JPH01272312A - Switched capacitor circuit - Google Patents

Switched capacitor circuit

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JPH01272312A
JPH01272312A JP63103279A JP10327988A JPH01272312A JP H01272312 A JPH01272312 A JP H01272312A JP 63103279 A JP63103279 A JP 63103279A JP 10327988 A JP10327988 A JP 10327988A JP H01272312 A JPH01272312 A JP H01272312A
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JP
Japan
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operational amplifier
transistor
charge
capacitor
input terminal
Prior art date
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JP63103279A
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Japanese (ja)
Inventor
Susumu Yasuda
晋 安田
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To prevent the generation of a DC offset by constituting an input capacitor so that a transistor(TR) having the same size as a TR connected to an inverted input terminal of an operational amplifier to a non-inverted input terminal. CONSTITUTION:When a clock signal phi1 is turned from a high (H) level to a low (L) level in a switched capacitor circuit, charge is drawn by the parasitic capacity of a TR M5 and charge is also drawn by that of a TR M8. Since the sizes of the TRs M5, M8 are the same and the capacity of the capacitors C2, C3 is the same, voltage changes due to charge drawn from respective TRs are applied to two input terminals of an operational amplifier A and a DC offset is not generated. When a clock signal phi2 is turned from L to H, charge is injected into TRs M4, M9 through respective parasitic capacitors. Since the sizes of the TR M4, M9 are the same, voltage changes due to the charge injected from respective TRs are applied to respective input terminals of the operational amplifier A with the same phase. Thereby, no DC offset is generated.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はスイッチドキャパシタ回路、特に、MOSスイ
ッチによるクロックフィードスルーの影響を低減した積
分器に用いられるスイッチドキャパシタ回路に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a switched capacitor circuit, and particularly to a switched capacitor circuit used in an integrator that reduces the influence of clock feedthrough caused by a MOS switch.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、この種のスイッチドキャパシタ回路に第3図に示
す構成となっていた。
Conventionally, this type of switched capacitor circuit has had the configuration shown in FIG.

M1〜M5はn型MOSトランジスタによるスイッチで
、各々第5図に示す様な2相クロツクψ1゜ψ2によっ
て駆動される。
M1 to M5 are switches formed of n-type MOS transistors, each driven by a two-phase clock ψ1° ψ2 as shown in FIG.

クロック信号φ1がハイレベリのときトランジスタMl
、M3がオンすることでコンデンサC1に入力電圧がサ
ンプリングされ、トランジスタM5がオンすることでコ
ンデンサC2に蓄った電荷が放電される。
When the clock signal φ1 is at high level, the transistor Ml
, M3 are turned on, the input voltage is sampled to the capacitor C1, and the transistor M5 is turned on, so that the charge stored in the capacitor C2 is discharged.

次にクロック信号ψ1.ψ2双方がローレベルのときに
全てのトランジスタがオフし、クロック信号ψ2がハイ
レベルのときにコンデンサC1の電荷が反転されてコン
デンサC2に転送され、出力電圧−で丁VINが発生す
る。
Next, clock signal ψ1. When both ψ2 are at a low level, all transistors are turned off, and when the clock signal ψ2 is at a high level, the charge on the capacitor C1 is inverted and transferred to the capacitor C2, and an output voltage of -VIN is generated.

しかしながら、実際の回路では、演算増幅器に内在する
直流オフセット電圧及びMOSトランジスタのゲートと
ソース及びドレイン間に畜生的に存在する容f’t−通
してクロックのオン・オフ時に電荷の注入あるいは引き
抜きが生じ直流オフセットを発生する原因となる。
However, in actual circuits, charge is injected or extracted when the clock is turned on or off due to the DC offset voltage inherent in the operational amplifier and the capacitance f't that exists between the gate, source, and drain of the MOS transistor. This causes a DC offset.

この点を改良する回路がエレクトロニクス・レタース(
ELECTRONIC8LETTER8)18巻1号1
982年39〜40頁rNEW CLOCKFEEDT
HrtOUGHCANCELLATION  TECH
NIQUEFORkNAl、OG MOS  5WIT
CHED  CAPACITORCIRCUITSJに
示されている。即ち、第4図に示す様に、コンデンサC
2と出力端子■OvTの間にMOS型のトランジスタM
6をコンデンサC2とグランド間にMOSトランジスタ
M7f:接続することによってクロック信号ψ1がノ1
イレベルのときにコンデンサC2に演算増幅器の直流オ
フセット電圧をサンプリングし、クロック信号ψ2がノ
・イレベルのときに演算増幅器の直流オフセット電圧を
キャンセルする。
A circuit that improves this point is Electronics Letters (
ELECTRONIC8LETTER8) Volume 18 No. 1
982, pp. 39-40 rNEW CLOCKFEEDT
HrtOUGHCANCELATION TECH
NIQUEFORkNAl, OG MOS 5WIT
CHED CAPACITOR CIRCUITSJ. That is, as shown in FIG.
2 and output terminal ■OvT between MOS type transistor M
By connecting MOS transistor M7f between capacitor C2 and ground, clock signal ψ1 becomes
The DC offset voltage of the operational amplifier is sampled on the capacitor C2 when the clock signal ψ2 is at the blank level, and the DC offset voltage of the operational amplifier is canceled when the clock signal ψ2 is at the blank level.

