JPH0722258B2 - Switching comparator - Google Patents

Switching comparator

Info

Publication number
JPH0722258B2
JPH0722258B2 JP60273828A JP27382885A JPH0722258B2 JP H0722258 B2 JPH0722258 B2 JP H0722258B2 JP 60273828 A JP60273828 A JP 60273828A JP 27382885 A JP27382885 A JP 27382885A JP H0722258 B2 JPH0722258 B2 JP H0722258B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
terminal
input terminal
differential amplifier
switch
output terminal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP60273828A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS62132421A (en
Inventor
聡 神原
Original Assignee
日本電気アイシーマイコンシステム株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日本電気アイシーマイコンシステム株式会社 filed Critical 日本電気アイシーマイコンシステム株式会社
Priority to JP60273828A priority Critical patent/JPH0722258B2/en
Publication of JPS62132421A publication Critical patent/JPS62132421A/en
Publication of JPH0722258B2 publication Critical patent/JPH0722258B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はスイッチング比較器の改良に関するものであ
り、特にA/D変換器で実現するのに適したスイッチング
比較器を用いたサンプルホールド回路の改良に関するも
のである。
The present invention relates to an improvement in a switching comparator, and more particularly to a sample hold circuit using a switching comparator suitable for implementation in an A / D converter. It is about improvement.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

スイッチング比較器を用いたサンプルホールド回路の従
来の技術としては、米国ナショナルセミコンダクタ社の
発明で、1980年12月2日に登録されたUSP4,237,390があ
る。第3図にその回路図を示す。このサンプルホールド
回路は入力端子VIN118に印加された信号を、高速サンプ
リング動作、高精度サンプリング動作及び比較動作の一
連の動作を行なう。以下に動作について説明する。
As a conventional technique of a sample and hold circuit using a switching comparator, there is USP 4,237,390, which was registered on December 2, 1980, by the invention of National Semiconductor Company, USA. The circuit diagram is shown in FIG. This sample-hold circuit performs a series of operations of a high-speed sampling operation, a high-precision sampling operation and a comparison operation on the signal applied to the input terminal VIN118. The operation will be described below.

はじめに、高速サンプリング動作のために、クロックD
がハイレベルとなり入力信号がCMOS(127、128)により
増幅され、節点113に印加される。つぎに、クロックD
がロウレベルとなりスイッチ129がオフとなる。
First, for high-speed sampling operation, clock D
Becomes high level and the input signal is amplified by the CMOS (127, 128) and applied to the node 113. Next, clock D
Becomes low level and the switch 129 is turned off.

続いて高精度サンプリング動作となり、クロックC,Eが
ハイレベルとなることで入力信号がスイッチ114、130を
介して節点113、126(CMOSの入力)に印加される。その
のち、REFと比較する前にスイッチ111、次にスイッチ11
4がそれぞれオフする。
Then, the high precision sampling operation is performed, and the clocks C and E are set to the high level, whereby the input signals are applied to the nodes 113 and 126 (input of CMOS) via the switches 114 and 130. Then switch 111, then switch 11 before comparing with REF.
Each 4 turns off.

次にスイッチ119がオンして比較動作が行われる。この
時スイッチ130がオン状態であり、CMOSの入力、出力点
ともにREFの電位となる。比較動作が終了するとスイッ
チ119、130がオフする。
Next, the switch 119 is turned on and the comparison operation is performed. At this time, the switch 130 is in the on state, and both the input and output points of the CMOS have the potential of REF. When the comparison operation is completed, the switches 119 and 130 are turned off.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

上述した従来のサンプルホールド回路は、比較動作終了
時にはCMOSの入力、出力点がともにREFの電位となって
いる。従って、1回の比較動作が終了して次の高速サン
プリング動作に移るときに、CMOSは入力信号を再度増幅
する動作から開始しなければならない。このため、従来
のサンプルホールド回路は高速サンプリング動作に時間
がかかるという欠点を有している。
In the conventional sample hold circuit described above, both the input and output points of the CMOS are at the REF potential at the end of the comparison operation. Therefore, when one comparison operation is completed and the next high-speed sampling operation is started, the CMOS must start from the operation of amplifying the input signal again. For this reason, the conventional sample hold circuit has a drawback that the high-speed sampling operation takes time.

