JPH09190698A - サンプルホールド回路 - Google Patents

サンプルホールド回路

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JPH09190698A
JPH09190698A JP8002559A JP255996A JPH09190698A JP H09190698 A JPH09190698 A JP H09190698A JP 8002559 A JP8002559 A JP 8002559A JP 255996 A JP255996 A JP 255996A JP H09190698 A JPH09190698 A JP H09190698A
Authority
JP
Japan
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level
buffer amplifier
input
circuit
output
Prior art date
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Application number
JP8002559A
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English (en)
Inventor
Akira Tanabe
邉 顕 田
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 バッファアンプの消費電流を増加することな
く動作の高速化を図り得るサンプルホールド回路を提供
する。 【解決手段】 サンプルモードにおいて、スイッチS2
をオフとし、バッファアンプ11の負荷の低減を図り、
ホールドモードにおいては、バッファアンプ11の入出
力間の電位差を検出し、予め設定された電位差以上の場
合には付加された負荷キャパシタ充放電回路(12〜1
3、M1 、M2 )によって負荷キャパシタCL を駆動す
る。これにより、バッファアンプ11の負担を軽減し、
静的な消費電流の削減と負荷キャパシタ駆動の高速化を
図る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はサンプルホールド回
路に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のサンプルホールド回路の例を図5
を参照して説明する。同図に示すように、サンプルホー
ルド回路は、入力端子1、出力端子2、バッファアンプ
3、スイッチ4、キャパシタCH 、及び負荷キャパシタ
CL によって構成される。負荷キャパシタCL は、図示
しない負荷回路の入力キャパシタ及び配線の寄生キャパ
シタ等からなる。このサンプルホールド回路の動作につ
いて説明する。まず、サンプルモードにおいてはスイッ
チ4がオンとなる。外部から入力端子1に印加された入
力電圧はキャパシタCH を充電あるいは放電し、バッフ
ァアンプの入力端及び出力端の電位は入力端子への入力
電圧に追従する。次に、ホールドモードではスイッチ4
がオフになる。入力電圧に相当する電荷がキャパシタC
H に蓄積され、入力電圧が保持される。保持された入力
電圧がバッファアンプ3の出力端に出力される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記サンプルモード及
びホールドモードにおいて、バッファアンプ3は出力端
に接続された負荷キャパシタCL を入力信号のレベル変
化に追従するように駆動しなければならない。従って、
バッファアンプ3は、負荷キャパシタCL と入力信号の
周波数を考慮して充分な駆動能力を有する必要がある。
一般に、バッファアンプ3を構成する演算増幅器の負荷
駆動能力の強化あるいは動作の高速化を図るためには負
荷を駆動する電流の増加が必要となる。これは、常時流
れるバイアス電流の増加となり、結果として、消費電流
の増加という不具合を伴う。
【0004】よって、本発明は、バッファアンプの消費
電流を増加することなく動作の高速化を図り得るサンプ
ルホールド回路を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1記載の本発明のサンプルホールド回路は、
供給されるレベル入力信号に応じたレベル出力信号を出
力するバッファアンプ(11)と、回路入力端子(1)
と上記バッファアンプの入力端との間に接続される第1
のスイッチ(S1 )と、上記バッファアンプの入力端と
所定電位点との間に接続されるキャパシタ(CH )と、
上記バッファアンプの出力端と接続される回路出力端子
(2)と、上記バッファアンプへのレベル入力信号と上
記バッファアンプのレベル出力信号とをレベル比較する
レベル比較手段(12,13,14,15,12a,1
3a)と、上記レベル比較の結果に応じて上記回路出力
端子への電荷の充電若しくは放電を行う充放電手段(M
