JPH0554689A - サンプルホールド回路およびバツフア回路およびそれらを用いたサンプルホールド装置 - Google Patents

サンプルホールド回路およびバツフア回路およびそれらを用いたサンプルホールド装置

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JPH0554689A
JPH0554689A JP3210908A JP21090891A JPH0554689A JP H0554689 A JPH0554689 A JP H0554689A JP 3210908 A JP3210908 A JP 3210908A JP 21090891 A JP21090891 A JP 21090891A JP H0554689 A JPH0554689 A JP H0554689A
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voltage
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Takahiro Miki
隆博 三木
Toshio Kumamoto
敏夫 熊本
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 この発明の目的は、任意の利得を有する動作
の安定な差動型のサンプルホールド回路を提供すること
である。さらにこの発明の他の目的は、このサンプルホ
ールド回路の出力部に好適するバッファ回路を提供する
ことである。 【構成】 サンプルホールド回路100における差動回
路3の正負出力端それぞれをスイッチ回路4および5を
介してキャパシタ6および7に接続した。さらに、サン
プルホールド回路100に続くバッファ回路300にお
ける2つの入力トランジスタ203および204の各コ
レクタをコレクタ駆動用差動回路209によって駆動
し、2つの入力トランジスタ203および204の各コ
レクタ・ベース間電圧を等しくした。これによって、任
意の利得を有する安定なサンプルホールド回路が得られ
る。さらに、バッファ回路300によって、サンプルホ
ールド回路100における2つのキャパシタ6および7
の出力のドリフトが等しくされる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、差動型のサンプルホ
ールド回路および2つのエミッタホロワトランジスタを
有するバッファ回路およびそれらを用いたサンプルホー
ルド装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図7は、たとえば、IEEE Inte
rnational Solid−State Cir
cuit Conference Digestof
Technical Papers 1990年号,第
164頁に記載されたサンプルホールド回路を示したも
のである。図7に示すサンプルホールド回路は、入力電
圧差に応じた出力電圧差が得られる差動型のサンプルホ
ールド回路である。図において、入力端子1および2
は、それぞれ、スイッチ回路101および102を介し
て、差動回路3の正入力端301および負入力端302
に接続されている。これら正入力端301および負入力
端302は、それぞれ、スイッチ回路103および10
4を介して、さらに差動回路3の正出力端303および
負出力端304に接続されている。これら正出力端30
3および負出力端304の間には、キャパシタ105が
接続されている。
【0003】一般に、サンプルホールド回路の動作は、
その出力が入力に追随するサンプル期間と、このサンプ
ル期間の終了時点での出力を保持するホールド期間とを
含む。また、差動回路の一般的動作を先に説明すると、
差動回路は入力端子間の電位差に応じた電位差を出力端
子間の電位差として発生する。すなわち、差動回路の正
入力端および負入力端の電位を、それぞれVi+ および
Vi- とし、正出力端および負出力端の電位をそれぞれ
Vo+ およびVo- とすると、差動回路の動作は、次式
(1)および(2)により表現できる。
【0004】 Vo+ =Voc+(A/2)(Vi+ −Vi- ) …(1) Vo- =Voc−(A/2)(Vi+ −Vi- ) …(2) ここで、Vi+ =Vi- のとき正出力端および負出力端
の電圧は一致しVocとなる(以下、この電圧Vocを同
相出力電圧と称す)。また、上式(1)および(2)に
おいて、Aは入力電位差に対する出力電位差の利得、す
なわち差動利得を表している。
【0005】以下には、図7に示す従来のサンプルホー
ルド回路の動作を説明する。なお、差動回路の差動利得
Aは、ほぼ1に設定されているものとする。
【0006】まず、サンプル期間においては、スイッチ
回路101および102がON状態(導通状態)とさ
れ、スイッチ回路103および104がOFF状態(遮
断状態)とされる。したがって、このサンプル期間にお
ける正出力端303と負出力端304との間の出力電位
差は、入力端子1および2の間に印加された入力電圧差
に等しくなるよう追随する。
【0007】次に、ホールド期間においては、スイッチ
回路101および102がOFF状態、スイッチ回路1
03および104がON状態に切換えられる。これらス
イッチ回路101〜104が切換った瞬間の差動回路3
の出力電位差がキャパシタ105によって保持される。
以後、差動回路3の入力電位差が変化しなければ、ホー
ルド期間における正出力端303および負出力端304
の出力電位差は、一定に保持される。また、ホールド期
間では、スイッチ回路103および104によって、正
出力端303と正入力端301とが接続され、負出力端
304と負入力端302とが接続されて、差動回路3の
出力がその入力側に正帰還されている。したがって、差
動回路3の差動利得Aが正確に1であれば、差動回路3
の入力電位差は変化せず、出力電位差の保持が可能であ
る。
【0008】図7に示す従来のサンプルホールド回路に
おいては、差動回路3の差動利得が正確に1でない場
合、サンプル期間中に次のような不具合が起こる。たと
えば、スイッチ回路101〜104が切換った瞬間の差
動回路3の出力電位差を1V、差動利得を1.01とす