本発明の目的は、高速サンプリング期間を短縮すること
が可能なスイッチング比較器を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a switching comparator capable of shortening a high speed sampling period.

〔課題を解決するための手段〕[Means for Solving the Problems]

本発明のスイッチング比較器は、アナログ入力端子を電
源電圧範囲で所望な利得の得ることができる差動増幅器
の正転入力端子に接続し、前記差動増幅器の反転入力端
子と出力端子を第1のスイッチを介して接続し、前記ア
ナログ入力端子及び前記差動増幅器の正転入力端子と、
前記差動増幅器の反転入力端子と、前記差動増幅器の出
力端子と、アナログ入力と比較する基準電圧を供給する
電源電圧源とをそれぞれ第2、第3、第4、第5のスイ
ッチを介してサンプリング容量の一方の端子に接続し、
前記サンプリング容量の他方の端子に演算増幅器の入力
端子と第6のスイッチを介して前記演算増幅器の出力端
子を接続し、前記第1、第2、第3、第4、第5、第6
のスイッチに対する時系列の制御期間を3つに設定し、
第1の制御期間では、前記第3、第4のスイッチを介し
て前記差動増幅器の反転入力端子と出力端子を短絡し、
前記第6のスイッチを介して前記差動増幅器の入力端子
と出力端子を接続し、第2の制御期間では、前記差動増
幅器の反転入力端子と出力端子を前記第1のスイッチを
介して短絡し、前記第2のスイッチを介して前記アナロ
グ入力端子と前記サンプリング容量の一方の端子を短絡
し、前記第6のスイッチを介して演算増幅器の入力端子
と出力端子を短絡し、第3の制御期間では、前記第5の
スイッチを介して前記基準電圧とサンプリング容量の一
方の端子を短絡し、前記第1のスイッチを介して前記差
動増幅器の反転入力端子と出力端子を短絡する構成とな
っている。
In the switching comparator of the present invention, an analog input terminal is connected to a non-inverting input terminal of a differential amplifier capable of obtaining a desired gain in a power supply voltage range, and an inverting input terminal and an output terminal of the differential amplifier are firstly connected. Connected via the switch of the analog input terminal and the non-inverting input terminal of the differential amplifier,
An inverting input terminal of the differential amplifier, an output terminal of the differential amplifier, and a power supply voltage source for supplying a reference voltage to be compared with an analog input are respectively provided through second, third, fourth and fifth switches. Connected to one terminal of the sampling capacitor,
The input terminal of the operational amplifier and the output terminal of the operational amplifier are connected to the other terminal of the sampling capacitor via a sixth switch, and the first, second, third, fourth, fifth and sixth terminals are connected.
Set the time-series control period for the switch to 3
In the first control period, the inverting input terminal and the output terminal of the differential amplifier are short-circuited via the third and fourth switches,
The input terminal and the output terminal of the differential amplifier are connected via the sixth switch, and the inverting input terminal and the output terminal of the differential amplifier are short-circuited via the first switch in the second control period. Then, the analog input terminal and one terminal of the sampling capacitor are short-circuited via the second switch, the input terminal and the output terminal of the operational amplifier are short-circuited via the sixth switch, and the third control In the period, the reference voltage and one terminal of the sampling capacitor are short-circuited via the fifth switch, and the inverting input terminal and the output terminal of the differential amplifier are short-circuited via the first switch. ing.

〔実施例〕〔Example〕

第1図は、本発明のスイッチング比較器の一実施例とし
ての構成図である。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a switching comparator of the present invention.

