JPS6063683A - Switched capacitor multiplier circuit - Google Patents

Switched capacitor multiplier circuit

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JPS6063683A
JPS6063683A JP17088083A JP17088083A JPS6063683A JP S6063683 A JPS6063683 A JP S6063683A JP 17088083 A JP17088083 A JP 17088083A JP 17088083 A JP17088083 A JP 17088083A JP S6063683 A JPS6063683 A JP S6063683A
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鷹取 洋
Toshiro Suzuki
鈴木 俊郎
Masabumi Kanayama
正文 金山
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Abstract

PURPOSE:To obtain a high-precision arithmetic result by eliminating an error due to a feedthrough and an error due to the offset of an amplifier by a combinational logical circuit which generates driving signals for the 1st - the 4th analog switches. CONSTITUTION:When data applied to a data input terminal 2 is ''+1'', switches 8-5 and 8-8 are turned on to fetch an analog signal applied to an input terminal 1 in a capacitor 10 temporarily. Then switches 8-6 and 8-7 are turned on to charge an output capacitor 11. When the data is ''-1'', the switches 8-6 and 8-7 are turned on directly to charge the output capacitor 11 through the input capacitor 10. When the data is ''0'', the switches 8-6 and 8-8 are turned on firstly to reset the charge in the input capacitor 10, and then the switches 8-6 and 8-7 are turned on to perform transfer to the output capacitor 11.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、スイッチドキャパシタ乗算回路に関し、特に
一方の入力にアナログ信号が、他方の入力に多値信号が
加えられ、かつスイッチドキャパシタ回路で構成された
2人力乗算回路に関するものである。
[Detailed Description of the Invention] [Field of Application of the Invention] The present invention relates to a switched capacitor multiplier circuit, and particularly to a switched capacitor multiplier circuit in which an analog signal is applied to one input, a multilevel signal is applied to the other input, and the multiplier circuit is a switched capacitor circuit. The present invention relates to a constructed two-manpower multiplication circuit.

〔発明の背景〕[Background of the invention]

従来使用されている乗算器の1つとして、トランジスタ
等の非線形特性を利用したものがある。
One of the conventionally used multipliers is one that utilizes the nonlinear characteristics of transistors and the like.

例えばトライオード領域で動作するモストランジスタの
ドレイン電圧VD1.ゲート電圧V。1とドレイン電流
■D10間には なる関係がある。ここでB1.vthlはモストランジ
スタによってきまる定数である。今、■、1.■D1を
2つのアナログ入力と考え、同様の特性を持つもう一つ
のモストランジスタのゲート電圧V。2−〇としVD□
−VDl とおけば となる。ここでB1= B2 Vtht : Vthz
とすればより1とID2の差は以下のようにV。1・V
Dlの積に比例し、 アナログ乗算器が実現される。
For example, the drain voltage VD1. of a MOS transistor operating in the triode region. Gate voltage V. There is a relationship between D10 and the drain current D10. Here B1. vthl is a constant determined by the MOS transistor. Now, ■, 1. ■ Considering D1 as two analog inputs, the gate voltage V of another MOS transistor with similar characteristics. 2-〇 and VD□
-VDl. Here, B1= B2 Vtht: Vthz
Then, the difference between 1 and ID2 is V as shown below. 1・V
Proportional to the product of Dl, an analog multiplier is realized.

しかし、この乗算器では、非線形素子のバラツキによる
出力の誤差、あるいは入力の信号振幅に依存する非線形
誤差が完全に除去できないため、高精度の演算が不可能
である。
However, this multiplier cannot completely eliminate output errors due to variations in nonlinear elements or nonlinear errors that depend on the input signal amplitude, and therefore cannot perform highly accurate calculations.

また、従来の乗算器の他の例として、スイッチドキャパ
シタを用いた采n器がある。
Another example of a conventional multiplier is a multiplier using switched capacitors.

第1図は、従来のスイッチドキャパシタ乗算器の構成図
である。
FIG. 1 is a block diagram of a conventional switched capacitor multiplier.

第1図において、6はデコーダ、12は演算増幅器、8
−1〜8−4はM OS F E T T構成されるス
イッチ、7−1〜7−2はアンド・ゲート、9は反転増
幅器、10.11はキャパシタ、■3はオア・ゲートで
ある。
In FIG. 1, 6 is a decoder, 12 is an operational amplifier, and 8
-1 to 8-4 are switches composed of MOS FET T, 7-1 to 7-2 are AND gates, 9 is an inverting amplifier, 10.11 is a capacitor, and 3 is an OR gate.

入力端子lに加えられるアナログ信号は、直接スイッチ
8−1を介するか、あるいは反転増幅器9、スイッチ8
−2を介して、入力キャパシタ10に取り込まれる。
The analog signal applied to the input terminal l can be passed directly through the switch 8-1 or through the inverting amplifier 9 and the switch 8.
-2 to the input capacitor 10.