る。また、差動回路3は入力電位差の変化を5ナノ秒で
出力端に伝え、スイッチ回路101〜104やその他の
部分での遅延はないものとする。まず、サンプル期間か
らホールド期間に入った瞬間には、差動回路3の出力電
位差は、1Vである。この出力電位差は、差動回路3の
入力端に伝えられ、差動利得1.01で増幅されて、5
ナノ秒後に差動回路3の出力端の電位差は1.01Vに
なる。この1.01Vの出力電位差が、再び差動回路3
の入力端に入力電位差として戻される。したがって、さ
らに5ナノ秒後には、出力端の電位差は1.0201V
になる。このようにして、キャパシタ105に保持され
ている電位差が時間とともに大きくなっていく。この様
子を図8に示した。図8において、点線106´および
107´がA=1の理想的な場合の電位変化を示し、実
線106および17がA>1の場合の電位変化を示して
いる。なお、点線106´および実線106は正出力端
303の電位を示し、点線107´および実線107は
負出力端304の電位を示している。
【0009】以上説明したように、図7に示す従来のサ
ンプルホールド回路では、ホールド期間中に差動回路3
に正帰還がかかるので、サンプルホールド回路の利得を
意図的に1以外にすることが不可能なばかりでなく、利
得が製作上のばらつき等によって不所望に1からわずか
にずれた場合でも、出力が不安定になるという問題点が
あった。
【0010】次に、図9および図10を参照して、エミ
ッタホロワを用いた従来のバッファ回路について説明す
る。エミッタホロワ回路は、高い入力インピーダンスと
低い出力インピーダンスとを有し、入力信号の駆動能力
を高める手段として広く用いられている。図9および図
10に示すバッファ出力回路は、2組のエミッタホロワ
回路を含む。一方のエミッタホロワ回路は、NPN型の
バイポーラトランジスタ203と定電流回路205とを
含む。他方のエミッタホロワ回路は、NPN型のバイポ
ーラトランジスタ204と定電流回路206とを含む。
トランジスタ203および204の各コレクタは、同一
の電源(電源電圧Vcc)に接続されている。トランジス
タ203のエミッタは定電流回路205に接続され、ト
ランジスタ204のエミッタは定電流回路206に接続
されている。定電流回路205および206は、それぞ
れ等しい電流値を有している。トランジスタ203のベ
ースは入力端子201に接続され、トランジスタ204
のベースは入力端子202に接続されている。
【0011】図9においては、バッファ回路200の入
力端子201および202は、高出力インピーダンスの
電圧発生回路199に接続されている。電圧発生回路1
99は、比較的抵抗値が高く互いに等しい出力インピー
ダンス197および198を含む。一方、図10におい
ては、入力端子201および202はキャパシタを用い
た電圧発生回路180に接続されている。電圧発生回路
180は、互いに等しい容量値を有するキャパシタC1
およびC2を含む。キャパシタC1の一方電極は入力端
子201に接続され、キャパシタC2の一方電極は入力
端子202に接続される。キャパシタC1およびC2の
各他方電極は、基準電位源、たとえば接地に接続されて
いる。キャパシタC1およびC2は、外部から充電電流
が与えられて充電される。キャパシタC1およびC2の
充電が終了すると、キャパシタC1およびC2の保持電
圧が、それぞれトランジスタ203および204のベー
スに印加される。
【0012】次に、図9および図10に示すバッファ回
路200の動作について説明する。2つのトランジスタ
203および204のエミッタ電流は互いに等しいの
で、トランジスタ203のベース・エミッタ間電圧とト
ランジスタ204のベース・エミッタ間電圧とは、同一
で一定の値をとる。したがって、バッファ回路200の
入力端子201および202間の電位差は、そのまま出
力ノード207および208間の電位差となって現れ
る。このときのトランジスタ203に流れるベース電流
Ib+ およびトランジスタ204に流れるベース電流I
- が与える影響を考える。
【0013】今、図9において、トランジスタ203お
よび204の各ベース電流が0である場合の電圧発生回
路199の出力電位、すなわちバッファ回路200の入
力端子201および202の電位を、それぞれVx+
よびVx- とする。図9においては、ベース電流Ib+
およびIb- が電圧発生回路199の出力インピーダン
ス197および198に流れることによって、電圧降下
Ib+ ・rおよびIb - ・rが生ずる。各トランジスタ
203および204のベース電流が互いに等しければ、
これら電圧降下は等しくなる。したがって、電圧発生回
路199の2つの出力値そのものはトランジスタ203
および204のベース電流の影響により降下するが、そ
の電位差は影響を受けず(Vx+ −Vx- )である。
【0014】一方、図10においては、キャパシタC1
およびC2が放電期間中であるとき、ベース電流Ib+
およびIb- がキャパシタC1およびC2から流れるこ
とによって、キャパシタC1およびC2が電荷を失い電
圧ドリフト(Ib+ ・t/C)および(ib- ・t/
C)が生ずる。ここで、tはキャパシタC1およびC2
の放電期間が始まってからの経過時間である。トランジ
スタ203および204のそれぞれのベース電流Ib+
およびIb- が互いに等しければ、この出力電圧ドリフ
トは任意の時間において等しくなる。したがって、電圧
発生回路180の2つの出力値そのものは、トランジス
タ203および204のベース電流の影響により時間と
ともに低下するが、その電位差は影響を受けず常に(V
+ −Vx - )である。このような理想的な動作におけ
る電圧発生回路180の2つの出力電圧の時間変化を、
図11に点線181´および182´で示した。
【0015】以上のように、もしバッファ回路200に
おける2つのトランジスタ203および204の各ベー
ス電流が互いに等しければ、バッファ回路200に接続
される電圧発生回路199または180の出力の電位差
は影響を受けない。しかしながら、バイポーラトランジ
スタはエミッタ電流が一定であっても、コレクタ・ベー
ス間電圧が異なれば、いわゆるアーリー効果によりベー
ス電流はわずかに異なる。図9および図10に示す従来
