JPH11103223A - ニューロオペアンプ回路 - Google Patents

ニューロオペアンプ回路

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JPH11103223A
JPH11103223A JP26061197A JP26061197A JPH11103223A JP H11103223 A JPH11103223 A JP H11103223A JP 26061197 A JP26061197 A JP 26061197A JP 26061197 A JP26061197 A JP 26061197A JP H11103223 A JPH11103223 A JP H11103223A
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neuro
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capacitor
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Hiroshi Higuchi
浩 樋口
Ichiro Imaizumi
市郎 今泉
Takahiro Todate
高広 戸舘
Masahito Honma
聖人 本間
Kokuriyou Kotobuki
国梁 寿
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TAKATORI IKUEIKAI KK
Kokusai Electric Corp
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TAKATORI IKUEIKAI KK
Kokusai Electric Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来のニューロオペアンプ回路では、電圧増
幅率が大きく変動し、それを抑制しようとすると、回路
を小型化できないという問題点があったが、本発明で
は、電圧増幅率の変動を抑制でき、回路を小型化できる
ニューロオペアンプ回路を提供する。 【解決手段】 多段に接続するときには、奇数段目の演
算容量ユニット22と、偶数段目の演算容量ユニット2
2とを互いに逆向きに接続するニューロオペアンプ回路
である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、マッチドフィルタ
等に用いられるニューロオペアンプ回路に係り、特にニ
ューロオペアンプを多段に接続しても電圧増幅率の変動
を抑制できるニューロオペアンプ回路に関する。
【0002】
【従来の技術】マッチドフィルタやアナログフィルタの
構成部分であるサンプルホールド回路は、ニューロオペ
アンプ回路を多段に接続したもので実現することができ
る。
【0003】ニューロオペアンプ回路を利用した従来の
サンプルホールド回路の一例について、図2を用いて説
明する。図2は、従来のサンプルホールド回路の一例を
表す構成ブロック図である。
【0004】図2に示すように、従来のサンプルホール
ド回路は、第1のスイッチ1と、ニューロオペアンプ回
路2と、第2のスイッチ3とから基本的に構成されてい
る。つまり、従来のサンプルホールド回路は、第1のス
イッチ1と、ニューロオペアンプ回路2とから構成され
る第1のブロックと、第2のスイッチ3と、ニューロオ
ペアンプ回路2とから構成される第2のブロックとを交
互に多段に接続したものである。
【0005】以下、各部を具体的に説明する。第1のス
イッチ1は、図3に示すように、外部から入力されるク
ロック信号を反転するインバータ11と、P〜Sの4つ
の端子を備え、例えばクロック信号が「1」のときにの
み端子Qと端子Sとの間を短絡するCMOSスイッチ1
2とから構成されている。図3は、第1のスイッチの一
例を表す構成ブロック図である。ここで、クロック信号
は、1ビットのディジタル信号であり、周期的に「1」
と「0」とを繰り返し出力するようになっている。
【0006】また、クロック信号は、端子Pにそのまま
入力され、インバータ11によって反転されたクロック
