JPS6260846B2 - - Google Patents

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JPS6260846B2
JPS6260846B2 JP54006275A JP627579A JPS6260846B2 JP S6260846 B2 JPS6260846 B2 JP S6260846B2 JP 54006275 A JP54006275 A JP 54006275A JP 627579 A JP627579 A JP 627579A JP S6260846 B2 JPS6260846 B2 JP S6260846B2
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JP
Japan
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circuit
signal
impedance
amplifier
noise
Prior art date
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JP54006275A
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Japanese (ja)
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JPS5597709A (en
Inventor
Kuniharu Uchimura
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F1/00Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
    • H03F1/26Modifications of amplifiers to reduce influence of noise generated by amplifying elements
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03GCONTROL OF AMPLIFICATION
    • H03G3/00Gain control in amplifiers or frequency changers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Amplification And Gain Control (AREA)
  • Amplifiers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はアナログ信号回路とデジタル信号回路
とのインターフエースに使用するに適したアナロ
グ信号増幅回路に関し、特に増幅回路の雑音の影
響を小さくした回路に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an analog signal amplification circuit suitable for use as an interface between an analog signal circuit and a digital signal circuit, and particularly to a circuit that reduces the influence of noise in the amplification circuit.

アナログ信号増幅回路は、一般にその動作中は
雑音を発生するので、その雑音レベル以下の信号
はよいSN比で増幅することができない。しかし
これをアナログ信号回路とデイジタル信号回路の
インターフエースに使用される回路に限つてみる
と、次のような現象がある。すなわち、アナログ
信号増幅回路の雑音成分は周波数に逆比例するの
で、増幅回路の動作立上り時には、はじめて高周
波成分が現われ次第に低周波成分が現われるよう
に動作する。
Since analog signal amplification circuits generally generate noise during operation, signals below the noise level cannot be amplified with a good signal-to-noise ratio. However, when this is limited to circuits used for the interface between analog signal circuits and digital signal circuits, the following phenomenon occurs. That is, since the noise component of the analog signal amplification circuit is inversely proportional to the frequency, when the amplifier circuit starts operating, the high frequency component appears for the first time, and then the low frequency component appears.

本発明はこれらの雑音については、更にSN比
を改善することができることに着目したものであ
る。すなわち、本発明はアナログ信号増幅回路の
SN比を改善することを目的とする。
The present invention focuses on the fact that the SN ratio can be further improved regarding these noises. That is, the present invention provides an analog signal amplification circuit.
The purpose is to improve the signal-to-noise ratio.

本発明は、増幅器の出力負荷と並列に、この増
幅器の電圧利得の大きさを変える目的のためにイ
ンピーダンスの変化するインピーダンス制御回路
を備え、このインピーダンス制御回路を入力信号
に同期したパルス信号によつて低インピーダンス
から高インピーダンスに変化させて増幅器を高利
得化させた直後の低雑音出力を得るように出力回
路が動作することを特徴とする。
The present invention includes an impedance control circuit whose impedance changes in order to change the magnitude of the voltage gain of the amplifier in parallel with the output load of the amplifier, and which controls the impedance control circuit by a pulse signal synchronized with an input signal. The output circuit operates to obtain a low-noise output immediately after changing the impedance from low impedance to high impedance and increasing the gain of the amplifier.

実施例図面により詳しく説明する。 This will be explained in detail with reference to the drawings.

第1図は本発明実施例回路の構成図である。こ
の例は周期的に変化するアナログ信号電圧Vaを
基準電圧VREFと比較し、その大小関係をバイナ
リ信号で出力する回路に、本発明を実施したもの
である。
FIG. 1 is a block diagram of a circuit according to an embodiment of the present invention. In this example, the present invention is implemented in a circuit that compares a periodically changing analog signal voltage Va with a reference voltage V REF and outputs the magnitude relationship as a binary signal.