のバッファ回路200では、トランジスタ203および
204の各コレクタは共通に定電位Vccを有する電源
に接続されているが、それぞれのベース電圧が異なるの
で、トランジスタ203のコレクタ・ベース間電圧とト
ランジスタ204のコレクタ・ベース間電圧とが異な
る。すなわち、トランジスタ203および204のベー
ス電位をそれぞれVb+ およびVb - とし、これらトラ
ンジスタ203および204のコレクタ・ベース間電圧
をそれぞれVcb+ およびVcb- とすると、 Vcb+ =Vcc−Vb+ …(3) Vcb- =Vcc−Vb- …(4) となる。したがって、これらトランジスタのコレクタ・
ベース間電圧Vcb+ およびVcb- の差は、 Vcb+ −Vcb- =Vb+ −Vb- …(5) となる。
【0016】一般に、上式のようにバイポーラトランジ
スタのPN接合面においてその印加電圧が異なれば、そ
こに生ずる空乏層幅が異なるのは周知の事実である(逆
バイアス電圧が大きければ空乏層は厚く、小さければ薄
い)。この影響で、実質的なベース幅が異なってくる。
図12および図13は、その様子を模式的に示したもの
である。たとえば、図12に示すバイポーラトランジス
タ203のベース電位が図13に示すバイポーラトラン
ジスタ204のベース電位よりも高いとすると、コレク
タ・ベース間の電位差はトランジスタ203の方がトラ
ンジスタ204よりも小さい。したがって、トランジス
タ203のコレクタとベースとの間には、トランジスタ
204よりも薄い空乏層(図中ハッチングで示したのが
空乏層である)が生じ、その分トランジスタ203のベ
ース幅WB + がトランジスタ204のベース幅WB -
りも大きくなる。
【0017】ところで、エミッタ電流のベースとコレク
タへの電流配分率を1:βF とすると、βF は次式
(6)で与えられる(たとえば、John Wiley
&Sons社出版の“Analysis and De
sign of AnalogIntegrated
Circuits 2nd Edition”に掲載さ
れた式(1.48)参照)。
【0018】 βF =1/[{WB 2 /(2τb n )}+(Dp /Dn )(WB /Lp )( NA /ND )] …(6) 上式(6)においてWB はベース幅である。また、
τp ,Dn およびNA は、それぞれベースにおける小数
キャリアの寿命,小数キャリアの拡散係数および不純物
濃度である。さらに、Lp ,Dp およびND は、それぞ
れエミッタにおける小数キャリアの拡散長,拡散係数お
よび不純物濃度である。上式(6)から明らかなよう
に、ベース幅WB が大きいほど、βF が小さくなり、ベ
ースにより多くの電流が配分される。このように、バイ
ポーラトランジスタ203および204のエミッタ電流
が等しくても、そのコレクタ・ベース間電圧が異なれ
ば、ベース電流が異なる。
【0019】2つのエミッタホロワトランジスタ203
および204に異なるベース電流が流れるようなバッフ
ァ回路200に、出力インピーダンスの比較的高い電圧
発生回路199を接続した図9の従来例では、出力イン
ピーダンス197と198とに起こる電圧降下が互いに
異なり、入力端子201と202とに表れる電位差が所
望の値(Vx+ −Vx- )と異なってくる。また、バッ
ファ回路200に、キャパシタC1およびC2に保持さ
れた電圧によって出力電圧が得られる電圧発生回路18
0を接続した図10の従来例では、キャパシタC1およ
びC2に起こる電圧のドリフトが互いに異なり、入力端
子201と202とに表れる電位差が所望の値(Vx+
−Vx- )と異なり、さらに時間とともに変化する。こ
の様子を、図11の実線181および182によって模
式的に示した。
【0020】
【発明が解決しようとする課題】以上説明したように、
図7に示す従来のサンプルホールド回路では、ホールド
期間において差動回路3に正帰還がかかるので、サンプ
ルホールド回路の利得を意図的に1以外にすることが不
可能なばかりでなく、利得が製作上のばらつき等によっ
て1からわずかにずれた場合でも、出力が不安定になる
という問題点があった。
【0021】一方、図9および図10に示す従来のバッ
ファ回路200では、それに接続される電圧発生回路
が、比較的高い出力インピーダンスを有する場合、また
はキャパシタに保持された電圧によって出力電圧を得る
ものである場合、トランジスタ203および204のベ
ース電流の不一致が電圧発生回路の出力電圧差に悪影響
を及ぼすという問題点があった。
【0022】この発明の目的は、利得を任意に設定で
き、しかも安定的な出力が得られるサンプルホールド回
路を提供することである。
【0023】この発明の他の目的は、接続される電圧発
生回路がたとえ出力インピーダンスが大きい回路や、キ
ャパシタに保持された電圧によって出力電圧を得るよう
な回路であっても、これらの電圧発生回路の出力電圧差
に悪影響を及ぼすことのないバッファ回路を提供するこ
とである。
【0024】この発明のさらに他の目的は、差動型のサ
ンプルホールド回路およびバッファ回路を備え、安定的
に動作可能なエミッタホロワ装置を提供することであ
る。
【0025】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載されたこ
の発明に係るサンプルホールド回路は、差動回路と、第
1および第2のスイッチ手段と、第1および第2のキャ
パシタとを備えている。差動回路は、第1および第2の
入力端子と、第1および第2の出力端子とを有し、第1
および第2の入力端子間の入力電圧差に応じて、第1お
よび第2の出力端子間の出力電圧差が変化する。第1お
よび第2のスイッチ手段は、サンプル期間においてはO
Nされ、ホールド期間においてはOFFされる。第1の
キャパシタは、その一方電極が第1のスイッチ手段を介
して差動回路の第1の出力端子に接続され、その他方電
極が基準電位源に接続されている。第2のキャパシタ
は、その一方電極が第2のスイッチ手段を介して差動回
路の第2の出力端子に接続され、その他方電極が基準電
位源に接続されている。
【0026】請求項2に記載されたこの発明にかかるバ
ッファ回路は、第1および第2のバイポーラトランジス
タと、第1および第2の定電流原と、コレクタ電圧制御