入力端子δ、4からは、スイッチの取り込みタイミング
を定める2相りレツク信号が加えられ、この2相クロツ
クは乗算周期と同じ周期を持ち、互いにハイレベルでオ
ーバーラツプしなし)、し)わゆる2相ノンオーバーラ
ツプ・クロックである。
A two-phase clock signal is applied from the input terminal δ, 4, which determines the switch take-in timing, and this two-phase clock has the same period as the multiplication period and does not overlap with each other at high level. This is a non-overlapping clock.

スイッチδ−1,8−2の動作時間は、入力端子4に加
えられたクロックによりアンド・ゲート7−1,7−2
が同時に開かれるので、スイッチ動作も同期している。
The operating time of the switches δ-1 and 8-2 is determined by the clock applied to the input terminal 4 and the AND gates 7-1 and 7-2.
are opened at the same time, so the switch operations are also synchronous.

続いて、入力端子δに加えられたクロックにより、スイ
ッチ8−3がオンするため、キャパシタ10に蓄積され
ていた電荷は、演算増幅器12を介し、あらかじめスイ
ッチ8−4によりリセットされている出力キャノ寸シタ
11に蓄積される。すなわち、出力キャパシタ11には
、 Vo−V□X(±C1/C2) ””・(1)で表わさ
れる電圧■。ut が蓄積され、その値カタ出力端子凸
に出力される。なお、上式〇)におし)で、Cは人力キ
ャパシタ10の容量、C2番ま出力キヤパシタ11の容
量である。したがってC□−C2に設定すれば、第1図
の回路はアナログ信号とデータ(+1)の乗算器として
動作する。入力端子2には、3値データ(ずなわち−ト
1.−1.O)が入力され、アナログ入力信号と乗算さ
れるデータの1つが指定される。これらのδ値データは
デコーダ6により+1”、“−1″、“O”に変換され
、+1″のときアンド・ゲート7−2を開いて入力キャ
パシタ10にアナログ入力信号と“+1”を乗算した値
の電荷を蓄え、”−1”のときアンド・ゲ−)7−1を
開いて入力キャパシタIOKアナログ入力信号と−1′
″を乗算した値の電荷を蓄える。
Subsequently, the clock applied to the input terminal δ turns on the switch 8-3, so that the charge accumulated in the capacitor 10 is transferred via the operational amplifier 12 to the output capacitor, which has been reset by the switch 8-4 in advance. It is accumulated in the size 11. That is, the output capacitor 11 has a voltage ■ expressed as Vo−V□X(±C1/C2) ””・(1). ut is accumulated and the value is output to the output terminal convex. In the above formula (○), C is the capacitance of the human-powered capacitor 10, and C2 is the capacitance of the output capacitor 11. Therefore, by setting C□-C2, the circuit of FIG. 1 operates as a multiplier of analog signal and data (+1). Three-value data (ie, 1.-1.O) is input to the input terminal 2, and one of the data to be multiplied by the analog input signal is designated. These δ value data are converted into +1", "-1", and "O" by the decoder 6, and when it is +1", the AND gate 7-2 is opened and the input capacitor 10 is multiplied by the analog input signal and "+1". When the value is "-1", the AND gate) 7-1 is opened and the input capacitor IOK is connected to the analog input signal and -1'.
Stores a charge equal to the value multiplied by ''.

また、3値データが“O”のときには、オア・ゲート1
3を開いてリセット・スイッチ8−4をオンさせること
により、出力キャパシタ11を放電させて、出力端子5
にアース電位を出力させる。
Also, when the ternary data is “O”, the OR gate 1
3 is opened and the reset switch 8-4 is turned on, the output capacitor 11 is discharged and the output terminal 5 is turned on.
outputs ground potential.

第1図の乗算回路における第1の問題点は、スイッチ8
−1〜8−4がオンする際忙生ずるりpツクのフィード
スルーによる誤差が、データが′±1″のときと“O”
のときとで異なるため、高精度の乗算が不可能となる点
である。
The first problem with the multiplication circuit of FIG. 1 is that the switch 8
-1 to 8-4 turn on, the error due to the feedthrough of the busy Ptsk is "O" when the data is '±1'
The difference is that when , high-precision multiplication is impossible.

第2図は、第1図の問題点を説明する図である。FIG. 2 is a diagram explaining the problem of FIG. 1.