信号は、端子Rに入力されている。そして、外部から入
力される電圧信号は、そのまま端子Qに入力され、端子
Sは、外部に電圧信号を出力する端子となっている。
【0007】つまり、第1のスイッチ1は、クロック信
号が「1」であると、CMOSスイッチ12の端子Pに
は「1」が、端子Rには、インバータ11を介して
「0」が入力され、端子Pに印加される電圧が端子Rに
印加される電圧よりも高くなるので、端子Qと端子Sと
が短絡し、端子Qに入力される電圧信号が端子Sを介し
て外部に出力されるようになっている。ニューロオペア
ンプ回路2は、第1のスイッチ1又は第2のスイッチ3
から入力された電圧信号を特定の増幅率で増幅して出力
するものであり、具体的には、後述する。
【0008】第2のスイッチ3は、図3に示す第1のス
イッチ1とほぼ同様のものであるが、クロック信号がC
MOSスイッチ12の端子R′にそのまま入力され、イ
ンバータ11により反転されたクロック信号がCMOS
スイッチ12の端子P′に入力されているところが異な
っている。
【0009】つまり、第2のスイッチ3は、クロック信
号として第1のスイッチ1と同じものが入力されている
と、第1のスイッチ1のCMOSスイッチ12の端子Q
と端子Sとが短絡しているときには、CMOSスイッチ
12の端子Q′と端子S′とが短絡していないようにな
っている。尚、第2のスイッチ3のCMOSスイッチ1
2の端子を表す符号には区別のためにダッシュを付加す
ることとした。
【0010】ここで、ニューロオペアンプ回路2につい
て具体的に、図4を参照しつつ説明する。図4は、汎用
のニューロオペアンプ回路2の一例を表す構成ブロック
図である。ニューロオペアンプ回路2は、図4に示すよ
うに、複数のPチャネルMOSトランジスタとNチャネ
ルMOSトランジスタとを備えた、いわゆるプッシュプ
ル型の増幅器である3段インバータ21と、複数の入力
容量C1〜Cnと、フィードバック容量であるCfとか
ら構成されている。ここで、電源電圧は、Vddであると
している。
【0011】汎用のニューロオペアンプ回路2では、複
数の電圧信号V1〜Vnの入力を各々対応する入力容量
C1〜Cnを介して受けることにより、次の[数1]で
表される演算を行い、電圧信号Vout を出力するように
なっている。
【0012】
【数1】
【0013】以下では、説明を簡略にするために、入力
される電圧信号及び入力容量を1つである場合に限って
説明する。この場合のニューロオペアンプ回路は、具体
的には図5に示すように、3段インバータ21と、演算
容量ユニット22とから構成されているものである。図
5は、ニューロオペアンプ回路2の一例を表す構成ブロ
ック図である。
【0014】ここで、演算容量ユニット22は、入力容
量C1と、フィードバック容量Cfとを1つの素子とし
て実現したもので、具体的には、図6(a)に示すよう
なマスクパターンを備えた素子である。図6は、演算容
量ユニット22のマスクパターンの一例を表す説明図で
ある。
【0015】図6(a)に示すように、演算容量ユニッ
ト22では、コンデンサC1,Cfの電極を細かく分割
して千鳥状に配列してある。これは、各コンデンサとし
て機能する電極の形状がマスクパターンの加工ばらつき
によって、コンデンサの容量が規格通りにならないこと
を考慮して、各電極ごとに、ばらつきを分散して、第1
のコンデンサC1と第2のコンデンサCfとの容量の比
を1に近づけるためである。
【0016】演算容量ユニット22の第1のコンデンサ
C1は、図5に示すように、その端子の一方を入力端子
に、また、他方を第2のコンデンサCfの一方の端子に
接続されている。尚、以下、入力端子を端子Aと称し、
第2のコンデンサCfの両端の端子をそれぞれ端子B、
端子Cと称することとする。
【0017】従って、上記第1のコンデンサC1の両端
は、それぞれ端子Aと端子Bとに接続されていることと
なり、3段インバータは、端子Bから入力された電圧信
号を増幅して端子Cに出力し、さらにフィードバック容
量Cfを介して、出力した電圧信号を帰還して入力され
るようになっている。
【0018】そして、図2に示すニューロオペアンプ回
路2の端子Cは、第1のスイッチ1又は第2のスイッチ