また、演算増幅器の非反転入力端子とグランド間にMO
S型のトランジスタM8及びコンデンサC3を接続する
。このときトランジスタM8QトランジスタM5と同じ
大きさとし、コンデンサC2とC3の静電容fを同じ大
きさとすることによって、クロック信号ψ1がオンから
オフに変るときにトランジスタM5のゲートと、演算増
幅器の反転入力端子間に生じる寄生容量に注入される電
荷と同じ大きさの電荷が、トランジスタM8からコンデ
ンサC3に注入されることによってオフセット電圧ヲ會
ヤンセルする。
Also, MO is connected between the non-inverting input terminal of the operational amplifier and the ground.
An S-type transistor M8 and a capacitor C3 are connected. At this time, by making the transistor M8Q the same size as the transistor M5, and making the capacitance f of the capacitors C2 and C3 the same, when the clock signal ψ1 changes from on to off, the gate of the transistor M5 and the inverting input terminal of the operational amplifier A charge of the same magnitude as the charge injected into the parasitic capacitance generated between them is injected from the transistor M8 into the capacitor C3, thereby canceling the offset voltage.

〔@#4が解決しようとする課題〕 上述した従来のスイッチドキャパシタ回路は、クロック
信号ψ1がハイからロウレベルになるときのトランジス
タM5のフィードスルーをキャンセルするものであるが
、クロック信号ψ2がロウからハイレベルになるときに
トランジスタM4のゲートとソース及びドレイン問答量
で電荷が引き抜かれることによってオフセットが発生す
るという欠点がある。
[Problem that @#4 attempts to solve] The conventional switched capacitor circuit described above cancels the feedthrough of the transistor M5 when the clock signal ψ1 goes from high to low level, but when the clock signal ψ2 goes low There is a drawback that an offset occurs due to charge being extracted by the gate, source, and drain amount of the transistor M4 when the voltage goes from high level to high level.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

本発明のスイッチドキャパシタ回路は、第1の位相信号
で入力画子とグランド間に接続され、第2の位相信号で
第1の位相信号時と極性を反転してグランドと演算増幅
器の反転入力に接続される第1の;ンデ/すと、前記第
1の位相信号で前記演算増幅器の反転入力端子とグラン
ド間に接続され、前記第2の位相信号で前記演算増幅器
の反転入力端子と出力端子間に接続される第2のコンデ
ンサと、前記第1の位相信号で第1の端子がグランド及
び前記演算増幅器の非反転入力端子に、第2の端子がグ
ランドに接続され、前記第2の位相信号で前記第1の端
子が、前記演算増幅器の非反転入力端子に、前記第2の
端子がグランドに接続される第3のコンデンサと、前記
第1の位相信号で前記演算増幅器の出力端子と反転入力
端子間を短絡するMOSトランジスタと、ソースとドレ
インを短絡して前記演算増幅器の非反転入力端子に接続
しゲートに前記第2の位相信号においてオンレベルの電
圧が加えられるMOSトランジスタと第1及び第2の位
相信号時に前記第1.第2.第3のコンデンサを接続す
るMOSトランジスタとを含んで構成される。
In the switched capacitor circuit of the present invention, the first phase signal is connected between the input image and the ground, and the second phase signal is connected between the ground and the inverted input of the operational amplifier by inverting the polarity of the first phase signal. A first terminal is connected between the inverting input terminal of the operational amplifier and ground at the first phase signal, and is connected between the inverting input terminal and the operational amplifier at the second phase signal. a second capacitor connected between output terminals, a first terminal connected to ground and a non-inverting input terminal of the operational amplifier; a third capacitor whose first terminal is connected to a non-inverting input terminal of the operational amplifier with a phase signal of , and whose second terminal is connected to ground; a MOS transistor whose terminal and an inverting input terminal are short-circuited; and a MOS transistor whose source and drain are short-circuited and connected to the non-inverting input terminal of the operational amplifier and whose gate is applied with an on-level voltage at the second phase signal. At the time of the first and second phase signals, the first. Second. and a MOS transistor connected to a third capacitor.

