JPH0150127B2 - - Google Patents

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JPH0150127B2
JPH0150127B2 JP9656382A JP9656382A JPH0150127B2 JP H0150127 B2 JPH0150127 B2 JP H0150127B2 JP 9656382 A JP9656382 A JP 9656382A JP 9656382 A JP9656382 A JP 9656382A JP H0150127 B2 JPH0150127 B2 JP H0150127B2
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JP
Japan
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amplifier circuit
signal
fixed contact
terminal
circuit
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JP9656382A
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Japanese (ja)
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Hideaki Segi
Masahiro Yamamoto
Yoshihiko Horio
Shinsaku Mori
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、スイツチ、キヤパシタ、および能動
素子から構成されるスイツチト・キヤパシタ増幅
回路の構成に係り、特に、間欠的に動作する能動
素子の時間的有効利用のために、増幅された信号
を再び入力する方法を用いた多段増幅回路の構成
に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to the configuration of a switched capacitor amplifier circuit composed of a switch, a capacitor, and an active element. The present invention relates to the configuration of a multistage amplifier circuit using a method of inputting an amplified signal again.

第1図に従来の多段増幅回路を示す。従来の多
段増幅回路は、一般に、電源電圧をVddとし、バ
イアス抵抗Rgo、負荷抵抗Rdo、能動素子Qo(n
は、段数に比例した整数)により一段の増幅回路
が構成され、カツプリングコンデンサCc(o-1)によ
つて多段接続される。また、増幅される信号は、
信号入力端子Vioより入り、信号出力端子Vput
り増幅されて出力される。このため、従来の多段
増幅回路は、各段の出力信号を保持する機能を持
たないために、その段数に比例した能動素子、バ
イアス抵抗、負荷抵抗、およびカツプリングコン
デンサを必要とした。このため、多段増幅回路を
構成するためには、素子数が非常に多くなり、ま
た、集積化に際しては、正確で必要に応じた抵抗
を作ることが困難であり、また、カツプリングコ
ンデンサに必要とされる大きな容量のコンデンサ
も作ることが困難であるために、集積化には、適
さなかつた。更に、従来の多段増幅回路は、各段
をカツプリングコンデンサで接続されているの
で、直流信号からの増幅が不可能であつた。
FIG. 1 shows a conventional multistage amplifier circuit. Conventional multistage amplifier circuits generally have a power supply voltage of V dd , a bias resistance R go , a load resistance R do , and an active element Q o (n
is an integer proportional to the number of stages) constitutes a single stage amplifier circuit, which is connected in multiple stages by a coupling capacitor C c (o-1) . Also, the signal to be amplified is
It enters from the signal input terminal V io , is amplified and output from the signal output terminal V put . For this reason, conventional multi-stage amplifier circuits do not have the function of holding the output signals of each stage, and therefore require active elements, bias resistors, load resistors, and coupling capacitors proportional to the number of stages. For this reason, in order to configure a multistage amplifier circuit, the number of elements is extremely large, and when integrating it, it is difficult to create resistors that are accurate and meet the needs. Because it is difficult to make a capacitor with a large capacity, it is not suitable for integration. Further, in the conventional multi-stage amplifier circuit, each stage is connected by a coupling capacitor, so that it is impossible to amplify a DC signal.

本発明による多段増幅回路は、スイツチト・キ
ヤパシタ回路を用いることで、能動素子が間欠的
に動作し、各段の出力信号を保持することができ
るので、能動素子の時間的有効利用のために、増
幅された信号を保持し、再び入力することで、1
個の能動素子、および、1組の周辺素子により、
多段増幅回路の構成を可能としている。このた
め、従来の多段増幅回路と比べ低消費電力化が望
め、回路規模も大幅に減少でき、大きな容量のコ
ンデンサも必要としないので、集積化に適すると
いう利点を持ち、更に、カツプリングコンデンサ
を用いていないので、直流信号からの増幅も可能
である。
In the multi-stage amplifier circuit according to the present invention, by using a switched capacitor circuit, the active elements operate intermittently and the output signals of each stage can be held, so that the active elements can be used effectively in time. By holding the amplified signal and inputting it again, 1
With active elements and a set of peripheral elements,
This makes it possible to configure a multi-stage amplifier circuit. Therefore, compared to conventional multi-stage amplifier circuits, it is possible to expect lower power consumption, significantly reduce the circuit scale, and eliminate the need for large capacitance capacitors, making it suitable for integration. Since it is not used, it is also possible to amplify the DC signal.

