JPH0993086A - Switched capacitor circuit and signal processing circuit using the same - Google Patents

Switched capacitor circuit and signal processing circuit using the same

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JPH0993086A
JPH0993086A JP25071595A JP25071595A JPH0993086A JP H0993086 A JPH0993086 A JP H0993086A JP 25071595 A JP25071595 A JP 25071595A JP 25071595 A JP25071595 A JP 25071595A JP H0993086 A JPH0993086 A JP H0993086A
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JP
Japan
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switched capacitor
terminal
signal
circuit
capacitors
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JP25071595A
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Japanese (ja)
Inventor
Kimihisa Tsuji
公壽 辻
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH0993086A publication Critical patent/JPH0993086A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To increase an equivalent resistance value regardlessly of the switching frequency and capacitance of switched capacitor. SOLUTION: Five capacitors C1 to C5 , for which one terminal is connected to the ground, are parallelly arranged and between a signal input terminal 2 and a ground terminal 3, the other terminals of capacitors C1 to C5 are successively connected by transistors Tr1 to Tr6 . The mutually adjacent transistors Tr1 to Tr6 are alternately turned on/off at frequency f. Thus, a five-fold equivalent resistance value R=5/fC as large as that of equivalent resistance circuit composed of a switched capacitor equipped with one capacitor can be provided.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、スイッチトキャパ
シタ回路及びこれを用いた信号処理回路、特にスイッチ
トキャパシタ回路の抵抗値の増大に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a switched capacitor circuit and a signal processing circuit using the same, and more particularly to an increase in resistance value of the switched capacitor circuit.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、半導体集積回路における等価
抵抗として、スイッチトキャパシタが知られており、フ
ィルタ等に広く利用されている。図8にその原理的な構
成を示す。一端がアースに接続された容量Cのコンデン
サ40の他端と、端子41、42との間にはそれぞれ切
り換えスイッチ43が設けられている。これら切り換え
スイッチ43は、周波数fで端子41側、端子42側に
交互に接続される。例えば、端子41に電圧V0 の電源
を接続し、端子42にアースを接続すると、1/fの時
間にCV0 の電荷が端子42に移動する。両端子41、
42間の電荷の平均的移動を考えれば、両端子間の電流
の大きさはfCV0 であり、両端子間の抵抗Rは次式で
与えられる。
2. Description of the Related Art Conventionally, a switched capacitor has been known as an equivalent resistance in a semiconductor integrated circuit and is widely used for a filter or the like. FIG. 8 shows the basic configuration. A changeover switch 43 is provided between each of the terminals 41 and 42 and the other end of the capacitor 40 having the capacitance C whose one end is connected to the ground. The changeover switches 43 are alternately connected to the terminal 41 side and the terminal 42 side at the frequency f. For example, when a power source of voltage V 0 is connected to the terminal 41 and a ground is connected to the terminal 42, the electric charge of CV 0 moves to the terminal 42 in 1 / f. Both terminals 41,
Considering the average transfer of electric charge between 42, the magnitude of the current between both terminals is fCV 0 , and the resistance R between both terminals is given by the following equation.

【0003】 R=1/f・C ……(1) 実際の電流はスイッチングにより断続的に流れるのであ
るが、スイッチングの周波数fに比してマクロな時間ス
ケールで見れば、図4の回路は等価抵抗回路として作用
する。
R = 1 / f · C (1) The actual current flows intermittently by switching, but when viewed on a macro time scale compared to the switching frequency f, the circuit of FIG. Acts as an equivalent resistance circuit.

【0004】そして、この等価抵抗回路は、周波数fを
変えることにより、抵抗値Rを制御できるという利点が
ある。
This equivalent resistance circuit has the advantage that the resistance value R can be controlled by changing the frequency f.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ここで、従来は、この
スイッチトキャパシタの抵抗値を大きくしたいという要
求はなかった。しかし、スイッチトキャパシタの用途を
拡げた場合、用途によっては、スイッチトキャパシタの
抵抗値Rを大きしたいという要求が生じる場合もある。
スイッチトキャパシタの抵抗値Rを大きくするために
は、スイッチング周波数f又は容量Cを小さい値にする
必要がある。ところが、約0.5pF以下のコンデンサ
を集積回路上で精度良く実現することは、技術上困難で
あり、容量Cを小さくして抵抗値Rを大きくする方法で
は限界がある。スイッチトキャパシタ回路を信号処理に
用いる場合、スイッチング周波数fはエリアジングの関
係から信号の周波数より、十分高い必要がある。従っ
て、スイッチング周波数fも無制限に下げることはでき
ない。
Heretofore, there has conventionally been no demand to increase the resistance value of this switched capacitor. However, when the application of the switched capacitor is expanded, there may be a demand for increasing the resistance value R of the switched capacitor depending on the application.
In order to increase the resistance value R of the switched capacitor, it is necessary to reduce the switching frequency f or the capacitance C. However, it is technically difficult to accurately realize a capacitor of about 0.5 pF or less on an integrated circuit, and there is a limit to the method of decreasing the capacitance C and increasing the resistance value R. When the switched capacitor circuit is used for signal processing, the switching frequency f needs to be sufficiently higher than the signal frequency due to aliasing. Therefore, the switching frequency f cannot be lowered indefinitely.