3を介して次段のニューロオペアンプ回路2の端子Aに
接続されている。
【0019】ここで、従来のニューロオペアンプ回路の
動作について説明すると、初段のニューロオペアンプ回
路2の端子Aに入力される電圧信号V0と、当該ニュー
ロオペアンプ回路2の端子Cから出力され、次段のニュ
ーロオペアンプ回路2の端子Aに入力される電圧信号V
1との関係を数式で表すと、次の[数2]に示されるも
のとなる。
【0020】
【数2】
【0021】理論的には、C1=Cfとすることがで
き、この場合は、C1/Cfが1となるので、[数2]
は、次の[数3]のようになる。
【0022】
【数3】
【0023】従って、3段インバータ21に対応するブ
ロックの一つ一つは、しきい値電圧Vdd/2に対して電
圧増幅率1の反転オペアンプと同様に動作するようにな
る。
【0024】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のニューロオペアンプ回路では、第1のコンデンサと
第2のコンデンサとの容量を現実には一致させることが
できず、それらの比に従って、出力する電圧信号が変動
し、かつ実際の回路に適用する場合には、多段に接続し
て用いるため、かかる電圧信号の変動が累積して、電圧
増幅率が大きく変動するという問題点があった。
【0025】また、上記従来のニューロオペアンプ回路
では、演算容量ユニットにおけるコンデンサの電極を複
数に分割し、千鳥状に配置しているために、演算容量ユ
ニットを実現する回路のサイズを小さくすることができ
ないという問題点があった。
【0026】本発明は上記実情に鑑みて為されたもの
で、電圧増幅率の変動を抑制でき、サイズを縮小できる
ニューロオペアンプ回路を提供することを目的とする。
【0027】
【課題を解決するための手段】上記従来例の問題点を解
決するための請求項1記載の発明は、ニューロオペアン
プ回路において、演算容量ユニットと3段インバータと
を備え、多段に接続されるニューロオペアンプ回路であ
って、偶数段目の演算容量ユニットを逆向きに接続する
ことを特徴としており、多段に接続しても、奇数段目で
発生した増幅率の変動を偶数段目で相殺して抑制でき
る。
【0028】上記従来例の問題点を解決するための請求
項2記載の発明は、請求項1記載のニューロオペアンプ
回路において、演算容量ユニットにてコンデンサとして
働く電極が、1コンデンサに対して1又は2の電極の組
で実現されていることを特徴としており、ニューロオペ
アンプ回路を小型化できる。
【0029】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面を参照
しながら説明する。本発明に係るニューロオペアンプ回
路(本回路)は、容量比のずれがマスクパターンの形状
によって決まるため、各段の容量比のずれが一定である
ことに着目して、奇数段目の演算容量ユニットで発生し
た電圧増幅率の変動を偶数段目の演算容量ユニットで相
殺するように配線したもので、電圧増幅率の変動を抑制
できるものである。
【0030】すなわち、本回路は、第1のコンデンサC
1と第2のコンデンサCfとが同じ容量を有しているこ
とに着目して、偶数段目の第2のコンデンサCfのマス
クパターンを第1のコンデンサC1のマスクパターンに
擬制して用い、第1のコンデンサC1のマスクパターン
を第2のコンデンサCfのマスクパターンとして擬制し
て用いるものである。
【0031】本回路を図1を使って説明する。図1は、
本回路を利用したサンプルホールドの概略構成ブロック
図である。尚、図1では、各ブロックの間にあるべき第
1のスイッチ及び第2のスイッチを省略している。
【0032】本回路は、図2を用いて説明した従来のニ
ューロオペアンプ回路と同様に、3段インバータ21
と、演算容量ユニット22とを備えているものである
が、各段の接続の状態が少々異なっている。
【0033】すなわち、本回路では、初段など奇数番目
の段にあたるブロックの端子Cから出力される電圧信号
は、次段(偶数番目の段)にあたるブロックの端子Aで
はなく、端子Cに出力されるようになっている。また、
偶数番目の段のブロックは、端子Aを出力端子とし、当