次に、本発明の実施例として、4段増幅回路を
例にあげ、図面を参照して説明する。
Next, as an embodiment of the present invention, a four-stage amplifier circuit will be taken as an example and explained with reference to the drawings.

第2図に本発明の実施例である多段増幅回路を
示す。本実施例の多段増幅回路は、両接点スイツ
チS1,S2,S3,S4,S5,S6、片接点スイツチS7
S8,S9,S10,S11,S12,S13、コンデンサCg1
Cg2,Cd1,Cd2,Cb1,Cb2、電界効果トランジス
タ(FET)Qより構成されている。S1は、入力
信号をQのゲートに印加するか又は、増幅された
信号をQのゲートに印加するかを切り換えるスイ
ツチであり、S1の可動接点はQのゲートに、一方
の固定接点は、入力端子に、もう一方の固定接点
は、S5,S13の可動接点に接続されている。S2
S3,Cg1,Cg2で構成される回路は、バイアス回路
であり、S2の可動接点はCg1の一方の端子に、Cg1
のもう一方の端子は接地されている。S2の一方の
固定接点はQのゲートに、もう一方の固定接点
は、接地されている。S3の可動接点は、Cg2の一
方の端子に接続され、Cg3のもう一方の端子は、
接地されている。S3の一方の固定接点はQのゲー
トに、もう一方の固定接点は接地されている。
S4,S5,S6,S9,S10,Cd1,Cd2で構成される回
路は、負荷回路である。Cd1の一方の端子は、S4
の可動接点に、もう一方の端子は、S9の可動接点
とS8の固定接点に接続されている。Cd2の一方の
端子は、S6可動接点に、もう一方の端子は、S10
の可動接点、S11の固定接点に接続されている。
S4の一方の固定接点は、QのソースとS6の一方の
固定接点に、もう一方の固定接点は、S5の一方の
固定接点に接続されている。S9,S10の固定接点
は、電源電圧Vddに接続されている。S5の一方の
固定接点は、S4の一方の固定接点に、もう一方の
固定接点はS6の一方の固定接点に接続されてい
る。S7,S8,S11,S12,Cb1,Cb2で構成されてい
る回路は、増幅回路で生じるバイアス電圧を取り
除く回路である。Cb1の一方の端子はS7の固定接
点、S8の可動接点に接続され、もう一方の端子は
接地されている。S7の可動接点はバイアス電圧
Vbに接続されている。Cb2の一方の端子は、S11
の可動接点、S12の固定接点に接続され、もう一
方の端子は接地されている。S12の可動接点は、
バイアス電圧Vbに接続されている。S13は、多段
増幅回路の出力信号を取り出すスイツチで、可動
接点は、S5の可動接点、S1の一方の固定接点に、
固定接点は、出力端子に接続されている。
FIG. 2 shows a multistage amplifier circuit according to an embodiment of the present invention. The multistage amplifier circuit of this embodiment includes double contact switches S 1 , S 2 , S 3 , S 4 , S 5 , S 6 , single contact switches S 7 ,
S 8 , S 9 , S 10 , S 11 , S 12 , S 13 , capacitor C g1 ,
It is composed of C g2 , C d1 , C d2 , C b1 , C b2 , and a field effect transistor (FET) Q. S 1 is a switch that changes whether to apply the input signal to the gate of Q or the amplified signal to the gate of Q. The movable contact of S 1 is applied to the gate of Q, and one fixed contact is applied to the gate of Q. , and the other fixed contact is connected to the movable contacts S 5 and S 13 to the input terminal. S2 ,
The circuit composed of S 3 , C g1 , and C g2 is a bias circuit, and the movable contact of S 2 is connected to one terminal of C g1 .
The other terminal of is grounded. One fixed contact of S2 is connected to the gate of Q, and the other fixed contact is grounded. The moving contact of S 3 is connected to one terminal of C g2 , and the other terminal of C g3 is
Grounded. One fixed contact of S3 is connected to the gate of Q, and the other fixed contact is grounded.
The circuit composed of S 4 , S 5 , S 6 , S 9 , S 10 , C d1 , and C d2 is a load circuit. One terminal of C d1 is S 4
The other terminal is connected to the movable contact of S 9 and the fixed contact of S 8 . One terminal of C d2 is connected to the S 6 moving contact, the other terminal is connected to the S 10
The movable contact of S 11 is connected to the fixed contact.
One fixed contact of S4 is connected to the source of Q and one fixed contact of S6 , and the other fixed contact is connected to one fixed contact of S5 . The fixed contacts S 9 and S 10 are connected to the power supply voltage V dd . One fixed contact of S5 is connected to one fixed contact of S4 , and the other fixed contact is connected to one fixed contact of S6 . The circuit composed of S 7 , S 8 , S 11 , S 12 , C b1 , and C b2 is a circuit that removes the bias voltage generated in the amplifier circuit. One terminal of C b1 is connected to the fixed contact of S 7 and the movable contact of S 8 , and the other terminal is grounded. The movable contact of S 7 is bias voltage
Connected to V b . One terminal of C b2 is S 11
The movable contact of S 12 is connected to the fixed contact, and the other terminal is grounded. The movable contact of S 12 is
Connected to bias voltage V b . S13 is a switch that takes out the output signal of the multistage amplifier circuit, and the movable contacts are the movable contact of S5 and one fixed contact of S1 .
The fixed contact is connected to the output terminal.