例えば、スイッチ8−3のフィードスルーについて考え
てみると、第1図に示したように、データが0”のとき
とは、スイッチ8−3がオンするflQyυセット・ス
イッチ8−4がオン状態であるため、フィードスルーに
よる誤差がない。すなわち、アナログ入力信号電圧Vエ
 と0″の乗算結果は正iK″0″となる。次に、デー
タが“+1”のとさ・Kは、第2図(→に示すように、
キャパシタ10に蓄積された電荷は、リセット・スイッ
チ8−4がオフ状態であるため、フィード“スルーに対
応した誤差が出力キャパシタ11に充電される。したが
って、データカぴ+1″のとき、出力端子5に得られる
乗算結果は、■1×(+1)+ΔVとなる。ここで、Δ
■はフィードスルーによる誤差電圧である。次に、デー
タが“=1″のときには、第2図(b)K示すように、
反転増幅器9を通してキャパシタ10に蓄積された電荷
は、やはりリセット・スイッチ8−4がオフ状態である
ため、フィードスルーに対応した誤差が出力キャパシタ
11に充電され、出力端子5にはV、X(−1)十ΔV
の乗算結果が得られる。
For example, considering the feedthrough of switch 8-3, as shown in Figure 1, when the data is 0'', switch 8-3 is on, flQyυ set, and switch 8-4 is on. Therefore, there is no error due to feedthrough. That is, the product of the analog input signal voltage Ve and 0" is positive iK"0". Next, the Tosa K whose data is “+1” is as shown in Figure 2 (→).
Since the reset switch 8-4 is in the OFF state, the charge accumulated in the capacitor 10 is charged to the output capacitor 11 by an error corresponding to the feed "through". Therefore, when the data capacitance is +1", the output terminal 5 The multiplication result obtained is 1×(+1)+ΔV. Here, Δ
■ is the error voltage due to feedthrough. Next, when the data is "=1", as shown in FIG. 2(b)K,
Since the reset switch 8-4 is still in the off state, the charge accumulated in the capacitor 10 through the inverting amplifier 9 is charged with an error corresponding to the feedthrough in the output capacitor 11, and the output terminal 5 has V, X( -1) 10ΔV
The multiplication result is obtained.

フィードスルーの原理は、第2図(Q)に示すように、
スイッチ8−3.8−1等に浮遊的なキャパシタC8が
付加されているため、スイッチ8−3゜8−1のデー)
K第2図(d)の(イ)で示すパルスが加わるごとに1
上記浮遊的キヤパシタC8によるクロストークの分だけ
電荷が流れ込み、第2図(d)の(ロ)に示すように、
これが定常的に増加していくことKもとづいている。ま
た、反転増幅器9のオフセット電圧による誤差も、呆算
器の精度を低下させる。
The principle of feedthrough is as shown in Figure 2 (Q).
Since a floating capacitor C8 is added to switch 8-3, 8-1, etc., the data of switch 8-3゜8-1)
K1 every time the pulse shown in (a) in Figure 2 (d) is added.
Charge flows in by the amount of crosstalk caused by the floating capacitor C8, and as shown in (b) of FIG. 2(d),
This is based on the fact that K increases steadily. Furthermore, errors caused by the offset voltage of the inverting amplifier 9 also reduce the accuracy of the counter.

もし、これらの誤差電圧Δ■がデータによらずに常に一
定であれば、演算増幅112のオフセット′gi庄とし
て簡単にキャンセルできるが、第1図のL路では、第2
図で説明したように、キャンセルすべき量がデータごと
に異なっているため、この誤差を取り除くことはきわめ
て困難である。
If these error voltages Δ■ are always constant regardless of the data, they can be easily canceled as the offset 'gisho' of the operational amplifier 112, but in the L path of FIG.
As explained in the figure, since the amount to be canceled differs from data to data, it is extremely difficult to remove this error.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明の目的は、このような従来の問題点を改碧し、ア
ナログ信号と多値信号の積をとる場合に、多値信号の値
によって生ずるフィードスルーによる誤差および増幅器
のオフセットによる誤差をなくシ、高精度の演算結果を
得ることができるスイッチドキャパシタ乗算回路を提供
することにある。
An object of the present invention is to improve upon such conventional problems and eliminate errors caused by feedthrough and amplifier offset caused by the value of the multi-value signal when taking the product of an analog signal and a multi-value signal. Another object of the present invention is to provide a switched capacitor multiplication circuit that can obtain highly accurate calculation results.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

上記目的を達成するため、本発明のスイッチドキャパシ
タ乗算回路は、多値データと2相クロツクにしたがい、
Mlのアナログ・スイッチを駆動してアナログ信号を入
力キャパシタに蓄え、蓄えられた信号を第2のアナログ
・スイッチをイiして演算増幅器に付加された出力キャ
パシタに転送し、該信号を出力するスイッチドキャパシ
タ乗算回路において、上記人力午ヤ〆シタの両電極をア
ース電位に接続する第3.第4のアナログ・スイッチと
、多値データと2相クロツクから上記多31〜第4のア
ナログ・スイッチの駆動信号を作成する組み合わせ論理
回路とを有し、多値データカi″′O”のときも、上記
人力キャパシタなアース電位に放電した後、多値データ
が゛0′″以外のときと同一のタイミングで出力する特
徴がある。
In order to achieve the above object, the switched capacitor multiplier circuit of the present invention operates according to multi-value data and two-phase clock.
Driving an analog switch of M1 to store an analog signal in an input capacitor, driving a second analog switch to transfer the stored signal to an output capacitor attached to an operational amplifier, and outputting the signal. In the switched capacitor multiplier circuit, a third. It has a fourth analog switch and a combinational logic circuit that creates drive signals for the multi-level 31 to fourth analog switches from multi-value data and a two-phase clock, and when multi-value data number i'''O'' Also, after discharging to the earth potential of the human capacitor, it is characterized in that it is output at the same timing as when the multi-value data is other than ``0''''.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

第3図は、本発明の一実施例を示すスイッチドキャパシ
タ乗算回路の構成図であり、第4図は第3図における動
作タイムチャートである。
FIG. 3 is a configuration diagram of a switched capacitor multiplication circuit showing one embodiment of the present invention, and FIG. 4 is an operation time chart in FIG. 3.

