JPH11150454A - 全差動構成サンプル/ホールド比較回路 - Google Patents

全差動構成サンプル/ホールド比較回路

Info

Publication number
JPH11150454A
JPH11150454A JP9317561A JP31756197A JPH11150454A JP H11150454 A JPH11150454 A JP H11150454A JP 9317561 A JP9317561 A JP 9317561A JP 31756197 A JP31756197 A JP 31756197A JP H11150454 A JPH11150454 A JP H11150454A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
differential
sample
hold
pair
differential amplifier
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.)
Granted
Application number
JP9317561A
Other languages
English (en)
Other versions
JP3799147B2 (ja
Inventor
Yoshio Nishida
芳雄 西田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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 NEC Corp filed Critical NEC Corp
Priority to JP31756197A priority Critical patent/JP3799147B2/ja
Publication of JPH11150454A publication Critical patent/JPH11150454A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3799147B2 publication Critical patent/JP3799147B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Analogue/Digital Conversion (AREA)
  • Manipulation Of Pulses (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 デジタル雑音やスイッチのオンオフに伴うチ
ャージインジェクション等に強くして、比較誤差の少な
い差動構成S/H比較回路を得る。 【解決手段】 差動増幅器4に対して、差動入力信号V
in,Vinバーと、差動基準電圧Vref ,Vref バーとを
入力として供給し、正相入力信号Vinと正相基準電圧V
ref とを差動増幅し、また逆相差動入力信号Vinバーと
逆相基準電圧Vref バーとを差動増幅する。これら差動
出力を一対の差動出力としてS/H回路2へ供給してホ
ールドする。この差動ホールド出力を、オフセットキャ
ンセル用のオートゼロ用コンデンサC3,C4を介して
差動比較器3へ供給する。サンプル/ホールド用のスイ
ッチSW1aとSW1bとを同時にオンオフ制御し、ま
たSW2aとSW2bとを同時にオンオフ制御すること
で、デジタル雑音やスイッチのオンオフに伴うチャージ
インジェクション等に強くなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は全差動構成サンプル
/ホールド比較回路に関し、特にデジタル雑音やスイッ
チの開閉に伴うチャージインジェクションに対してより
強い全差動構成サンプル/ホールド比較回路に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】従来からデジタル信号処理LSIへの集
積化を目的として、CMOS技術によるA/D(アナロ
グ/デジタル)変換器(ADC)の開発が行われてきて
いる。この種のADCには、電源ノイズ、デジタルノイ
ズに強いことが要求され、このADC回路のキー回路と
なる比較器にも、同様に、耐ノイズ性が要求される。
【0003】この耐ノイズ性を高める比較器として差動
構成の比較器があるが、この構成では、MOSトランジ
スタのばらつきに起因するオフセットが大きくなるとい
う問題があり、LSIの性能上、これを低減することが
要求される。また、集積化を考慮して、A/D変換方式
に主に直並列型が用いられることから、S/H(サンプ
ル/ホールド)機能を備えることも望まれている。
【0004】かかる要求を満たす比較器として、例え
ば、1989年電子情報通信学会発行の研究報告(集積
回路)であるICD(インテグレーテッドサーキットア
ンドデバイス)89−114のpp17〜24に開示の
回路がある。この回路では、入力段にオフセットキャン
セル機能を有する差動増幅器を設け、入力換算オフセッ
トを低減すると共に、ADCへの内蔵を考慮してS/H
機能を併せ持つ比較器となっている。この回路構成を図
3に示す。