差動増幅器5は、電源電圧範囲内のアナログ入力に対し
て所望な利得を得ることができる差動増幅器である。
The differential amplifier 5 is a differential amplifier that can obtain a desired gain for an analog input within the power supply voltage range.

アナログ入力端子1は、差動増幅器5の非反転入力2と
スイッチ13を介してサンプリング容量8に接続され、差
動増幅器の反転入力3は、スイッチ10を介し、差動増幅
器の出力4に接続され、さらにスイッチ12を介してサン
プリング容量8に接続され、差動増幅器の反転入力3は
さらにスイッチ11を介してサンプリング容量8に接続さ
れる。サンプリング容量8は演算増幅器9を介して、サ
ンプリング比較結果出力端子16に接続され、演算増幅器
9の入力と出力はスイッチ15を介して接続されている。
基準電圧源7はスイッチ14を介して、サンプリング容量
8に接続される。スイッチ11及び12は制御信号CLOCK1に
より制御され、スイッチ10はスイッチ制御信号CLOCK1の
反転信号により制御され、スイッチ13、14、15はそれぞ
れ制御信号CLOCK4,3,2により制御される。
The analog input terminal 1 is connected to the non-inverting input 2 of the differential amplifier 5 and the sampling capacitor 8 via the switch 13, and the inverting input 3 of the differential amplifier is connected to the output 4 of the differential amplifier via the switch 10. Further, the sampling capacitor 8 is connected via the switch 12, and the inverting input 3 of the differential amplifier is further connected to the sampling capacitor 8 via the switch 11. The sampling capacitor 8 is connected to a sampling comparison result output terminal 16 via an operational amplifier 9, and the input and output of the operational amplifier 9 are connected via a switch 15.
The reference voltage source 7 is connected to the sampling capacitor 8 via the switch 14. The switches 11 and 12 are controlled by a control signal CLOCK1, the switch 10 is controlled by an inverted signal of the switch control signal CLOCK1, and the switches 13, 14, 15 are controlled by control signals CLOCK4, 3, 2, respectively.

以下に本発明のスイッチング比較器の動作を示す。The operation of the switching comparator of the present invention is shown below.

