JPS6095796A - Sample and hold circuit - Google Patents

Sample and hold circuit

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JPS6095796A
JPS6095796A JP58200955A JP20095583A JPS6095796A JP S6095796 A JPS6095796 A JP S6095796A JP 58200955 A JP58200955 A JP 58200955A JP 20095583 A JP20095583 A JP 20095583A JP S6095796 A JPS6095796 A JP S6095796A
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capacitor
hold
switch
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耕治 鹿庭
Yoshizumi Wataya
綿谷 由純
Shigeyuki Ito
滋行 伊藤
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    • G11C27/02Sample-and-hold arrangements

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Abstract

PURPOSE:To keep the holding potential at an accurate level by providing a capacitor and a switch in order to suppress the variation of the electric charge which is charged by a holding capacitor in a process when a sampling period is switched to a holding period. CONSTITUTION:A switch 12 is closed at the side of a potential E2 in a sample period and at the side of a holding period respectively in response to a sampling pulse 12 which is produced by a sampling pulse generator 7. In the same way, a switch S3 is closed at the side of a potential E4 in a sampling period and at the side of a potential E5 in a holding period respectively. Therefore the variation degree DELTAQ of the electric charge which is charged by a holding capacitor C1 is displayed at a capacity C5 of the capacitor. Thus the variation degree DELTAV of the holding potential appearing at an output terminal 2 is set at ''0'' when the C5 and potentials E4 and E5 are selected so as to satisfy DELTAV=0, i.e., C4(E3-E2)= C5(E4-E5). In such a way, an accurate potential can be kept.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、サンプル・ホールド回路に係り。[Detailed description of the invention] [Field of application of the invention] The present invention relates to a sample and hold circuit.

特に、ホールド用コンデンサの容H=小さく。In particular, the capacitance H of the hold capacitor is small.

且つIC化に好適なサンプル・ホールド回路に関する。The present invention also relates to a sample and hold circuit suitable for IC implementation.

〔発明の背景〕[Background of the invention]

一般にサンプル・ホールド回路C以下S&H回路と記す
。)は、第1図に示すような構成となっている。第1図
において、入力端子1より人力された信号10は、サン
プリングパルス発生回路7によって作られたサンプリン
グパルス12に従って、オン、オフするスイッチS1t
、)介して出力端子2に伝達される。スイッチS1がオ
ンの期間(サンプル期間)では、入力端子1の電位がそ
のまま出力端子2に伝達され、一方。
Generally, sample and hold circuit C is referred to as S&H circuit. ) has a configuration as shown in FIG. In FIG. 1, a signal 10 manually inputted from an input terminal 1 is connected to a switch S1t which is turned on and off in accordance with a sampling pulse 12 generated by a sampling pulse generation circuit 7.
, ) to the output terminal 2. During the period when the switch S1 is on (sampling period), the potential of the input terminal 1 is transmitted as is to the output terminal 2;

スイッチS1がオフの期間(ホールド期間)では、スイ
ッチS1がオフする直前の電位に相当する電荷が、ホー
ルドコンデンサC1にチャージされ、出力端子2はスイ
ッチS1がオフする直前の電位に保たれる。今、−例と
して、入力信号10が第5図に示した弦波10であり、
サンプリングパルス12が同図に示したパルス12であ
る場合には、出力端子2に伝達される信号は、上記のパ
ルス12の立ち下がり部分で上記の入力正弦波10をホ
ールドしたホールド信号14(第5図に波形を示す。)
のようになる。
During the period when the switch S1 is off (hold period), the hold capacitor C1 is charged with an electric charge corresponding to the potential immediately before the switch S1 is turned off, and the output terminal 2 is kept at the potential immediately before the switch S1 is turned off. Now - as an example, the input signal 10 is the string wave 10 shown in FIG.
When the sampling pulse 12 is the pulse 12 shown in the figure, the signal transmitted to the output terminal 2 is a hold signal 14 (the hold signal 14 that holds the input sine wave 10 at the falling edge of the pulse 12). Figure 5 shows the waveform.)
become that way.

ここで具体的な特にIC化に適したSkH回路の場合に
ついて第2図及び第5図を用いて。
Here, FIGS. 2 and 5 will be used to explain a specific case of a SkH circuit particularly suitable for IC implementation.

その動作原理を説明する。第2図は、具体的なSkH回
路の一例を示した回路図である。
The principle of its operation will be explained. FIG. 2 is a circuit diagram showing an example of a specific SkH circuit.

第2図において、入力端子1には入力信号10(被サン
プルホールド信号で、第5図に示した正弦波10)が、
端子4及び5には、スイッチングトランジスタQ5.Q
B及びQ6.Q7をそれぞれオン、オフするサンプリン
グパルス12と。
In FIG. 2, an input signal 10 (a sampled and held signal, the sine wave 10 shown in FIG. 5) is input to the input terminal 1.
Terminals 4 and 5 are connected to switching transistors Q5. Q
B and Q6. and a sampling pulse 12 that turns Q7 on and off, respectively.

これに対するI)C電圧13が入力されている。今。The I)C voltage 13 corresponding to this is input. now.

サンプリングパルス12がハイレベルの時(以下サンプ
ル期間と言う。)は、トランジスタQ5゜Q8がオン状
態に、トランジスタQ6.Q7がオフ状態となる。この
状態では、第2図に示した回路は、差動対トランジスタ
Ql、Q2と負荷抵抗R1,及び定電流源11の差動増
幅器と。
When the sampling pulse 12 is at a high level (hereinafter referred to as the sampling period), transistors Q5 to Q8 are on, and transistors Q6 to Q8 are on. Q7 is turned off. In this state, the circuit shown in FIG.

