JPH0226815B2 - - Google Patents

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JPH0226815B2
JPH0226815B2 JP57111216A JP11121682A JPH0226815B2 JP H0226815 B2 JPH0226815 B2 JP H0226815B2 JP 57111216 A JP57111216 A JP 57111216A JP 11121682 A JP11121682 A JP 11121682A JP H0226815 B2 JPH0226815 B2 JP H0226815B2
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JP
Japan
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differential amplifier
terminal
whose
circuit
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Tsutomu Sugawara
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Toshiba Corp
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Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication of JPH0226815B2 publication Critical patent/JPH0226815B2/ja
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/51Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used
    • H03K17/56Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices
    • H03K17/60Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices the devices being bipolar transistors
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C27/00Electric analogue stores, e.g. for storing instantaneous values
    • G11C27/02Sample-and-hold arrangements
    • G11C27/024Sample-and-hold arrangements using a capacitive memory element
    • G11C27/026Sample-and-hold arrangements using a capacitive memory element associated with an amplifier
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C27/00Electric analogue stores, e.g. for storing instantaneous values
    • G11C27/02Sample-and-hold arrangements

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は、集積回路化に適するサンプル回路
に関する。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
サンプル回路は、入力信号を外部制御信号に従
つてある一定期間出力側に導き出す回路であり、
多くはサンプルホールド回路の一部として使用さ
れる。
第1図は従来のサンプル回路を用いたサンプル
ホールド回路の構成を示すもので、1は入力端
子、2は出力端子、3は制御信号入力端子、4,
5は利得決定用抵抗、6はバツフア増幅器、7は
MOS型トランジスタ、8はホールド用コンデン
サ、9は演算増幅器である。ここで、バツフア増
幅器6とMOS型トランジスタ7でサンプル回路
を構成している。
第2図a〜cは制御信号、入力信号および出力
信号の波形例を示している。サンプル時には制御
信号aが高電位となつてトランジスタ7が導通す
るため、入力信号bが出力端子2に反転された形
で伝達される。このときコンデンサ8には出力信
号電圧に等しい電圧が加わる。次に、非サンプル
時(ホールド時)に制御信号aが低レベルとなつ
てトランジスタ7が非導通となると、演算増幅器
9の入力側はサンプル回路と切離されるため、出
力端子2にはコンデンサ8の電圧が出力され、そ
の状態が次のサンプル時まで保持される。
このようにMOS型トランジスタ7をアナログ
スイツチとして用いれば、簡単にサンプル回路を
実現できる。しかしながら、この従来のサンプル
回路では次のような大きな欠点がある。
第1に、このサンプル回路ではMOS型トラン
ジスタ7を含んでいるため、集積回路化に不利で
ある。即ち、同一集積回路内にバイポーラトラン
ジスタとMOS型トランジスタを実現することは
極めて困難であり、仮に実現できたとしても極め