手段とを備えている。第1のバイポーラトランジスタ
は、そのベースに第1のアナログ信号が与えられる。第
2のバイポーラトランジスタは、そのベースに第2のア
ナログ信号が与えられる。第1の定電流原は、第1のバ
イポーラトランジスタのエミッタに接続されている。第
2の定電流原は、第2のバイポーラトランジスタのエミ
ッタに接続され、第1の定電流原とほぼ同一の電流値を
有する。コレクタ電圧制御手段は、第1のバイポーラト
ランジスタのコレクタ・ベース間電圧と第2のバイポー
ラトランジスタのコレクタ・ベース間電圧とが常に一致
するように第1および第2のバイポーラトランジスタの
各コレクタ電圧を制御する。
【0027】請求項3に記載されたこの発明のサンプル
ホールド装置は、入力された2つのアナログ信号間の電
圧差をサンプルホールドするための差動型のサンプルホ
ールド回路と、2組のエミッタホロワ回路を含みサンプ
ルホールド回路によってサンプルホールドされた2つの
アナログ信号を入力しこれら2つのアナログ信号間の電
圧差に対応する電圧差を有する2つのアナログ信号を出
力するバッファ回路とを備えている。サンプルホールド
回路は、差動回路と第1および第2のスイッチと、第1
および第2のキャパシタとを含む。差動回路は、第1お
よび第2の入力端子と、第1および第2の出力端子とを
有し、第1および第2の入力端子間の入力電圧差に応じ
て、第1および第2の出力端子間の出力電圧差が変化す
る。第1および第2のスイッチ手段は、サンプル期間に
おいてはONされ、ホールド期間においてはOFFされ
る。第1のキャパシタは、その一方電極が第1のスイッ
チ手段を介して差動回路の第1の出力端子に接続され、
その他方電極が基準電位源に接続されている。第2のキ
ャパシタは、その一方電極が第2のスイッチ手段を介し
て差動回路の第2の出力端子に接続され、その他方電極
が基準電位源に接続されている。バッファ回路は、第1
および第2のバイポーラトランジスタと、第1および第
2の定電流源と、コレクタ電流制御手段とを含む。第1
のバイポーラトランジスタは、そのベースが第1のキャ
パシタの一方電極に接続されている。第2のバイポーラ
トランジスタは、そのベースが第2のキャパシタの一方
電極に接続されている。第1の定電流源は、第1のバイ
ポーラトランジスタのエミッタに接続されている。第2
の定電流源は、第2のバイポーラトランジスタのエミッ
タに接続され、第1の定電流源とほぼ同一の電流値を有
する。コレクタ電流制御手段は、第1のバイポーラトラ
ンジスタのコレクタ・ベース間電圧と第2のバイポーラ
トランジスタのコレクタ・ベース間電圧とが常に一致す
るように第1および第2のバイポーラトランジスタの各
コレクタ電圧を制御する。
【0028】
【作用】請求項1に記載されたこの発明のサンプルホー
ルド回路においては、サンプル期間からホールド期間に
切換わるときに、第1および第2のスイッチ手段がOF
Fされて、第1および第2のキャパシタが差動回路の出
力電圧をホールドする。そのため、第1および第2のキ
ャパシタは、ホールド期間中に差動回路から切離され、
出力電圧が安定化する。
【0029】請求項2に記載されたこの発明のバッファ
回路においては、第1および第2のバイポーラトランジ
スタの各ベース電位が不一致であっても、コレクタ電圧
制御手段により第1および第2のバイポーラトランジス
タの各コレクタ電圧が制御されて、第1および第2のバ
イポーラトランジスタの各コレクタ・ベース間電圧が常
に一致する。したがって、第1および第2のバイポーラ
トランジスタの各ベース電流が常に一致し、バッファ回
路に接続される電圧発生回路の出力電圧差に悪影響を与
えない。
【0030】請求項3に記載されたこの発明のサンプル
ホールド装置においては、上記のように作用するサンプ
ルホールド回路と、上記のように作用するバッファ回路
とを備えている。したがって、安定的な動作が可能であ
る。
【0031】
【実施例】図1は、この発明の一実施例のサンプルホー
ルド回路の構成を示す図である。図において、入力端子
1および2は、それぞれ差動回路3の正入力端301お
よび負入力端302に直接接続されている。差動回路3
の正出力端303および負出力端304は、それぞれ、
スイッチ回路4および5を介してキャパシタ6および7
の一方電極に接続されている。キャパシタ6および7の
各他方電極は、基準電位源(たとえば接地)に接続され
ている。このサンプルホールド回路100の出力は、キ
ャパシタ6および7の各一方電極に接続された出力ノー
ド8および9から得られる。
【0032】次に、図1に示すサンプルホールド回路1
00の動作について説明する。まず、サンプル期間にお
いては、スイッチ回路4および5がONされる。したが
って、サンプル期間における出力ノード8および9の電
位差は、差動回路3の出力電位差と等しくなり、入力端
子1および2の間に印加された入力電圧差に追随する。
次に、ホールド期間に入るとスイッチ回路4および5が
OFFされる。したがって、スイッチ回路4および5が
切換った瞬間の出力電位差がキャパシタ6および7によ
って保持される。以後、キャパシタ6および7は、スイ
ッチ回路4および5によって差動回路3と切離されてい
るので、差動回路3の入力電位差が変化し、それに応じ
て出力電位差が変化しても、出力ノード8および9の電
位差は影響を受けない。
【0033】以上の動作は、差動回路3の差動利得にか
かわらず成立する。したがって、サンプルホールド回路
全体の差動利得を大きくする場合、単に差動回路3の利
得を上げればよい。これに対し、図7に示す従来のサン
プルホールド回路では、差動回路3の差動利得は正確に
1に固定しておかなければならないので、サンプルホー
ルド回路全体の差動利得を大きくしたい場合は、差動回
路3の出力側に新たに差動増幅器を従属接続する必要が
ある。また、図1に示すサンプルホールド回路は、以下
に述べる本発明によるバッファ回路を出力ノード8およ
び9に接続することにより、特に安定した出力が得られ
る。
【0034】図2は、この発明の一実施例のサンプルホ
ールド装置の構成を示す図である。図2に示すサンプル
ホールド装置は、図1に示すサンプルホールド回路10
0にバッファ回路300が接続されている。サンプルホ