第6図において、7は組み合わせ論理回路、6はデコー
ダ、12は演算増幅器、8−4〜8−8はMOSFET
で構成されたスイッチ、10.11はキャパシタである
In FIG. 6, 7 is a combinational logic circuit, 6 is a decoder, 12 is an operational amplifier, and 8-4 to 8-8 are MOSFETs.
10.11 is a capacitor.

第3図に示す乗算回路では、入力キャパシタ10をスイ
ッチ8−6.8−8の間に挿入し、データにかかわりな
く一定のフィードスルーにするとともに、反転増幅器9
を除いてオフセットによる誤差も除いている。また、組
み合わせ論理回路7により、データ(+1.−1.O’
)をスイッチ8−5.8−6を動作させる時間φ□1.
φ12に変換して、人力キャパシタ10へのアナログ入
力信号の充放電を制御している。
In the multiplier circuit shown in FIG.
Errors due to offset are also excluded. Also, the combinational logic circuit 7 generates data (+1.-1.O'
) is the time for operating switches 8-5, 8-6 φ□1.
φ12 to control charging and discharging of the analog input signal to the human-powered capacitor 10.

先ず、入力端子IK加えられたアナログ信号は、データ
入力端子2に加えられたデータが“+1”のときには、
スイッチ8−5.8−8がオンし、一旦入力キャパシタ
10に取り込まれ、その後、スイッチ8−6.8−7が
オンして出力キャパシタ11に充電される。次に、デー
タが°−1″のときKけ、直接スイッチ5−5.8−7
がオンし、入力キャパシタ]、Oを介し出力キャパシタ
llIC充電される。最後に、データが“0”のときに
は、初めにスイッチ8−6.8−8がオンし、人力キャ
パシタ10の電荷をリセットした後、スイッチ8−6.
8−7がオンして出力キャパシタ11tC転送される。
First, when the data applied to the data input terminal 2 is "+1", the analog signal applied to the input terminal IK is
The switch 8-5.8-8 is turned on, and the voltage is once taken into the input capacitor 10, and then the switch 8-6, 8-7 is turned on, and the output capacitor 11 is charged. Next, when the data is °-1'', switch directly to switch 5-5.8-7.
turns on, and the output capacitor IC is charged through the input capacitor] and O. Finally, when the data is "0", the switches 8-6.
8-7 is turned on and the output capacitor 11tC is transferred.

このようにして、第3図の乗算回路では、次式の演算が
行われる。
In this manner, the multiplication circuit shown in FIG. 3 performs the following calculation.

Vo−V、X(±C1/C2,0) ・・・・・■なお
、Vo はtfS力ra圧、■1 はアナログ入力化圧
であり、Cい、C2は各々入力キャパシタ10゜出力キ
ャパシタ11の容量値である。上式■で、C□−C2と
fi?tけば、本実施例はアナログ信号と3値データ 
(+1.−1.O)の乗算器として動作する。
Vo-V, The capacitance value is 11. In the above formula ■, C□−C2 and fi? t, this example uses analog signals and ternary data.
It operates as a (+1.-1.O) multiplier.

第4図に示すタイムチャートにおいて、φ。1.φ。2
は演n FM度に等しいノンオーバーラツプの2相クロ
ツクであって、これらのクロックは入力端子3゜生にそ
れぞれ加えられる。また、X、Yは、3値信号にしたが
って符号化された2ビツトのディジタル信号であり、こ
れは入力端子2に加えられる。
In the time chart shown in FIG. 4, φ. 1. φ. 2
are non-overlapping two-phase clocks with a frequency equal to nFM degrees, and these clocks are respectively applied to the input terminals 3°. Further, X and Y are 2-bit digital signals encoded according to a ternary signal, which are applied to the input terminal 2.

ディジタル信号X、Yの符号化規則は特に制限はないが
、本実施列の場合には、第3図に示すデコーダ6゛によ
り、5値信号が”+1”のとぎX−1゜Y−0,3値信
号が“−1″のときX−0,Y−1,3値信号が°゛○
″のとき、X−Y−OK変換される。
There are no particular restrictions on the encoding rules for the digital signals X and Y, but in the case of this implementation, the decoder 6' shown in FIG. , When the ternary signal is “-1”, the ternary signal is °゛○
'', X-Y-OK conversion is performed.

また、φ。0.φo2およびX、Yは、第3図に示す組
み合わせ論理l1i77路7によりスイッチ8−5.8
−6の駆動信号φ、1.φ1□に変換される。組み合わ
せ論理回路γの論理式は次のとおりである。
Also, φ. 0. φo2,
-6 drive signal φ, 1. Converted to φ1□. The logical formula of the combinational logic circuit γ is as follows.