【0006】このように、従来のスイッチトキャパシタ
回路においては、その抵抗値Rに実用上の上限がある。
As described above, in the conventional switched capacitor circuit, the resistance value R has a practical upper limit.

【0007】本発明は、スイッチング周波数f及び容量
Cを実用的な値に保ったまま抵抗値Rを十分大きくする
ことができるスイッチトキャパシタ回路及びこれを用い
た信号処理回路を提供することを目的とする。
An object of the present invention is to provide a switched capacitor circuit capable of sufficiently increasing the resistance value R while keeping the switching frequency f and the capacitance C at practical values, and a signal processing circuit using the same. To do.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明に係るスイッチト
キャパシタ回路は、一端が定電圧源に接続されたコンデ
ンサの他端を、切り換えスイッチにより、第1端子又は
第2端子に交互に接続するスイッチトキャパシタを複数
設け、1つのスイッチトキャパシタの第2端子を隣接す
るスイッチトキャパシタの第1端子に接続することによ
って、複数のスイッチトキャパシタを順次接続すると共
に、隣接する2つのスイッチトキャパシタにおけるスイ
ッチの切り換えの極性を反対として、隣接する2つのス
イッチトキャパシタのコンデンサ同士を間欠的に接続
し、第1端子と最後のスイッチトキャパシタの第2端子
の間の等価抵抗として作用することを特徴とする。
A switched capacitor circuit according to the present invention is a switched capacitor circuit in which one end of a capacitor, one end of which is connected to a constant voltage source, is alternately connected to a first terminal or a second terminal by a changeover switch. By providing a plurality of switch capacitors, and connecting the second terminal of one switched capacitor to the first terminal of the adjacent switched capacitor, the plurality of switched capacitors are sequentially connected and the polarity of the switch switching between the two adjacent switched capacitors. On the contrary, the capacitors of two adjacent switched capacitors are intermittently connected to each other and act as an equivalent resistance between the first terminal and the second terminal of the last switched capacitor.

【0009】複数のスイッチトキャパシタは、順次隣接
するスイッチトキャパシタに電荷を転送するが、隣接す
るスイッチトキャパシタのコンデンサが短絡された状態
で転送される電荷量は、両者の電圧が同一になるまでで
ある。そこで、スイッチトキャパシタの蓄積する電荷量
は順次減少する。そして、スイッチトキャパシタ回路の
電流量は、最終のスイッチトキャパシタの電荷量、すな
わち定電圧源(例えばアース)に流れる電荷量で決定さ
れるため、スイッチトキャパシタを複数設けることによ
って、その抵抗値を増大することができる。
The plurality of switched capacitors sequentially transfer the charges to the adjacent switched capacitors, but the amount of charges transferred in a state where the capacitors of the adjacent switched capacitors are short-circuited is the same until both voltages become the same. . Therefore, the amount of charge accumulated in the switched capacitor gradually decreases. Since the amount of current in the switched capacitor circuit is determined by the amount of charge in the final switched capacitor, that is, the amount of charge flowing in the constant voltage source (eg, ground), the resistance value is increased by providing a plurality of switched capacitors. be able to.

【0010】従って、本発明によれば、スイッチング周
波数f及び容量Cを小さくすることなく、等価的な抵抗
値Rが大きくなる。従って、半導体集積回路において、
高抵抗を得ることができる。
Therefore, according to the present invention, the equivalent resistance value R is increased without reducing the switching frequency f and the capacitance C. Therefore, in the semiconductor integrated circuit,
High resistance can be obtained.