トランジスタQ4.QBによるエミッタホロワの負帰還
回路とで構成される負の全帰還形増幅器となる。
Transistor Q4. This is a negative full feedback amplifier consisting of an emitter follower negative feedback circuit using QB.

負帰還形層幅器は、一般に第4図に示した構成であり、
その入出力特性は。
A negative feedback type width filter generally has the configuration shown in Fig. 4,
What are its input/output characteristics?

Un =A (J−βva )−m−(11ここで U
、 1入力信号100 +I、 I出力信号101 AI差動増幅器の利得 β;帰還回路103の帰還率 である。上記(1)式を変形すると。
Un = A (J-βva)-m-(11 where U
, 1 input signal 100 +I, I output signal 101 Gain β of AI differential amplifier; feedback rate of feedback circuit 103. If we transform the above equation (1).

となり、今、β=1.A>iであれは。So, now β=1. That is A>i.

va 4;v1□ (3) となる。va 4; v1□ (3) becomes.

したかつて、第2図においてサンプル期間では、入力信
号がそのまま出力信号となる。尚。
However, in the sample period in FIG. 2, the input signal becomes the output signal as it is. still.

この第2図の回路における負荷抵抗R1の値は差動対ト
ランジスタQ1及びQ2のコレクタ電流が等しい場合に
、入力端子1と出力端子2のD Ci1位が等しくなる
ように、定電流電源11の電流値との兼ね合いで決定さ
れている。この状態に2けるトランジスタQ3及びQ4
のベースの電位は、出力端子2の電位E1にトランジス
タのベース・エミッタ間電圧を加算した電位E2になっ
ている。
The value of the load resistor R1 in the circuit shown in FIG. It is determined based on the balance with the current value. Transistors Q3 and Q4 in this state
The base potential of the transistor is a potential E2 which is the sum of the potential E1 of the output terminal 2 and the base-emitter voltage of the transistor.

次に、第2図において、サンプリングパルス12がロウ
レベルの時(以下ホールド期間と言う。)について説明
する。この場合は、トランジスタQ6 、Q7がオン状
態に、トランジスタQ5゜Q8がオフ状態になる。この
ため、トランジスタQ6及びQ4のベース電位は、抵抗
R1と定電流源11及びI2とによる電圧降下によって
Next, referring to FIG. 2, a description will be given of a time when the sampling pulse 12 is at a low level (hereinafter referred to as a hold period). In this case, transistors Q6 and Q7 are turned on, and transistors Q5 and Q8 are turned off. Therefore, the base potential of the transistors Q6 and Q4 is caused by a voltage drop caused by the resistor R1 and the constant current sources 11 and I2.

トランジスタQ2のペース電位(出力端子2の電位)E
11C比べて充分低い電位E6となる。
Pace potential of transistor Q2 (potential of output terminal 2) E
The potential E6 is sufficiently lower than that of 11C.

これにより、トランジスタQs、Qaは、しゃ断状態と
なりホールドコンデンサC1への遡源ラインからの電荷
の流れ込みを防いでいる。又。
As a result, the transistors Qs and Qa are turned off, preventing charges from flowing into the hold capacitor C1 from the trace source line. or.

トランジスタQ5のコレクタ電流は流れていないため、
トランジスタQ1.Q2もしゃ断状態となっており、ホ
ールドコンデンサC1にチャージされている電荷の流れ
出しを防いでいる。
Since the collector current of transistor Q5 is not flowing,
Transistor Q1. Q2 is also in a cutoff state, preventing the charge charged in the hold capacitor C1 from flowing out.

したがって、ホールド期間においては出力端子2の電位
E1は、第1図で説明したようにサンプリングパルス1
2が、ロウレベルになる面前の電位にホールドされる事
になる。
Therefore, during the hold period, the potential E1 of the output terminal 2 is equal to the sampling pulse 1 as explained in FIG.
2 will be held at the potential in front of the surface which becomes low level.

以上が、第2図に示したSkH回路の動作原理である。The above is the operating principle of the SkH circuit shown in FIG.

しかしながら、上記SkH回路では。However, in the above SkH circuit.

実際の動作においては以下に説明するような問題点があ
る。以下、その問題点について説明する。
In actual operation, there are problems as described below. The problems will be explained below.

一般にトランジスタには第6図に示す様に。In general, a transistor has a structure as shown in Fig. 6.

ペース・コレクタ間及びペース・エミッタ間に接合容t
C2及びC3が存在している。そして。
Junction capacitance t between pace and collector and between pace and emitter
C2 and C3 are present. and.

前述してきた第2図の511回路では、サンプル期間か
らホールド期間に切り換わる過程で。
In the circuit 511 of FIG. 2 described above, in the process of switching from the sample period to the hold period.