【0005】図3を参照すると、入力段には、差動増幅
器4が設けられており、この差動増幅器4の差動入力の
うちの正相入力にはスイッチSW1を介してアナログ入
力信号Vinが供給され、その逆相入力には基準電圧Vre
f が供給されている。そして、この差動増幅器4の差動
入力間にはスイッチSW2が設けられている。
【0006】この差動増幅器4の差動出力はS/H回路
2へ導入されている。このS/H回路2は、当該差動出
力ラインに夫々直列に挿入されてこの差動出力をオンオ
フするスイッチSW3a,SW3bと、スイッチSW3
a,SW3bの各出力と基準電位点VB1との間に夫々
接続されてこれ等差動出力をホールドするためのホール
ドコンデンサC1,C2を有する。
【0007】更に、この一対のホールド出力は、差動増
幅器4のオフセットを除去するためのコンデンサC3,
C4を夫々介して比較器3の差動入力となっている。
尚、コンデンサC3,C4はスイッチSW4a,SW4
bを夫々介して基準電位点VB2に接続されている。
【0008】かかる構成において、以下にその動作につ
き述べるが、ここで、スイッチSW3aとSW3b、ス
イッチSW4aとSW4bとは、夫々互いに同一の動作
をなすために、以下の説明では、SW3,SW4と夫々
記す。
【0009】サンプリング動作の前の段階としてオート
ゼロ動作がある。すなわち、スイッチSW2,SW3,
SW4をオンとし、差動増幅器4が有するオフセットを
コンデンサC3,C4に蓄える動作であり、これはオー
トゼロ動作と称されており、よって、コンデンサC3,
C4はオートゼロ用容量と呼ばれる。
【0010】その後、スイッチSW2,SW4がオフと
なると同時にスイッチSW1がオンとなり、アナログ入
力信号Vinがサンプリングされる。このとき、コンデン
サC3,C4には、オートゼロ動作時の電圧が蓄えられ
ており、これにより差動増幅器4が有するオフセットが
キャンセルされることになる。
【0011】その後、スイッチSW3がオフとなり、コ
ンデンサC1,C2には差動増幅器4の出力電圧、すな
わち、その時の入力電圧Vinの情報である基準電圧Vre
f との差電圧がホールドされることになる。次段の差動
比較器3は入力段の差動増幅器4による入力電圧Vinと
基準電圧Vref との差電圧を増幅するものであり、これ
により、S/H回路2及び差動比較器3の全てのオフセ
ット電圧が、入力換算で差動増幅器4の利得分の1に低
減されることになる。また、スイッチSW1〜SW4と
容量C3,C4とにより差動増幅器4のオフセットがキ
ャンセルされるのである。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】従来のこの種の全差動
型S/H比較回路では、一つの基準電圧と一つの入力電
圧とを比較する構成であるために、デシタル回路部から
発生される雑音やスイッチの開閉に伴うチャージインジ
ェクション等により、比較誤りが発生し易くなるという
問題がある。
【0013】本発明の目的は、デジタル雑音やスイッチ
の開閉に伴うチャージインジェクション等に対してより
強い構成として比較誤差を少なくする様にした全差動型
S/H比較回路を提供することである。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、入力信
号を増幅する差動増幅器と、この差動増幅器の差動出力
を夫々サンプル/ホールドするサンプル/ホールド手段
と、このサンプル/ホールド手段の一対の出力を差動入
力とする差動比較器とを含む全差動構成サンプル/ホー
ルド比較回路であって、前記差動増幅器は、一対の差動
入力と一対の基準電圧とを入力とすることを特徴とする
全差動構成サンプル/ホールド比較回路が得られる。
【0015】そして、前記一対の差動入力は正逆相入力
信号であり、前記一対の基準電圧は正相基準電圧である
ことを特徴とし、また、前記差動増幅器は、前記正相入
力信号と前記正相基準電圧とを一対の差動入力とする第
1の差動増幅手段と、前記逆相入力信号と前記逆相基準
電圧とを一対の差動入力とする第2の差動増幅手段とを
有することを特徴とし、更にはまた、前記第1及び第2
の差動増幅手段の各出力は共通出力とされていることを
特徴とする。
【0016】更に、サンプル動作時に前記正逆相入力信
号を同時に前記差動増幅器へ供給し、ホールド動作時に
同時に前記差動増幅器から切離す手段を含み、またオー
トゼロ動作時に前記差動増幅器の各入力間を短絡する手
段とを含むことを特徴とする。
【0017】本発明の作用を述べる。入力段の差動増幅
器を、一対の正逆相入力信号と一対の正逆相基準電圧と
を入力とする二対の差動入力構成とすることにより、デ
ジタル回路等からの同相雑音に強い回路となる。また、
サンプル動作時に正逆相入力信号を同時に差動増幅器へ
供給し、ホールド動作時に同時に差動増幅器から切離す
ようにスイッチを制御することで、当該スイッチのオン
オフ動作に起因するチャージインジェクション等に強い
特性が得られる。
【0018】
【発明の実施の形態】以下に図面を参照しつつ本発明の
実施例につき説明する。
【0019】図1は本発明の実施例の回路図であり、図