該端子Aから出力される電圧信号は、次段(奇数番目の
段)のブロックの端子Aに出力されるようになる。
【0034】ここで、このようにした場合の初段のニュ
ーロオペアンプ回路2の端子Aに入力される電圧信号V
0と、当該ニューロオペアンプ回路2の端子Cから次段
のニューロオペアンプ回路2の端子Cに出力される電圧
信号V1との関係は、従来と同様に[数2]で表される
ものとなるが、V1の入力を受けたニューロオペアンプ
回路2の端子Aから、さらに次段のニューロオペアンプ
回路2の端子Aに出力される電圧信号V2は、V2とV
1との関係が次の[数4]で表されることとなる。
【0035】
【数4】
【0036】従って、V2とV0との関係は、[数4]
に[数2]を代入して、次の[数5]に表されるものと
なる。
【0037】
【数5】
【0038】すなわち、本回路の奇数番目のブロックが
出力する電圧信号は必ず[数2]のV1に等しくなり、
本回路の偶数番目のブロックが出力する電圧信号は必ず
V0に等しくなる。
【0039】つまり、本回路によれば、多段に接続して
も電圧増幅率の変動を抑制することができる効果があ
り、このように接続することによって、演算容量ユニッ
ト22のコンデンサの電極を多数に分割する必要もなく
なるため、例えば、演算容量ユニット22を図6(b)
に示すように2つの電極で実現でき、ニューロオペアン
プ回路2を小型化できる効果がある。また、電極を分割
する場合にも、分割の個数を1コンデンサにつき、2〜
3個程度として、ニューロオペアンプ回路2を小型化す
ることも考えられる。
【0040】
【発明の効果】請求項1記載の発明によれば、多段に接
続されるニューロオペアンプ回路であって、偶数段目の
演算容量ユニットを逆向きに接続するニューロオペアン
プ回路としているので、多段に接続しても、奇数段目で
発生した増幅率の変動を偶数段目で相殺して抑制できる
効果がある。
【0041】請求項2記載の発明によれば、演算容量ユ
ニットにおいてコンデンサとして働く電極が1又は2の
電極の組で実現された請求項1記載のニューロオペアン
プ回路としているので、多段に接続しても、奇数段目で
発生した増幅率の変動を偶数段目で相殺して抑制できる
ことを利用して、電極の分割の数を少なくすることがで
き、従って演算容量ユニットを小型にして、ニューロオ
ペアンプ回路を小型化できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本回路を利用したサンプルホールドの概略構成
ブロック図である。
【図2】従来のサンプルホールド回路の一例を表す構成
ブロック図である。
【図3】第1のスイッチの一例を表す構成ブロック図で
ある。
【図4】汎用のニューロオペアンプ回路2の一例を表す
構成ブロック図である。
【図5】ニューロオペアンプ回路2の一例を表す構成ブ
ロック図である。
【図6】演算容量ユニット22のマスクパターンの一例
を表す説明図である。
【符号の説明】
1…第1のスイッチ、 2…ニューロオペアンプ回路、
3…第2のスイッチ、 11…インバータ、12…C
MOSスイッチ、 21…3段インバータ、22…演算
容量ユニット
フロントページの続き (72)発明者 戸舘 高広 東京都中野区東中野三丁目14番20号 国際 電気株式会社内 (72)発明者 本間 聖人 東京都中野区東中野三丁目14番20号 国際 電気株式会社内 (72)発明者 寿 国梁 東京都世田谷区北沢三丁目5番18号鷹山ビ ル 株式会社鷹山内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 演算容量ユニットと3段インバータとを
    備え、多段に接続されるニューロオペアンプ回路であっ
    て、偶数段目の演算容量ユニットを逆向きに接続するこ
    とを特徴とするニューロオペアンプ回路。
  2. 【請求項2】 ニューロオペアンプ回路の演算容量ユニ
    ットにおけるコンデンサとして働く電極が、1コンデン
    サに対して1又は2の電極の組で実現されていることを
    特徴とする請求項1記載のニューロオペアンプ回路。
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