ールド回路100の構成は、図1に示すサンプルホール
ド回路100の構成とまったく同様であるので、その説
明を省略する。したがって、以下にはバッファ回路30
0の構成を説明する。
【0035】バッファ回路300は、図9または図10
に示す従来のバッファ回路200と同様に、NPN型の
バイポーラトランジスタ203および204と、互いに
同一の電流値を有する定電流回路205および206と
を含む。さらに、バッファ回路300は、差動回路20
9を含む。トランジスタ203のコレクタおよびトラン
ジスタ204のコレクタは、それぞれ、差動回路209
の正出力端子210および負出力端子211に接続され
ている。トランジスタ203のベースおよびトランジス
タ204のベースは、それぞれ、入力端子201および
202に接続されている。トランジスタ203のエミッ
タは、定電流回路205に接続されるとともに、差動回
路209の正入力端子207に接続されている。トラン
ジスタ204のエミッタは、定電流回路206に接続さ
れるとともに、差動回路209の負入力端子208に接
続されている。バッファ回路300の入力端子201お
よび202は、それぞれ、サンプルホールド回路100
の出力ノード8および9に接続されている。
【0036】図3は、この発明の他の実施例のサンプル
ホールド装置の構成を示す図である。この図3に示すサ
ンプルホールド装置は、サンプルホールド回路100に
バッファ回路400が接続されている。バッファ回路4
00における差動回路209の正入力端子207は、ト
ランジスタ203のベースおよび入力端子201に接続
されている。また、差動回路209の負入力端子208
は、トランジスタ204のベースおよび入力端子202
に接続されている。図3に示すサンプルホールド装置の
その他の構成は、図2に示すサンプルホールド装置の構
成と同様であり、相当する部分には同一の参照番号を付
し、その説明を省略する。
【0037】図2および図3に示すサンプルホールド回
路100の動作は、図1に示すサンプルホールド回路1
00の動作とまったく同様である。したがって、以下に
は、図2に示すバッファ回路300および図3に示すバ
ッファ回路400の動作を説明する。
【0038】図2および図3において、2つのトランジ
スタ203および204のそれぞれのエミッタ電流が互
いに等しいので、トランジスタ203および204のベ
ース・エミッタ間電圧は、同一で一定の値をとる。した
がって、入力端子201と202との間の電位差は、そ
のまま差動回路209の正入力端子207と負入力端子
208との間の電位差となって現れる。ところで、差動
回路209の正負各々の入力は、図2においてはトラン
ジスタ203および204の各エミッタに、図3におい
ては直接入力端子201および202に接続されてい
る。したがって、図2に示すバッファ回路300および
図3に示すバッファ回路400のいずれにおいても、差
動回路209の入力電位差は、入力端子201および2
02の間の電位差と等しい。このとき、差動回路209
の正負各々の出力は、前述の(1)式および(2)式に
よって与えられる。
【0039】すなわち、トランジスタ203および20
4のベース電位をそれぞれVb+ およびVb- とし、さ
らにこれらトランジスタ203および204のコレクタ
・ベース間の電圧をそれぞれVcb+ およびVcb-
すると、 Vcb+ =Voc+(A/2)(Vb+ −Vb- )−Vb+ …(7) Vcb- =Voc−(A/2)(Vb+ −Vb- )−Vb- …(8) となる。したがって、これらトランジスタ203および
204のコレクタ・ベース間の電圧Vcb+ およびVc
- の差は、 Vcb+ −Vcb- =(A−1)(Vb+ −Vb- ) …(9) となる。上式(7)〜(9)において、Vocは差動回
路209の同相出力電圧であり、Aは差動回路209の
差動利得である。前述の式(5)と上式(9)とを比較
すると、差動回路209の差動利得が0より大きく2未
満であれば、トランジスタ203のコレクタ・ベース間
電圧とトランジスタ204のコレクタ・ベース間電圧と
の差は、従来のバッファ回路200よりも本発明による
バッファ回路300または400の方が小さい。その結
果、バッファ回路300および400においては、トラ
ンジスタ203のベース電流とトランジスタ204のベ
ース電流との差も小さくなる。したがって、ホールド期
間において、サンプルホールド回路100におけるキャ
パシタ6および7の出力電圧のドリフトがほぼ一致す
る。その結果、バッファ回路300または400は、サ
ンプルホールド回路100の出力電位差に悪影響を与え
ず、サンプルホールド回路100から安定した出力が供
給される。特に、差動回路209の差動利得Aが1近傍
であるときには、トランジスタ203のコレクタ・ベー
ス間電圧とトランジスタ204のコレクタ・ベース間電
圧との差はほぼ0となり、その効果は極めて顕著であ
る。なお、バッファ回路300および400の出力は、
それぞれトランジスタ203のエミッタまたはコレクタ
およびトランジスタ204のエミッタまたはコレクタか
ら取出される。
【0040】前述の(1)式および(2)式のような機
能を有する差動回路209としては、従来から種々のも
のが知られており、さまざまな教科書,データブックお
よび学会資料に掲載されている。このような公知資料の
中には、前述の“Analysis and Desi
gn of Analog IntegratedCi
rcuits 2nd Edition”も含まれる。
【0041】図4は、図2および図3に示す差動回路2
09の構成の一例を示す回路図である。上記のごとく、
このような差動回路9は周知であるので、以下にはその
動作のみを簡単に説明する。差動回路209の正入力端
子209および負入力端子209のそれぞれの電位をV
+ およびVi- とすると、このときの抵抗r1(抵抗
値はREE)の両端の電位差は、(Vi+ −Vi- )とほ
ぼ等しくなり、抵抗r1に電流(Vi+ −Vi- )/R
EEが流れる。したがって、トランジスタQ1のコレクタ
に接続されている負荷抵抗r2(抵抗値はRL )に流れ
る電流は、トランジスタQ1のエミッタに接続された定
電流回路209aの出力電流Iに電流(Vi+ −V