て複雑な製造工程を必要とし、高価なものとなつ
てしまう。
第2に、MOS型トランジスタは非導通状態を
極めて容易に実現できる反面、導通状態での電流
−電圧特性の直線性が悪いため、サンプル回路と
しての直線性も悪くなる。第3図にMOS型トラ
ンジスタのゲート・ソース間電圧を一定としたと
きのドレイン電流IDS対ドレイン電圧VDS特性の例
を示す。このような非直線性のため、サンプル時
に出力側に不要な歪が発生する。この歪は入力信
号の周波数が高くなるに従つて増大し、サンプル
回路として大きな欠点となる。
〔発明の目的〕 この発明の目的は、集積回路化が容易で、しか
も直線性にすぐれたサンプル回路を提供すること
である。
〔発明の概要〕
この発明は、出力段トランジスタにバイポーラ
トランジスタを使用し、サンプル時にはこの出力
段トランジスタを介して入力信号を出力端子へ伝
達するとともに、第1の差動増幅器によつて出力
端子から入力側へ負帰還ループを形成し、一方、
非サンプル時には第2の差動増幅器を含む他の負
帰還ループによつて出力段トランジスタのベース
電位を定電位または出力電位と等しく保つととも
に、出力段トランジスタの動作電流をオフとする
ことにより、入力端子と出力端子間を完全に切離
すように構成したことを特徴としている。
〔発明の効果〕
この発明によるサンプル回路は、MOS型トラ
ンジスタを用いることなくバイポーラ型トランジ
スタのみで構成されるため、集積回路化に適して
いる。また、サンプル状態では出力端子から入力
側に負帰還がかかることによつて出力インピーダ
ンスが極めて小さくなるので、出力段トランジス
タの電流−電圧特性の非直線性による歪の発生が
少なくなり、サンプル回路としての直線性が向上
する。一方、出力段トランジスタにバイポーラ型
トランジスタを使用しつつも、非サンプル時には
MOS型トランジスタを用いた場合と同様に入力
端子と出力端子間が良好に分離され、また出力端
子への制御信号の漏洩もないので、サンプルホー
ルド回路に応用した場合、後段のホールド回路の
ホールド作用を損なうことはない。
〔発明の実施例〕
第4図はこの発明の基本的な実施例を示すもの
である。図において、11は入力端子、12は出
力端子、13は第1の差動増幅器であり、第1の
差動増幅器13の非反転および反転の各出力端は
それぞれ入力端子11および出力端子12に接続
される。第1の差動増幅器13の出力は加算回路
14の一方の入力となる。この加算回路14の出
力端は第2の差動増幅器15の反転入力端に接続
される。第2の差動増幅器15の非反転入力端は
定電位点(この例では接地点)に接続され、また
その出力は加算回路14の他方の入力となる。
第2の差動増幅器15の出力端にはさらにバイ
ポーラ型の出力段トランジスタ16のベースが接
続される。この出力段トランジスタ16のコレク
タは第1の電源端VCCに接続され、エミツタは出
力端子12に接続される。
第1、第2の差動増幅器13,15は、第1の
電流スイツチ17により選択的に電流源19に接
続されて動作電流が供給されるようになつてい
る。また出力段トランジスタ16のエミツタは第
2のスイツチ18を介して電流源20に接続さ
れ、第2のスイツチ18によつて動作電流がオ
ン、オフされるようになつている。VeeはVCC
り低電位の第2の電源端である。
このサンプル回路の動作を説明する。まず、サ
ンプル時には第1の電流スイツチ17が第1の差
動増幅器13側に接続されることによつて、第1
の差動増幅器13の動作電流がオン、第2の差動
増幅器15の動作電流がオフとなるとともに、第
2の電流スイツチ18が閉じることによつて、出
力段トランジスタ16の動作電流がオンとなる。
このとき第2の差動増幅器15は非動作状態とな
るとともに、第1の差動増幅器13と加算回路1
4および出力段トランジスタ16によつて負帰還
ループが形成される。従つて第1の差動増幅器1
3の非反転入力端と反転入力端の各電圧、つまり
入力端子11と出力端子12の各電圧は等しくな
る。そして第2の電流スイツチ18が閉じている
ことにより、出力段トランジスタ16および電流
源20によつて出力端子12から後段のホールド
回路等に対し、入力端子11への入力信号変化に
対応した正負の電流を供給することができる。即
ち入力信号変化が出力端子12へ伝達され、ここ
にサンプル動作が実現されることになる。
このサンプル状態では、負帰還によつて出力端
子12での出力インピーダンスが極めて小くなる
ため、従来のサンプル回路におけるMOS型トラ
ンジスタの電流−電圧特性の非直線性に類するよ
うな影響を受けることがなく、良好な直線性が得
られる。即ち、第4図においては出力段トランジ
スタ16のベース・エミツタ間電圧VBEは出力端
子12からの出力電流によらず一定のため、電流
−電圧特性の非直性による歪の発生はない。
次に、非サンプル時には第1の電流スイツチ1
7が第2の差動増幅器15側に接続されることに
よつて、第1の差動増幅器13がオフ、第2の差
動増幅器15の動作電流がオンとなるとともに、
第2の電流スイツチ18が開き、出力段トランジ
スタ16の動作電流がオフとなる。この場合、第
2の差動増幅器15と加算回路14により負帰還
ループが形成されるので、加算回路14の出力電
圧、つり第2の差動増幅器15の反転入力端の電
圧は、この差動増幅器15の非反転入力端の電圧
と同等、即ち0Vとなる。従つて出力段トランジ
スタ16のベース電圧が0Vとなるので、トラン
ジスタ16のVBEも0Vとなる。一方、第2の電流
スイツチ18が開いており、出力端子12は電流