信号源1からはアナログ信号Vaが周期的に送
出され、これが差動増幅器2の一方の入力に結合
されている。この差動増幅器2の他方の入力には
基準電圧VREFが与えられている。またこの差動
増幅器2の出力は、レベル変換回路3に与えられ
るとともに分岐され、インピーダンス制御回路4
に導かれている。このインピーダンス制御回路4
は後記するように回路の両端でみたインピーダン
ス値がスイツチ的に変化する機能を有している。
レベル変換回路3の出力はラツチ回路5を介して
出力端子に導かれている。ここで、信号源1、レ
ベル変換回路3、インピーダンス制御回路4及び
ラツチ回路5には全て同期したクロツク信号が与
えられている。フリツプフロツプ6は、このクロ
ツク信号の遅延時間及びパルス幅を調節するため
の回路である。
An analog signal Va is periodically sent out from a signal source 1 and is coupled to one input of a differential amplifier 2 . A reference voltage V REF is applied to the other input of the differential amplifier 2 . Further, the output of this differential amplifier 2 is given to a level conversion circuit 3 and branched, and an impedance control circuit 4
guided by. This impedance control circuit 4
As will be described later, the impedance value seen at both ends of the circuit changes in a switch-like manner.
The output of the level conversion circuit 3 is led to an output terminal via a latch circuit 5. Here, the signal source 1, level conversion circuit 3, impedance control circuit 4 and latch circuit 5 are all supplied with synchronized clock signals. Flip-flop 6 is a circuit for adjusting the delay time and pulse width of this clock signal.

このように構成された回路の動作を説明する。
差動増幅器2は利得が大きく、入力アナログ信号
Vaは差動増幅器2の発生する雑音レベルに近い
微弱なものであるときについて考える。
The operation of the circuit configured in this way will be explained.
Differential amplifier 2 has a large gain, and the input analog signal
Let us consider the case where Va is weak and close to the noise level generated by the differential amplifier 2.

第2図aは入力アナログ信号Vaの波形を示し
たもので、基準電圧VREFに対して、一定の周期
ごとに変化する電圧信号である。第2図aの入力
アナログ信号のt0〜t2の期間について拡大図を用
いて以下詳細に説明する。
FIG. 2a shows the waveform of the input analog signal Va, which is a voltage signal that changes at regular intervals with respect to the reference voltage V REF . The period from t 0 to t 2 of the input analog signal in FIG. 2a will be explained in detail below using an enlarged diagram.

第2図bは差動増幅器2が雑音を発生しない理
想的なものである場合の差動増幅器2の出力応答
波形である。t1で入力信号が変化し、t2において
はレベル変換回路が動作するのに十分な電圧値ま
で増幅されている。
FIG. 2b shows the output response waveform of the differential amplifier 2 when the differential amplifier 2 is ideal and does not generate noise. At t 1 the input signal changes, and at t 2 it has been amplified to a voltage value sufficient to operate the level conversion circuit.

しかし、実際には差動増幅回路2は雑音を発生
するので、インピーダンス制御回路4がない従来
回路の場合には第2図cに示すように、第2図b
の波形に雑音が重畳した応答波形となる。第2図
cの場合のように、入力信号電圧VaのVREFに対
する差が小さいと増幅された応答波形のVREF
対する大小が判定不可能になる。
However, in reality, the differential amplifier circuit 2 generates noise, so in the case of a conventional circuit without the impedance control circuit 4, as shown in FIG.
The response waveform is a waveform with noise superimposed on it. As in the case of FIG. 2c, if the difference between the input signal voltage Va and V REF is small, it becomes impossible to determine the magnitude of the amplified response waveform with respect to V REF .