【0011】また、本発明の信号処理回路は、非反転入
力端に信号が入力され、反転入力端が接続された出力端
から信号を出力するバッファアンプと、一端が上記バッ
ファアンプの非反転入力端に接続され、他端が定電圧源
に接続された等価抵抗回路と、を有し、上記等価抵抗回
路が上述のスイッチトキャパシタ回路であることを特徴
とする。
In the signal processing circuit of the present invention, a signal is input to a non-inverting input terminal and a signal is output from an output terminal to which the inverting input terminal is connected, and one end is a non-inverting input terminal of the buffer amplifier. An equivalent resistance circuit connected to one end and the other end connected to a constant voltage source, wherein the equivalent resistance circuit is the switched capacitor circuit described above.

【0012】信号は、スイッチトキャパシタ回路によっ
て、電圧信号に変換される。そして、この電圧信号がバ
ッファアンプにより十分な電流能力の信号に増幅され
る。ここで、スイッチトキャパシタ回路は、上述の複数
のスイッチトキャパシタを利用した回路であるため、こ
この抵抗を大きくすることができる。従って、微弱な電
流信号であっても、十分な電圧として、バッファアンプ
に供給することができる。
The signal is converted into a voltage signal by the switched capacitor circuit. Then, this voltage signal is amplified by the buffer amplifier into a signal having sufficient current capability. Here, since the switched capacitor circuit is a circuit using the above-described plurality of switched capacitors, the resistance thereof can be increased. Therefore, even a weak current signal can be supplied to the buffer amplifier as a sufficient voltage.

【0013】また、本発明の信号処理回路は、反転入力
端と出力端が接続された第1及び第2のバッファアンプ
と、一端が上記第1及び第2のバッファアンプの非反転
入力端にそれぞれ接続され、他端が定電圧源に接続され
た第1及び第2の等価抵抗回路と、第1及び第2のバッ
ファアンプの出力が2つの入力端に入力され、両バッフ
ァアンプの出力の差についての信号を出力する差動増幅
器と、を有し、上記第1及び第2の等価抵抗回路は、実
質的に同一構成の請求項1に記載のスイッチトキャパシ
タ回路であると共に、上記第1及び第2のバッファアン
プのいずれか一方にのみ信号を入力して、差動増幅器の
出力に出力信号を得ることを特徴とする。
In the signal processing circuit of the present invention, the first and second buffer amplifiers having the inverting input terminal and the output terminal connected to each other, and the one end to the non-inverting input terminal of the first and second buffer amplifiers, respectively. The first and second equivalent resistance circuits connected to each other and the other end connected to the constant voltage source, and the outputs of the first and second buffer amplifiers are input to the two input terminals, and the outputs of both buffer amplifiers are connected. A differential amplifier that outputs a signal regarding the difference, wherein the first and second equivalent resistance circuits are the switched capacitor circuit according to claim 1 having substantially the same configuration, and the first and second equivalent resistance circuits are the same. And a signal is input to only one of the second buffer amplifier and an output signal is obtained at the output of the differential amplifier.

【0014】入力される信号は、第1又は第2のバッフ
ァアンプの一方のみに信号が入力されるため、このバッ
ファアンプから信号が出力される。他方のバッファアン
プには信号が入力されないため、信号は出力されない
が、スイッチトキャパシタ回路におけるスイッチングノ
イズやオフセット電圧などが他方のバッファアンプから
出力される。そして、2つのバッファアンプの出力同士
を減算するため、スイッチングノイズやオフセット電圧
が除去され、信号成分のみが差動増幅器の出力に得られ
る。
Since the input signal is input to only one of the first and second buffer amplifiers, the signal is output from this buffer amplifier. Since no signal is input to the other buffer amplifier, no signal is output, but switching noise, offset voltage, etc. in the switched capacitor circuit are output from the other buffer amplifier. Since the outputs of the two buffer amplifiers are subtracted from each other, switching noise and offset voltage are removed, and only the signal component is obtained at the output of the differential amplifier.