トランジスタQ6及びQ4のペース電位なE2からE6
に降下する必要があった。これらのために、第2図に示
したS&、H回路におけるトランジスタQ2のベースラ
インは等測的に、第6図に示す等価回路とみなす事がで
きる。第6図において、コンデンサC4は、トランジス
タQ2のペース・コレクタ間容量とトランジスタQ3の
ペース・エミッタ間容量とを直列に接続した時の容量と
、トランジスタQ4のペース・エミッタ間容量とを並列
に接続した時の容量である。
Pace potential of transistors Q6 and Q4 E2 to E6
It was necessary to descend to For these reasons, the baseline of the transistor Q2 in the S&H circuit shown in FIG. 2 can be isometrically regarded as the equivalent circuit shown in FIG. 6. In FIG. 6, capacitor C4 has the capacitance when the pace-collector capacitance of transistor Q2 and the pace-emitter capacitance of transistor Q3 are connected in series, and the pace-emitter capacitance of transistor Q4 is connected in parallel. This is the capacity when

ここでC2+ )ランジスタのペース・コレクタ間の容
量 C51)ランジスタのペース・エミ ッタ間の容量 である。電位E1は、ホールド期間直前のトランジスタ
Q2のベース電位であり、電位E2はサンプル期間のト
ランジスタQ3及びQ4のベース電位、そして、電位E
3はホールド期間のトランジスタQ3及びQ4のベース
電位である。
Here, C2+) is the capacitance between the pace and collector of the transistor C51) is the capacitance between the pace and emitter of the transistor. Potential E1 is the base potential of transistor Q2 immediately before the hold period, potential E2 is the base potential of transistors Q3 and Q4 during the sample period, and potential E
3 is the base potential of transistors Q3 and Q4 during the hold period.

尚、スイッチS2の端子Aは、第2図の511回路にお
けるトランジスタQ3及びQ4のベースラインに相当し
ている。
Note that the terminal A of the switch S2 corresponds to the baseline of the transistors Q3 and Q4 in the 511 circuit of FIG.

したがって、上記511回路では、コンデンサC4のた
めにサンプル期間からホールド期間へ切り換わる過程で
、ホールドコンデンサC1にチャージしている電荷に変
動が生じ、その結果、出力端子2に現われるホールド電
位はムVだけ変化する事になる。このボールド電位の変
化蓋ΔVは、第6図の等価回路において、サンプリング
パルス12に従って切り換わるスイッチS2によってコ
ンデンサC4の一端(ボールドコンデンサC1に接続さ
れてない方)が、サンプル期間は電位E2に、ホールド
期間は電位E3になる事より。
Therefore, in the 511 circuit described above, in the process of switching from the sample period to the hold period due to the capacitor C4, the charge charged in the hold capacitor C1 changes, and as a result, the hold potential appearing at the output terminal 2 changes to V. Only that will change. This change in bold potential ΔV means that in the equivalent circuit of FIG. 6, one end of capacitor C4 (the one not connected to bold capacitor C1) is set to potential E2 during the sampling period by switch S2, which is switched according to sampling pulse 12. During the hold period, the potential becomes E3.

ここで 011ホールドコンデンサの容量。Here is the capacity of the 011 hold capacitor.

C4:前記式(4)で表わした容量。C4: Capacity expressed by the above formula (4).

E2:サンプル期間のトランジス タQs、Q4のベース電位。E2: Transistor during sample period Base potential of the transistors Qs and Q4.

E3+ホールド期間のトランジス タQ3.Q4のベース電位。E3 + hold period transistor Ta Q3. Base potential of Q4.

ΔQ:ホールドコンデンサC1に チャージされている電荷の 変化量。ΔQ: to hold capacitor C1 of the electric charge being charged Amount of change.

で表わされる。今、E2>E5であるため、上記ホール
ド電位の変化量△Vは負の値となる。
It is expressed as Now, since E2>E5, the amount of change ΔV in the hold potential has a negative value.

したがって2実際に出力端子2に現われるボールド電位
は、第5図の14に対して、同図15に示す波形となっ
てしまい、正確な電位のホールドが困難となっている。
Therefore, the bold potential actually appearing at the output terminal 2 has a waveform as shown in FIG. 15, compared to 14 in FIG. 5, making it difficult to hold the potential accurately.

又%に、高圧周波数の信号のサンプル・ホールドの場合
や、ホールドコンデンサC1をIC内陪に設ける場合は
、ホールドコンデンサC1の容量を小さくせざるを得な
いため1式(5)の分母が小さくなる事から明らかな様
に、1ΔV1は増夕大きくなってしまう。
Also, when sampling and holding high-voltage frequency signals or when installing the hold capacitor C1 inside the IC, the capacitance of the hold capacitor C1 has to be small, so the denominator of Equation 1 (5) is small. As is clear from the above, 1ΔV1 increases by a large amount.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明の目的は、上記の問題点を解決し、ホールドコン
デンサの値が小さい場合にでも正確なサンプルホールド
が可能であるIC化に好適なサンプル・ホールド回路を
提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and provide a sample-and-hold circuit suitable for IC implementation, which allows accurate sample-and-hold even when the value of the hold capacitor is small.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本発明は、サンプル・ホールド回路において。 The present invention relates to a sample and hold circuit.

サンプル期間からホールド期間に切り換わる過程におけ
るホールドコンデンサにチャージされている電荷の変動
を抑えるために、新たにコンデンサとスイッチを設ける
事により、ホールド電位を正確な値に保つものである。
In order to suppress fluctuations in the charge charged in the hold capacitor during the process of switching from the sample period to the hold period, a new capacitor and switch are provided to maintain the hold potential at an accurate value.

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

以下本発明のサンプル・ホールド回路の原理を第7図に
よ、り説明する。
The principle of the sample-and-hold circuit of the present invention will be explained below with reference to FIG.

第7図は、前述の第6図(,5&11回路のサンプル期
間からホールド期間に切り換わる過程における等価回路
図。)に本発明を適用した場合の等価回路図である。ホ
ールドコンデンサC1゜コンデンサC4及びスイッチ8
2等は、第6図と同様の構成であり6コンデンサC5,
スイッチS3及び電圧源E4.E5が新たに設けた回路
である。
FIG. 7 is an equivalent circuit diagram when the present invention is applied to the above-mentioned FIG. Hold capacitor C1゜Capacitor C4 and switch 8
The second class has the same configuration as in Fig. 6, with 6 capacitors C5,
Switch S3 and voltage source E4. E5 is a newly installed circuit.

