JPH11274868A - チョップ型増幅器 - Google Patents

チョップ型増幅器

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JPH11274868A
JPH11274868A JP7156698A JP7156698A JPH11274868A JP H11274868 A JPH11274868 A JP H11274868A JP 7156698 A JP7156698 A JP 7156698A JP 7156698 A JP7156698 A JP 7156698A JP H11274868 A JPH11274868 A JP H11274868A
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JP
Japan
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output
noise
potential
switch
capacitor
Prior art date
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Pending
Application number
JP7156698A
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English (en)
Inventor
Shigeya Taguchi
滋也 田口
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Publication date
Application filed by Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の技術はリセットスイッチ、入力線寄生
容量に起因するノイズの影響が大きく、かつ回路構成が
大きかった。 【解決手段】 チョップ型増幅器において、オペアンプ
の出力端に直列にキャパシタを接続し、該キャパシタの
他端をDC電位とフローティングを選択できるスイッチ
に接続することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はチョップ型増幅器に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、図8にしめすようなチョップ型増
幅器では、オペアンプ1の負入力端5にノイズが混入す
るとそのノイズ成分が増幅されオペアンプ1の出力電位
として出力され、精度よく増幅動作を行うことができな
いという問題があった。混入するノイズとしては、この
ノードの寄生容量Cvを介した(kTCv)1/2の熱雑
音およびリフレッシュスイッチのフィードスルーノイズ
がある。
【0003】この問題点の解決策としては例えば特開平
4−3588号公報に開示される技術が提案されてい
る。当該公報には高いS/N比を得るように構成された
回路が開示されている。当該回路の動作を図9を用いて
簡単に説明する。
【0004】この回路には非信号出力時の出力を蓄積す
る第1の蓄積手段11、12と、信号出力時の出力を蓄
積する第2の蓄積手段13、14及び前記第1の蓄積手
段11、12の出力Vout1と前記第2の蓄積手段13、
14の出力Vout2とを減算する手段が設けられている。
【0005】非信号出力時のチョップ型増幅器出力V
out1はオフセット電位(オペアンプ1自体の雑音に起因
する電位)Voと、増幅された熱雑音に起因する電位V
sの和、すなわち出力電位Vout1=Vo+Vsである。
【0006】一方信号出力時のチョップ型増幅器の出力
out2は上記電位Voと上記電位Vs及び入力信号成分
の電位Viとの和、すなわち出力電位Vout2=Vo+V
s+Viとなる。
【0007】上記Vout1=Vo+Vsを第1の蓄積手段
11、12に蓄積し、上記Vout2=Vo+Vs+Viを
第2の蓄積手段13、14に蓄積し、減算手段により当
該Vout1と当該Vout2とを減算処理すれば入力信号成分
の電位Viの値が得られる。
【0008】スイッチ4=OFF、スイッチ11=OF
F、スイッチ13=OFFの状態である時、スイッチ3
=ONとなると負入力端5はオペアンプ1のオフセット
電位Voにセットされる。スイッチ3がOFFした時点
で負入力端5はフローティングとなり、チョップ型増幅
器の出力は上記電位Voに上記電位Vsが加わったも
の、すなわちVo+Vsとなる。
【0009】この状態でスイッチ11をONし、容量1
2にオペアンプ1出力電位分(Vo+Vs)の電荷が蓄
積される。蓄積した状態で再びスイッチ11をOFFに
し、スイッチ4をONにして、信号を読み込む。
【0010】このときオペアンプの出力は、信号電荷を
sigとするとオフセット電位Voに熱雑音を増幅した
電位Vsが加わったものにさらに信号分の電位(Qsig
/Cf)が加わった電位、すなわち(Vo+Vs+Q
sig/Cf)となる。
【0011】この電位分の電荷はスイッチ13=ONと
することで容量14に蓄えられる。最終的な出力は(V
out2−Vout1)で得られる。この減算処理によって図1
0に示す回路のオフセット電位(Vo)と熱雑音(V
s)が除去されるので、高S/N比の得られる増幅器と
なる。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来のよ
うに回路を構成した場合、最終的な増幅器出力を求める
時、容量の差でノイズをキャンセルするので、対になる
スイッチ同士あるいは対になる容量同士を精度よく形成
しなければ雑音を充分に除去することができず、かえっ
て雑音を重畳することにもなりかねない。また減算処理
回路を設ける必要があり、回路縮小化にも問題がある。
【0013】
【課題を解決するための手段】チョップ型増幅器におい
て、当該増幅器出力端とオペアンプ間にはノイズキャン
セルキャパシタが直列に接続され、かつ当該ノイズキャ
ンセルキャパシタの他端をDC電位に接続できるスイッ
チが設けられていることを特徴とする。
【0014】本発明によれば、リセットスイッチから混
入する熱雑音およびフィードスルーノイズ、あるいは入
力線寄生容量より混入する熱雑音等を除去することがで
きる。
【0015】すなわち、非信号出力時には容量の一端に
前記ノイズ出力を印加し他端にDC電位を印加すること
でチャージ量を固定しておき、次に信号を出力するとき
には前記DC電位印加端をフローティング状態で出力す
る。このとき信号成分に前記ノイズ成分が重畳されて出
力されるので、そのそれぞれの差をとることで回路出力
値を知ることができる。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、この発明の一実施例を図面
に従い説明する。図1に本発明のチョップ型増幅器を示
す。
【0017】同回路はオペアンプ1とリセットスイッチ
3とフィードバックキャパシタ2とノイズキャンセルキ
ャパシタ9とから構成されている。オペアンプ1の負入
力端5と出力端7とはフィードバックキャパシタ2によ
りフィードバックがかけられており、当該キャパシタ2
をリセットするためにリセットスイッチ3が接続されて
いる。以下の説明では本発明に係る増幅器の動作を非信
号出力時と信号出力時とに場合分けして説明する。
【0018】(非信号出力時の本願増幅器の動作)非信
号出力時の本願増幅器の動作をPhase1〜3の3段
階に分けて説明する。なおPhase1〜3ではスイッ
チ4=OFF、スイッチ11=ONの状態である。
【0019】・Phase1:この時の回路の様子を図
2に示す。図示するようにリセットスイッチ3=ON、
スイッチ8=ONの状態である。リセットスイッチ3=
ONなので、オペアンプ1の負入力端5と出力端7の電
位は等しく、フィードバックキャパシタ2にはチャージ
の蓄積は行われない。
【0020】オペアンプ1の出力端7には第1基準電位
ref1及びオフセット電位Voの和、すなわちVref1
Voが出力される。しかし、スイッチ8=ONの状態で
あるため、チョップ型増幅器出力VoutとしてVref2
出力される。
【0021】・Phase2:この時の回路の様子を図
3に示す。図示するように各スイッチの状態についてP
hase1と異なる点はリセットスイッチ3=OFFと
なっている点である。
【0022】この時、上記出力端7にはリセットスイッ
チ3のフィードスルーノイズ及び熱雑音に起因する電位
Vnとオフセット電位Voと第1基準電位Vref1との
和、すなわち電位(Vn+Vo+Vref1)が出力され
る。しかしスイッチ8=ONの状態であるため、チョッ
プ型増幅器出力Voutには第2基準電位Vref2が出力さ
れる。
【0023】ノイズキャンセルキャパシタ9の出力側に
はQ2=Cnc・{Vref2−(Vref1+Vo+Vn)}の
電荷が蓄積される。
【0024】・Phase3:この時の回路の様子を図
4に示す。図示するように各スイッチの状態についてP
hase2と異なる点はスイッチ8=OFFとなってい
る点である。
【0025】この時、ノイズキャンセルキャパシタ9の
出力側には上記電荷Q2とホールドキャパシタ12に蓄
積されている電荷Ch・Vref2の和、すなわち電荷Q3
2+(Ch・Vref2)が蓄えられている。
【0026】(信号出力時の本願増幅器の動作)信号出
力時の本願増幅器の動作をPhase4〜5の2段階に
分けて説明する。
【0027】・Phase4:この時の回路の様子を図
5に示す。図示するようにPhase3の状態からスイ
ッチ4=ON状態とする。入力端Vinに信号電荷Qs
入力され、フィードバックキャパシタ2において積分さ
れる。この積分によるオペアンプ1の出力端7の電位変
動は、Qs/Cfである。したがって、上記オペアンプの
出力端7からは(Vn+Vo+Vref1+Qs/Cf)が出力
される。
【0028】また、この時ノイズキャンセルキャパシタ
9の出力側での電位の変動はない。このときのチョップ
型増幅器出力Voutは、電荷保存の式より、 Ch・Vout+Cnc{Vout−(Vref1+Vo+Vn+Qs