【0015】このように、本回路によれば、スイッチト
キャパシタ回路を用いたために生じる信号処理における
不具合を効果的に解消することができる。
As described above, according to the present circuit, it is possible to effectively eliminate the problem in the signal processing caused by using the switched capacitor circuit.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0017】[実施形態1]図1は、本発明の実施形態
であるスイッチトキャパシタ回路の構成図である。信号
入力端子2と接地端子3の間に、5つのコンデンサC1
〜C5 の各一端が順次、6個のMOSトランジスタTr
1 〜Tr6 により接続されている。コンデンサC1 〜C
5 の他端は接地されている。トランジスタTr1 、Tr
3 、Tr5 のゲート電極にはクロックφ2 が供給され、
トランジスタTr2 、Tr4 、Tr6のゲート電極はク
ロックφ1 が供給される。クロックφ1 とφ2 とは、図
2に示すように、ともに周波数fで、互いに逆の位相を
有している。従って、各コンデンサC1 〜C5 の一端に
接続されたトランジスタスイッチTr1 、Tr3 、Tr
5 とTr2 、Tr4 、Tr6 は交互に開閉され、トラン
ジスタTr1 〜Tr6 は、従来例における切り換えスイ
ッチとして作用する。そして、クロックφ1 が「H」の
時に、トランジスタTr2 、Tr4 、Tr6 がオンし、
コンデンサC1 とC2 、コンデンサC3 とC4 、コンデ
ンサC5 と信号入力端子2が接続され、クロックφ2
「H」の時に、トランジスタTr1 、Tr3 、Tr5
オンし、接地端子3とコンデンサC1 、コンデンサC2
とC3 、コンデンサC4 とC5 が接続される。なお、5
つのコンデンサC1 〜C5 は、全て等しい容量Cを有す
る。この容量Cは、容易に形成できる範囲で、できるだ
け小さい容量(1pF程度)である。
[First Embodiment] FIG. 1 is a block diagram of a switched capacitor circuit according to an embodiment of the present invention. Between the signal input terminal 2 and the ground terminal 3, five capacitors C 1
Each of C 5 to C 5 has six MOS transistors Tr sequentially
1 to Tr 6 are connected. Capacitors C 1 to C
The other end of 5 is grounded. Transistors Tr 1 and Tr
3 , clock φ 2 is supplied to the gate electrodes of Tr 5 ,
The clock φ 1 is supplied to the gate electrodes of the transistors Tr 2 , Tr 4 , Tr 6 . As shown in FIG. 2, the clocks φ 1 and φ 2 both have a frequency f and opposite phases. Therefore, the transistor switches Tr 1 , Tr 3 , Tr connected to one end of each of the capacitors C 1 -C 5
5 and Tr 2, Tr 4, Tr 6 are opened and closed alternately, the transistor Tr 1 to Tr 6 acts as a changeover switch in the prior art. When the clock φ 1 is “H”, the transistors Tr 2 , Tr 4 and Tr 6 are turned on,
When the capacitors C 1 and C 2 , the capacitors C 3 and C 4 , the capacitor C 5 and the signal input terminal 2 are connected and the clock φ 2 is “H”, the transistors Tr 1 , Tr 3 and Tr 5 are turned on and grounded. Terminal 3, capacitor C 1 , capacitor C 2
And C 3 and capacitors C 4 and C 5 are connected. 5
The two capacitors C 1 to C 5 all have the same capacitance C. The capacitance C is as small as possible (about 1 pF) within a range that can be easily formed.

【0018】次に、このスイッチトキャパシタ回路の原
理的な動作を説明する。コンデンサC1 〜C5 に電荷が
蓄積されていない初期状態において、信号入力端子2を
電源に接続して、電圧Vを供給する。そして、クロック
φ1 、φ2 を各トランジスタTr1 〜Tr6 のゲート電
極に印加するが、初めにTr1 が導通状態(オン)とな
ると(このときTr3 、Tr5 もON、Tr2 、T
4 、Tr6 はオフである。)C1 は充電されて、CV
で表される量の電荷Qがここに蓄積される。ここで、Q
=CVと表す。次に、Tr2 が導通状態(オン)となる
と(このときTr4、Tr6 もON、Tr1 、Tr3
Tr5 はオフである。)、C2 にC1 が接続され、C1
に蓄積されていた電荷Qの一部がC2 に移動する。この
移動量は、C1 とC2 との各両端の電圧差が等しくなる
ように決まる。C1 とC2 とは、同じ容量Cを有してい
るので、この移動量はQ/2である。以降、Tr1 、T
3 、Tr5 の3つとTr2 、Tr4 、Tr6 の3つと
は交互にオンとなり、オンとなったトランジスタTr1
〜Tr6 により接続された2つのコンデンサ間では電荷
が上述同様、両者に蓄積された電荷が平均されるように
移動する。上記初期状態を時刻t=0とし、以降クロッ
ク毎にt=1、2、…と時刻をカウントすることとし、
表1にt=0〜12におけるコンデンサC1 〜C5 に蓄
積される電荷の推移と、十分時間が経った平衡状態とを
示す。表1において、C1 〜C5 の欄に示す数字は上記
電荷Qに対する各コンデンサに蓄積される電荷の比であ
り、またnは十分大きな自然数である。
Next, the principle operation of this switched capacitor circuit will be described. In the initial state where no electric charge is stored in the capacitors C 1 to C 5 , the signal input terminal 2 is connected to the power source to supply the voltage V. Then, clocks φ 1 and φ 2 are applied to the gate electrodes of the respective transistors Tr 1 to Tr 6 , but when Tr 1 first becomes conductive (ON) (at this time, Tr 3 and Tr 5 are also ON, Tr 2 , T
r 4 and Tr 6 are off. ) C 1 is charged and CV
An amount of charge Q represented by is accumulated here. Where Q
= CV Next, when Tr 2 becomes conductive (ON) (at this time, Tr 4 , Tr 6 are also ON, Tr 1 , Tr 3 ,
Tr 5 is off. ), C 1 is connected to C 2 and C 1
Part of the electric charge Q accumulated in C moves to C 2 . This amount of movement is determined so that the voltage difference between both ends of C 1 and C 2 becomes equal. Since C 1 and C 2 have the same capacity C, this movement amount is Q / 2. After that, Tr 1 , T
Three of r 3 and Tr 5 and three of Tr 2 , Tr 4 , and Tr 6 are alternately turned on, and the turned-on transistor Tr 1
As described above, the charge moves between the two capacitors connected by ~ Tr 6 so that the charges accumulated in the two capacitors are averaged. The initial state is set to time t = 0, and thereafter, the times are counted as t = 1, 2, ...
Table 1 shows the transition of the charges accumulated in the capacitors C 1 to C 5 at t = 0 to 12 and the equilibrium state after a sufficient time has passed. In Table 1, the numbers shown in the columns C 1 to C 5 are the ratios of the charges accumulated in each capacitor to the charges Q, and n is a sufficiently large natural number.