源20と切離されている。このため、出力端子1
2には出力段トランジスタ16、電流源20のい
ずれによつても電流は流れない。なお、この場合
第1の差動増幅器13は動作電流が供給されてお
らず非動作状態となつているため、その入力電流
は零である。従つて出力端子12が第1の差動増
幅器13の反転入力端に接続されていても、なん
ら問題ない。
このように非サンプル状態では出力端子12に
は一切電流が流れず、入力端子11と出力端子1
2間は完全にしや断される。
第5はこの発明のより具体的な実施例を示すも
ので、サンプルホールド回路に応用した場合の構
成を示している。図において、1,2はサンプル
ホールド回路の入力および出力端子、3a,3b
は制御信号入力端子、4,5は利得決定用抵抗、
9は演算増幅器、8はホールド用コンデンサであ
る。21,22は第1の差動増幅器13を構成す
るエミツタ結合トランジスタ対、23,24は第
2の差動増幅器15を構成するエミツタ結合トラ
ンジスタ対、25,26はこれらのエミツク結合
トランジスタ対の共通の負荷としてのカレントミ
ラー回路を構成するトランジスタである。このカ
レントミラー回路の出力側トランジスタ26のコ
レクタには両エミツク結合トランジスタ対の負荷
電流(トランジスタ22,24のコレクタ電流)
の和が流れるので、結局このカレントミラー回路
は加算器14としても動作することになる。2
7,28は第1の電流スイツチ17を構成するト
ランジスタ、29,30は第2の電流スイツチ1
8を成するトランジスタであり、制御信号入力端
子3a,3bを介して制御信号が供給されること
によりスイツチ動作をする。31,32は電流源
19,20をそれぞれ構成するトランジスタであ
り、電源VBに接続されたダイオード接続のトラ
ンジスタ33の電圧がバイアスとして与えられる
ことにより、定電流源として動作する。
このサンプルホールド回路の動作は次の通りで
ある。まず、サンプル時には端子3a,3b間に
3bの電位より3aの電位の方が高くなるような
制御信号が加えられる。このときトランジスタ2
7,29は導通状態、トランジスタ28,30は
非導通状態となるため、第1の差動増幅器13お
よび出力段トランジスタ16は動作状態、第2の
差動増幅器15は非動作状態となる。従つて端子
11の信号変化は第1の差動増幅器13、加算回
路14および出力段トランジスタ16を経て端子
12に伝達され、サンプルホールド回路としては
端子1の信号変化が位相反転されて端子2に現れ
ることになる。なお、このときトランジスタ2
1,22,25,26,16によつてサンプル回
路内での部分負帰還ループが形成され、これによ
つて端子12からみた出力インピーダンスが十分
低く維持されている。
次に、ホールド時つまりサンプル回路の非サン
プル時には、端子3a,3b間にサンプル時と逆
の電位関係の制御信号が印加されて、トランジス
タ27,29は非導通状態、トランジスタ28,
30が導通状態となるため、第1の差動増幅器1
3は非動作状態、第2の差動増幅器15が動作状
態となる。従つて出力段トランジスタ16のベー
ス電圧は0Vに制御され、トランジスタ16は非
導通状態となる。また、トランジスタ22のベー
ス電流は零、トランジスタ29も非導通状態であ
るから、結局端子12から見た場合、サンプル回
路は等価的に開放状態となる。従つてサンプルホ
ールド回路の出力電圧はサンプル時の最終値に保
持される。
この実施例によれば、回路素子のほとんどを
NPSトランジスタで構成でき、より高速で動作
させることが可能である。これは集積回路におい
ては、PNPトランジスタよりNPNトランジスタ
の方が周波数特性その他の特性を良好にすること
ができるからである。
第6図〜第8図にこの発明に係るサンプル回路
の他の実施例を示す。第6図の実施例は、加算回
路14の出力部にトランジスタ34と抵抗35か
らなるエミツタフオロワを付加することにより、
加算回路14の負荷効果を小さくして、より安定
な動作が得られるようにしたものである。
第7図の実施例は、出力段トランジスタとし
て、NPNトランジスタ16およびこれと相補特
性のPNPトランジスタ16′からなる相補型トラ
ンジスタ対を用いて、直線性をより一層向上させ
たものである。この場合、出力段トランジスタ1
6,16′の制御のために、電流スイツチ18お
よび電流源20のほか、電流源36とダイオード
37〜39が新たに追加されている。即ち、サン
プル時にトランジスタ29が導通すると、出力段
トランジスタ16,16′のベース・ベース間電
圧はダイオード37,38の順方向電圧の和とな
り、両トランジスタ16,16′は共に動作状態
となる。このとき出力端子12に流れる電流は、
正方向成分はトランジスタ16、負方向成分はト
ランジスタ16′をそれぞれ流れることになるの
で、両方向成分の電流の対称性が良好となる。
一方、非サンプル時にトランジスタ30が導通
状態となると、電流源36よりダイオード39に
電流が流れるため、出力段トランジスタ16,1
6′のベース・ベース間電圧は約0Vとなる。この
ときトランジスタ16のベース電圧は前述と同様
0Vとなつているから、結局トランジスタ16,
16′はベース電圧がいずれも0Vとなり、非導通
状態となる。従つて、出力端子12は等価的に開
放となる。
第8図の実施例は第4図〜第7図の実施例と異
なり、第2の差動増幅器15の非反転入力端子、
つまりトランジスタ23のベースを接地せず、出
力端子12に接続したものである。このようにす
ると、出力端子12の電位が0V以外のときでも
出力段トランジスタ16,16′のベース・エミ
