer of a field effect transistor.
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58162065A (en) * 1982-03-20 1983-09-26 Nippon Gakki Seizo Kk Gate prpotecting circuit
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US4595847A (en) * 1983-10-20 1986-06-17 Telmos, Inc. Bi-directional high voltage analog switch having source to source connected field effect transistors

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