【0019】[0019]

【表1】 従来のコンデンサ1個のスイッチトキャパシタ回路と、
本実施形態のコンデンサ5個のスイッチトキャパシタ回
路を比較する。同一の電圧Vをスイッチトキャパシタ回
路の両端に印加した場合、クロックの1サイクル当たり
に流れる電荷量は、前者においてはQであるのに対し、
後者の定常的な状態においてはQ/5である。つまり、
本実施形態において流れる電流は従来の1/5であり、
その等価抵抗値Rは前者の5倍となる。すなわち、本実
施形態における抵抗値は、次のようになる。
[Table 1] Switched capacitor circuit with one conventional capacitor,
A switched capacitor circuit having five capacitors according to this embodiment will be compared. When the same voltage V is applied to both ends of the switched capacitor circuit, the amount of charge flowing per clock cycle is Q in the former case,
In the latter steady state, it is Q / 5. That is,
The current that flows in this embodiment is ⅕ of the conventional one,
The equivalent resistance value R is 5 times that of the former. That is, the resistance value in this embodiment is as follows.

【0020】 R=5/fC ……(2) スイッチトキャパシタの数をN個にすれば、その抵抗値
Rは、 R=N/fC ……(3) となる。
R = 5 / fC (2) If the number of switched capacitors is N, the resistance value R is R = N / fC (3).

【0021】このように、本実施形態によれば、スイッ
チトキャパシタを接続する数を増やすことによって、抵
抗値を大きくすることができる。従って、従来得られな
かった大抵抗を得ることができる。
As described above, according to this embodiment, the resistance value can be increased by increasing the number of connected switched capacitors. Therefore, it is possible to obtain a large resistance which has never been obtained.

【0022】さらに、スイッチング周波数fを調整する
ことで、抵抗値Rを変更できる。そこで、半導体集積回
路において、抵抗値の絶対値を任意のものに設定できる
という効果も得られる。すなわち、半導体集積回路にお
ける拡散抵抗等は抵抗値の絶対値を決定することが困難
であるが、本回路では、スイッチング周波数の調整によ
って、その絶対値を所望のものに設定できる。
Furthermore, the resistance value R can be changed by adjusting the switching frequency f. Therefore, the effect that the absolute value of the resistance value can be set to an arbitrary value in the semiconductor integrated circuit is also obtained. That is, it is difficult to determine the absolute value of the resistance value of the diffused resistance or the like in the semiconductor integrated circuit, but in this circuit, the absolute value can be set to a desired one by adjusting the switching frequency.