3と同等部分は同一符号により示している。図1を参照
すると、入力段の差動増幅器4は、一対の正逆相入力V
in,反転Vin(上バーで示す)と、一対の正逆相基準電
圧Vref ,反転Vref (上バーで示す)とを入力とする
構成である。
【0020】一対の正逆相入力Vin及び反転Vinはスイ
ッチSW1b,SW1aを夫々介して差動増幅器4へ入
力されており、一対の正逆相基準電圧Vref 及び反転V
refは直接差動増幅器4へ入力されており、正相入力信
号Vinと正相基準電圧Vrefとが第1の一対の差動入力
となり、また逆相入力信号Vinバーと逆相基準電圧Vre
f バーとが第2の一対の差動入力となっている。
【0021】そして、スイッチSW2aが当該第1の一
対の差動入力(VinとVerf )との間の短絡をオンオフ
するように接続されており、またスイッチSW2bが当
該第2の一対の差動入力(VinバーとVerf バー)との
間の短絡をオンオフするように接続されている。
【0022】これ等第1及び第2の一対の差動入力は差
動増幅器4内で夫々差動増幅されて、これ等差動出力は
互いに共通接続されて、一つの一対の差動出力となって
S/H回路2へ供給される。このS/H回路2以降の構
成は図3の従来例のそれと同一であり、その説明は省略
する。
【0023】図2は図1の差動増幅器4の具体例を示し
た全体回路図であり、図1と同等部分は同一符号にて示
している。図3を参照すると、差動増幅器4において
は、スイッチSW1bを介した正相入力信号Vinと正相
基準電圧Vref とが、夫々ゲートに供給され、かつ互い
にソースが共通接続されて差動接続とされたNチャネル
MOSトランジスタN1,N4を有し、このソース共通
接続点と基準電位点(アース)との間に設けられた定電
流源I1と当該トランジスタN1,N4とによって第1
の差動増幅部が構成される。
【0024】また、スイッチSW1aを介した逆相入力
信号Vinバーと逆相基準電圧Vrefバーとが夫々ゲート
に供給され、かつ互いにソースが共通接続されて差動接
続とされたNチャネルMOSトランジスタN3,N2を
有し、このソース共通接続点と基準電位点(アース)と
の間に設けられた定電流源I2と当該トランジスタN
2,N3とによって第2の差動増幅部が構成される。
【0025】これ等第1及び第2の差動増幅部の差動出
力は、共通の能動負荷であるPチャネルMOSトランジ
スタP1,P2により導出されて、S/H回路2へ入力
される。以後は、図3の従来例と同一である。
【0026】スイッチSW1aとSW1bとは同時にオ
ンオフ動作を行い、またスイッチSW2aとSW2bと
は同時にオンオフ動作を行うもので、図3の従来回路の
スイッチSW1,SW2と同等機能を有するものであ
る。
【0027】入力段の差動増幅器4は一対の差動入力V
in,Vinバーと、一対の基準電圧Vref ,Vref バーを
有する構成であるので、デジタル回路からの雑音に対し
て強い特性を有することになる。また、入力と基準電圧
との間のスイッチSW1a,SW1bが同一動作を行
い、またSW2a,SW2bが同一動作を行うので、ス
イッチのオンオフによるチャージインジェクションによ
る影響は非常に小さくなる。
【0028】図2に示した回路構成の差動増幅器4は入
力の差動電圧に対する基準電圧の差電圧間の利得はシン
グルエンド構成と同一である。また、スイッチを含めて
入力から出力への信号経路は両信号経路で同一であるの
で、差動信号のバスランスがとれており、同相雑音に強
い構成である。
【0029】尚、一対の差動入力信号VinとVinバー及
び一対の基準電圧VREF とVREF バーとの関係の一例を
図4に示す。図4では、入力信号を正弦波状とした場合
のものである。正相信号Vinに対する逆相信号Vinバー
は図4(A)の如くなっているとし、また、正相信号V
inに対応する基準電圧VREF が図4(B)であるものと
すると、逆相信号Vinバーに対応する基準電圧VREF バ
ーは図4(C)の様になる。
【0030】すなわち、一対の基準電圧は同士は中心電
圧に対して互いに対称の関係の電圧である。この場合に
おける各差電圧は、入力信号Vinの最大値の時間では、
夫々ΔVで示す様になり、これ等両ΔVの絶対値は共に
等しい値になり、どの時間でもこの関係は同一であるこ
とは明白である。
【0031】
【発明の効果】以上説明した様に、本発明によれば、一
対の差動入力と一対の基準電圧とを有する差動増幅器
と、S/H回路と、差動比較器にて構成されているの
で、デシタル回路からの雑音やスイッチのオンオフ動作
に伴うチャージインジェクション等に強くなり、結果と
して比較誤差がより少ない正確な比較結果を得ることが
できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例の構成を示す図である。
【図2】図1の具体例を示す回路図である。
【図3】従来の全差動構成S/H比較回路の例を示す図
である。
【図4】一対の差動入力と一対の基準電圧との関係の一
例を示す図である。
【符号の説明】
2 S/H回路 3 差動比較器 4 差動増幅器 C1,C2 ホールドコンデンサ C3,C4 オートゼロ用コンデンサ SW1〜SW4 スイッチ