- )/REEを加算した値となる。また、トランジスタ
Q2のコレクタに接続されている負荷抵抗r3(抵抗値
はRL )に流れる電流は、トランジスタQ2のエミッタ
に接続された定電流回路209bの出力電流Iから電流
(Vi + −Vi- )/REEを減算した値となる。したが
って、トランジスタQ3のベース電圧Vb3およびトラ
ンジスタQ4のベース電圧Vb4は、 Vb3=Vcc−I・RL +(RL /REE)(Vi+ −Vi- )…(10) Vb4=Vcc−I・RL −(RL /REE)(Vi+ −Vi- )…(11) となる。ただし、各負荷抵抗r2およびr3の電源側の
電位をVccとした。
【0042】さらに、トランジスタQ3およびQ4に
は、定電流回路205および206(図2および図3参
照)によってそれぞれにほぼ等しいエミッタ電流が流れ
ているので、これらトランジスタQ3およびQ4のベー
ス・エミッタに沿った電圧シフト量は互いに等しくな
る。このシフト両をVBEとする。差動回路209の正出
力端子210の電位Vo+ および負出力端子211の電
位Vo- は、 Vo+ =Vcc−I・RL −VBE+(RL /REE)(Vi+ −Vi- ) …(12) Vo- =Vcc−I・RL −VBE−(RL /REE)(Vi+ −Vi- ) …(13) となる。上式(12)および(13)は、Voc=Vc
c−I・RL −VBE,A=2rL /REEとしたときの
(1)式および(2)式と等しい。ここで、REE=2R
L と設定すれば、差動利得Aは1となる。
【0043】なお、図3に示した実施例においては、バ
ッファ回路400の入力端子201および202に、差
動回路209の入力端子207および208が直接接続
されているため、差動回路209の入力電流は互いに等
しくする必要がある。
【0044】図5は、図4の回路の入力部にMOSトラ
ンジスタを用いたソースホロワ回路209cおよび20
9dを付加したものである。図5に示す差動回路では、
入力端子208および209の入力電流が互いに等しく
0となるため、図3に示したような実施例に好適する。
【0045】図6は、この発明のさらに他の実施例のサ
ンプルホールド装置の構成を示す図である。図におい
て、バッファ回路500は、前述したバッファ回路30
0および400における差動回路209に代えて、PN
P型のバイポーラトランジスタQ5およびQ6と、定電
流回路212および213とが設けられている。トラン
ジスタQ5は、そのエミッタがトランジスタ203のコ
レクタおよび定電流回路212に接続され、そのベース
がトランジスタ203のエミッタに接続されている。ト
ランジスタQ6は、そのエミッタがトランジスタ204
のコレクタおよび定電流回路213に接続され、そのベ
ースがトランジスタ204のエミッタに接続されてい
る。トランジスタQ5およびQ6の各コレクタは、基準
電位源(たとえば接地)に接続されている。定電流回路
212および213の各出力電流値は、互いに等しくま
た定電流回路205および206の出力電流値よりも大
きな値に選ばれている。次に、図6に示すバッファ回路
500の動作を説明する。図2および図3の実施例と同
様に、トランジスタ203および204の各エミッタに
は、定電流回路205および206によって互いに等し
くかつ一定の電流が流れているので、トランジスタ20
3および204の各ベース・エミッタ間電圧は互いに等
しく一定の値をとる。一方、トランジスタQ5およびQ
6の各エミッタには、定電流回路212および213に
よって互いに等しくかつ一定の電流が流れているので、
トランジスタQ5およびQ6の各ベース・エミッタ間電
圧は互いに等しくかつ一定の値をとる。したがって、ト
ランジスタ203および204の各コレクタ・エミッタ
間電圧は、互いに等しくかつ一定の値をとる。ここで、
トランジスタ203および204の各ベース・エミッタ
間電圧は互いに等しくかつ一定の値をとるので、トラン
ジスタ203および204の各コレクタ・ベース間電圧
も互いに等しくかつ一定の値をとる。その結果、トラン
ジスタ203および204のベース電流も互いに等しく
なり、サンプルホールド回路100の出力電位差に悪影
響を与えない。
【0046】図2,図3および図6に示されているバッ
ファ回路300,400および500は、この発明によ
るサンプルホールド回路100に接続されているが、図
9に示すような高出力インピーダンスを有する電圧発生
回路199に接続されても上記と同様の効果を奏する。
【0047】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、差動
回路の出力端のそれぞれをスイッチ手段を介してキャパ
シタに接続するようにしたので、任意の利得をもつ、安
定なサンプルホールド回路を得ることができる。
【0048】また、この発明によれば、バッファ回路に
おける2つのエミッタホロワトランジスタの各コレクタ
電圧を電圧制御手段により制御し、各エミッタホロワト
ランジスタのコレクタ・ベース間電圧を互いに等しくす
るようにしたので、各エミッタホロワトランジスタのベ
ースへの入力電流の差を低減することができる。その結
果、出力インピーダンスが大きい電圧発生回路やキャパ
シタに保持された電圧によって出力電圧が得られる電圧
発生回路を接続した場合でも、これら電圧発生回路の出
力電圧差に悪影響を及ぼすことのないバッファ回路を得
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例のサンプルホールド回路の
構成を示す図である。
【図2】この発明の一実施例のサンプルホールド装置の
構成を示す図である。
【図3】この発明の他の実施例のサンプルホールド装置
の構成を示す図である。
【図4】図2および図3に示す差動回路209の構成の
一例を示す回路図である。
【図5】図2および図3に示す差動回路209の構成の
他の例を示す回路図である。
【図6】この発明のさらに他の実施例のサンプルホール
ド装置の構成を示す回路図である。
【図7】従来のサンプルホールド回路の構成を示す図で
ある。
【図8】従来のサンプルホールド回路の動作を示す図で
ある。
【図9】従来のバッファ回路の構成を示す回路図であ
る。