【0023】[実施形態2]図3は、本発明の実施形態
であって、フォトダイオードからの電流信号を電圧信号
に変換する信号処理回路の構成図である。スイッチトキ
ャパシタ回路10は、図1に示したスイッチトキャパシ
タ回路であって上記実施形態1で説明したものである。
このスイッチトキャパシタ回路10の一方の端子42は
接地され、他方の端子41は、出力端と反転入力端が接
続されたバッファアンプ11の非反転入力端に接続され
ている。そして、この非反転入力端には、信号発生源で
あるフォトダイオード14が接続されている。このフォ
トダイオード14は、通常集積回路に外付けされるが、
同一の集積回路内に形成し、ここにのみ光が当たるよう
にしてもよい。
[Embodiment 2] FIG. 3 is an embodiment of the present invention and is a block diagram of a signal processing circuit for converting a current signal from a photodiode into a voltage signal. The switched capacitor circuit 10 is the switched capacitor circuit shown in FIG. 1 and is the same as that described in the first embodiment.
One terminal 42 of the switched capacitor circuit 10 is grounded, and the other terminal 41 is connected to the non-inverting input terminal of the buffer amplifier 11 to which the output terminal and the inverting input terminal are connected. The photodiode 14 which is a signal generation source is connected to the non-inverting input terminal. This photodiode 14 is usually externally attached to an integrated circuit,
They may be formed in the same integrated circuit so that only this area is exposed to light.

【0024】この信号処理回路の動作を説明する。フォ
トダイオード14により生ずる電流信号i(t) は、クロ
ックφ1 、φ2 が印加されているスイッチトキャパシタ
回路10を電流i(t) としてアースに流れる。このと
き、これによって、スイッチトキャパシタ回路10では
等価抵抗値Rに応じて電位差を生じ、その上流側である
バッファアンプ11の非反転入力端には、電圧信号v
(t) =R・i(t) が生じる。ここで、バッファアンプ1
1は非反転入力端に対して高インピーダンスであり、電
圧信号v(t) に影響を及ぼすことなく、出力にv(t) に
応じた十分な電流能力を持つ電圧信号を出力する。すな
わち、フォトダイオード14に生じる僅かな電流信号を
十分な電流能力の信号に変換することができる。
The operation of this signal processing circuit will be described. The current signal i (t) generated by the photodiode 14 flows to the ground as the current i (t) in the switched capacitor circuit 10 to which the clocks φ 1 and φ 2 are applied. At this time, this causes a potential difference in the switched capacitor circuit 10 according to the equivalent resistance value R, and the voltage signal v is applied to the non-inverting input terminal of the buffer amplifier 11 on the upstream side thereof.
(t) = R · i (t) occurs. Here, the buffer amplifier 1
1 has a high impedance with respect to the non-inverting input terminal, and outputs a voltage signal having a sufficient current capacity corresponding to v (t) at the output without affecting the voltage signal v (t). That is, a slight current signal generated in the photodiode 14 can be converted into a signal having sufficient current capability.

【0025】そして、スイッチトキャパシタ回路10は
実施形態1で説明したように、容量C、スイッチング周
波数fを実用的なものに維持しつつ、十分大きな抵抗値
を得ることができる。
As described in the first embodiment, the switched capacitor circuit 10 can obtain a sufficiently large resistance value while keeping the capacitance C and the switching frequency f practical.

【0026】[実施形態3]図4は、本発明の実施形態
であって、フォトダイオードからの電荷信号を電圧信号
に変換する信号処理回路の構成図である。スイッチトキ
ャパシタ回路20、21は、図1に示したものと、同一
構成である。このスイッチトキャパシタ回路20、21
の各一端は接地され、各他端はバッファアンプ22、2
3の非反転入力端にそれぞれ接続されている。バッファ
アンプ22の非反転入力端には、フォトダイオード25
が接続されている。バッファアンプ22、23の出力
は、コンパレータ26の2つの入力とされている。
[Third Embodiment] FIG. 4 is a block diagram of a signal processing circuit according to an embodiment of the present invention, which converts a charge signal from a photodiode into a voltage signal. The switched capacitor circuits 20 and 21 have the same configuration as that shown in FIG. This switched capacitor circuit 20, 21
Has one end grounded and the other end having buffer amplifiers 22, 2
3 are respectively connected to the non-inverting input terminals. The photodiode 25 is connected to the non-inverting input terminal of the buffer amplifier 22.
Is connected. The outputs of the buffer amplifiers 22 and 23 are two inputs of the comparator 26.