1 ,R1 、M2 ,R2 、M1a,M2a)と、を備える。
【0006】請求項2記載の本発明のサンプルホールド
回路は、入力されるレベル入力信号に応じたレベル出力
信号を出力するバッファアンプ(11)と、一端が回路
入力端子(1)に接続され、他端が上記バッファアンプ
の入力端に接続される第1のスイッチ(S1 )と、一端
が上記バッファアンプの入力端に接続され、他端が所定
電位点に接続されるキャパシタ(CH )と、上記バッフ
ァアンプの出力端と接続される回路出力端子(2)と、
上記バッファアンプに入力されるレベル入力信号を低電
位側へレベルシフトさせて第1のレベルシフト入力信号
を得る第1のレベルシフト回路(14)と、上記バッフ
ァアンプに入力されるレベル入力信号を高電位側へレベ
ルシフトさせて第2のレベルシフト入力信号を得る第2
のレベルシフト回路(15)と、上記第1のレベルシフ
ト入力信号と上記バッファアンプのレベル出力信号とを
比較する第1のレベル比較器(12)と、上記第2のレ
ベルシフト入力信号と上記バッファアンプのレベル出力
とを比較する第2のレベル比較器(13)と、上記第1
のレベル比較器の出力に応じて上記回路出力端子へ電荷
を充電する手段(M1 ,R1 、M1a)と、上記第2のレ
ベル比較器の出力に応じて上記回路出力端子から電荷を
放電する手段(M2 ,R2 、M2a)と、を備える。
【0007】請求項3記載の本発明のサンプルホールド
回路は、入力されるレベル入力信号に応じたレベル出力
信号を出力するバッファアンプ(11)と、一端が回路
入力端子(1)に接続され、他端が上記バッファアンプ
の入力端に接続される第1のスイッチ(S1 )と、一端
が上記バッファアンプの入力端に接続され、他端が所定
電位点に接続されるキャパシタ(CH )と、上記バッフ
ァアンプの出力端と接続される回路出力端子(2)と、
上記バッファアンプに入力されるレベル入力信号と上記
バッファアンプのレベル出力信号とを比較する正の入力
オフセットレベルを有する第1のオフセットレベル比較
器(12a)と、上記バッファアンプに入力されるレベ
ル入力信号と上記バッファアンプのレベル出力信号とを
比較する負の入力オフセットレベルを有する第2のオフ
セットレベル比較器(13a)と、上記第1のオフセッ
トレベル比較器の出力に応じて上記回路出力端子へ電荷
を充電する手段(M1 ,R1 、M1a)と、上記第2のオ
フセットレベル比較器の出力に応じて上記回路出力端子
から電荷を放電する手段(M2 ,R2 、M2a)と、を備
える。
【0008】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態について
図面を参照して説明する。図1は本発明の第1の実施の
形態を示しており、図2は、制御信号φ1 、φ2 の状態
を示すタイミングチャートである。
【0009】サンプルホールド回路は、図1に示すよう
に、バッファアンプ11、レベル比較器12及び13、
レベルシフト回路14及び15、PMOSトランジスタ
M1及びPMOSトランジスタM2 、2つの抵抗R、キ
ャパシタCH 及びCL 、スイッチS1 〜S4 、によって
構成される。
【0010】スイッチS1 は入力端子1とバッファアン
プ11の入力端との間に挿入され、制御信号φ1 によっ
て制御される。キャパシタCH はバッファアンプ11の
入力端のノードと接地電位との間に接続される。スイッ
チS2 は出力端子2とバッファアンプ11の出力端との
間に挿入され、制御信号φ2 によって制御される。等価
的なキャパシタCL は出力端子2のノードと接地間に存
在する。前述したように、キャパシタCL は図示しない
負荷回路の入力回路のキャパシタや寄生キャパシタ等の
容量成分である。
【0011】このような基本構成に加えて、本願の構成
においては、更に次のような構成を備える。図示しない
電圧Vddを供給する電源と接地間に、PMOSトランジ
スタM1 、抵抗R1 、抵抗R2 、NMOSトランジスタ
M2 からなる直列回路が形成される。抵抗R1 及びR2
相互の接続点が出力端子2のノードに接続される。トラ
ンジスタM1 及び抵抗R1 は負荷キャパシタCL を充電
する手段を、トランジスタM2 及び抵抗R2 は負荷キャ
パシタCL を放電する手段を形成する。バッファアンプ
11の入力端子及び出力端子相互間の電圧差を検出して
トランジスタM1 及びM2 を制御するべく2つの電圧レ
ベル比較器12及び13が設けられる。レベル比較器1
2は、正相入力端がバッファアンプの出力端に接続さ
れ、逆相入力端がレベルシフト回路14を介してスイッ
チS3 の可動側端子に接続され、出力端がトランジスタ
M1 のゲートに接続される。スイッチS3 は、一方の固
定端子がバッファアンプ11の入力ノードに接続され、
他方の固定端子が接地電位に接続される。同様に、レベ
ル比較器13は、正相入力端がバッファアンプの出力端
に接続され、逆相入力端がレベルシフト回路15を介し
てスイッチS4 の可動側端子に接続され、出力端がトラ