一方、差動増幅器2の入力に電圧差がない場合
に、インピーダンス制御回路4がt1の時刻に低イ
ンピーダンスから高インピーダンスに変化して、
差動増幅器2が高利得化した直後の雑音波形は第
2図dに示すようになる。これは、増幅器の発生
する雑音は公知のように、周波数に逆比例する成
分の雑音であるため、雑音量の大きい周波数の低
い成分についてはゆつくり立上るからである。
On the other hand, when there is no voltage difference between the inputs of the differential amplifier 2, the impedance control circuit 4 changes from low impedance to high impedance at time t1 ,
The noise waveform immediately after the differential amplifier 2 increases the gain is as shown in FIG. 2d. This is because, as is well known, the noise generated by the amplifier is a noise whose component is inversely proportional to the frequency, so that low frequency components with a large amount of noise rise slowly.

つまり、差動増幅器2の入力電圧に対する応答
速度より、雑音成分の立上り速度が遅いことに着
目すれば、雑音を避けることができる。第2図e
はフリツプフロツプ6の遅延時間がゼロの場合
で、t1の時刻にインピーダンス制御回路4を高イ
ンピーダンス化すると同時に入力信号が変化した
ときの差動増幅回路2の応答波形である。この応
答波形において、雑音成分が大きく立上る以前の
t1の時刻にレベル変換回路3を動作させれば、雑
音の少ない状態で差動増幅器2の出力を検出する
ことができる。一般のアナログ差動増幅器につい
て、この雑音の立上り時間を調べると、100μS
〜1mSであり、入力信号に対する応答速度は比
較的高速な差動増幅器で100nS程度である。
In other words, by focusing on the fact that the rising speed of the noise component is slower than the response speed of the differential amplifier 2 to the input voltage, noise can be avoided. Figure 2 e
is the response waveform of the differential amplifier circuit 2 when the delay time of the flip-flop 6 is zero and when the impedance control circuit 4 is made high impedance at time t1 and the input signal changes at the same time. In this response waveform, before the noise component rises significantly,
By operating the level conversion circuit 3 at time t1 , the output of the differential amplifier 2 can be detected with less noise. When looking at the rise time of this noise for a general analog differential amplifier, it is 100 μS.
~1 mS, and the response speed to the input signal is about 100 nS with a relatively high-speed differential amplifier.

第2図f,gはフリツプフロツプ6に遅延があ
るときの入力信号Vaと差動増幅器2の出力の電
圧波形を示したもので(f′図はf図の拡大図)、
インピーダンス制御回路4が高インピーダンス化
する時刻tHがt1より遅れても、同様に動作す
る。ただし、gはeに対して2倍に拡大したもの
である。
Figures 2f and 2g show the voltage waveforms of the input signal Va and the output of the differential amplifier 2 when there is a delay in the flip-flop 6 (Figure f' is an enlarged view of Figure f).
Even if the time t H at which the impedance control circuit 4 becomes high impedance is later than t 1 , it operates in the same way. However, g is twice as large as e.

第3図にインピーダンス制御回路の構成例を示
す。第3図aはPチヤンネルMIS型電界効果トラ
ンジスタによるものである。ゲート端子に印加さ
れるロツク制御信号により、ソース・ドレイン間
のインピーダンスを制御することができる。
FIG. 3 shows an example of the configuration of the impedance control circuit. FIG. 3a shows a P-channel MIS type field effect transistor. The impedance between the source and drain can be controlled by a lock control signal applied to the gate terminal.

第3図bは1個のPチヤンネルMIS型電界効果
トランジスタと、これに直列に接続されソース・
ドレイン間の短絡されたもう1個のPチヤンネル
MIS型電界効果トランジスタにより構成された例
である。これは第3図aに示す回路で、クロツク
制御信号が増幅器出力に漏洩することを防止する
ように構成されている。すなわち、ソース・ドレ
イン間を短絡した電界効果トランジスタのゲート
には、逆相のクロツク信号を与えて、漏洩するク
ロツク信号が打消される。
Figure 3b shows one P-channel MIS field effect transistor connected in series with the source
Another P channel shorted between drains
This is an example configured with MIS type field effect transistors. This is the circuit shown in Figure 3a, which is constructed to prevent the clock control signal from leaking to the amplifier output. That is, a clock signal of an opposite phase is applied to the gate of a field effect transistor whose source and drain are short-circuited, thereby canceling out the leaking clock signal.

第3図cについても同様であつて、電界効果ト
ランジスタのゲート静電容量に対応するコンデン
サCを介して、逆相のクロツク信号を与えるよう
に構成されている。
The same applies to FIG. 3c, which is configured to provide an opposite phase clock signal via a capacitor C corresponding to the gate capacitance of the field effect transistor.

第3図dの例は、いわゆる相補型MIS電界効果
トランジスタによるもので、クロツク制御信号の
漏洩は打消される。
The example shown in FIG. 3d uses so-called complementary MIS field effect transistors, and leakage of the clock control signal is canceled out.

このほか、インピーダンス制御回路は、Nチヤ
ンネル電界効果トランジスタ、あるいはバイポー
ラ型トランジスタ等によつてもさまざまに構成す
ることができ、これらによつても本発明を実施す
ることができる。
In addition, the impedance control circuit can be configured in various ways using N-channel field effect transistors, bipolar transistors, etc., and the present invention can also be implemented using these.

上記例では、アナログ信号電圧を基準信号電圧
と比較し、この出力にバイナリ信号を得る例につ
いて述べたが、上記例のほかアナログ信号回路と
デイジタル信号とのインターフエースに、本発明
を実施することができる。また上記例では入力信
号が周期的であり、クロツク信号に同期して制御
する例を示したが、入力信号は必ずしも周期的で
なくともよく、この入力信号に同期した制御信号
が得られれば、同様に本発明を実施することがで
きる。
In the above example, the analog signal voltage is compared with the reference signal voltage and a binary signal is obtained as the output. However, in addition to the above example, the present invention can be implemented in an interface between an analog signal circuit and a digital signal. Can be done. Furthermore, in the above example, the input signal is periodic and the control is performed in synchronization with the clock signal, but the input signal does not necessarily have to be periodic, and if a control signal synchronized with this input signal can be obtained, The invention can be implemented in a similar manner.

以上述べたように、本発明によればアナログ信
号増幅回路のSN比を実効的に改善することので
きる回路が得られる。
As described above, according to the present invention, a circuit that can effectively improve the SN ratio of an analog signal amplification circuit can be obtained.

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

第1図は本発明実施例回路の構成図、第2図は
動作説明波形図、第3図はインピーダンス制御回
路の構成例図。 1……信号源、2……差動増幅器、3……レベ
ル変換器、4……インピーダンス制御回路、5…
…ラツチ回路、6……フリツプフロツプ。
FIG. 1 is a configuration diagram of a circuit according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a waveform diagram for explaining operation, and FIG. 3 is a configuration example diagram of an impedance control circuit. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Signal source, 2... Differential amplifier, 3... Level converter, 4... Impedance control circuit, 5...
...Latch circuit, 6...Flip-flop.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 アナログ増幅器と、この増幅器の出力に負荷
と並列に接続されこの増幅器の入力信号に同期し
た制御信号によりこの増幅器の電圧利得の大きさ
を変えるべくインピーダンスがスイツチ的に変化
するインピーダンス制御回路と、上記インピーダ
ンス制御回路が低インピーダンスから高インピー
ダンスに変化した直後の上記増幅器の出力信号を
取り出す出力回路とを備えたアナログ信号増幅回
路。
1. An analog amplifier, an impedance control circuit connected to the output of this amplifier in parallel with a load, and whose impedance changes in a switch-like manner in order to change the magnitude of the voltage gain of this amplifier by a control signal synchronized with the input signal of this amplifier; and an output circuit for extracting an output signal of the amplifier immediately after the impedance control circuit changes from low impedance to high impedance.
JP627579A 1979-01-22 1979-01-22 Analog signal amplifier circuit Granted JPS5597709A (en)

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JPS5597709A JPS5597709A (en) 1980-07-25
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JPS6093812A (en) * 1983-10-26 1985-05-25 Nec Corp Integrated circuit

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS50120754A (en) * 1974-03-09 1975-09-22

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