JPS6126324A - Switched capacitor circuit - Google Patents

Switched capacitor circuit

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JPS6126324A
JPS6126324A JP14684084A JP14684084A JPS6126324A JP S6126324 A JPS6126324 A JP S6126324A JP 14684084 A JP14684084 A JP 14684084A JP 14684084 A JP14684084 A JP 14684084A JP S6126324 A JPS6126324 A JP S6126324A
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JP
Japan
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capacitor
circuit
switch
switches
nmos
Prior art date
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Pending
Application number
JP14684084A
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Japanese (ja)
Inventor
Shigeru Fukazawa
深沢 繁
Kazumasa Matsui
松井 一征
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication of JPS6126324A publication Critical patent/JPS6126324A/en
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Abstract

PURPOSE:To decrease number of clock signals of a slide capacitor circuit by using a PMOS switch and an NMOS switch in mixture. CONSTITUTION:When a clock signal phi is at a high level, NMOS TR switches 50-1 and 60-1 are turned on and PMOS TR switches 50-2, 60-2 are turned off. Thus, a capacitor 2 is charged through the NMOS switches 50-1, 60-1 with an input signal 1. When the signal phi goes to a low level, the NMOS switches 50-1, 60-1 are turned off, and the PMOS switches 50-2, 60-2 are turned on. Thus, charge of the capacitor 2 is transferred to a feedback capacitor 3 and an output signal 7 integrating an input signal 1 is obtained.

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回路に係り、特に高集積
化に好適なスイッチドキャパシタ回路に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Application of the Invention] The present invention relates to a switched capacitor circuit, and particularly to a switched capacitor circuit suitable for high integration.

〔発明の背景〕[Background of the invention]

スイッチドキャパシタ回路はキャパシタに一定の周期で
開閉するスイッチを介して電荷を充放電することによっ
て信号の演算を行う回路であって、第1図に示すような
従来のスイッチドキャパシタ(SC)回路ではスイッチ
としては同一極性のスイッチを用いて電荷の転送を制御
していた。SC回路の基本的構成要素であるSC積分回
路を例に説明する。第2図のタイムチャート図に示すよ
うなりロック信号φ1で、スイッチ5,6のNMOSト
ランジスタ5−1.6−1をオン状態にして、入力信号
1をキャパシタ2に充電し、クロックφ2での他のNM
OSトランジスタで構成されるスイッチの他のNMOS
トランジスタで構成される5−2,6−2をオン状態に
して、キャパシタ2の電荷を高利得増幅器4の負極性入
力端子と出力端子間の帰還キャパシタ3へ転送し、出力
端子7すなわち増幅器4の出力端子に入力信号1を積分
した信号を得ていた。この場合、φ、とφ2が同時にハ
イレベル(全てのNMOSトランジスタスイッチがオン
状態)となる期間が長ければ、キャパシタ2が短絡され
るなどして積分回路とじて動作しなくなる。したがって
、クロック信号φ、。
A switched capacitor circuit is a circuit that performs signal calculation by charging and discharging charge in a capacitor via a switch that opens and closes at a constant cycle, and is a conventional switched capacitor (SC) circuit as shown in Figure 1. In this case, switches with the same polarity were used to control charge transfer. An example of an SC integration circuit, which is a basic component of an SC circuit, will be explained. As shown in the time chart of FIG. 2, the lock signal φ1 turns on the NMOS transistors 5-1, 6-1 of the switches 5 and 6, charges the capacitor 2 with the input signal 1, and the clock φ2 other NM
Other NMOS switches consisting of OS transistors
By turning on transistors 5-2 and 6-2, the charge in the capacitor 2 is transferred to the feedback capacitor 3 between the negative input terminal and the output terminal of the high gain amplifier 4, and the output terminal 7, that is, the amplifier 4 A signal obtained by integrating input signal 1 was obtained at the output terminal of . In this case, if the period in which φ and φ2 are simultaneously at a high level (all NMOS transistor switches are on) is long, the capacitor 2 will be short-circuited and will no longer operate as an integrating circuit. Therefore, the clock signal φ,.

φ2を第2図に示すように互いにハイレベルの時間が重
ならないような、あるいは、少なくともφ1とφ2が互
いにハイレベルとローレベルの時間が反転しているニフ
のクロック信号でなければならなかった。そのため第1
図のような簡単なSC回路でも2本のクロック配線が必
要となり、SC回路を集積化した場合のチップ面積が大
きくなっていた。
As shown in Figure 2, φ2 had to be a clock signal such that the high level times do not overlap with each other, or at least φ1 and φ2 had to be clock signals in which the high level and low level times were reversed. . Therefore, the first
Even a simple SC circuit as shown in the figure requires two clock wires, and the chip area becomes large when the SC circuit is integrated.

また、第1図はNMOSトランジスタスイッチを用いて
いるが、PMOSトランジスタスイッチを使っても同様
に構成できる。さらに、CMOSトランジスタスイッチ
を用いる場合には、φ1゜φ2のほかにφ1.φ、(φ
1.φ2のハイレベルとローレベルを反転させた信号)
の信号が必要となる。
Further, although FIG. 1 uses an NMOS transistor switch, a similar configuration can be made using a PMOS transistor switch. Furthermore, when using a CMOS transistor switch, in addition to φ1° and φ2, φ1. φ, (φ
1. (signal that inverts the high level and low level of φ2)
signal is required.

このように従来のSC回路は、多くのクロック信号が必
要でありそのためLSI化する上でチップ面積の低減や
高集積化が難しかった。なおSC回路についてはIEE
E Proceeding vol 71 Nn 8p
 、 941〜966 (August 1983年)
におけるR 、 Gregorian他2名による”5
w1tched CapacitorCircuit 
Design”と題する文献において詳しく紹介されて
いる。
As described above, conventional SC circuits require a large number of clock signals, which makes it difficult to reduce the chip area and achieve high integration when integrated into an LSI. Regarding SC circuits, IEE
E Proceeding vol 71 Nn 8p
, 941-966 (August 1983)
R in “5” by Gregorian et al.
w1tched Capacitor Circuit
It is introduced in detail in the document entitled ``Design''.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

したがって、本発明の目的はクロック信号を供給する手
段が簡単で高集積化あるいはチップ面積の低減が容易な
SC回路を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to provide an SC circuit which has a simple means for supplying a clock signal and can easily be highly integrated or reduce the chip area.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

上記の目的を達成するため本発明では、PMOSスイッ
チとNMOSスイッチを混用することによって、同一の
クロック信号によりクロック信号の遷移時点を除き、一
方のスイッチがオンで他方のスイッチがオフである状態
と、その逆の状態に制御できるようにして、SC回路の
クロック信号の数を減らしている。
In order to achieve the above object, the present invention uses a PMOS switch and an NMOS switch in combination, so that the same clock signal allows one switch to be on and the other switch to be off, except at the transition point of the clock signal. , and vice versa, thereby reducing the number of clock signals in the SC circuit.

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

以下、本発明を実施例より説明する。第3図は本発明に
よるSC回路の一実施例の回路図で、第1図と同じ回路
機能を持つものである。本回路の構成は入力信号1を蓄
える入力キャパシタ2と、正極性入力端子がグランドに
接続された高利得増幅器4の負極性入力端子と出力端子
に接続された帰還キャパシタ3及び高利得増幅器4、入
力信号1にドレインが接続され入力キャパシタ2の一方
の端子にソースが接続され、クロック信号φにゲートが
接続されたNMOSトランジスタスイッチ50−9、グ
ランドにドレインが接続されNHO2)−ランジスタス
イツチ50−1のソースにソースが接続され、クロック
信号φにゲートが接続されたPMOSトランジスタスイ
ッチ50−2、入力キャパシタ2のもう一方の端子にソ
ースが接続され、帰還キャパシタ3が接続された高利得
増幅器4の入力端子にドレインが接続され、クロック信
号φにゲートが接続されたPMOSトランジスタスイッ
チ60−2、PMO8+−ランジスタスイツチ60−2
のソースにドレインが接続され、グランドにソースが接
続されクロック信号φにゲートが接続されたNMOSト
ランジスタスイッチ60−1より構成されている。
The present invention will be explained below using examples. FIG. 3 is a circuit diagram of an embodiment of the SC circuit according to the present invention, which has the same circuit function as FIG. 1. The configuration of this circuit includes an input capacitor 2 that stores an input signal 1, a feedback capacitor 3 and a high gain amplifier 4 connected to the negative input terminal and output terminal of a high gain amplifier 4 whose positive input terminal is connected to the ground. An NMOS transistor switch 50-9 whose drain is connected to the input signal 1, whose source is connected to one terminal of the input capacitor 2, and whose gate is connected to the clock signal φ, and an NMOS transistor switch 50-9 whose drain is connected to the ground (NHO2)- a PMOS transistor switch 50-2 whose source is connected to the source of input capacitor 1 and whose gate is connected to the clock signal φ; a high-gain amplifier 4 whose source is connected to the other terminal of input capacitor 2 and to which feedback capacitor 3 is connected; A PMOS transistor switch 60-2, a PMOS transistor switch 60-2 whose drain is connected to the input terminal of , and whose gate is connected to the clock signal φ, and a PMO8+-transistor switch 60-2.
The NMOS transistor switch 60-1 has a drain connected to the source thereof, a source connected to the ground, and a gate connected to the clock signal φ.

本回路の動作はクロック信号φがハイレベルとo −L
/ ヘ/L/の2つのケースに分けられる。ハイレベル
のときはNMo5トランジスタスイツチ5゜−1,60
−1がオンしており、PMOSトランジスタスイッチ5
0−2.60−2はオフしている。したがって入力信号
1はNMo5トランジスタスイツチ50−1.60−1
を通して入力キャパシタ2を充電する。次にクロック信
号φがローレベルになると、NMo5トランジスタスイ
ツチ50−1.60−1はオフしPMO8トランジスタ
スイッチ50−2.60−2がオンする。このため入力
キャパシタ2の電荷は帰還キャパシタ3に転送され、入
力信号1を積分した出力信号7が得られる。
The operation of this circuit is that the clock signal φ is at a high level and o - L.
/ It can be divided into two cases: F/L/. At high level, NMo5 transistor switch 5°-1,60
-1 is on, PMOS transistor switch 5
0-2.60-2 is off. Therefore, the input signal 1 is the NMo5 transistor switch 50-1.60-1
The input capacitor 2 is charged through the input capacitor 2. Next, when the clock signal φ becomes low level, the NMo5 transistor switch 50-1.60-1 is turned off and the PMO8 transistor switch 50-2.60-2 is turned on. Therefore, the charge on the input capacitor 2 is transferred to the feedback capacitor 3, and an output signal 7 obtained by integrating the input signal 1 is obtained.

なお、第3図の実施例をCMOSトランジスタスイッチ
で構成する場合には、トランジスタ5゜−1,50−2
,60−1,60−2のソースとドレインにそれぞれ反
対極性のチャネルのトランジスタを並列接続し、それら
のゲートにクロック信号φを反転したクロック信号1を
与えれば良い。
In addition, when the embodiment of FIG. 3 is configured with CMOS transistor switches, the transistors 5°-1, 50-2
, 60-1, 60-2, transistors with channels of opposite polarity are connected in parallel to the sources and drains of the transistors 60-1, 60-2, respectively, and a clock signal 1 obtained by inverting the clock signal φ is applied to their gates.

本実施例によればSC回路のクロック信号を、第1図の
従来回路の2本から1本に減らすことができる。本実施
例は、簡単なSC回路の例であるが、一般の複雑なSC
回路においても、スイッチの数は増えるが互いにオンと
オフの状態が反転させられるスイッチの組み合せとクロ
ック信号の数が増える場合がほとんどである。したがっ
て、このような場合にもスイッチの組合せを本発明によ
り、NMOSトランジスタスイッチをPMOSトランジ
スタスイッチとすることにより、クロック信号の数を従
来の半分程度にすることができる。
According to this embodiment, the number of clock signals for the SC circuit can be reduced from two in the conventional circuit shown in FIG. 1 to one. This example is an example of a simple SC circuit, but it is a general complex SC circuit.
In circuits as well, although the number of switches increases, in most cases the number of combinations of switches whose on and off states can be reversed and the number of clock signals increases. Therefore, even in such a case, the number of clock signals can be reduced to about half of the conventional one by combining the switches according to the present invention and replacing the NMOS transistor switch with a PMOS transistor switch.