〔実施例〕〔Example〕

次に、本発明について図面を参照して説明する。 Next, the present invention will be explained with reference to the drawings.

第1図は本発明の第1の実施例の回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram of a first embodiment of the present invention.

トランジスタM1〜M9はN型MOSトランジスタであ
り各々第5図は示すクロックψ1及びψ2によって駆動
される。Cl−C5はコンデンサを示し、人は演算増幅
器を示す。
Transistors M1 to M9 are N-type MOS transistors, and are driven by clocks ψ1 and ψ2 shown in FIG. 5, respectively. Cl-C5 indicates a capacitor, and Cl-C5 indicates an operational amplifier.

トランジスタM5とトランジスタM8は同じ大きさとし
、コンデンサC2とC3も同じ大きさとする。またトラ
ンジスタM9はトランジスタM4と同じ大きさとし、ソ
ースとドレイン間を短絡する。
Transistor M5 and transistor M8 are the same size, and capacitors C2 and C3 are also the same size. Further, the transistor M9 has the same size as the transistor M4, and its source and drain are short-circuited.

次に回路動作を説明する。クロック信号ψ1がハイレベ
ルのときにコンデンサCIに入力電圧がサンプリングさ
れコンデンサC2に演算増幅器の直流オフセット電圧が
サンプリングされる。またコンデンサC3の電荷が放電
される。
Next, the circuit operation will be explained. When the clock signal ψ1 is at a high level, the input voltage is sampled to the capacitor CI, and the DC offset voltage of the operational amplifier is sampled to the capacitor C2. Also, the charge in the capacitor C3 is discharged.

次にクロック信号ψ1がハイからロウレベルに移るとき
にトランジスタM5のゲートとソースあるいはドレイン
との間の寄生容量によって電荷が引き抜かれる。また、
トランジスタM8の寄生容量によって電荷が引き抜かれ
る。このときトランジスタM5とM8の大きさが同じで
、コンデンサC2とC3の大きさが同じであるから、各
トランジスタから引き抜かれた電荷による電圧変化が演
算増幅器の2つの入力端子に同相で加えられるため、直
流オフセットは発生しない。
Next, when the clock signal ψ1 changes from high to low level, the charge is extracted by the parasitic capacitance between the gate and source or drain of the transistor M5. Also,
Charge is extracted by the parasitic capacitance of transistor M8. At this time, since the sizes of transistors M5 and M8 are the same and the sizes of capacitors C2 and C3 are the same, the voltage change due to the charge extracted from each transistor is applied to the two input terminals of the operational amplifier in the same phase. , no DC offset occurs.

次にクロック信号ψ2がロウからハイレベルに移るとき
にトランジスタM4はオンするが、このときゲートとソ
ース及びドレイン間容it介して電荷が注入される。一
方トランジスタM9のゲートとソース及びドレイン間の
寄生容量を介して電荷が注入される。トランジスタM4
とM9の大きさが同じであるから各々トランジスタから
注入された電荷による電圧変化が演算増幅器の入力端子
に同相で加えられ直流オフセットは発生しない。
Next, when the clock signal ψ2 changes from the low level to the high level, the transistor M4 is turned on, and at this time, charges are injected through the gate-source-drain capacitance it. On the other hand, charge is injected through the parasitic capacitance between the gate, source, and drain of transistor M9. Transistor M4
Since the magnitudes of and M9 are the same, voltage changes due to charges injected from each transistor are applied to the input terminal of the operational amplifier in phase, and no DC offset occurs.

他のトランジスタの寄生容量で発生するフィードスルの
電荷は、オフセットにを与しないため、以上で本回路で
生じる直流オフセット電圧は全てキャンセルされる。
Since the feed through charge generated by the parasitic capacitance of other transistors does not affect the offset, the DC offset voltage generated in this circuit is all canceled in the above manner.

菓2図は本発明の第2の実施例の回路図である。Figure 2 is a circuit diagram of a second embodiment of the present invention.