ツタ間電位を0Vに制御することができる。即ち、
出力電位によらずサンプル、非サンプルの両状態
の切換えを行なうことができるので、サンプル回
路の負荷が第5図で説明したようなホールド回路
以外の場合でも問題なく動作し、負荷を自由に選
択することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のサンプルホールド回路の回路
図、第2図はその動作を示す波形図、第3図は
MOS型トランジスタのドレイン電流−ドレイン
電圧特性を示す図、第4図はこの発明の基本的な
実施例を示す図、第5図〜第7図は第4図をより
具体化した実施例を示す回路図、第8図はこの発
明の他の実施例を示す回路図である。 11……入力端子、12……出力端子、13…
…第1の差動増幅器、14……加算回路、15…
…第2の差動増幅器、16,16′……出力段ト
ランジスタ、17,18……電流スイツチ、1
9,20……電流源。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 非反転入力端がサンプル回路の入力端子に接
    続され、反転入力端がサンプル回路の出力端子に
    接続された第1の差動増幅器と、この第1の差動
    増幅器の出力を一方の入力とする加算回路と、こ
    の加算回路の出力端に反転入力端が接続され、非
    反転入力端が定電位点に接続され、この出力が前
    記加算回路の他方の入力となる第2の差動増幅器
    と、前記加算回路の出力端にベースが接続され、
    コレクタが電源端に接続され、エミツタが前記出
    力端子に接続されたバイポーラ型の出力段トラン
    ジスタと、サンプル時に第1の差動増幅器および
    出力段トランジスタの動作電流をオンにするとと
    もに第2の差動増幅器の動作電流をオフにし、非
    サンプル時に第1の差動増幅器および出力段トラ
    ンジスタの動作電流をオフにするとともに第2の
    差動増幅器の動作電流をオンにする電流スイツチ
    手段とを備えたことを特徴とするサンプル回路。 2 加算回路は出力部にエミツタフオロワを含む
    ものであることを特徴とすると特許請求の範囲第
    1項記載のサンプル回路。 3 出力段トランジスタとして相補型トランジス
    タ対を用いることを特徴とする特許請求の範囲第
    1項記載のサンプル回路。 4 非反転入力端がサンプル回路の入力端子に接
    続され、反転入力端がサンプル回路の出力端子に
    接続された第1の差動増幅器と、この第1の差動
    増幅器の出力を一方の入力とする加算回路と、こ
    の加算回路の出力端に反転入力端が接続され、非
    反転入力端が前記出力端子に接続され、その出力
    が前記加算回路の他方の入力となる第2の差動増
    幅器と、前記加算回路の出力端にベースが接続さ
    れ、コレクタが電源端に接続され、エミツタが前
    記出力端子に接続されたバイポーラ型の出力段ト
    ランジスタと、サンプル時に第1の差動増幅器お
    よび出力段トランジスタの動作電流をオンにする
    とともに第2の差動増幅器の動作電流をオフに
    し、非サンプル時に第1の差動増幅器および出力
    段トランジスタの動作電流をオフにするとともに
    第2の差動増幅器の動作電流をオンにする電流ス
    イツチ手段とを備えたことを特徴とするサンプル
    回路。 5 加算回路は出力部にエミツタフオロワを含む
    ものであることを特徴とすると特許請求の範囲第
    1項記載のサンプル回路。 6 出力段トランジスタとして相補型トランジス
    タ対を用いることを特徴とする特許請求の範囲第
    1項記載のサンプル回路。
JP57111216A 1982-06-28 1982-06-28 サンプル回路 Granted JPS592433A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP57111216A JPS592433A (ja) 1982-06-28 1982-06-28 サンプル回路
KR1019830001577A KR860000906B1 (ko) 1982-06-28 1983-04-14 샘플회로
US06/504,311 US4559457A (en) 1982-06-28 1983-06-14 Sampling circuit
EP83106012A EP0097902B1 (en) 1982-06-28 1983-06-20 Sampling circuit
DE8383106012T DE3379813D1 (en) 1982-06-28 1983-06-20 Sampling circuit

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Publication Number Publication Date
JPS592433A JPS592433A (ja) 1984-01-09
JPH0226815B2 true JPH0226815B2 (ja) 1990-06-13

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US (1) US4559457A (ja)
EP (1) EP0097902B1 (ja)
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