り田ツクφIilφ□2は、アナログ・スイッチ8−.
5.8−6を駆動する。例えば、X−1,Y−0(すな
わら、3値信Uが’+1″に対応)のときには、クロッ
ク周期の助手でスイッチ8−5、後半でスイッチ8−6
がそれぞれオンし、人力キャパシタ10には、アナログ
入力化圧をVl とすると次の値の電荷Qが充αされる
Ritatsuku φIilφ□2 is analog switch 8-.
5. Drive 8-6. For example, when X-1, Y-0 (that is, the three-value signal U corresponds to '+1''), switch 8-5 is the assistant of the clock cycle, and switch 8-6 is the second half of the clock cycle.
are respectively turned on, and the human capacitor 10 is charged with a charge Q of the following value, assuming that the analog input voltage is Vl.

Q ” CI Vl ・・・・・(4)この電荷Qは、
次ζ(アナログ・スイッチ8−6゜8−7がオンして、
出力キャパシタ11に転送され、出力端子5に現われる
。出力端子5の出力電いま、C,/C2−1とすれば、
出力電圧V0 はアナ田グ信号V、と3値データ゛°+
1”の乗算を行ったことKなる。同じようKして、3値
信号が−1”、あるいは“0″のときには出力電圧V。
Q ” CI Vl ... (4) This charge Q is
Next ζ (analog switch 8-6°8-7 is turned on,
The signal is transferred to the output capacitor 11 and appears at the output terminal 5. If the output voltage of output terminal 5 is C, /C2-1, then
The output voltage V0 is the analog signal V, and the ternary data ゛°+
K is the result of multiplication by "1". Similarly, when the ternary signal is -1" or "0", the output voltage is V.

はそれぞれ次のようになる。are as follows:

以上の式(υ、 (6)、 (7)は、クロック・フィ
ード・スルーによる誤差を無視した場合であるが、この
誤差を含めると式(5)、 (6)、 C7)は’c 
7t (j t’t、 ’6C−AC8>、 (9)、
C0)のように表わされる。
The above equations (υ, (6), (7) are when the error due to clock feed-through is ignored, but when this error is included, equations (5), (6), C7) become 'c
7t (j t't, '6C-AC8>, (9),
C0).

■o/。” O+iミノ ・−山(10)上式(句〜C
LO)におけるΔ■は、クロック・フィード・スルーに
よる演算rA差である。
■o/. ” O + i mino ・-yama (10) upper expression (phrase ~ C
Δ■ in LO) is the calculated rA difference due to clock feed through.

第4図に示す■。ば、人力アナログ信号■1 が第4図
の太線のように変化したときの出方電圧値を示すもので
ある。
■ Shown in Figure 4. For example, it shows the output voltage value when the human input analog signal 1 changes as shown by the thick line in FIG.

第5図、第6図および第7図は、第3図における入力キ
ャパシタの状態を示す図であって、両式(5)、(9)
、αO)におけるクロック・フィード・スルーによる誤
差ΔVは、いずれも全<尚−値であることを、第5図〜
第7図により説明する。
FIG. 5, FIG. 6, and FIG. 7 are diagrams showing the states of the input capacitors in FIG. 3, and both equations (5) and (9)
, αO) due to clock feed-through, all values are less than -, as shown in Figures 5 to 5.
This will be explained with reference to FIG.

第5図(&)は、3値データが+1°′のときのφ。2
オン時の入力キャパシタ10およびアナログ・スイッチ
8−5.8−8の等価回路である。すなわち、φ。2が
オンのときには、スイッチ8−5゜δ−8,8−4のゲ
ート電圧がハイレベルとなるので、入力キャパシタ1o
のjlii!のスイッチ8−5.8−8がオンして、キ
ャパシタ1oの左側電極は低インピーダンス、右側の下
部電極はアース電位に接続される。第5図〜抛7図にお
いで、黒矢印i:を低インピーダンスに接f&され、白
矢印は高インピーダンスに接続されることを、それぞれ
示している。
FIG. 5 (&) shows φ when the ternary data is +1°'. 2
This is an equivalent circuit of input capacitor 10 and analog switch 8-5, 8-8 when turned on. That is, φ. 2 is on, the gate voltage of the switches 8-5°δ-8 and 8-4 is at a high level, so the input capacitor 1o
The jlii! The switches 8-5, 8-8 are turned on, and the left electrode of the capacitor 1o is connected to a low impedance, and the right lower electrode is connected to the ground potential. In FIGS. 5 to 7, black arrows i: are connected to low impedance and white arrows are connected to high impedance, respectively.