第7図において、゛′スイッチS2は、サンプリングパ
ルス発生器7によって作られたサンプリングパルス12
に従って、サンプル期間は電位R2側に、ホールド期間
は電位R3側に閉じられる。一方スイッチS5も同様に
して、サンプル期間は電位R4側に、ホールド期間は電
位R5側に閉じられる。これによって、ホールドコンデ
ンサC1にチャージされている電荷の変動量Δqは。
In FIG.
Accordingly, the sample period is closed to the potential R2 side, and the hold period is closed to the potential R3 side. On the other hand, the switch S5 is similarly closed to the potential R4 side during the sample period and to the potential R5 side during the hold period. As a result, the amount of variation Δq in the charge charged in the hold capacitor C1 is as follows.

ΔQ二C4(R5−R2)+ C5(R5−R4) (
6)ここで (?51コンデンサの容量 で表わされる。したがって出力端子2に現われるホール
ド電位の変化量ΔVは。
ΔQ2C4(R5-R2)+C5(R5-R4) (
6) Here, (?51 is expressed by the capacitance of the capacitor. Therefore, the amount of change ΔV in the hold potential appearing at the output terminal 2 is.

ΔQ Δメ=−−−□、−(7) CI+C4+C5 となる。今、ΔV=0即ち C4(R3−R2)=C5(R4−R5) −(81と
なる様に、コンデンサC5及び電位E4.E5を選定す
れば、上式(6)及び(7)よりΔV=0となり正確な
電位を保つ事ができる。
ΔQ ΔMe=−−−□, −(7) CI+C4+C5. Now, if we select capacitor C5 and potential E4 and E5 so that ΔV=0, that is, C4(R3-R2)=C5(R4-R5)-(81), then from equations (6) and (7) above, ΔV = 0, and an accurate potential can be maintained.

本発明は以上に説明した手段によってホールド電位の変
動をなくするものである。
The present invention eliminates fluctuations in the hold potential by the means described above.

尚、コンデンサC5は、実際のコンデンサでなく、前記
のコンデンサC4と同様にトランジスタの接合容量等で
も良い事は明らかである。
Note that it is clear that the capacitor C5 is not an actual capacitor, but may be a junction capacitance of a transistor or the like like the capacitor C4 described above.

第8図は本発明を適用したS&、H回路の一実施例であ
る。第8図において、抵抗R2とトランジスタQ9.及
び破線で囲まれた部分を除いた回路は、前述の第2図と
同様の回路でありここでの詳細な説明は省略する。尚、
トランジスタQ14 、 Q10 、 Q16及び抵抗
R3,R4’、R5は、端子6に与えられているバイア
ス電位15により定電流源を構成している。
FIG. 8 shows an example of an S&H circuit to which the present invention is applied. In FIG. 8, resistor R2 and transistor Q9. The circuits other than the portions surrounded by broken lines are the same as those shown in FIG. 2 described above, and detailed explanation thereof will be omitted here. still,
Transistors Q14, Q10, Q16 and resistors R3, R4', R5 constitute a constant current source using bias potential 15 applied to terminal 6.

第8図においてサンプル期間は、トランジスタQ5及び
Qaがオン状態であり、トランジスタQ6及びQ7はオ
フ状態である。そのため。
In FIG. 8, during the sample period, transistors Q5 and Qa are on, and transistors Q6 and Q7 are off. Therefore.

トランジスタQ1とQ2のベース電位はほぼ等しくなっ
ており、トランジスタQ6及びQ4のベース電位は、ト
ランジスタQ2のベース電位E 1 ’K Vsg (
)ランジスタのベース・エミ・ツタ間電圧)を加算した
電位E2になっている。又、。
The base potentials of transistors Q1 and Q2 are approximately equal, and the base potentials of transistors Q6 and Q4 are equal to the base potential of transistor Q2, E 1 'K Vsg (
) is the potential E2, which is the sum of the transistor's base-to-emitter voltage. or,.

トランジスタQ1のコレクタ電位(トランジスタQ9の
エミッタ電位)は、トランジスタQ5がオン状態である
ことKより、トランジスタQ1のコレクタ電流と抵抗R
2による電圧降下分だけ電源電圧+VCCより降下した
電位E4となっている。この状態における第8図のS&
H部分は、第7図に示した等価回路と等しくなっている
。ただし、コンデンサC4は式(4HC示しているトラ
ンジスタQ2.Q5.Q4の接合容量による合成容量で
あり、コンデンサC5はトランジスタQ9のベース・エ
ミッタ間接合容量である。
Since the transistor Q5 is in the on state, the collector potential of the transistor Q1 (the emitter potential of the transistor Q9) is equal to the collector current of the transistor Q1 and the resistor R.
The potential E4 is lower than the power supply voltage +VCC by the voltage drop caused by 2. S & in Fig. 8 in this state
The H portion is equivalent to the equivalent circuit shown in FIG. However, the capacitor C4 is a combined capacitance of the junction capacitance of the transistors Q2, Q5, and Q4 shown by the formula (4HC), and the capacitor C5 is the base-emitter junction capacitance of the transistor Q9.

一方、ホールド期間は、トランジスタQ6゜Q7がオン
状態になり、トランジスタQ5.QBがオフ状態になっ
ているため、トランジスタQ1からQ4はしゃ断状態と
なって〜する。このため、トランジスタQ1のコレクタ
電位をま電源電圧子Vcc(=E5)であり、トランジ
スタQ3及びQ4のベース電位は、トランジスタQ6゜
Q7のコレクタ電流と抵抗R1による電圧降下分だけ電
源電圧+FCCより降下した電位E5となっている。こ
の状態における等価回路【ま、第7図において、スイッ
チS2がスイッチ端子り側に、スイ・ンチS6がスイッ
チ端子F側に閉じている場合である。
On the other hand, during the hold period, transistors Q6 and Q7 are turned on, and transistors Q5 and Q7 are turned on. Since QB is in an off state, transistors Q1 to Q4 are in a cutoff state. Therefore, the collector potential of transistor Q1 is the power supply voltage Vcc (=E5), and the base potential of transistors Q3 and Q4 is lower than the power supply voltage +FCC by the voltage drop due to the collector current of transistors Q6 and Q7 and resistor R1. The potential is E5. Equivalent circuit in this state [In FIG. 7, the switch S2 is closed to the switch terminal side and the switch S6 is closed to the switch terminal F side.

以上のサンプル期間からホールド期間に切り換わる過程
でコンデンサC4と、トランジスタQ6及びQ4のベー
ス電位の変化(E’5−R2)Kよるホールドコンデン
サC1の電荷の変イヒ量へQaは。
In the process of switching from the sample period to the hold period, Qa changes to the amount of change in the charge of the hold capacitor C1 due to the change (E'5-R2)K in the base potential of the capacitor C4 and the transistors Q6 and Q4.

ΔQa = C4(E5−E2 ) −(91であり。ΔQa = C4 (E5 - E2) - (91.

又、コンデンサC5と、トランジスタQ9のエミッタ電
位の変化(E5=E4)によるホールドコンデンサC1
の電荷の変化量ΔQ、6は。
In addition, the capacitor C5 and the hold capacitor C1 due to the change in the emitter potential of the transistor Q9 (E5=E4)
The amount of change in charge ΔQ, 6 is.

ΔQb = C5(E5−E4) −(且))である。ΔQb=C5(E5-E4)-(and)).

本実施例のS&、H回路では、上記ホールドコンデンサ
C1の電荷の変化量がΔQ、=−ΔQbとなる様に、抵
抗R2を選定する事により電位E4を決定している。こ
の抵抗R2と、電位E4は。
In the S&H circuit of this embodiment, the potential E4 is determined by selecting the resistor R2 so that the amount of change in the charge of the hold capacitor C1 becomes ΔQ,=-ΔQb. This resistance R2 and potential E4 are.

式(8)より。From formula (8).

ここで、IQl:サンプル期間に流れるトランジスタQ
1のコレクタ電流。
Here, IQl: Transistor Q flowing during the sample period
Collector current of 1.

である。これによって1本S&H回路は、正確なサンプ
ル・ホールドが可能となっている。
It is. This allows the single S&H circuit to perform accurate sample and hold.

尚、破線陪100で囲まれた回路は、前記S&H部分で
ホールドされた信号を、エミッタホロワて出力するもの
であり、トランジスタQ10゜Qll 、 Q12は、
トランジスタQ15のペース電流によるホールドコンデ
ンサCIKチャージされている電荷の流れ出しを防ぐペ
ース電流補償回路である。以下第9図を用いて、上記ペ
ース電流補償の動作原理を説明する。
The circuit surrounded by the broken line 100 outputs the signal held in the S&H portion as an emitter follower, and the transistors Q10゜Qll, Q12 are as follows:
This is a pace current compensation circuit that prevents the charge charged in the hold capacitor CIK from flowing out due to the pace current of the transistor Q15. The operating principle of the pace current compensation will be explained below using FIG. 9.

一般にトランジスタに流れるコレクタ電流1c。Collector current 1c generally flows through a transistor.

ベース電流hr 、エミッタ電流I、の関係は。What is the relationship between base current hr and emitter current I?

Iε=αIc = −−Ig −−一−−〜−(13)
1 +α Ic = −In (14) 1 +α ここで、α茎ベース接地トランジスタの電流伝送比。
Iε=αIc=−−Ig−−−−−−(13)
1 +α Ic = −In (14) 1 +α where α is the current transfer ratio of the common base transistor.

で表わされる。It is expressed as

第9図において、トランジスタc、+i2<流れ込むペ
ース電流IBoは、エミ・ツタ電流I6によって決定さ
れ、このペース電流IBGはトランジスタQ10のペー
ス電流I8oによって供給されている。又、トランジス
タQ10のコレクタ電流は上記ベース電流IBによって
決定されており、これらの電流の関係は1式(13)及
び式(14)より。
In FIG. 9, the pace current IBo flowing into transistor c, +i2 is determined by the emitter current I6, and this pace current IBG is supplied by the pace current I8o of transistor Q10. Further, the collector current of the transistor Q10 is determined by the base current IB, and the relationship between these currents is based on Equation 1 (13) and Equation (14).