第1の実施例と同一の機能を有する素子には同一の記号
を用いている。本回路では、演算増幅器に接続すること
によってトランジスタの素子数を減らすことができる。
The same symbols are used for elements having the same functions as in the first embodiment. In this circuit, the number of transistor elements can be reduced by connecting it to an operational amplifier.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように本発明は、スイッチドキャパシタ回
路におい【演算増幅器の入出力端子間に接続される積分
コンデンサ及びリセットモード時演算増幅器の入出力端
子間を短絡するトランジスタと同一の大きさのコンデン
サ及びトランジスタを演算増幅器の非反転入力端子とグ
ランド間に並列に接続し、さらに入力コンデンサt−演
算増幅器の反転入力端子に接続するトランジスタと同一
の大きさのトランジスタをソースとドレインヲ短絡して
演算増幅器の非反転入力端子に接続することによって、
各トランジスタで生じるクロックフィードスルーによる
直流オフセットをキャンセルすることができる効果があ
る。
As explained above, the present invention provides a switched capacitor circuit with an integral capacitor connected between the input and output terminals of an operational amplifier, and a capacitor of the same size as the transistor that shorts between the input and output terminals of the operational amplifier in the reset mode. and a transistor are connected in parallel between the non-inverting input terminal of the operational amplifier and the ground, and a transistor of the same size as the transistor connected to the input capacitor t and the inverting input terminal of the operational amplifier is shorted between the source and drain to form an operational amplifier. By connecting to the non-inverting input terminal of
This has the effect of canceling the DC offset caused by clock feedthrough that occurs in each transistor.

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

第1図は本発明の第1の実施例の回路図、第2図は本発
明の第2の実施例の回路図、第3図は第1の従来例を示
す回路図、第4図は第2の従来例を示す回路図、第5図
は各MOSトランジスタを駆動するクロック信号のタイ
ムチャートである。 Ml〜M9・・・・・・N型MOSトランジスタ、CI
。 C2,C3・・・・・・コンデンサ、A・・・・・・演
算増幅器、ψ1゜ψ2・−・・・・クロック信号、VI
N・・・・・・入力電圧、Voyr・・・・・・出力電
圧。 代理人 弁理士  内 原   音 肩1回 戸/ 第3図
Fig. 1 is a circuit diagram of a first embodiment of the present invention, Fig. 2 is a circuit diagram of a second embodiment of the invention, Fig. 3 is a circuit diagram showing a first conventional example, and Fig. 4 is a circuit diagram of a first embodiment of the present invention. FIG. 5, a circuit diagram showing the second conventional example, is a time chart of clock signals for driving each MOS transistor. Ml to M9...N-type MOS transistor, CI
. C2, C3... Capacitor, A... Operational amplifier, ψ1゜ψ2... Clock signal, VI
N...Input voltage, Voyr...Output voltage. Agent: Patent Attorney Uchihara Otonoka Ichido / Figure 3

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 第1の位相信号で入力端子とグランド間に接続され、第
2の位相信号で第1の位相信号時と極性を反転してグラ
ンドと演算増幅器の反転入力に接続される第1のコンデ
ンサと、前記第1の位相信号で前記演算増幅器の反転入
力端子とグランド間に接続され、前記第2の位相信号で
前記演算増幅器の反転入力端子と出力端子間に接続され
る第2のコンデンサと、前記第1の位相信号で第1の端
子がグランド及び前記演算増幅器の非反転入力端子に、
第2の端子がグランドに接続され、前記第2の位相信号
で前記第1の端子が、前記演算増幅器の非反転入力端子
に、前記第2の端子がグランドに接続される第3のコン
デンサと、前記第1の位相信号で前記演算増幅器の出力
端子と反転入力端子間を短絡するMOSトランジスタと
、ソースとドレインを短絡して前記演算増幅器の非反転
入力端子に接続しゲートに前記第2の位相信号において
オンレベルの電圧が加えられるMOSトランジスタと、
第1及び第2の位相信号時に前記第1、第2、第3のコ
ンデンサを接続するMOSトランジスタとを含むことを
特徴とするスイッチドキャパシタ回路。
a first capacitor connected between an input terminal and ground for a first phase signal, and connected to ground and an inverting input of an operational amplifier with the polarity inverted from that of the first phase signal for a second phase signal; a second capacitor connected between the inverting input terminal of the operational amplifier and ground with the first phase signal and between the inverting input terminal and the output terminal of the operational amplifier with the second phase signal; a first phase signal with a first terminal connected to ground and a non-inverting input terminal of the operational amplifier;
a third capacitor having a second terminal connected to ground, wherein the first terminal is connected to the non-inverting input terminal of the operational amplifier and the second terminal is connected to ground; , a MOS transistor whose source and drain are shorted and connected to the non-inverting input terminal of the operational amplifier, and whose gate is connected to the second MOS transistor; a MOS transistor to which an on-level voltage is applied in the phase signal;
and a MOS transistor that connects the first, second, and third capacitors at the time of first and second phase signals.
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