制御信号CLOCK1の‘H'状態時にスイッチ11、12が接続さ
れ、アナログ入力端子1のアナログ入力電圧値が電圧フ
ォロアー状態となった差動増幅器5を介して、サンプリ
ング容量8にサンプリングされる。この期間を高速サン
プリング期間と呼ぶ。次に制御信号CLOCK4の‘H'状態時
にスイッチ13が接続され、アナログ入力端子1のアナロ
グ入力電圧値がサンプリング容量8にサンプリングされ
る。この期間を高精度サンプリング期間と呼ぶ。制御信
号CLOCK1が‘L'状態の時は、差動増幅器5の反転入力端
子3と出力端子4がスイッチ10を介して接続され電圧フ
ォロアー状態となる。以上の状態までは、制御信号CLOC
K2により、演算増幅器9の入力端子と出力端子が接続さ
れ、サンプリング容量8の片側が回路最高電位と最低電
位の中間レベルに固定してある。この状態でサンプリン
グ容量8には、アナログ入力電圧値と回路最高電位と最
低電位の中間レベルの差分の電荷がチャージされてい
る。次に、制御信号CLOCK3が‘H'状態となり基準電圧源
7がサンプリング8にスイッチ14を介して接続される。
この期間を比較期間と呼ぶ。この時、スイッチ13及び15
は切断され、アナログ入力端子はサンプリング容量8か
ら切断され、演算増幅器9の入力端子と出力端子が切断
される。この比較期間において、演算増幅器9の入力端
子はサンプリング容量8にチャージされている電荷が保
存されている事から、回路最高電位と最低電位の中間レ
ベルから、アナログ入力電圧値と基準電圧源の電圧値の
差分だけ変動し、その差分の電圧値が演算増幅器9によ
り増幅されて比較結果出力端子16より出力される。すな
わち、電源電圧範囲内のアナログ入力電圧値と基準電圧
源の電圧値を比較された結果が比較結果出力端子16より
出力される。
When the control signal CLOCK1 is in the "H" state, the switches 11 and 12 are connected, and the analog input voltage value of the analog input terminal 1 is sampled in the sampling capacitor 8 via the differential amplifier 5 in the voltage follower state. This period is called a high speed sampling period. Next, when the control signal CLOCK4 is in the "H" state, the switch 13 is connected and the analog input voltage value of the analog input terminal 1 is sampled in the sampling capacitor 8. This period is called a high precision sampling period. When the control signal CLOCK1 is in the'L 'state, the inverting input terminal 3 and the output terminal 4 of the differential amplifier 5 are connected via the switch 10 to be in the voltage follower state. Up to the above states, control signal CLOC
The input terminal and the output terminal of the operational amplifier 9 are connected by K2, and one side of the sampling capacitor 8 is fixed at an intermediate level between the highest potential and the lowest potential of the circuit. In this state, the sampling capacitor 8 is charged with the electric charge of the difference between the analog input voltage value and the intermediate level between the highest potential and the lowest potential of the circuit. Next, the control signal CLOCK3 becomes "H" state, and the reference voltage source 7 is connected to the sampling 8 via the switch 14.
This period is called a comparison period. At this time, switches 13 and 15
Are disconnected, the analog input terminal is disconnected from the sampling capacitor 8, and the input terminal and the output terminal of the operational amplifier 9 are disconnected. During this comparison period, since the charge charged in the sampling capacitor 8 is stored in the input terminal of the operational amplifier 9, the analog input voltage value and the voltage of the reference voltage source are changed from the intermediate level between the circuit highest potential and the lowest potential. The value of the difference fluctuates, and the voltage value of the difference is amplified by the operational amplifier 9 and output from the comparison result output terminal 16. That is, the result of comparing the analog input voltage value within the power supply voltage range and the voltage value of the reference voltage source is output from the comparison result output terminal 16.

本発明のスイッチング比較器に使用する、電源電圧範囲
内のアナログ入力に対して所望な利得を得る事ができる
差動増幅器5のCMOSモノリシック集積回路で実現する典
型的な実施例を第2図に示す。ここでは、nチャネル電
界効果トランジスタ、Pチャネル電界効果トランジスタ
が3端子増幅素子対であり、その3端子はゲート、ドレ
イン、ソースである。
A typical embodiment realized by a CMOS monolithic integrated circuit of the differential amplifier 5 which can be used for the switching comparator of the present invention and can obtain a desired gain for an analog input within a power supply voltage range is shown in FIG. Show. Here, the n-channel field effect transistor and the P-channel field effect transistor are a three-terminal amplifying element pair, and the three terminals are a gate, a drain, and a source.

トランジスタ61、62で構成される第1の差動対は、第1
の電源端子6と接地間の中間レベルから第1の電源端子
6と等しいレベルまでの入力電圧に対し利得段として動
作し、トランジスタ54、55で構成される第2の差動対
は、第1の電源端子6と接地の中間レベルから接地レベ
ルまでの入力電圧に対し利得段として動作する。
The first differential pair formed by the transistors 61 and 62 is the first differential pair.
The second differential pair formed by the transistors 54 and 55 operates as a gain stage for an input voltage from an intermediate level between the power supply terminal 6 and the ground of the first power supply terminal 6 to a level equal to that of the first power supply terminal 6. It operates as a gain stage for the input voltage from the intermediate level between the power supply terminal 6 and the ground to the ground level.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明したように本発明は、比較動作時にはクロック
3がハイレベルでスイッチ14がオン状態であると同時
に、クロック1がロウレベルであるためスイッチ10はオ
ン、スイッチ11、12オフとなる。差動増幅器はこの時に
は入力端子のレベルを増幅しており、その出力点4の電
位は入力端子とほぼ同電位となっている。つまり、増幅
器5は比較動作時には次の高速サンプリングの準備動作
を行っており、高速サンプリング動作開始時には既に出
力端子4は入力端子とほぼ同電位となるため、高速サン
プリングの期間を短縮することが可能となる。
As described above, in the present invention, the clock 10 is on and the switches 11 and 12 are off because the clock 3 is at a high level and the switch 14 is on at the same time as the clock 1 is at a low level during the comparison operation. At this time, the differential amplifier amplifies the level of the input terminal, and the potential of its output point 4 is almost the same as that of the input terminal. That is, the amplifier 5 is preparing for the next high-speed sampling during the comparison operation, and the output terminal 4 is already at substantially the same potential as the input terminal at the start of the high-speed sampling operation, so that the high-speed sampling period can be shortened. Becomes