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力信号を増幅する差動増幅器と、この
    差動増幅器の差動出力を夫々サンプル/ホールドするサ
    ンプル/ホールド手段と、このサンプル/ホールド手段
    の一対の出力を差動入力とする差動比較器とを含む全差
    動構成サンプル/ホールド比較回路であって、前記差動
    増幅器は、一対の差動入力と一対の基準電圧とを入力と
    することを特徴とする全差動構成サンプル/ホールド比
    較回路。
  2. 【請求項2】 前記一対の差動入力は正逆相入力信号で
    あり、前記一対の基準電圧は正相基準電圧であることを
    特徴とする請求項1記載の全差動構成サンプル/ホール
    ド比較回路。
  3. 【請求項3】 前記差動増幅器は、前記正相入力信号と
    前記正相基準電圧とを一対の差動入力とする第1の差動
    増幅手段と、前記逆相入力信号と前記逆相基準電圧とを
    一対の差動入力とする第2の差動増幅手段とを有するこ
    とを特徴とする請求項2記載の全差動構成サンプル/ホ
    ールド比較回路。
  4. 【請求項4】 前記第1及び第2の差動増幅手段の各出
    力は共通出力とされていることを特徴とする請求項3記
    載の全差動構成サンプル/ホールド比較回路。
  5. 【請求項5】 前記第1の差動増幅手段は、互いにソー
    スが共通接続され各ゲートに前記正相入力信号及び前記
    正相基準電圧が夫々供給された一対の第1及び第2の差
    動トランジスタを有し、前記第2の差動増幅手段は、互
    いにソースが共通接続され各ゲートに前記逆相入力信号
    及び前記逆相基準電圧が夫々供給された一対の第3及び
    第4の差動トランジスタを有し、前記第1及び第4のト
    ランジスタのドレインが共通接続され、前記第2及び第
    3のトランジスタのドレインが共通接続されていること
    を特徴とする請求項4記載の全差動構成サンプル/ホー
    ルド比較回路。
  6. 【請求項6】 サンプル動作時に前記正逆相入力信号を
    同時に前記差動増幅器へ供給し、ホールド動作時に同時
    に前記差動増幅器から切離す手段を含むことを特徴とす
    る請求項1〜5いずれか記載の全差動構成サンプル/ホ
    ールド比較回路。
  7. 【請求項7】 ホールド動作時に前記差動増幅器の各入
    力間を短絡する手段とを含むことを特徴とする請求項1
    〜6いずれか記載の全差動構成サンプル/ホールド比較
    回路。
JP31756197A 1997-11-19 1997-11-19 全差動構成サンプル/ホールド比較回路 Expired - Fee Related JP3799147B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP31756197A JP3799147B2 (ja) 1997-11-19 1997-11-19 全差動構成サンプル/ホールド比較回路