つぎに、本発明の多段増幅回路の動作を説明す
る。本発明の多段増幅回路は4相のクロツクで動
作し、図中の各スイツチに記した番号に対応する
クロツクの相によりスイツチをONにすることに
より、第1図に示した従来の多段増幅回路と等価
な動作をする。第2図中のS2,S3,Cg1,Cg2で構
成されるバイアス回路において、S2,S3をONに
する周期をTとすると、その等価抵抗Rgは次式
で表わされる。
Next, the operation of the multistage amplifier circuit of the present invention will be explained. The multi-stage amplifier circuit of the present invention operates with a four-phase clock, and by turning on the switch according to the clock phase corresponding to the number written on each switch in the figure, it can be operated using the conventional multi-stage amplifier circuit shown in FIG. The operation is equivalent to . In the bias circuit composed of S 2 , S 3 , C g1 , and C g2 in Figure 2, if the period at which S 2 and S 3 are turned on is T, then the equivalent resistance R g is expressed by the following formula. .

Rg=1/Cg1T=−1/Cg2T (1) S4,S5,S6,S9,S10,Cd1,Cd2で構成される
回路は、負荷回路において、S4,S5,S6,S9
S10をONにする周期をTとすると、その等価抵
抗Rdは、次式で表わされる。
R g = 1/C g1 T = -1/C g2 T (1) A circuit composed of S 4 , S 5 , S 6 , S 9 , S 10 , C d1 and C d2 has S in the load circuit. 4 , S5 , S6 , S9 ,
If the period for turning on S 10 is T, its equivalent resistance R d is expressed by the following equation.

Rd=1/Cd1T=1/Cd2T (2) つぎに、FETからの出力信号、すなわちCd1
又は、Cd2の両端に生じる電圧V0は、FETのゲー
トに加わる信号電圧をVi、1段当りの増幅回路を
k、増幅回路により生じるバイアス電圧をVbb
すると次式により表わされる。
R d = 1/C d1 T = 1/C d2 T (2) Next, the output signal from the FET, that is, C d1 ,
Alternatively, the voltage V 0 generated across C d2 is expressed by the following equation, where V i is the signal voltage applied to the gate of the FET, k is the amplifier circuit per stage, and V bb is the bias voltage generated by the amplifier circuit.

Vp=kVi+Vdd−Vbb (3) ここで、Vdd−Vbb=Vbとすると、 Vp=kVi+Vb (4) となる。必要な出力信号は第2式中のkViである
で、FETの出力信号VpからVbを差し引くことが
必要となる。このVbを差し引く回路が、S7,S8
S11,S12,Cb1,Cb2で構成される回路である。第
2図に示す多段増幅回路の信号の流れは、クロツ
クの第1相目で入力信号Vioを増幅し、第2、3、
4相目で増幅された信号を再入力し、次の第1相
目で出力信号Vputとして取り出している。
V p =kV i +V dd −V bb (3) Here, if V dd −V bb =V b , then V p =kV i +V b (4). Since the required output signal is kV i in the second equation, it is necessary to subtract V b from the FET output signal V p . The circuit that subtracts this V b is S 7 , S 8 ,
This circuit is composed of S 11 , S 12 , C b1 , and C b2 . The signal flow of the multistage amplifier circuit shown in Fig. 2 is such that the input signal V io is amplified in the first phase of the clock, and the input signal V io is amplified in the first phase of the clock.
The amplified signal is inputted again in the fourth phase, and taken out as the output signal V put in the next first phase.

本発明にかかる多段増幅回路は、上述のよう
に、構成され動作するので、構成を簡単にでき、
かつ消費電力を低減できかつ、集積回路化に好適
するとともに直流信号からの増幅も可能なもので
ある。
The multi-stage amplifier circuit according to the present invention is configured and operates as described above, so the configuration can be simplified, and
Moreover, it is possible to reduce power consumption, is suitable for integration into an integrated circuit, and can also be amplified from a DC signal.

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

第1図は、従来の抵抗とキヤパシタにより構成
された4段増幅回路、第2図は、本発明の実施例
である多段増幅回路。 Q……トランジスタ、S1,S2,S3,S4,S5
S6,S7,S8,S9,S10,S11,S12,S13……スイツ
チ、Cg1,Cg2,Cb1,Cb2,Cd1,Cd2……コンデン
サ。
FIG. 1 shows a conventional four-stage amplifier circuit composed of resistors and capacitors, and FIG. 2 shows a multi-stage amplifier circuit according to an embodiment of the present invention. Q...transistor, S 1 , S 2 , S 3 , S 4 , S 5 ,
S 6 , S 7 , S 8 , S 9 , S 10 , S 11 , S 12 , S 13 ... Switch, C g1 , C g2 , C b1 , C b2 , C d1 , C d2 ... Capacitor.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 スイツチト・キヤパシタ増幅回路において、 信号を増幅する能動素子と、 前記能動素子の入力側に接続され、スイツチ
ト・キヤパシタからなる複数個のバイアス回路
と、 前記能動素子の出力側に接続され、スイツチ
ト・キヤパシタからなる複数個の負荷回路と、 信号を入力した後、前記複数個のバイアス回路
と前記複数個の負荷回路を切り換えて信号を保
存・巡回させ前記能動素子に多段増幅を行わせる
切換手段とを有することを特徴とする多段増幅回
路。
[Claims] 1. A switched capacitor amplifier circuit, comprising: an active element that amplifies a signal; a plurality of bias circuits each connected to the input side of the active element and made up of switched capacitors; and an output side of the active element. After inputting a signal, the plurality of bias circuits and the plurality of load circuits are connected to the plurality of load circuits connected to the plurality of switch capacitors, and the plurality of load circuits are switched to store and circulate the signal, and the active element is multistage amplified. 1. A multistage amplifier circuit comprising: switching means for performing the following steps.
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