次に、第5図(b)は、φ。1がオン詩を示したもので
、キャパシタlOの左側の下部電極は低インピーダンス
、右側の上部電極は演算増1m器12の入力に接続され
る。すなわち、φ。、がオンのときKは、アナログ・ス
イッチ8−6.8−7のゲート電圧がハイレベルになる
ので、両スイッチ8−6゜8−7がオンして第5図価)
の状態となる。
Next, FIG. 5(b) shows φ. 1 indicates an on state, the lower electrode on the left side of the capacitor lO has a low impedance, and the upper electrode on the right side is connected to the input of the operational amplifier 1m 12. That is, φ. , when K is on, the gate voltages of analog switches 8-6 and 8-7 are at high level, so both switches 8-6 and 8-7 are on and the fifth figure)
The state will be as follows.

ざらに、第5 TE01 (o)は、φ。1がオフとな
った瞬間を示したもので、φ。2がオンするまでの間、
キャパシタ100両電極は開放される。すなわち、φ。
Roughly speaking, the fifth TE01 (o) is φ. This shows the moment when 1 is turned off, which is φ. Until 2 turns on,
Both electrodes of capacitor 100 are open. That is, φ.

1゜φ。2がオフとなっている瞬間では、どのアナログ
・スイッチもオンしないので、キャパシタ10は電荷を
充電または放電する回路がなくなる。
1゜φ. At the moment when 2 is off, no analog switch is on, so the capacitor 10 has no circuit to charge or discharge charge.

第6図(a)は、3値データが“−1″の場合、φ。2
オン時の入力キャパシタ10およびアナログ・スイッチ
8−6.8−8の等価回路である。すなわち、do2が
オンのときには、スイッチ8−6.8−δのゲート電圧
がハイレベルとなるので、入力キャパシタ10の両側′
尾極はス・rフチ8−(5,(3−8がともeこオンし
て低インピーダンス、つまりアース電圧に接続される。
FIG. 6(a) shows φ when the ternary data is "-1". 2
This is an equivalent circuit of input capacitor 10 and analog switch 8-6, 8-8 when turned on. That is, when do2 is on, the gate voltage of switch 8-6.8-δ is at a high level, so both sides of input capacitor 10'
The tail pole is connected to low impedance, that is, to ground voltage, with the edges 8-(5, 3-8 turned on).

次eこ、第6図(b)では、φ0.がオンrるとき、ア
ナログ・スイッチ8−5゜8−7がオンするので、キャ
パシタlOの左開の上部1u極は低インピーダンスに接
続され、右側の上部電極は演算増幅器12の入力に接続
さ1する。
Next, in FIG. 6(b), φ0. When turned on, the analog switches 8-5 and 8-7 are turned on, so the left-open upper 1u pole of the capacitor IO is connected to low impedance, and the right-hand upper electrode is connected to the input of the operational amplifier 12. Do 1.

また、第6図(c)では、φ。1.φo2とも()のと
き、どのアナログ・スイッチもオンしないで、キャパシ
タIQの両側電極は開放される。
Moreover, in FIG. 6(c), φ. 1. When φo2 is (), no analog switch is turned on and both electrodes of capacitor IQ are opened.

第71z(λ)は、3値データがO″の場合、φ。2オ
ン時の入力キャパシタ10およびアナログ・スイッチ8
−0.8−8の等価回路である。φ。2がオンのときに
は、アナログ・スイッチ8−6.8−8がオンするので
、キャパシタ100両側電極はいずれも低インピーダン
ス、つまりアース電位に接続される。第7図(b)はφ
。1がオンのときであり、このときにはスイッチ8−6
.8−7がオンするため、キャパシタ10の左側の下部
電極は低インピーダンス忙、右側の上部電極は演算増幅
器12の入力に接続される。第7図(0)は、φ。1.
φ。2がいずれもオフの状態であり、いずれのスイッチ
もオフであるため、キャパシタ10の両側電極は開放さ
れる。
The 71st z (λ) is the input capacitor 10 and analog switch 8 when φ.2 is on when the ternary data is O''.
-0.8-8 equivalent circuit. φ. 2 is on, the analog switches 8-6, 8-8 are on, so both electrodes on both sides of the capacitor 100 are connected to low impedance, that is, to ground potential. Figure 7(b) shows φ
. 1 is on, and at this time switch 8-6
.. 8-7 is turned on, the lower electrode on the left side of the capacitor 10 is connected to a low impedance, and the upper electrode on the right side is connected to the input of the operational amplifier 12. FIG. 7(0) shows φ. 1.
φ. 2 are in an off state, and both switches are off, so both electrodes of the capacitor 10 are open.

以上、第5図〜第7図に3値データ(+1.−1゜0)
の各状態を示したが、これらの図から明らかなように、
3値データのどの値のとぎも、等価回路は全く同じ回路
で表わされる。このことから、クロック・フィード・ス
ルーにより流れ出る電荷量は、3値データに無関係に一
定となることがわかる。これらの電荷量は、演算増幅器
12のオフセット電圧と考えることができるため、簡単
にフィードスルーによる演算誤差を取り除くことができ
る。
Above, Figures 5 to 7 show ternary data (+1.-1°0)
As is clear from these figures,
The equivalent circuit for any value of ternary data is represented by exactly the same circuit. From this, it can be seen that the amount of charge flowing out due to clock feed-through is constant regardless of the ternary data. Since these charges can be considered as offset voltages of the operational amplifier 12, calculation errors due to feedthrough can be easily removed.