なお、上記説゛明中でも示唆したように本発明の場合、
クロック信号の遷移時点では組となっているNMo5ト
ランジスタスイツチとPMOSトランジスタスイッチが
、両方ともオンとオフの中間の状態になる。したがって
、高精度のSC回路を実現するにはクロック信号の立上
り時間と立下り時間が、スイッチのオン抵抗とSC用キ
ャパシタの積(第3図では、たとえばNMOSスイッチ
50−1と60・−1のオン抵抗の組とキャパシタ2の
積)に対して、十分小さくなるようにしなければならな
い。実際のSC回路を構成する場合には、SC回路用キ
ャパシタ(たとえば2,3)を大きくする、スイッチト
ランジスタ(たとえば50−1.50−2.60−1.
6O−2)の(チャネル幅/チャネル長)を小さくする
、スイッチへの信号配線の抵抗を大きくする(ポリシリ
コンや拡散層の配線を用いる)、クロック信号(たとえ
ばφ)の立上り、立下り時間を小さくする等の配慮が高
精度動作を目的とする場合には必要である。
In addition, as suggested in the above explanation, in the case of the present invention,
At the time of the clock signal transition, both the NMo5 transistor switch and the PMOS transistor switch pair are in an intermediate state between on and off. Therefore, in order to realize a highly accurate SC circuit, the rise time and fall time of the clock signal must be the product of the on-resistance of the switch and the SC capacitor (for example, NMOS switches 50-1 and 60-1 in FIG. 3). (product of on-resistance set and capacitor 2). When constructing an actual SC circuit, the SC circuit capacitor (for example, 2, 3) should be made larger, the switch transistor (for example, 50-1.50-2.60-1.
6O-2) (channel width/channel length), increase the resistance of the signal wiring to the switch (using polysilicon or diffusion layer wiring), and the rise and fall times of the clock signal (for example, φ). Consideration, such as making it small, is necessary if high-precision operation is the aim.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように、本発明によればスイッチドキャパ
シタ回路のクロック信号の数を減らせるので、クロック
配線やドライバの面積を少なくでき、スイッチドキャパ
シタ回路をLSI化する上でチップ面積の低減あるいは
高集積化が可能となる。
As explained above, according to the present invention, the number of clock signals in a switched capacitor circuit can be reduced, so the area of clock wiring and drivers can be reduced, and when converting a switched capacitor circuit into an LSI, the chip area can be reduced or High integration becomes possible.

【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回路の例。 第2図はそのクロック信)、第3図は本発明のスイツチ
ドキャパシタ回路の実施例である。 1・・・入力信号、2・・入力キャパシタ、3・・・帰
還キャパシタ、4・・・高利得増IfM器、5,6・・
・スイッチ、50−1.60−1・・・NMOSトラン
ジスタスイッチ、50−2.60−2・・・PMOSト
ランジスう 第 1 図 第2図 ′¥13 図
Figure 1 shows an example of a conventional switched capacitor circuit. FIG. 2 shows the clock signal), and FIG. 3 shows an embodiment of the switched capacitor circuit of the present invention. 1... Input signal, 2... Input capacitor, 3... Feedback capacitor, 4... High gain IfM device, 5, 6...
・Switch, 50-1.60-1...NMOS transistor switch, 50-2.60-2...PMOS transistor

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] キャパシタと上記キャパシタの電極に接続されたスイッ
チを含むスイッチドキャパシタ回路であって、互いにオ
ンとオフの状態が反転させられるスイッチとしてNMO
SトランジスタとPMOSトランジスタの組合せを用い
、前記2種のトランジスタのゲートに同一のクロック信
号を加え、前記NMOSトランジスタによるスイッチが
オンで前記PMOSトランジスタによるスイッチがオフ
である状態とその逆の状態に制御できるようにしたこと
を特徴とするスイッチドキャパシタ回路。
A switched capacitor circuit including a capacitor and a switch connected to an electrode of the capacitor, the switch having an on state and an off state reversed from each other.
A combination of an S transistor and a PMOS transistor is used, and the same clock signal is applied to the gates of the two types of transistors to control the state in which the switch by the NMOS transistor is on and the switch by the PMOS transistor is off, and vice versa. A switched capacitor circuit characterized by being able to perform the following functions.
JP14684084A 1984-07-17 1984-07-17 Switched capacitor circuit Pending JPS6126324A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100338880C (en) * 2003-09-30 2007-09-19 联发科技股份有限公司 Switched capacitor circuit capable of minimizing clock feedthrough effect and having low phase noise and method thereof

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