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

第1図は本発明の一実施例図、第2図は第1図で示した
差動アンプの具体的回路図、第3図は従来のサンプリン
グホールド回路の回路図である。 1……アナログ入力端子、2……差動増幅器非反転入力
端子、3……差動増幅器反転入力端子、4……差動増幅
器出力端子、5……差動増幅器、6……電源端子、7…
…基準電圧源、8……サンプリング容量、9……演算増
幅器、10〜15……スイッチ、16……比較結果出力端子、
17……アナログ入力高速サンプリング部、18……アナロ
グ入力高精度サンプリング部、51〜57……MOSP型トラン
ジスタ、60〜70……MOS N型トランジスタ、81……定
電流源、82……位相補償用容量。
FIG. 1 is an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a specific circuit diagram of the differential amplifier shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a circuit diagram of a conventional sampling and holding circuit. 1 ... Analog input terminal, 2 ... Differential amplifier non-inverting input terminal, 3 ... Differential amplifier inverting input terminal, 4 ... Differential amplifier output terminal, 5 ... Differential amplifier, 6 ... Power supply terminal, 7 ...
… Reference voltage source, 8 …… Sampling capacity, 9 …… Operational amplifier, 10 to 15 …… Switch, 16 …… Comparison result output terminal,
17 …… Analog input high speed sampling section, 18 …… Analog input high precision sampling section, 51 ~ 57 …… MOSP type transistor, 60 ~ 70 …… MOS N type transistor, 81 …… Constant current source, 82 …… Phase compensation Capacity.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】アナログ入力端子を電源電圧範囲で所望な
利得の得ることができる差動増幅器の正転入力端子に接
続し、前記差動増幅器の反転入力端子と出力端子を第1
のスイッチを介して接続し、前記アナログ入力端子及び
前記差動増幅器の正転入力端子と、前記差動増幅器の反
転入力端子と、前記差動増幅器の出力端子と、アナログ
入力と比較する基準電圧を供給する電源電圧源とをそれ
ぞれ第2、第3、第4、第5のスイッチを介してサンプ
リング容量の一方の端子に接続し、前記サンプリング容
量の他方の端子に演算増幅器の入力端子と第6のスイッ
チを介して前記演算増幅器の出力端子を接続し、前記第
1、第2、第3、第4、第5、第6のスイッチに対する
時系列の制御期間を3つに設定し、第1の制御期間で
は、前記第3、第4のスイッチを介して前記差動増幅器
の反転入力端子と出力端子を短絡し、前記第6のスイッ
チを介して前記差動増幅器の入力端子と出力端子を接続
し、第2の制御期間では、前記差動増幅器の反転入力端
子と出力端子を前記第1のスイッチを介して短絡し、前
記第2のスイッチを介して前記アナログ入力端子と前記
サンプリング容量の一方の端子を短絡し、前記第6のス
イッチを介して演算増幅器の入力端子と出力端子を短絡
し、第3の制御期間では、前記第5のスイッチを介して
前記基準電圧とサンプリング容量の一方の端子を短絡
し、前記第1のスイッチを介して前記差動増幅器の反転
入力端子と出力端子を短絡することを特徴とするスイッ
チング比較器。
1. An analog input terminal is connected to a non-inverting input terminal of a differential amplifier capable of obtaining a desired gain in a power supply voltage range, and an inverting input terminal and an output terminal of the differential amplifier are first connected.
And a reference voltage to be compared with the analog input terminal and the non-inverting input terminal of the differential amplifier, the inverting input terminal of the differential amplifier, the output terminal of the differential amplifier, and the analog input. And a power supply voltage source for supplying the power supply voltage source to the one terminal of the sampling capacitor via the second, third, fourth and fifth switches, respectively, and the other terminal of the sampling capacitor is connected to the input terminal of the operational amplifier and the first terminal of the sampling capacitor. The output terminal of the operational amplifier is connected through the switch of No. 6, and the time series control periods for the first, second, third, fourth, fifth, and sixth switches are set to three, and In the first control period, the inverting input terminal and the output terminal of the differential amplifier are short-circuited via the third and fourth switches, and the input terminal and the output terminal of the differential amplifier are connected via the sixth switch. Connect the second control period A short circuit between the inverting input terminal and the output terminal of the differential amplifier via the first switch, and a short circuit between the analog input terminal and one terminal of the sampling capacitor via the second switch; The input terminal and the output terminal of the operational amplifier are short-circuited via the sixth switch, and the reference voltage and one terminal of the sampling capacitor are short-circuited via the fifth switch during the third control period. A switching comparator characterized in that the inverting input terminal and the output terminal of the differential amplifier are short-circuited via the switch of 1.
JP60273828A 1985-12-04 1985-12-04 Switching comparator Expired - Lifetime JPH0722258B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60273828A JPH0722258B2 (en) 1985-12-04 1985-12-04 Switching comparator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60273828A JPH0722258B2 (en) 1985-12-04 1985-12-04 Switching comparator