第8図は、本発明の他の実施例を示すスイッチドキャパ
シタ栗算回路の掃成図である。
FIG. 8 is a sweep diagram of a switched capacitor calculation circuit showing another embodiment of the present invention.

第8図は、積和回路を示すもので、第3図に示す実施例
回路の論理部および入力キャパシタ、アナログ・スイッ
チを複数個(図ではN個)並列に配置し、N個のアナ四
グ信号とN個の3値信号の積和をとる回路である。
FIG. 8 shows a product-sum circuit, in which the logic section, input capacitors, and analog switches of the embodiment circuit shown in FIG. 3 are arranged in parallel (N in the figure), and N analog This is a circuit that calculates the sum of products of a signal and N ternary signals.

第8図に示すように、アナログ・スイッチ8−1.8−
2.8−3、出力キャパシタ11および演算増幅器12
を、複数個の乗算回路7−1〜7−Nに共用することが
でき、かつwaitsの入力キャパシタ10−1〜1O
−NK充電された電荷をワイヤード・オア論理により加
算することができるので、使用される回路、部品は少な
くてすむ。
As shown in FIG. 8, analog switch 8-1.8-
2.8-3, output capacitor 11 and operational amplifier 12
can be shared by a plurality of multiplier circuits 7-1 to 7-N, and the input capacitors 10-1 to 10 of waits
-NK Since the charged charges can be added by wired-OR logic, the number of circuits and parts used can be reduced.

そして、第8図の回路においても、第3図の回路と同じ
ように、すべてのクロック・フィード・スルーが同一で
あるため、オフセット・キャンセル回路15を付加する
ことKより、誤差分を相殺することができ、高精度の積
和回路が実現できる。
Also, in the circuit of FIG. 8, all clock feed throughs are the same as in the circuit of FIG. 3, so adding the offset canceling circuit 15 cancels out the error. Therefore, a highly accurate product-sum circuit can be realized.

オフセット・キャンセル回路15としては、種々の回路
が知られているが、最も簡単な回路では、演算増幅器1
20入力端子にあらかじめ入力換算オフセラ)ffl圧
ΔVを打ち消すための直流電圧を加えるだけのものがあ
る。この直流電圧は、直流電源電圧とアース間に、可変
抵抗を接続したものでもよい。
Various circuits are known as the offset cancellation circuit 15, but the simplest circuit is an operational amplifier 1.
There is a type that only applies a DC voltage to the 20 input terminal in advance to cancel out the input conversion offset voltage ΔV. This DC voltage may be one in which a variable resistor is connected between the DC power supply voltage and ground.

このように1第3図および第8@に示す各実施例の回路
では、いずれもデータに依存しない一定のフィードスル
ーとなり、このキャンセルが簡単となる。また、従来の
回路で用いられた反転増幅器を用いないため、このオフ
セットによる誤差もなく、かつすべてストレー・フリー
型のキャパシタ構成となっているため、スイッチ、配線
等に付加される浮遊容量による誤差も生じない。
In this way, in each of the circuits of the embodiments shown in FIG. 1 and FIG. 8, there is a constant feedthrough that does not depend on data, and this cancellation becomes easy. In addition, since the inverting amplifier used in conventional circuits is not used, there is no error caused by this offset, and since all capacitors are of a stray-free type, errors caused by stray capacitance added to switches, wiring, etc. will not occur.

発明の詳細 な説明したように、本発明によれば、アナログ信号と多
値信号の積をとる場合、多値信号の値によって生ずるフ
ィードスルーにもとづく誤差や、増幅器のオフセットに
よる誤差を除宍できるので、高精度の乗算結果を得るこ
とができる。
As described in detail, according to the present invention, when taking the product of an analog signal and a multi-value signal, it is possible to eliminate errors due to feedthrough caused by the values of the multi-value signal and errors due to amplifier offset. Therefore, highly accurate multiplication results can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は従来のスイッチドキャパシタ乗算器の構成図、
第2図は第1図における問題点分説明する図、第3図は
本発明の一実施例を示すスイッチドキャパシタ乗算回路
の構成図、第4図は第3図の動作タイムチャート、第5
図、第6図および第7図はそれぞれ第5図における入力
キャパシタの状態を示す等価回路図、第8図は本発明の
他の実施例を示すスイッチドキャパシタ積和回路の構成
図である。 1:アナログ信号入力端子、2:多値データ入力端子、
3,4:2相オーバーラツプ・りpツク用入力端子、5
:出力端子、6;デコーダ、7ス組み合わせ論理回路、
8−1〜8〜8:アナレグ・スイッチ、9:反転増幅器
、10:入力キャパシタ、11:出力キャパシタ、12
;演算増幅器、■3:インバータ、15:オフセット・
キャンセル回路。 寸 の へ 第 2 図 (c)(d) 第 3 図 4 第5図 (a) (b) (c) 第6図 (a)(b)(C) 第7図
Figure 1 is a configuration diagram of a conventional switched capacitor multiplier.
2 is a diagram explaining the problems in FIG. 1, FIG. 3 is a configuration diagram of a switched capacitor multiplier circuit showing an embodiment of the present invention, FIG. 4 is an operation time chart of FIG. 3, and FIG.
6 and 7 are equivalent circuit diagrams showing the states of the input capacitors in FIG. 5, respectively, and FIG. 8 is a configuration diagram of a switched capacitor product-sum circuit showing another embodiment of the present invention. 1: Analog signal input terminal, 2: Multi-value data input terminal,
3, 4: Input terminal for two-phase overlap/rep-tuk, 5
: Output terminal, 6; Decoder, 7th combinational logic circuit,
8-1 to 8 to 8: analog switch, 9: inverting amplifier, 10: input capacitor, 11: output capacitor, 12
; Operational amplifier, ■3: Inverter, 15: Offset
cancellation circuit. Figure 2 (c) (d) Figure 3 Figure 4 Figure 5 (a) (b) (c) Figure 6 (a) (b) (C) Figure 7