ここで、αN1ペース接地NpN )ラン゛ジスタの電
流伝送比 αP:ペース接地PNPトランジスタ の電流伝送比 である。又、トランジスタQ12のエミッタ電流I6は
トランジスタQ13のコレクタ電流I3であり、トラン
ジスタQ10のコレクタ電流I4はトランジスタQ11
のエミッタ電流I4であるたメ、トランジスタQ13の
ペース電流IB1ト、トランジスタQ11のベース電流
1n2は1式(13)から式(16)により。
Here, αN1 is the current transmission ratio of the pace-grounded NpN transistor. αP is the current transmission ratio of the pace-grounded PNP transistor. Furthermore, the emitter current I6 of the transistor Q12 is the collector current I3 of the transistor Q13, and the collector current I4 of the transistor Q10 is the collector current I3 of the transistor Q11.
The emitter current I4 of the transistor Q13, the pace current IB1 of the transistor Q13, and the base current 1n2 of the transistor Q11 are given by Equation 1 (13) to Equation (16).

Ib1 =−ノBo(17) H 1B2−αP Iso□−(18) と表わされる。したがって、トランジスタQ130ベー
ス電流IB1ト、トランジスタQ11のペース電流1s
2との関係は0式(17)と式(18)より。
It is expressed as Ib1=-Bo(17) H 1B2-αP Iso□-(18). Therefore, transistor Q130 base current IB1t, transistor Q11 pace current 1s
The relationship with 0 is from equation (17) and equation (18).

となる。一般に、αN中1.αP中1 であるため。becomes. In general, 1. Because it is 1 in αP.

式(19)より、 Isl: Ib2とみなすことがで
きる。
From formula (19), it can be regarded as Isl: Ib2.

このことより、第8図におけるトランジスタQ13のベ
ース電流は、トランジスタQ11のペース電流によって
供給され、ホールドコンデンサC1にチャージされてい
る電荷の流れ出しを防止することができる。
As a result, the base current of the transistor Q13 in FIG. 8 is supplied by the pace current of the transistor Q11, and it is possible to prevent the charge charged in the hold capacitor C1 from flowing out.

次に本発明を適用したもう一つの実施例につ(・て、第
10図を用いて説明する。
Next, another embodiment to which the present invention is applied will be described using FIG. 10.

第10図において、スイッチング動作を行なうトランジ
スタQ26 、 Q27と、接合容量を用いてコンデン
サとして使用しているトランジスタQ9、及びトランジ
スタ52と抵抗13にて構成している定電流源は、サン
プル期間からホールド期間へ切り換わる過程のホールド
コンデンサC1にチャージされている電荷の変動を抑え
るための回路であり、波線100で囲まれた陪分は、前
述の第8図と同様にホールド信号を出力させるベース電
流補償形のエミッタホロワである。端子1には、入力信
号(被サンプル・ホールド信号)10が入力され、端子
4はサンプリングパルス12が、端子5には上記サンプ
リングパルス12に対する基準1)C電圧が、そして、
端子6VCは定電流源を構成するトランジスタQ16 
、 Q32 。
In FIG. 10, transistors Q26 and Q27 that perform switching operations, transistor Q9 that is used as a capacitor using junction capacitance, and a constant current source made up of transistor 52 and resistor 13 are used for holding from the sample period. This is a circuit for suppressing fluctuations in the charge charged in the hold capacitor C1 during the process of switching to the period, and the subsection surrounded by the dotted line 100 is the base current that outputs the hold signal as in the above-mentioned Fig. 8. It is a compensated emitter follower. An input signal (sampled/held signal) 10 is input to the terminal 1, a sampling pulse 12 is input to the terminal 4, a reference 1)C voltage for the sampling pulse 12 is input to the terminal 5, and
Terminal 6VC is transistor Q16 that constitutes a constant current source.
, Q32.

Q33のベース電位を与えるバイアス電圧が入力されて
いる。以下、詳しい動作説明を行なう。
A bias voltage that provides the base potential of Q33 is input. A detailed explanation of the operation will be given below.

まず、サンプル期間(サンブリ:/グバルス12がハイ
レベルの期間)では、トランジスタQ24゜Q27がオ
ン状態になり、トランジスタQ25 、 Q26がオフ
状態になる。このため差動対トランジスタQ21とQ2
2.抵抗R11,及びトランジスタQ24を介したトラ
ンジスタQ55と抵抗R14より成る定電流源は差動増
幅器を構成している。そして、トランジスタQ22のベ
ースとコレクタが接続されている事より、上記差動増幅
器は負の全帰還形増幅器となっている。このため、入力
端子1より入力される信号10は、そのままトランジス
タQ22のベースライン(端子2)へ伝達される事にな
る。又、この状態においては、トランジスタQ25のコ
レクタ電流が流れていないため、トランジスタQ25の
ベースは、電源電圧+ Vccにほぼ等しい電位E2と
なっており、トランジスタQ25はダイオードとみるこ
とができる。
First, during the sample period (period in which the signal 12 is at a high level), transistors Q24 and Q27 are turned on, and transistors Q25 and Q26 are turned off. Therefore, differential pair transistors Q21 and Q2
2. A constant current source consisting of resistor R11, transistor Q55 via transistor Q24, and resistor R14 constitutes a differential amplifier. Since the base and collector of the transistor Q22 are connected, the differential amplifier is a negative full feedback amplifier. Therefore, the signal 10 input from the input terminal 1 is transmitted as is to the base line (terminal 2) of the transistor Q22. Further, in this state, since no collector current flows through the transistor Q25, the base of the transistor Q25 is at a potential E2 approximately equal to the power supply voltage +Vcc, and the transistor Q25 can be regarded as a diode.

一方、トランジスタQ27のコレクタ電位は。On the other hand, the collector potential of transistor Q27 is.

トランジスタQ27がオン状態であるため、トランジス
タQ27のコレクタ電流と抵抗R2による電圧降下分だ
け電源電圧+VCCより降下した電位E4になっている
Since the transistor Q27 is in the on state, the potential E4 is lower than the power supply voltage +VCC by the voltage drop caused by the collector current of the transistor Q27 and the resistor R2.