【0027】この信号処理回路の動作を説明する。フォ
トダイオード25が接続されたバッファアンプ22の出
力信号は、実施形態2と同じである。この出力信号は、
スイッチトキャパシタ回路20におけるスイッチングノ
イズやオフセット電圧を含んでいる。そこで、フォトダ
イオードが接続されていない以外はスイッチトキャパシ
タ回路20及びバッファアンプ22からなる系と同一構
成のスイッチトキャパシタ回路21及びバッファアンプ
23からなる系を設け、両系の出力の差をコンパレータ
26から取り出す。両系で生じるスイッチングノイズ、
オフセット電圧は基本的に等しいので、信号端子28に
得られる出力信号から、これらスイッチングノイズ、オ
フセット電圧を相殺、除去することができる。なお、回
路中の抵抗は、処理の安定化を保持するためのものであ
る。
The operation of this signal processing circuit will be described. The output signal of the buffer amplifier 22 to which the photodiode 25 is connected is the same as that in the second embodiment. This output signal is
It includes switching noise and offset voltage in the switched capacitor circuit 20. Therefore, a system including a switched capacitor circuit 21 and a buffer amplifier 23 having the same configuration as the system including the switched capacitor circuit 20 and the buffer amplifier 22 except that the photodiode is not connected is provided, and the difference between the outputs of both systems is output from the comparator 26. Take it out. Switching noise generated in both systems,
Since the offset voltages are basically equal to each other, these switching noise and offset voltage can be canceled and removed from the output signal obtained at the signal terminal 28. The resistance in the circuit is for keeping the processing stable.

【0028】[0028]

【実施例1】図4に示した実施形態の回路において、ス
イッチトキャパシタ回路20、21のコンデンサの容量
を1pF、スイッチング周波数を30kHz程度、抵抗
値を100kΩ程度に設定し、フォトダイオード25か
らの信号を実際に処理してみた。この結果を図5に示
す。このように、好適な光−電圧変換特性が得られるこ
とが理解される。
Example 1 In the circuit of the embodiment shown in FIG. 4, the capacitance of the capacitors of the switched capacitor circuits 20 and 21 is set to 1 pF, the switching frequency is set to about 30 kHz, and the resistance value is set to about 100 kΩ. I actually processed. The result is shown in FIG. In this way, it is understood that suitable light-voltage conversion characteristics can be obtained.

【0029】[0029]

【実施例2】図6に、図3の実施形態2と同様の回路を
ディスクリート部品で構成した実験例の構成を示す。こ
の例では、コンデンサC1 〜C5 を100pF、とし、
交流の信号源からの信号を1μFのコンデンサを介し、
バッファアンプ11に入力した。実際の半導体集積回路
では、コンデンサC1 〜C5 は1pF程度のものが用い
られた。
[Embodiment 2] FIG. 6 shows a structure of an experimental example in which a circuit similar to that of the embodiment 2 in FIG. 3 is composed of discrete components. In this example, the capacitors C 1 to C 5 are 100 pF,
The signal from the AC signal source is passed through a 1 μF capacitor,
Input to the buffer amplifier 11. In an actual semiconductor integrated circuit, a capacitor C 1 -C 5 was employed of about 1 pF.

【0030】スイッチング周波数を31.4kHzとし
て、信号源の周波数を変更した際のバッファアンプ11
の出力の状態を図6に示す。ここで、図5におけるS
1,S2,S3の点で、アースした場合の出力の特性を
示している。また、ゲインは、入力信号レベルと出力信
号レベルの比であり、位相は、入力信号の位相と出力信
号の位相差である。
The buffer amplifier 11 when the frequency of the signal source is changed with the switching frequency set to 31.4 kHz
FIG. 6 shows the output state of the. Here, S in FIG.
The points of 1, S2 and S3 show the output characteristics when grounded. The gain is the ratio of the input signal level to the output signal level, and the phase is the phase difference between the input signal and the output signal.

【0031】図7より、スイッチトキャパシタの数を増
加することで、抵抗値が大きく、信号の減衰が小さくな
っていることが理解される。なお、この図においては、
通常の表記に合わせ、トランジスタTrをスイッチで表
した。
From FIG. 7, it is understood that the resistance value is increased and the signal attenuation is decreased by increasing the number of switched capacitors. In this figure,
The transistor Tr is represented by a switch in accordance with usual notation.

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

【図1】 実施形態1の回路構成図である。FIG. 1 is a circuit configuration diagram of a first embodiment.

【図2】 スイッチングクロックを示す波形図である。FIG. 2 is a waveform diagram showing a switching clock.

【図3】 実施形態2の回路構成図である。FIG. 3 is a circuit configuration diagram of a second embodiment.

【図4】 実施形態3の回路構成図である。FIG. 4 is a circuit configuration diagram of a third embodiment.

【図5】 実施例1の光−電圧変換特性図である。5 is a light-voltage conversion characteristic diagram of Example 1. FIG.

【図6】 実施例2の回路構成図である。FIG. 6 is a circuit configuration diagram of a second embodiment.