Claims (1)

【特許請求の範囲】 ■多値データクロックにしたがい第1のアナログ・スイ
ッチを駆動してアナログ信号を入力キャパシタに蓄え、
蓄えられた信号を第2のアナログ・スイッチを介して演
算増幅器に付加された出力キャパシタに転送し、該信号
を出力するスイッチドキャパシタ乗算回路において、上
記入力キャパシタの両電極をアース電位に接続する第3
.第4のアナログ・スイッチと、多値データとクロック
から上記第1〜第4のアナログ・スイッチの駆動信号を
作成する組み合わせ論理回路とを有し、多値データが°
0”のときも上記入力キャパシタをアース電位に放電し
た後、多値データが0・”以外のときと同一タイミング
で出力することを特徴とするスイッチドキャパシタ乗算
回路。 e)前記組み合わせ論理回路は、多値データが0′″の
ときにも、第3.第4のアナログ・スイッチを駆動して
入力キャパシタをアース電位に放電し、多値データが″
0′以外のときと同じように第2のアナマグ・スイッチ
を同じタイミングで駆動して入力キャパシタに蓄えられ
た信号を出力キャパシタを介し出力することを特徴とす
る特許請求の範囲第1項記載のスイッチドキャパシタ乗
算回路。 (3)前記組み合わせ論理回路、入力キャパシタおよび
第1.第3のアナログ・スイッチからなる部分を複数個
並列に配置し、前記第2.第4のアナログ・スイッチ、
演算増幅器および出力キャパシタを上記複数個の部分に
共通に接続することを特徴とする特許請求の範囲第1項
または第2項記載のスイッチドキャパシタ乗算回路。 (句前記演算増幅器と出力キャパシタは、オフセット・
キャンセル回路を付加することKより、多値データにか
かわらず一定値となるフィードスルーにもとづく誤差を
、キャンセルすることを特徴とする特許請求の範囲第1
項、第2項または第3項記載のスイッチドキャパシタ乗
算回路。
[Claims] ■According to a multi-value data clock, a first analog switch is driven to store an analog signal in an input capacitor;
In a switched capacitor multiplication circuit that transfers the stored signal to an output capacitor attached to the operational amplifier via a second analog switch and outputs the signal, both electrodes of the input capacitor are connected to ground potential. Third
.. It has a fourth analog switch and a combinational logic circuit that creates drive signals for the first to fourth analog switches from multi-value data and a clock, and the multi-value data is
A switched capacitor multiplier circuit characterized in that, even when the input capacitor is 0'', after discharging the input capacitor to the ground potential, the multi-value data is output at the same timing as when the multi-value data is other than 0.''. e) The combinational logic circuit drives the third and fourth analog switches to discharge the input capacitor to the ground potential even when the multi-value data is 0'', so that the multi-value data is 0''.
The second Anamag switch is driven at the same timing as in the case other than 0', and the signal stored in the input capacitor is outputted via the output capacitor. Switched capacitor multiplier circuit. (3) the combinational logic circuit, the input capacitor and the first . A plurality of third analog switches are arranged in parallel, and the second... fourth analog switch,
3. The switched capacitor multiplier circuit according to claim 1, wherein an operational amplifier and an output capacitor are commonly connected to the plurality of parts. (The phrase said operational amplifier and output capacitor are offset
Claim 1 characterized in that by adding a canceling circuit, an error based on feedthrough, which remains constant regardless of multi-value data, is canceled.
The switched capacitor multiplier circuit according to item 1, 2 or 3.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2002011290A1 (en) * 2000-07-27 2002-02-07 Hamamatsu Photonics K.K. A/d converter and solid-state camera
JP2017076353A (en) * 2015-10-16 2017-04-20 アルプス電気株式会社 Sinusoidal wave multiplication device and input device including the same

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