【図10】従来のバッファ回路の構成を示す回路図であ
る。
【図11】図10における電圧発生回路180の動作を
示す図である。
【図12】図9および図10におけるトランジスタ20
3の動作状態を示す模式図である。
【図13】図9および図10におけるトランジスタ20
4の動作状態を示す模式図である。
【符号の説明】
100…サンプルホールド回路 3…差動回路 4および5…スイッチ回路 6および7…キャパシタ 300,400および500…バッファ回路 203および204…NPN型のバイポーラトランジス
タ 205,206,212および213…定電流回路 209…コレクタ駆動用の差動回路 Q5およびQ6…PNP型のバイポーラトランジスタ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力された2つのアナログ信号間の電圧
    差をサンプルホールドするための差動型のサンプルホー
    ルド回路であって、 第1および第2の入力端子と、第1および第2の出力端
    子とを有し、前記第1および第2の入力端子間の入力電
    圧差に応じて、前記第1および第2の出力端子間の出力
    電圧差が変化する差動回路、 サンプル期間においてはONされ、ホールド期間におい
    てはOFFされる第1および第2のスイッチ手段、 その一方電極が前記第1のスイッチ手段を介して前記差
    動回路の第1の出力端子に接続され、その他方電極が基
    準電位源に接続されている第1のキャパシタ、およびそ
    の一方電極が前記第2のスイッチ手段を介して前記差動
    回路の第2の出力端子に接続され、その他方電極が基準
    電位源に接続されている第2のキャパシタを備え、 前記第1および第2のキャパシタは、前記第1および第
    2のスイッチ手段がOFFされたとき、前記差動回路の
    出力電圧をホールドする、サンプルホールド回路。
  2. 【請求項2】 2組のエミッタホロワ回路を含み、入力
    された2つのアナログ信号間の電圧差に対応する電圧差
    を有する2つのアナログ信号を出力するバッファ回路で
    あって、 そのベースに第1のアナログ信号が与えられる第1のバ
    イポーラトランジスタ、 そのベースに第2のアナログ信号が与えられる第2のバ
    イポーラトランジスタ、 前記第1のバイポーラトランジスタのエミッタに接続さ
    れた第1の定電流源、 前記第2のバイポーラトランジスタのエミッタに接続さ
    れ、前記第1の定電流源とほぼ同一の電流値を有する第
    2の定電流源、および前記第1のバイポーラトランジス
    タのコレクタ・ベース間電圧と、前記第2のバイポーラ
    トランジスタのコレクタ・ベース間電圧とが常に一致す
    るように前記第1および第2のバイポーラトランジスタ
    の各コレクタ電圧を制御するためのコレクタ電圧制御手
    段を備える、バッファ回路。
  3. 【請求項3】 サンプルホールド装置であって、 入力された2つのアナログ信号間の電圧差をサンプルホ
    ールドするための差動型のサンプルホールド回路、およ
    び2組のエミッタホロワ回路を含み、前記サンプルホー
    ルド回路によってサンプルホールドされた2つのアナロ
    グ信号を入力し、これら2つのアナログ信号間の電圧差
    に対応する電圧差を有する2つのアナログ信号を出力す
    るバッファ回路を備え、 前記サンプルホールド回路は、 第1および第2の入力端子と、第1および第2の出力端
    子とを有し、前記第1および第2の入力端子間の入力電
    圧差に応じて、前記第1および第2の出力端子間の出力
    電圧差が変化する差動回路と、 サンプル期間においてはONされ、ホールド期間におい
    てはOFFされる第1および第2のスイッチ手段と、 その一方電極が前記第1のスイッチ手段を介して前記差
    動回路の第1の出力端子に接続され、その他方電極が基
    準電位原に接続されている第1のキャパシタと、 その一方電極が前記第2のスイッチ手段を介して前記差
    動回路の第2の出力端子に接続され、その他方電極が基
    準電位源に接続されている第2のキャパシタとを含み、 前記第1および第2のキャパシタは、前記第1および第
    2のスイッチ手段がOFFされたとき、前記差動回路の
    出力電圧をホールドし、 前記バッファ回路は、 そのベースが前記第1のキャパシタの一方電極に接続さ
    れた第1のバイポーラトランジスタと、 そのベースが前記第2のキャパシタの一方電極に接続さ
    れた第2のバイポーラトランジスタと、 前記第1のバイポーラトランジスタのエミッタに接続さ
    れた第1の定電流源と、 前記第2のバイポーラトランジスタのエミッタに接続さ
    れ、前記第1の定電流源とほぼ同一の電流値を有する第
    2の定電流源と、 前記第1のバイポーラトランジスタのコレクタ・ベース
    間電圧と前記第2のバイポーラトランジスタのコレクタ
    ・ベース間の電圧とが常に一致するように前記第1およ
    び第2のバイポーラトランジスタの各コレクタ電圧を制
    御するためのコレクタ電圧制御手段とを含む、サンプル
    ホールド装置。
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US07/886,904 US5341037A (en) 1991-08-22 1992-05-22 Sample hold circuit, buffer circuit and sample hold apparatus using these circuits
DE4218619A DE4218619C2 (de) 1991-08-22 1992-06-05 Abtast- und Halteschaltung, Pufferschaltung und Verwendung dieser Pufferschaltung
NL9201497A NL9201497A (nl) 1991-08-22 1992-08-21 Bemonster- en houdschakeling, bufferschakeling en bemonster- en houdinrichting die van deze schakelingen gebruik maakt.