【図7】 実施例2の処理特性図である。FIG. 7 is a processing characteristic diagram of the second embodiment.

【図8】 従来の等価抵抗回路の回路構成図である。FIG. 8 is a circuit configuration diagram of a conventional equivalent resistance circuit.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 〜C5 コンデンサ、Tr1 〜Tr6 トランジス
タ、2 信号入力端子、3 接地端子、10,20,2
1 スイッチトキャパシタ回路、11,22,23 バ
ッファアンプ、12 入力端子、14,25 フォトダ
イオード、26コンパレータ。
C 1 -C 5 capacitors, Tr 1 to Tr 6 transistors, 2 signal input terminal, 3 a ground terminal, 10,20,2
1 switched capacitor circuit 11,22,23 buffer amplifier, 12 input terminals, 14,25 photodiode, 26 comparator.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 一端が定電圧源に接続されたコンデンサ
の他端を、切り換えスイッチにより、第1端子又は第2
端子に交互に接続するスイッチトキャパシタを複数設
け、 1つのスイッチトキャパシタの第2端子を隣接するスイ
ッチトキャパシタの第1端子に接続することによって、
複数のスイッチトキャパシタを順次接続すると共に、 隣接する2つのスイッチトキャパシタにおけるスイッチ
の切り換えの極性を反対として、隣接する2つのスイッ
チトキャパシタのコンデンサ同士を間欠的に接続し、 最初のスイッチトキャパシタの第1端子と最後のスイッ
チトキャパシタの第2端子の間の等価抵抗として作用す
ることを特徴とするスイッチトキャパシタ回路。
1. A first terminal or a second terminal of a capacitor, one end of which is connected to a constant voltage source
By providing a plurality of switched capacitors that are alternately connected to the terminals, and connecting the second terminal of one switched capacitor to the first terminal of the adjacent switched capacitor,
A plurality of switched capacitors are sequentially connected, the polarity of the switching of the two adjacent switched capacitors is opposite, and the capacitors of the two adjacent switched capacitors are intermittently connected to each other, and the first terminal of the first switched capacitor is connected. And a second terminal of the last switched capacitor, which acts as an equivalent resistance.
【請求項2】 請求項1に記載のスイッチトキャパシタ
回路を用いた信号処理回路であって、 非反転入力端に信号が入力され、反転入力端が接続され
た出力端から信号を出力するバッファアンプと、 一端が上記バッファアンプの非反転入力端に接続され、
他端が定電圧源に接続された等価抵抗回路と、 を有し、 上記等価抵抗回路が請求項1に記載のスイッチトキャパ
シタ回路であることを特徴とする信号処理回路。
2. A signal processing circuit using the switched capacitor circuit according to claim 1, wherein a signal is input to a non-inverting input terminal and a signal is output from an output terminal to which the inverting input terminal is connected. And one end is connected to the non-inverting input end of the buffer amplifier,
An equivalent resistance circuit, the other end of which is connected to a constant voltage source, and the equivalent resistance circuit is the switched capacitor circuit according to claim 1.
【請求項3】 請求項1に記載のスイッチトキャパシタ
回路であって、 反転入力端と出力端が接続された第1及び第2のバッフ
ァアンプと、 一端が上記第1及び第2のバッファアンプの非反転入力
端にそれぞれ接続され、他端が定電圧源に接続された第
1及び第2の等価抵抗回路と、 第1及び第2のバッファアンプの出力が2つの入力端に
入力され、両バッファアンプの出力の差についての信号
を出力する差動増幅器と、 を有し、 上記第1及び第2の等価抵抗回路は、実質的に同一構成
の請求項1に記載のスイッチトキャパシタ回路であると
共に、上記第1及び第2のバッファアンプのいずれか一
方にのみ信号を入力して、差動増幅器の出力に出力信号
を得ることを特徴とする信号処理回路。
3. The switched capacitor circuit according to claim 1, wherein the first and second buffer amplifiers have an inverting input terminal and an output terminal connected to each other, and one end of the first and second buffer amplifiers. The first and second equivalent resistance circuits connected to the non-inverting input terminal and the other end connected to the constant voltage source, and the outputs of the first and second buffer amplifiers are input to the two input terminals, and A differential amplifier that outputs a signal regarding the difference between the outputs of the buffer amplifiers, and the first and second equivalent resistance circuits are the switched capacitor circuit according to claim 1 having substantially the same configuration. At the same time, the signal processing circuit is characterized in that a signal is input only to one of the first and second buffer amplifiers to obtain an output signal at the output of the differential amplifier.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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