ンジスタM2 のゲートに接続される。スイッチS4 は、
一方の固定端子がバッファアンプ11の入力ノードに接
続され、他方の固定端子が電源電位Vddに接続される。
【0012】レベルシフト回路14はバッファアンプ1
1の入力電圧を接地側へレベルシフトさせる。レベルシ
フト回路15はバッファアンプ11の入力電圧を電源側
へレベルシフトさせる。これは、バッファアンプ11の
入力電圧と出力電圧との差が所定の値(レベルシフト
量)以下に到達した際にはトランジスタM1 及びM2 を
共にオフさせることで動作の安定化を図るためである。
さらに、抵抗素子R1 及びR2 は電源Vddから、あるい
は接地への電流を制御し、出力端子2におけるオーバシ
ュートやアンダシュートを抑制する。
【0013】次に、上記サンプルホールド回路の動作に
ついて説明する。図3に示すように、制御信号φ1 とφ
2 とは相補的な信号である。期間T1 においてはサンプ
ルモードとなり、スイッチS1 はオン、スイッチS2 は
オフとなる。また、スイッチS3 は接地側、スイッチS
4 は電源側に接続される。これにより、入力端子1に印
加される外部入力電圧はキャパシタCH に蓄えられ、バ
ッファアンプ11と負荷キャパシタCL との接続が遮断
される。この結果、バッファアンプ11の入力端及び出
力端の両電圧は外部入力電圧に追従する。このとき、電
圧比較器12の逆相入力は接地側に、電圧比較器13の
逆相入力は電源Vdd側に接続されているので、トランジ
スタM1 及びM2 の各ゲートには夫々「H」レベル、
「L」レベルが供給され、両トランジスタをオフ状態に
保つ。
【0014】次に、ホールドモードの期間T2 におい
て、スイッチS1 はオフ、スイッチS2 はオンとなる。
スイッチS3 及びS4 はバッファアンプ11の入力ノー
ド側に接続される。これにより、バッファアンプの入力
端のノード、すなわち、キャパシタCH の一端はフロー
ティングとなり、ホールドモードになる。ホールドモー
ドへの移行と同時にバッファアンプ11の負荷として負
荷キャパシタCL が接続され、バッファアンプ11はあ
る有限な時間を要してバッファアンプ11の入力端及び
出力端の両ノードの電位を等しくするように動作する。
【0015】サンプルモードからホールドモードへの移
行直後においては、負荷キャパシタCL の為にバッファ
アンプ11の入力電圧及び出力電圧相互間にはある電位
差が存在する。本発明においては、このバッファアンプ
11の入力電圧及び出力電圧相互間の電位差を電圧比較
器により検出する。電圧比較器は、入力電圧が出力電圧
よりもレベルシフト分以上大きい場合は電源側のPMO
SトランジスタM1 をオンさせる。入力電圧が出力電圧
よりもレベルシフト分以上小さい場合は接地側のNMO
SトランジスタM2 をオンさせることにより、負荷キャ
パシタCL の充放電を高速化する。入力電圧と出力電圧
のレベル差がレベルシフト分の範囲内であるときはトラ
ンジスタM1 及びM2 を共にオフ状態とし、過度の動作
を抑制する。
【0016】このように、負荷キャパシタCL を強制的
に充放電する補助回路(12〜15、S2〜S4、トラ
ンジスタM1 及びM2 、抵抗R1 及びR2 )を付加する
ことにより、バッファアンプ11の負担を低減する。バ
ッファアンプ11の消費電力の削減が実現される。さら
に、上記M1 、M2 による充放電は静的な消費電流は全
く流れない。
【0017】図3は、本発明の第2の実施の形態を示し
ている。同図において図1と対応する部分には同一符号
を付し、かかる部分の説明は省略する。この実施の形態
では、図1に示したサンプルホールド回路中のレベルシ
フト回路14及び15を除去し、その代替回路として入
力電圧オフセットを有する電圧比較器12a及び13a
を用いている。
【0018】図4は、本発明の第3の実施の形態を示し
ている。同図において図3と対応する部分には同一符号
を付し、かかる部分の説明は省略する。この実施の形態
では負荷キャパシタCL への電荷の充放電に抵抗素子R
1 及びR2 に代えて、オン抵抗の大きいトランジスタM
1a及びM2aを用いている。
【0019】なお、上述した各実施の形態では、バッフ
ァアンプ11の負荷を低減するためにその出力端にスイ
ッチ2を設けたが、各実施の形態においてスイッチ2が
必ず必要であるという訳ではない。
【0020】
【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、サンプルモードにおいてはスイッチS2 をオフと
し、バッファアンプの負荷の低減を図り、ホールドモー
ドにおいては、バッファアンプの入出力間の電位差を検
出し、予め設定された電位差以上の場合には付加された
負荷キャパシタ充放電回路によって負荷キャパシタCL
を駆動する。これにより、バッファアンプの負担を軽減
し、静的な消費電流の削減を図ると共にホールドモード
における負荷キャパシタ駆動の高速化を図ることが可能
となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態を示すブロック回路
図である。
【図2】制御信号φ1 、φ2 を説明するタイミングチャ
ートである。
【図3】本発明の第2の実施の形態を示すブロック回路
図である。
【図4】本発明の第3の実施の形態を示すブロック図で
ある。
【図5】従来のサンプルホールド回路の例を示すブロッ
ク回路図である。
【符号の説明】
1 入力端子 2 出力端子 3、11 バッファアンプ 4 スイッチ 12、13 電圧レベル比較器 12a、13a 入力オフセット電圧付き電圧比較器 14、15 レベルシフト回路 CH レベル保持用キャパシタ CL 負荷キャパシタ M1 PMOSトランジスタ M2 NMOSトランジスタ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】供給されるレベル入力信号に応じたレベル
    出力信号を出力するバッファアンプと、 回路入力端子と前記バッファアンプの入力端との間に接
    続される第1のスイッチと、 前記バッファアンプの入力端と所定電位点との間に接続
    されるキャパシタと、 前記バッファアンプの出力端と接続される回路出力端子
    と、 前記バッファアンプへのレベル入力信号と前記バッファ
    アンプのレベル出力信号とをレベル比較するレベル比較
    手段と、 前記レベル比較の結果に応じて前記回路出力端子への電
    荷の充電若しくは放電を行う充放電手段と、 を備えるサンプルホールド回路。
  2. 【請求項2】入力されるレベル入力信号に応じたレベル
    出力信号を出力するバッファアンプと、 一端が回路入力端子に接続され、他端が前記バッファア
    ンプの入力端に接続される第1のスイッチと、 一端が前記バッファアンプの入力端に接続され、他端が
    所定電位点に接続されるキャパシタと、 前記バッファアンプの出力端と接続される回路出力端子
    と、 前記バッファアンプに入力されるレベル入力信号を低電
    位側へレベルシフトさせて第1のレベルシフト入力信号
    を得る第1のレベルシフト回路と、 前記バッファアンプに入力されるレベル入力信号を高電
    位側へレベルシフトさせて第2のレベルシフト入力信号
    を得る第2のレベルシフト回路と、 前記第1のレベルシフト入力信号と前記バッファアンプ
    のレベル出力信号とを比較する第1のレベル比較器と、 前記第2のレベルシフト入力信号と前記バッファアンプ
    のレベル出力とを比較する第2のレベル比較器と、 前記第1のレベル比較器の出力に応じて前記回路出力端
    子へ電荷を充電する手段と、 前記第2のレベル比較器の出力に応じて前記回路出力端
    子から電荷を放電する手段と、 を備えるサンプルホールド回路。
  3. 【請求項3】入力されるレベル入力信号に応じたレベル
    出力信号を出力するバッファアンプと、 一端が回路入力端子に接続され、他端が前記バッファア
    ンプの入力端に接続される第1のスイッチと、 一端が前記バッファアンプの入力端に接続され、他端が
    所定電位点に接続されるキャパシタと、 前記バッファアンプの出力端と接続される回路出力端子
    と、 前記バッファアンプに入力されるレベル入力信号と前記
    バッファアンプのレベル出力信号とを比較する正の入力
    オフセットレベルを有する第1のオフセットレベル比較
    器と、 前記バッファアンプに入力されるレベル入力信号と前記
    バッファアンプのレベル出力信号とを比較する負の入力
    オフセットレベルを有する第2のオフセットレベル比較
    器と、 前記第1のオフセットレベル比較器の出力に応じて前記
    回路出力端子へ電荷を充電する手段と、 前記第2のオフセットレベル比較器の出力に応じて前記
    回路出力端子から電荷を放電する手段と、 を備えるサンプルホールド回路。
  4. 【請求項4】前記バッファアンプの出力端と前記回路出
    力端子との間に前記第1のスイッチと相補的に動作する
    第2のスイッチを設けた、 ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載のサ
    ンプルホールド回路。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007166298A (ja) * 2005-12-14 2007-06-28 Rohm Co Ltd 電圧生成回路およびこれを用いた信号処理回路
US7936228B2 (en) 2005-12-06 2011-05-03 Rohm Co., Ltd. Frequency modulator and FM transmission circuit using the same

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