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0845298A (ja) * 1994-07-29 1996-02-16 Nec Corp 差動サンプル・ホールド回路
KR100414986B1 (ko) * 2000-11-22 2004-01-13 샤프 가부시키가이샤 샘플링회로 및 이를 이용한 증폭형 고체촬상장치

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB9218987D0 (en) * 1992-09-08 1992-10-21 Fujitsu Ltd Voltage storage circuits
SE501604C2 (sv) * 1993-08-13 1995-03-27 Ericsson Telefon Ab L M Metod och anordning för sampling av elektriska signaler
JP3208299B2 (ja) * 1995-02-20 2001-09-10 シャープ株式会社 アクティブマトリクス方式液晶駆動回路
WO1998040693A2 (en) 1997-03-13 1998-09-17 Wavecrest Corporation Time interval measurement system incorporating a linear ramp generation circuit
US6262677B1 (en) * 1997-10-31 2001-07-17 Texas Instruments Incorporated Sample-and-hold circuit
ITTO980416A1 (it) * 1998-05-15 1999-11-15 Sgs Thomson Microelectronics Circuito di inseguimento e mantenimento del valore di una forma d'onda
US8111094B2 (en) * 2003-11-21 2012-02-07 Lsi Corporation Analog multiplexer circuits and methods
US7773332B2 (en) * 2003-11-21 2010-08-10 Agere Systems Inc. Long hold time sample and hold circuits
DE102005011241A1 (de) * 2005-03-11 2006-09-14 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Kollisionswarnung
US7512019B2 (en) * 2005-11-02 2009-03-31 Micron Technology, Inc. High speed digital signal input buffer and method using pulsed positive feedback
US9952616B2 (en) * 2015-02-10 2018-04-24 Rohm Co., Ltd. Differential circuit including a current mirror

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5126457A (ja) * 1974-08-30 1976-03-04 Yamatake Honeywell Co Ltd
JPS56107398A (en) * 1980-01-17 1981-08-26 Trw Inc Differential sampleeholding circuit

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1385410A (en) * 1972-08-10 1975-02-26 Micro Consultants Ltd Signal sampling
US4659945A (en) * 1985-04-01 1987-04-21 Tektronix, Inc. Sampling bridge
US4873457A (en) * 1988-07-05 1989-10-10 Tektronix, Inc. Integrated sample and hold circuit
FR2646741B1 (fr) * 1989-05-03 1994-09-02 Thomson Hybrides Microondes Echantillonneur-bloqueur a haute frequence d'echantillonnage

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5126457A (ja) * 1974-08-30 1976-03-04 Yamatake Honeywell Co Ltd
JPS56107398A (en) * 1980-01-17 1981-08-26 Trw Inc Differential sampleeholding circuit

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0845298A (ja) * 1994-07-29 1996-02-16 Nec Corp 差動サンプル・ホールド回路
KR100414986B1 (ko) * 2000-11-22 2004-01-13 샤프 가부시키가이샤 샘플링회로 및 이를 이용한 증폭형 고체촬상장치

Also Published As

Publication number Publication date
DE4218619A1 (de) 1993-02-25
US5341037A (en) 1994-08-23
DE4218619C2 (de) 1996-08-29
NL9201497A (nl) 1993-03-16

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