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP31756197A JP3799147B2 (ja) 1997-11-19 1997-11-19 全差動構成サンプル/ホールド比較回路

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH11150454A true JPH11150454A (ja) 1999-06-02
JP3799147B2 JP3799147B2 (ja) 2006-07-19

Family

ID=18089641

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP31756197A Expired - Fee Related JP3799147B2 (ja) 1997-11-19 1997-11-19 全差動構成サンプル/ホールド比較回路

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3799147B2 (ja)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007060430A1 (de) 2006-12-15 2008-07-24 Mitsubishi Electric Corp. Integrierte Halbleiter-Schaltung
US7642846B2 (en) 2007-10-30 2010-01-05 Aptina Imaging Corporation Apparatuses and methods for providing offset compensation for operational amplifier
US7733168B2 (en) 2005-11-21 2010-06-08 Panasonic Corporation Fully differential comparator and fully differential amplifier
KR101051685B1 (ko) 2004-06-30 2011-07-25 매그나칩 반도체 유한회사 스위치드 커패시터를 사용한 옵셋 보정 회로 및 그 방법
CN112398451A (zh) * 2019-08-15 2021-02-23 联詠科技股份有限公司 差动比较电路
WO2022137993A1 (ja) * 2020-12-21 2022-06-30 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 コンパレータ及び固体撮像素子
CN112398451B (zh) * 2019-08-15 2024-06-04 联詠科技股份有限公司 差动比较电路

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9245650B2 (en) 2013-03-15 2016-01-26 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101051685B1 (ko) 2004-06-30 2011-07-25 매그나칩 반도체 유한회사 스위치드 커패시터를 사용한 옵셋 보정 회로 및 그 방법
US7733168B2 (en) 2005-11-21 2010-06-08 Panasonic Corporation Fully differential comparator and fully differential amplifier
DE102007060430A1 (de) 2006-12-15 2008-07-24 Mitsubishi Electric Corp. Integrierte Halbleiter-Schaltung
US7551116B2 (en) 2006-12-15 2009-06-23 Mitsubishi Electric Corporation Semiconductor integrated circuit performing a voltage comparison and preventing deterioration of a voltage comparison accuracy
DE102007060430B4 (de) * 2006-12-15 2011-11-10 Mitsubishi Electric Corporation Integrierte Halbleiter-Schaltung
US7642846B2 (en) 2007-10-30 2010-01-05 Aptina Imaging Corporation Apparatuses and methods for providing offset compensation for operational amplifier
CN112398451A (zh) * 2019-08-15 2021-02-23 联詠科技股份有限公司 差动比较电路
CN112398451B (zh) * 2019-08-15 2024-06-04 联詠科技股份有限公司 差动比较电路
WO2022137993A1 (ja) * 2020-12-21 2022-06-30 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 コンパレータ及び固体撮像素子

Also Published As

Publication number Publication date
JP3799147B2 (ja) 2006-07-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5838200A (en) Differential amplifier with switched capacitor common mode feedback
US6380806B1 (en) Differential telescopic operational amplifier having switched capacitor common mode feedback circuit portion
JP2934488B2 (ja) 電圧比較器
US7649486B2 (en) Flash A/D converter
US7525383B2 (en) Differential amplifier
EP0363332A2 (en) High resolution, fully differential CMOS comparator
US20100164770A1 (en) Multi-stage comparator with offset canceling capacitor across secondary differential inputs for high-speed low-gain compare and high-gain auto-zeroing
US6812784B2 (en) Amplifier common-mode feedback systems for use with switched-capacitor structures
JP2001189633A (ja) 差動増幅器、コンパレータ、及びa/dコンバータ
JP2006115003A (ja) サンプルホールド回路およびそれを用いたパイプラインad変換器
JP3839027B2 (ja) Ad変換器
KR20150049429A (ko) 입력 공통모드 전압 샘플링 기반의 차동 증폭기 및 그를 이용한 비교기
US7701256B2 (en) Signal conditioning circuit, a comparator including such a conditioning circuit and a successive approximation converter including such a circuit
US6954169B1 (en) 1/f noise, offset-voltage charge injection induced error cancelled op-amp sharing technique
JP3340280B2 (ja) パイプライン型a/dコンバータ
US7532069B2 (en) Differential amplifying circuit
EP1315290A1 (en) Pseudo-differential amplifier and analog-to-digital converter using the same
US7405625B1 (en) Common-mode control structures and signal converter systems for use therewith
JP3799147B2 (ja) 全差動構成サンプル/ホールド比較回路
JPH0845298A (ja) 差動サンプル・ホールド回路
JP2001016079A (ja) チョッパ型電圧比較回路
KR20060047265A (ko) 차동 증폭기, 2단 증폭기, 및 아날로그/ 디지털 변환기
JP2707471B2 (ja) 集積回路用のサンプルホールド増幅器
US8471753B1 (en) Pipelined analog-to-digital converter and method for converting analog signal to digital signal
CN114142839A (zh) 比较器及应用其的模数转换器

Legal Events

Date Code Title Description
RD01 Notification of change of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421

Effective date: 20050310

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20050822

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20060424

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100428

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110428

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120428

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120428

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130428

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130428

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140428

Year of fee payment: 8

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees