JPS59224906A - チヨツパ形増幅回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 この発明はチョッパ形増幅回路に適用して特に有効な技
術に関するもので、たとえば、半導体集積回路により構
成されたスイッチド・キャパシタ・フィルタによる増幅
回路に利用して有効な技術に関するものである。

〔背景技術〕

本発明者が検討したところによると、チョッパ形増幅回
路は、単なる直流増幅器としての用途のほかに、例えば
低域通過フィルタとしても使用される。このチョッパ形
増幅回路は、第１図にその一例を示すように、演算増幅
器Ａと、この演算増幅器Ａの入出力間に接続されるチョ
ッパ用キャパシタＣｏと、このチョッパ用キャパシタＣ
ｏの接続方向な周期的に反転切換えするスイッチ８１゜
８１、Ｓ２，８２などによって構成される。また、その
チョッパ形増幅回路の伝達特性は、チョッパ入力回路２
０、スイッチＳ３およびフィードバック用キャパシタＣ
ｆによるスイッチドキャパシタなどによって設定される
。各スイッチ８１，８１゜８２．８２．８３は、例えば
ＭＯＳＦＥＴにより構成され、周期的に、かつ互いに重
なり合わぬように交互に導通駆動される。これ罠より、
図示例のチョッパ形増幅回路は低域通過フィルタを構成
する。

演算増幅器Ａの入力側にはチョッパ入力回路２０が、ま
たその出力側には減算回路２２が接続される。チョッパ
入力回路２０は入力信号を該入力信号よりも十分に短い
周期のクロックによってプラス方向とマイナス方向とに
交互に振分ける。また、減算回路２２は演算増幅器Ａの
出力のエンベロープを取出す。つまり、入力回路２０で
一旦交流化された入力信号が演算増幅回路Ａで増幅され
た後、再び元の信号め形態に戻される。

また、この種のチョッパ形増幅回路は、半導体基体上に
集積して形成することができる。この場合、上記チョッ
パ用キャパシタｃｏも、その半導体基体上に形成される
。第２図は、その半導体基体上に形成されたチョッパ用
キャパシタＣＯの一例を示す。同図に示すように、チョ
ッパ用キャパシタＣｏは、半導体基体１０の表面絶縁層
１２の上にポリシリコン層１４を設け、さらにその上に
酸化絶縁膜１６とアルミニウム電極１８を層状に設ける
ことにより形成される。

しかしながら、上述したごときチョッパ形増幅回路では
、上記演算増幅器Ａのフィードバック回路に浮遊容量Ｃ
ｓが寄生した場合に、その浮遊容量Ｃｓの影響を受けや
すいという問題があることが本発明者によって明らかに
された。すなわち、この浮遊容量Ｃｓは、特に上記チョ
ッパ用キャパシタＣＯの回りに寄生しやすい。例えば第
２図に示したチョッパ用キャパシタＣｏを使用する回路
では、そのキャパシタＣｏの一方の電極となるポリシリ
コン層１４と半導体基体１０の間に生ずる容量が、第１
図に示すように、チョッパ用キャパシタＣｏの片側に浮
遊容量Ｃｓとして寄生する。

このような浮遊容量Ｃｓが寄生していると、第１図に示
した例では、スイッチＳ１が閉じたときに、増幅器への
出力ＯＵＴ側からその浮遊容量Ｃｓに充電が行なわれ、
次にスイッチＳ２が閉じてチョッパ用キャパシタＣｏが
反転接続されると、その浮遊容量Ｃｓに充電された電荷
が演算増幅器Ａの入力側の仮想接地点に放電される。つ
まり、その浮遊容ｔＣｓがあたかも上記フィードバック
用キャパシタＣｆに並列に接続されたとの等価な結果を
生じてしまう。この結果、浮遊容量Ｃｓによるフィード
バック効果が現われてフィードバック用キャパシタＣｆ
の効果が擾乱され、これＫより増幅利得および周波数特
性などに悪い影響をもたらす。

〔発明の目的〕

本発明の一つの目的は、フィードバンク回路の浮遊容量
の影響を低減したチョッパ形増幅回路を提供することに
ある。

本発明の一つの目的は、利得の安定なチョッパ形増幅回
路を提供することにある。

本発明の一つの目的は、周波数特性の安定なチョッパ形
増幅回路を提供することにある。

本発明の一つの目的は、半導体集積回路に適合したスイ
ッチドキャパシタ技術を提供することにある。

本発明の一つの目的は、フィードバック回路に寄生する
浮遊容量によって生じる影響をなくして、利得あるいは
周波数特性などが乱されるのを確実に防止できるように
したチョッパ形増幅回路な提供することＫある。

この発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴に
ついては、本明細書の記述および添附図面から明らかに
なるであろう。

〔発明の概要〕

本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、下記のとおりである。

すなわち、演算増幅器と、この演算増幅器の入出力間に
接続されるチョッパ用キャパシタと、このチョッパ用キ
ャパシタに流れる光電電流の方向な制御するスイッチと
からなるチョッパ形増幅回路において、上記チョッパ用
キャパシタをその充電電流の方向別に分けて設げ、これ
によりフィードバック回路に寄生する浮遊容量によって
生じる影響をなくして、利得あるいは周波数特性などが
乱れるのを確実に防止するという目的を達成するもので
ある。

〔実施例〕

以下、この発明の代表的な実施例な図面を参照しながら
説明する。

なお、図面において同一あるいは相当する部分は同一符
号で示す。

第３図は、この発明によるチョッパ形増幅回路の一実施
例を示す。同図に示すチョッパ形増幅回路は、演算増幅
器Ａと、この演算増幅器Ａの入出力間に接続される２つ
のチョッパ用キャパシタＣｏｌ、Ｃｏ２と、このチョッ
パ用キャパシタＣｏｌ。

Ｃｏ２の両端にそれぞれ直列に挿入されたスイッチ８１
，８１，８２．８２などによって構成される。また、そ
のチョッパ形増幅回路の伝達特性は、チョッパ入力回路
２０、スイッチＳ３およびフィードバック用キャパシタ
Ｃｆによるスイッチドキャパシタなどによって設定され
る。各スイッチＳＬ、８１，８２，８２．Ｓ３は、例え
ばＭＯＳＦＥＴにより構成される。各スイッチＳｌ、Ｓ
ｌ。

８２．８２．Ｓ３は、第４図に示すような多相クロック
信号φ１．φ２．φ３．φ４によって、周期的に、かつ
互いに重なり合わぬように交互に導通駆動される。これ
により、実施例のチョッパ形増幅回路は、１／ｆ雑音特
性にすぐれた低域通過フィルタを構成する。

演算増幅器Ａの入力側にはチョッパ入力回路２０が、ま
たその出力側には減算回路２２が接続される。チョッパ
入力回路２０は、入力信号を該入力信号よりも十分に短
い周期のクロックによってプラス方向とマイナス方向に
交互に振分ける。また、減算回路２２は演算増幅器Ａの
出力のエンベロープを取出す。つまり、入力回路２０で
一旦交流化された入力信号が演算増幅回路Ａで増幅され
た後、再び元の信号の形態に戻される。

また、実施例のチョッパ形増幅回路も、前述のものと同
様に、半導体基体上に集積して形成され、これとともに
、上記チョッパ用キャパシタＣｏｌ。

Ｃｏ２もその半導体基体上に形成される。そのチョッパ
用キャパシタＣｏｄ、Ｃｏ２は、第２図な援用して示す
ように、半導体基体１００表面絶縁層１２の上にポリシ
リコン層１４を設け、さらにその上に酸化絶縁膜１６と
アルミニウム電極１８な層状に設けることにより形成さ
れる。従って、この実施例の場合も、チョッパ用キャパ
シタＣｏｌ。

Ｃｏ２の一方の電極となるポリシリコン層】４と半導体
基体１００間に生ずる容量が、第３図に示すように、チ
ョッパ用キャパシタＣｏｌ、Ｃｏ２の片側に浮遊容量Ｃ
ｓとしてそれぞれ寄生する。

ここで、実施例の増幅回路では、２つのチョッパ用キャ
パシタ（’ｏｌ、Ｃｏ２が設けられている。

そして、上記スイッチＳｌ、８１，８２．Ｓ２によって
各チョッパ用キャパシタＣｏｌ、Ｃｏ２に流れる充電電
流の方向に応じて、どちらか一方が選択されるように制
御されている。つまり、充電電流の方向別に分けてチョ
ッパ用キャパシタＣｏｌ。

Ｃｏ２が設けられ、演算増幅善人の出力がプラス側に振
れたときは一方のキャパシタＣｏ１のみが接続され、ま
たマイナス側に振れたときは他方のキャパシタＣｏ２の
みが接続されるようになっている。これにより、演算増
幅器Ａの出力側からみると、一方のキャパシタＣｏｌが
常時プラス側に充電され、また他方のキャパシタＣｏ２
が常時マイナス側に充電される。この結果、各キャパシ
タＣｏ１．Ｃｏ２にそれぞれ寄生する浮遊容量Ｃ３は、
常にプラス側あるいはマイナス側に充電される一方とな
る。このため、該浮遊容量Ｃｓに充電と放電を交互に繰
返させることによるフィードバック効果は生じなくなる
。従って、フィードバック効果はその浮遊容量Ｃｓによ
る擾乱をほとんど受けなくなる。これにより、フィード
バック回路に寄生する浮遊容量によって生じる影響をな
くして、利得あるいは周波数特性などが乱されるのな確
実に防止することができる。

上記２つのチョッパ用キャパシタＣｏｌ、Ｃｏ２のそれ
ぞれの容量は、１つのチョッパ用キャパシタＣｏを用い
た場合に対して、その半分の容量に設定すればよい。つ
まり、Ｃｏ１＝Ｃｏ２＝Ｃｏ／２となるようにすればよ
い。従って、全体としての容量は特に大きくする必要が
なく、そのままでよ〜１゜ 第５図は上記チョッパ入力回路２０の一例を示す。この
回路は、入力キャパシタＣ１と、この入力キャパシタＣ
１＆２つの入力信号で交互に充放電させるスイッチ８１
４，８２３，８２４，８１３とによって構成される。各
スイッチＳ１４，８２３゜Ｓ２４，８１３の導通タイミ
ングは、第４図に示した多相クロックφ１．φ２．φ３
．φ４によって制御される。スイッチ８１４はクロック
φ１とφ４の論理和で導通する。同様に、スイッチＳ２
３はクロックφ２とφ３、スイッチ８２４はクロックφ
２とφ４、スイッチ８１３はクロックφ１とφ３の各論
理和によってそれぞれ導通する。

また、第６図は上記減算回路２２の一例を示す。

この回路は、上記演算増幅器Ａの出力をキャパシタＣ２
およびスイッチ８２．Ｓ４を介してキャパシタＣ３に導
くように構成されている。スイッチＳ２は上記クロック
φ２によって、またスイッチＳ４は上記クロックφ４に
よってそれぞれ導通駆動される。これにより、増幅器Ａ
の出力のプラス側の絶対値とマイナス側の絶対値の和が
キャパシタＣ３に充電されるようになる。つまり、元の
信号が再生される。

〔効　果〕

充電電流の方向別に分けてチョッパ用キャパシタな設け
、演算増幅器の出力の正負により切り換えることによっ
て、浮遊容量によるフィードバック効果が生じず、浮遊
容量の怒影響を除去したチョッパ形増幅回路な提供する
ことができる。

また、同様の理由により、利得の安定なチョッパ形増幅
回路を提供することができる。

また、同様の理由により、周波数特性の安定したチョッ
パ形増幅回路を提供することができる。

フィードバンク回路に寄生する浮遊容量によって生じる
影響をなくして、利得あるいは周波数特性などが乱され
るのを確実に防止したチョッパ形増幅回路を提供するこ
とができる。

以上本発明者によってなされた発明を実施例にもとづき
具体的に説明したが、この発明は上記実施例に限定され
るものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更
可能であることはいうまでもない。例えば、上記チョッ
パ用キャパシタは外付のキャパシタであってもよい。

〔利用分野〕

以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその背景となった利用分野である低域通過フィルタに
ついて説明したが、それに限定されるものではなく、例
えば、フラットな周波数特性が要求される増幅回路など
にも適用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明以外のチョッパ形増幅回路の一例を示
す回路図である。 第２図はチョッパ用キャパシタの一例を示す断面状態図
である。 第３図はこの発明によるチョッパ形増幅回路の一実施例
を示す回路図である。 第４図は各スイッチの導通タイミングの一例な示すチャ
ートである。 第５図はチョッパ入力回路の一例を示す回路図である。 第６図は元の信号を再生するための減算回路の一例を示
す回路図である。 Ａ・・・演算増幅器、Ｃｆ・・・フィードバック用キャ
パシタ、Ｃｏ、Ｃｏ１．Ｃｏ２・・・チョッパ用キャパ
シタ、Ｃｓ−浮遊容量、Ｓｌ、Ｓ２，８３，８１４゜８
１３．８２３，５２４−・・スイッチ、１０−・・半導
体基体、１２・・・表面絶縁層、１４・・・ポリシリコ
ン層、１６・・・酸化絶縁膜、１８・・・アルミニウム
電極、２０・・・チョッパ入力回路、２２・・・減算回
路、ＣＩ、　Ｃ２゜Ｃ３・・・キャパシタ、φ１〜φ４
・・・スイッチの導通タイミング制御用の多相タロツク
。 代理人　弁理士　　高　橋　明　夫　、／　・４゛〜ミ 第　　１　　図 Ｃ。 第　　２　　図 第　　３　　図 δ／ｒ、ｌ／、＝−島−］ ←→　゛ Ｓｚ　　　　ｃ、２　　、”−δン　　コ　　工１　　
工Ｃ３ ｏ−＠１−ムく　士率 ６′？　　　　　　　　下Ｃ・ 一 −ＦＢ−ｖノψ 入ｎ″Ｅ′Ａ 第　　４　図 第　　５　　図 第　　６　図 ２

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、演算増幅器と、この演算増幅器の入出力間に接続さ
   れるチョッパ用キャパシタと、このチョッパ用キャパシ
   タに流れる充電電流の方向を制御するスイッチとからな
   るチョッパ形増幅回路において、上記チョッパ用キャパ
   シタなその充電電流の方向別に分けて設けたことな特徴
   とするチョッパ形増幅回路。 ２、特許請求の範囲１の回路において、上記チョッパ用
   用キャパシタが半導体基体の表面絶縁層上で層状罠形成
   されたキャパシタであることを特徴とするチョッパ形増
   幅回路。