この状態における第10図に示したS&H部分の等何回
路は第7図に示した等何回路となる。
In this state, the equal number circuit of the S&H portion shown in FIG. 10 becomes the equal number circuit shown in FIG. 7.

ただし、この場合、第7図のコンデンサC4はトランジ
スタQ25のベース・エミッタ間接合容量であり、コン
デンサC5はトランジスタQ9のベース・エミッタ間接
合容量である。
However, in this case, capacitor C4 in FIG. 7 is the base-emitter junction capacitance of transistor Q25, and capacitor C5 is the base-emitter junction capacitance of transistor Q9.

次に、ホールド期間(サンプリングパルス12がロウレ
ベルの期間)では、トランジスタQ25゜Q26がオン
状態に、トランジスタQ24 、 Q27がオフ状態に
、なり、トランジスタQ21. Q22はし)、 中断状態とゝなる。父、トランジスタQ23のベース電
位はトランジスタQ25がオン状態であるため、このト
ランジスタQ25のコレクタ電流と抵抗R12による電
圧降下分だけ電源電圧−トVccより降下した電位E3
となる。ただし、この時の電位E3は、トランジスタQ
23をしゃ断状態にする事によって、電源ラインからホ
ールドコンデンサC1へ電荷が流れ込むのを防ぐために
Next, during the hold period (the period in which the sampling pulse 12 is at a low level), transistors Q25 and Q26 are turned on, transistors Q24 and Q27 are turned off, and transistors Q21 . Q22), it becomes suspended. Since the transistor Q25 is on, the base potential of the transistor Q23 is a potential E3 lower than the power supply voltage Vcc by the voltage drop caused by the collector current of the transistor Q25 and the resistor R12.
becomes. However, the potential E3 at this time is the transistor Q
23 is cut off to prevent charges from flowing from the power supply line to the hold capacitor C1.

トランジスタQ23のエミッタ電位よりも低くなる様に
設定している。
It is set to be lower than the emitter potential of transistor Q23.

一方、トランジスタQ27は、オフ状態であるためコレ
クタ電流は流れず、コレクタ電位(トランジスタQ9の
エミッタ電位)は電源電圧子VccC=E5)となる。
On the other hand, since the transistor Q27 is in the off state, no collector current flows, and the collector potential (emitter potential of the transistor Q9) becomes the power supply voltage VccC=E5).

この状態における等何回路は、i7図においてスイッチ
S2をスイッチ端子り姥、スイッチS3をスイッチ端子
Fに閉じた場合に等しくなる。
The equivalent circuit in this state is equivalent to the case where the switch S2 is closed to the switch terminal 1 and the switch S3 is closed to the switch terminal F in Fig. i7.

以上より、第10図に示したS&H回路のサンプル期間
からホールド期間に切り換わる過程におけるホールドコ
ンデンサC・1にチャージされている電荷の変動量ΔQ
cは1式(6)より。
From the above, the amount of variation ΔQ in the charge charged in the hold capacitor C・1 during the process of switching from the sample period to the hold period of the S&H circuit shown in FIG.
c is from equation 1 (6).

ΔQc =C4CF2−E2 )+C5(E5−E4 
) (20)となる。第10図に示した実施例では、上
式(20)%式% ) に抵抗R2及びトランジスタQ32と抵抗R15より成
る電流源の電流値を選定している。
ΔQc =C4CF2-E2)+C5(E5-E4
) (20). In the embodiment shown in FIG. 10, the current value of the current source consisting of the resistor R2, the transistor Q32, and the resistor R15 is selected according to the above formula (20).

以上説明した様に、ホールドコンデンサC1にチャージ
されている電荷の変動分ΔQを零にすることによりホー
ルド電位の変動分ΔVを抑え正確な電位をホールドする
事が可能となっている。
As explained above, by reducing the variation ΔQ of the charge charged in the hold capacitor C1 to zero, it is possible to suppress the variation ΔV of the hold potential and hold an accurate potential.

尚、前述してきた二つのS&H回路では、ホールドコン
デンサC1における電荷の変化蓋ΔQを零に抑える手段
として、第8図の、5k11回路では抵抗R2の値を選
択する事によって、又第10図のS&H回路では、抵抗
R2及びトランジスタQ9のベース・エミッタ間接合容
量を選択する事によって行なってきた。このように6ト
ランジスタQ9を常にしゃ断状態に保つ条件のもとに、
上記電荷の変化量ΔQを零にする手段は1式(8)の条
件を満足するならば任意に選ぶことができる。
In the two S&H circuits described above, as a means to suppress the charge change cap ΔQ in the hold capacitor C1 to zero, in the 5k11 circuit shown in FIG. 8, by selecting the value of the resistor R2, and by selecting the value of the resistor R2 in the In the S&H circuit, this has been done by selecting the resistor R2 and the base-emitter junction capacitance of the transistor Q9. Under the condition that the 6 transistor Q9 is always kept in the cut-off state,
The means for reducing the charge change amount ΔQ to zero can be arbitrarily selected as long as it satisfies the condition of Equation 1 (8).

又、特にIC化に際しては、コンデンサC5ヲトランジ
スタのベース・エミッタ間接合容量とし、コンデンサC
4との比をとることによって、コンデンサC4,C5の
絶対値バラツキに対しても前記の電荷の変化量△Qを零
に抑えることを容易に行なうことができる。
Also, especially when integrated into an IC, the capacitor C5 should be the base-emitter junction capacitance of the transistor, and the capacitor C5 should be the base-emitter junction capacitance of the transistor.
By taking the ratio with 4, it is possible to easily suppress the amount of charge change ΔQ to zero even with variations in the absolute values of the capacitors C4 and C5.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように本発明を用いれば、ホールドコンデ
ンサの容量に関係なく、正確に信号のサンプル・ホール
ドが可能となり、特に、高い周波数の信号のサンプル・
ホールトヤ、IC内部にホールドコンデンサを設けた場
合のサンプル・ホールド回路等で、ホールド用コンデン
サとして小さい容量を用いる時にその効果は大である。
As explained above, by using the present invention, it is possible to accurately sample and hold signals regardless of the capacity of the hold capacitor, and in particular, it is possible to sample and hold signals at high frequencies.
The effect is great when a small capacitance is used as a hold capacitor in a sample/hold circuit where a hold capacitor is provided inside an IC.

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

第1図はSl、H回路の原理図、第2図はSl8回路の
一例を具体的に示した回路図、第6図はトランジスタの
接合容量を説明するための回路図、第4図は負帰還形増
幅器の等価回路図。 第5図はSkH回路図を説明する上での各端子の近似的
信号波形の具体的な一例を示した波形図、第6図は第2
図に示した5lkH回路の等価回路図、第7図は本発明
のSl8回路の等価回路図、第8図は本発明のSl8回
路の一例を示す回路図、第9図はベース電流補償形のエ
ミッタホロワの出力回路を説明するための回路図。 第10図は本発明の5JkH回路の一例を示す回路図で
ある。 符号の説明 C1・・・ホールド用コンデンサ。 Sl・・・サンプル用スイッチ。 Q9・・・補償用トランジスタ。 代理人弁理士 高 橋 明 夫 第 1 口 寮2図 第30 第4図 第 j記 第7図 第 l ノー−−−−−; 00
Figure 1 is a principle diagram of the Sl, H circuit, Figure 2 is a circuit diagram specifically showing an example of the Sl8 circuit, Figure 6 is a circuit diagram for explaining the junction capacitance of a transistor, and Figure 4 is a negative Equivalent circuit diagram of a feedback amplifier. Figure 5 is a waveform diagram showing a specific example of the approximate signal waveform of each terminal for explaining the SkH circuit diagram, and Figure 6 is a waveform diagram showing a specific example of the approximate signal waveform of each terminal to explain the SkH circuit diagram.
Figure 7 is an equivalent circuit diagram of the 5lkH circuit shown in the figure, Figure 7 is an equivalent circuit diagram of the Sl8 circuit of the present invention, Figure 8 is a circuit diagram showing an example of the Sl8 circuit of the present invention, Figure 9 is a base current compensation type circuit diagram. FIG. 3 is a circuit diagram for explaining an output circuit of an emitter follower. FIG. 10 is a circuit diagram showing an example of the 5JkH circuit of the present invention. Explanation of symbols C1: Hold capacitor. SL... Sample switch. Q9...Compensation transistor. Representative Patent Attorney Akio Takahashi No. 1 Dormitory 2 Figure 30 Figure 4 Figure j Figure 7 l No------; 00

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、 制一端子に入力される制御信号に従って開閉され
る第1のスイッチと、該第1のスイッチの出力端子と基
準電位間に接続された第1のコンデンサより構成された
サンプル・ホールド回路において、前記出力端子に一方
の端子が接続された第2のコンデンサと、該第2のコン
デンサの他方の端子が接続され、前記制御信号に従って
第1の電圧源と第2の電圧源KI@次切り換わり接続さ
れる第2のスイッチを有することを特徴とするサンプル
・ホールド回路。 2 前記第1のスイッチは、エミッタが互いに結合され
た第1及び第2のトランジスタと、該2つのトランジス
タの結合されたエミッタに接続され前記flilJ t
ill信号によって電流値が制御される定電流源と、前
記第2のトランジスタのコレクターペース間に接続され
、前記制御信号に従ってしゃ断状態となる手段を有する
帰還回路とにより成り、M記載1のトランジスタのペー
スを信号入力端子とし、前記第2のトランジスタのペー
スを出力端子としたことを特徴とする特許請求の範囲第
1項に記載されたサンプル・ホールド回路。 6、 前記第2のコンデンサにトランジスタの接合容量
を用いたことを特徴とする特許請求の範囲第1JJまた
は第2項に記載されたサンプル・ホールド回路。
[Claims] 1. Consisting of a first switch that opens and closes according to a control signal input to a control terminal, and a first capacitor connected between the output terminal of the first switch and a reference potential. In the sample-and-hold circuit, a second capacitor having one terminal connected to the output terminal and the other terminal of the second capacitor are connected, and the first voltage source and the second voltage source are connected in accordance with the control signal. A sample-and-hold circuit characterized in that it has a second switch connected to a voltage source KI@. 2. The first switch is connected to first and second transistors whose emitters are coupled to each other, and the flilJ t is connected to the coupled emitters of the two transistors.
The transistor according to M description 1 is composed of a constant current source whose current value is controlled by the ill signal, and a feedback circuit connected between the collector paces of the second transistor and having means for turning off in accordance with the control signal. 2. The sample-and-hold circuit according to claim 1, wherein the pace is used as a signal input terminal, and the pace of the second transistor is used as an output terminal. 6. The sample-and-hold circuit as set forth in claim 1JJ or claim 2, wherein a junction capacitance of a transistor is used for the second capacitor.
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