JPS6152514B2 - - Google Patents

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JPS6152514B2
JPS6152514B2 JP14297879A JP14297879A JPS6152514B2 JP S6152514 B2 JPS6152514 B2 JP S6152514B2 JP 14297879 A JP14297879 A JP 14297879A JP 14297879 A JP14297879 A JP 14297879A JP S6152514 B2 JPS6152514 B2 JP S6152514B2
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JP
Japan
Prior art keywords
switch
charge
node
stray capacitance
mos
Prior art date
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Application number
JP14297879A
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Japanese (ja)
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JPS5667480A (en
Inventor
Hiroyuki Kikuchi
Atsushi Iwata
Yasuyuki Matsutani
Kuniharu Uchimura
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明はMOS,LSIに適した積分回路に関する
ものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an integrating circuit suitable for MOS and LSI.

第1図はMOS,LSIに適用される従来の積分回
路の一例を示したものである。図において、アナ
ログ信号VINは入力端子1より入力され、スイツ
チ11をオンすることによりサンプルされサンプ
リング容量13を充電する。次にスイツチ11を
オフし、スイツチ12をオンすることにより、容
量13に充電された電荷は積分容量14とオペア
ンプ15により積分される。この時、端子3の出
力電圧Voutはサンプリング容量13をCs、積分
容量14をCpとすると、Vout=Cs/CpVINと表わさ れる。しかしながら、MOSトランジスタにより
実現されたスイツチ11,12には接合容量、チ
ヤネル容量からなる浮遊容量が存在し、この浮遊
容量に蓄積された電荷も同時に積分される。すな
わち、浮遊容量をCΔとすると出力電圧はVout
=Cs+CΔ/CPVINとなる。そこで、従来はサンプ
リ ング容量Csを浮遊容量CΔ分だけ小さく見積つ
て与えていた。ところが浮遊容量CΔは電圧依存
性があり、サンプリング容量Csで見積つた場
合、入力電圧依存性の小さい積分出力が得られな
い欠点があつた。また、浮遊容量CΔの見積り誤
差の影響が大きいという設計上の難点もあつた。
Figure 1 shows an example of a conventional integration circuit applied to MOS and LSI. In the figure, an analog signal V IN is input from an input terminal 1 and is sampled by turning on a switch 11 to charge a sampling capacitor 13 . Next, by turning off the switch 11 and turning on the switch 12, the charge charged in the capacitor 13 is integrated by the integrating capacitor 14 and the operational amplifier 15. At this time, the output voltage Vout of the terminal 3 is expressed as Vout=Cs/CpV IN , where the sampling capacitor 13 is Cs and the integrating capacitor 14 is Cp. However, the switches 11 and 12 implemented by MOS transistors have stray capacitances consisting of junction capacitance and channel capacitance, and charges accumulated in these stray capacitances are also integrated at the same time. In other words, if the stray capacitance is CΔ, the output voltage is Vout
=Cs+CΔ/CPV IN . Therefore, in the past, the sampling capacitance Cs was estimated to be smaller by the stray capacitance CΔ. However, the stray capacitance CΔ has voltage dependence, and when estimated using the sampling capacitance Cs, there is a drawback that an integrated output with small input voltage dependence cannot be obtained. Additionally, there was a design difficulty in that the influence of estimation errors on stray capacitance CΔ was large.

本発明はこれらの欠点を除去するため、浮遊容
量に蓄積された電荷と同量の電荷をサンプリング
容量とは異なる別のノードのスイツチの浮遊容量
に充電して、上記浮遊容量に蓄積された電荷が積
分器で積分される分を補正するようにしたもの
で、以下図面について詳細に説明する。
In order to eliminate these drawbacks, the present invention charges the stray capacitance of a switch at a node different from the sampling capacitor with the same amount of charge as the charge accumulated in the stray capacitance, thereby removing the charge accumulated in the stray capacitance. The system is designed to correct the amount integrated by the integrator, and the drawings will be described in detail below.

第2図は本発明の一実施例であつて、1はアナ
ログ信号入力端子、2はサンプル容量に接続する
ノード、3は出力端子、4,5,7,8はスイツ
チ駆動用クロツク端子、6はスイツチ16,17
間のノード、11,12,16,17はアナログ
スイツチ、13はサンプル容量、14は積分容
量、15はオペアンプである。ここではスイツチ
11,12,16,17としてN−MOSを用い
た場合を示したが、P−MOS,C−MOSについ
ても同様にして構成できる。
FIG. 2 shows an embodiment of the present invention, in which 1 is an analog signal input terminal, 2 is a node connected to a sample capacitor, 3 is an output terminal, 4, 5, 7, and 8 are clock terminals for driving switches, 6 is switch 16,17
Nodes 11, 12, 16, and 17 are analog switches, 13 is a sampling capacitor, 14 is an integrating capacitor, and 15 is an operational amplifier. Here, a case is shown in which N-MOS is used as the switches 11, 12, 16, and 17, but P-MOS and C-MOS can be constructed in the same manner.

第3図に第2図のスイツチ駆動用クロツク端子
4,5,7,8に印加するクロツクのタイムチヤ
ートを示す。まず、スイツチ11をオン状態にす
ると、入力端子1の入力電圧VINに応じてサンプ
ル容量13およびスイツチ11,12,16より
生ずるノード2側の浮遊容量に電荷が蓄積され
る。いまサンプル容量13に蓄積される電荷を
Q13、またスイツチ11,12,16より生ずる
ノード2側の浮遊容量に蓄積される電荷をそれぞ
れQ11,Q12,Q16とする。次にスイツチ11をオ
フした後、スイツチ16をオン状態にすると、電
荷の再分布が行われ、ノード2に蓄積された電荷
の一部がノード6に充電される。このノード6に
充電される電荷をQ′17とし、また電荷再分布によ
りQ13およびQ11,Q12,Q16はそれぞれQ′13
Q′11,Q′12,Q′16に変化したとする。ここで、ス
イツチ17のスイツチサイズをスイツチ11と1
2の和に等しいように与えると、スイツチ17で
生ずる浮遊容量はスイツチ11,12で生ずる浮
遊容量と等しくなる。従つて、ノード6の電荷
Q′17は、ほぼ電荷再分布後のスイツチ11,12
で生ずる浮遊容量の電荷Q′11,Q′12とスイツチ1
6で生ずるノード6側の浮遊容量の電荷Q′16の和
として与えられ、Q′17≒Q′11+Q′12+Q′16とな
る。ここで、サンプル容量に対して浮遊容量が十
分小さい場合、すなわち、ノード6の電荷の充電
で生ずる電荷再分布による電位降下が小さい場
合、Q′17≒Q11+Q12+Q16となり、ノード2の浮
遊容量に蓄積された電荷と等しい量の電荷がノー
ド6側へ放電4充電)されたことになる。次に、
スイツチ16をオフし、スイツチ12をオンし
て、サンプルされた電荷を積分容量14とオペア
ンプ15により積分する。この場合、入力電圧V
INにかかわらず常にノード2の浮遊容量に蓄積
された電荷に等しい量の電荷がノード6側へ放電
されているため、出力端子3にはVout≒Cs/CpVIN の電圧が現われる。また、このときスイツチ17
をオンしてノード6に蓄積された電荷を放電す
る。
FIG. 3 shows a time chart of the clocks applied to the switch driving clock terminals 4, 5, 7, and 8 of FIG. First, when the switch 11 is turned on, charge is accumulated in the sample capacitor 13 and the stray capacitances on the node 2 side generated by the switches 11, 12, and 16 in accordance with the input voltage V IN of the input terminal 1. The charge currently stored in the sample capacitor 13 is
Q 13 , and the charges accumulated in the stray capacitances on the node 2 side generated by switches 11, 12, and 16 are assumed to be Q 11 , Q 12 , and Q 16 , respectively. Next, when switch 11 is turned off and switch 16 is turned on, the charges are redistributed, and a portion of the charges accumulated in node 2 is charged to node 6. The charge charged in this node 6 is Q' 17 , and due to charge redistribution, Q 13, Q 11 , Q 12 , and Q 16 become Q' 13 , Q 12 , and Q 16 , respectively.
Suppose that they change to Q′ 11 , Q′ 12 , and Q′ 16 . Here, change the switch size of switch 17 to switch 11 and 1.
2, the stray capacitance caused by switch 17 will be equal to the stray capacitance caused by switches 11 and 12. Therefore, the charge on node 6
Q' 17 is approximately the switch 11, 12 after charge redistribution.
The stray capacitance charges Q′ 11 and Q′ 12 generated in the switch 1
Q′ 17 ≈Q′ 11 +Q′ 12 +Q′ 16 . Here, if the stray capacitance is sufficiently small with respect to the sample capacitance, that is, if the potential drop due to charge redistribution caused by charging of node 6 is small, then Q' 17 ≒ Q 11 + Q 12 + Q 16 , and node 2's This means that an amount of charge equal to the charge accumulated in the stray capacitance is discharged (charged) to the node 6 side. next,
The switch 16 is turned off, the switch 12 is turned on, and the sampled charge is integrated by the integrating capacitor 14 and the operational amplifier 15. In this case, the input voltage V
Regardless of IN, an amount of charge equal to the charge accumulated in the stray capacitance of node 2 is always discharged to node 6, so a voltage of Vout≈Cs/CpV IN appears at output terminal 3. Also, at this time, switch 17
is turned on to discharge the charge accumulated in node 6.