f)}=Cnc・{Vref2−(Vref1+Vo+Vn)} したがって、 Vout=Vref2+Cnc/(Cnc+Ch)・Qs/Cf となる。
【0029】・Phase5:この時の回路の様子を図
6に示す。図示するようにPhase4と異なる点はス
イッチ11=OFFとなっている点である。スイッチ1
1=OFFとすることでPhase4におけるチョップ
型増幅器出力Vout1=Vref2+Cnc/(Cnc+Ch)・
s/Cfが出力される。この値にはリセットスイッチ3
のフィードスルーノイズ及び熱雑音に起因する電位Vn
とオフセット電位Voは含まれない。つまり、当該Vn
当該Voが非信号出力時を基準として、信号による変化
を与えることにより上記VnおよびVoが除去された出力
を得ることができる。
【0030】ここで、上記Phase1〜Phase4
までの上記出力端7およびノード10における電位変化
シミュレーション結果を図7のグラフに示す。
【0031】・Phase1:オペアンプ出力7は第1
基準電位Vref1で決まる電位となっている。 ・Phase2:ノード7にはスイッチ3によるフィー
ドスルーノイズ、熱雑音等ノイズが増幅された結果が出
力されている。 ・Phase3:Phase2の状態を保っている。 ・Phase4:ノード7の電位はPhase2の電位
と信号が増幅された電位が重畳されて出力されている。
この変化に対応した変化がノード10に現れている。こ
の電位をホールドしてPhase1に戻る。
【0032】以上、詳細に説明したようにフィードバッ
クキャパシタへのチャージ混入によるノイズおよび熱雑
音等増幅されるノイズが除去できるので、良好なアンプ
特性を得ることができる。
【0033】
【発明の効果】本発明によれば、フィードバックキャパ
シタへのチャージ混入によるノイズおよび熱雑音等増幅
されるノイズが除去できるので、良好なアンプ特性を得
ることができる。
【0034】また出力は容量の比に比例するので動作精
度が向上する。しかも、減算処理回路を設ける必要が無
く、回路縮小化が容易である。
【0035】また、第2基準電位Vref2を変化させるこ
とで容易に出力をDCシフトし、次段の回路へ入力する
ことができる。
【0036】また、第1基準電位Vref1および第2基準
電位Vref2を同一とすると、電源の数を減らすことがで
き、レイアウト面積あるいは外部回路が縮小できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るチョップ型増幅器の回路図であ
る。
【図2】Phase1における、本発明に係るチョップ
型増幅器の状態図である。
【図3】Phase2における、本発明に係るチョップ
型増幅器の状態図である。
【図4】Phase3における、本発明に係るチョップ
型増幅器の状態図である。
【図5】Phase4における、本発明に係るチョップ
型増幅器の状態図である。
【図6】Phase5における、本発明に係るチョップ
型増幅器の状態図である。
【図7】本発明に係るチョップ型増幅器の動作を示すシ
ミュレーション結果を表す図である。
【図8】ノイズ対策がなされている従来のチョップ型増
幅器の回路図である。
【図9】ノイズ対策がなされていない従来のチョップ型
増幅器の回路図である。
【符号の説明】
1 オペアンプ 2 フィードバックキャパシタ 3 リセットスイッチ 4 スイッチ 5 オペアンプ負入力端 6 オペアンプ正入力端 7 オペアンプ出力端 8 スイッチ 9 ノイズキャンセルキャパシタ 10 出力ノード 11,13 サンプルホールドスイッチ 12,14 サンプルホールドキャパシタ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 チョップ型増幅器において、当該増幅器
    出力端とオペアンプ間にはノイズキャンセルキャパシタ
    が直列に接続され、かつ当該ノイズキャンセルキャパシ
    タの他端をDC電位に接続できるスイッチが設けられて
    いることを特徴とするチョップ型増幅器。
JP7156698A 1998-03-20 1998-03-20 チョップ型増幅器 Pending JPH11274868A (ja)

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JP7156698A JPH11274868A (ja) 1998-03-20 1998-03-20 チョップ型増幅器

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JPH11274868A true JPH11274868A (ja) 1999-10-08

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JP7156698A Pending JPH11274868A (ja) 1998-03-20 1998-03-20 チョップ型増幅器

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