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS62132421A JPS62132421A (en) 1987-06-15
JPH0722258B2 true JPH0722258B2 (en) 1995-03-08

Family

ID=17533113

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP60273828A Expired - Lifetime JPH0722258B2 (en) 1985-12-04 1985-12-04 Switching comparator

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0722258B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6465928A (en) * 1987-09-04 1989-03-13 Nippon Electric Ic Microcomput Switching comparator

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4237390A (en) * 1978-09-28 1980-12-02 National Semiconductor Corporation Switching comparator
JPS6016127B2 (en) * 1978-10-26 1985-04-24 パイオニア株式会社 amplifier circuit

Also Published As

Publication number Publication date
JPS62132421A (en) 1987-06-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2934488B2 (en) Voltage comparator
US4845383A (en) High frequency voltage comparator circuit
US4748418A (en) Quasi auto-zero circuit for sampling amplifiers
JPH06112779A (en) Voltage comparing circuit
EP0049024A2 (en) Switched capacitor comparator and method for eliminating the effects of inherent offset voltages when using, as a comparator, an opamp
US4237390A (en) Switching comparator
KR930000820B1 (en) Sample and hold circuit
JPH0434239B2 (en)
JPH0634359B2 (en) Sample-hold circuit device
US4577162A (en) Clocked gain stage having differential inputs and outputs
JPS61126823A (en) Analog-digital converter
JPH0722258B2 (en) Switching comparator
JPH0414885B2 (en)
EP0784824A2 (en) Current integrator
JPS61193521A (en) Analog-digital converting circuit
JPS59154808A (en) Amplifier circuit and semiconductor integrated circuit using it
JPH05206756A (en) Differential chopper type cmos comparator
WO1981000928A1 (en) Sample and hold circuit with offset cancellation
JP3979720B2 (en) Sample and hold circuit
JP4039737B2 (en) Amplifier and sample and hold circuit
JP2000132989A (en) Track hold circuit
JP4530503B2 (en) Impedance conversion circuit
JP3703387B2 (en) Sample and hold circuit
KR0149307B1 (en) Operational amplifier having short fixing time
JPH01181221A (en) Chopper type comparator

Legal Events

Date Code Title Description
R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

EXPY Cancellation because of completion of term