この第2図に示すような補正回路を付加するこ
とにより、入力電圧依存性の非常に小さい積分回
路を構成できる。また補正用トランジスタ17の
トランジスタサイズはスイツチ11,12のトラ
ンジスタサイズの和として与えればよいから、設
計も非常に容易であり、設計による見積り誤差が
少ない。
By adding a correction circuit as shown in FIG. 2, it is possible to construct an integrating circuit with very low dependence on input voltage. Further, since the transistor size of the correction transistor 17 can be given as the sum of the transistor sizes of the switches 11 and 12, the design is very easy and there is little estimation error due to the design.

第4図は本発明の他の実施例で、第2図の回路
のスイツチ17と並列に常にオフ状態のスイツチ
18を付加したものである。第4図の場合、スイ
ツチ17のトランジスタサイズはノード6に蓄積
された電荷を放電できる最小限の大きさとし、残
りの浮遊容量分を常にオフ状態のスイツチ18で
補正する回路構成となつている。
FIG. 4 shows another embodiment of the invention, in which a switch 18 which is always off is added in parallel to switch 17 of the circuit of FIG. In the case of FIG. 4, the transistor size of the switch 17 is set to the minimum size capable of discharging the charge accumulated in the node 6, and the circuit configuration is such that the remaining stray capacitance is compensated for by the switch 18, which is always in an off state.

以上説明したように、本発明によれば、入力電
圧依存性が小さい高精度の積分回路を構成でき、
また設計も非常に容易であるから、スイツチド・
キヤパシタ・フイルタ等のMOSアナログLSIに有
効である。
As explained above, according to the present invention, a highly accurate integrating circuit with small input voltage dependence can be constructed.
Also, since the design is very easy,
Effective for MOS analog LSI such as capacitors and filters.

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

第1図は従来のMOS積分回路の一例を示す
図、第2図は本発明によるMOS積分回路の一実
施例を示す図、第3図は第2図のMOSスイツチ
駆動用クロツクのタイミングチヤートを示す図、
第4図は本発明によるMOS積分回路の他の実施
例を示す図である。 1…入力信号端子、2…ノード端子、3…出力
端子、4,5…クロツク入力端子、6…ノード端
子、7,8,9…クロツク入力端子、11,12
…N−MOSトランジスタ、13…サンプリング
容量、14…積分容量、15…オペアンプ、1
6,17,18…N−MOSトランジスタ。
FIG. 1 is a diagram showing an example of a conventional MOS integration circuit, FIG. 2 is a diagram showing an embodiment of a MOS integration circuit according to the present invention, and FIG. 3 is a timing chart of the MOS switch driving clock shown in FIG. The figure shown,
FIG. 4 is a diagram showing another embodiment of the MOS integration circuit according to the present invention. 1... Input signal terminal, 2... Node terminal, 3... Output terminal, 4, 5... Clock input terminal, 6... Node terminal, 7, 8, 9... Clock input terminal, 11, 12
... N-MOS transistor, 13 ... sampling capacitor, 14 ... integral capacitor, 15 ... operational amplifier, 1
6, 17, 18...N-MOS transistor.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 積分器と、入力アナログ信号をサンプルす
る、第1のスイツチと、前記サンプルされたアナ
ログ信号により充電されるサンプリング容量と、
前記サンプリング容量に充電された電荷を前記積
分器に与える第2のスイツチとからなる積分回路
において、前記サンプルされたアナログ信号の電
荷の一部を、前記サンプリング容量と前記第1お
よび第2のスイツチの接続ノードとは異なる別の
ノードのスイツチの浮遊容量に充電する第3のス
イツチと、該充電された電荷を蓄積あるいは放電
する第4のスイツチとを設けたことを特徴とする
積分回路。
1 an integrator, a first switch that samples an input analog signal, and a sampling capacitor that is charged by the sampled analog signal;
and a second switch that supplies the charge stored in the sampling capacitor to the integrator, in which a part of the charge of the sampled analog signal is transferred between the sampling capacitor and the first and second switches. An integrating circuit comprising: a third switch that charges the stray capacitance of a switch at a node different from the connection node of the switch; and a fourth switch that stores or discharges the charged charge.
JP14297879A 1979-11-05 1979-11-05 Integrating circuit Granted JPS5667480A (en)

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