JPS6312402B2 - - Google Patents

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JPS6312402B2
JPS6312402B2 JP56137236A JP13723681A JPS6312402B2 JP S6312402 B2 JPS6312402 B2 JP S6312402B2 JP 56137236 A JP56137236 A JP 56137236A JP 13723681 A JP13723681 A JP 13723681A JP S6312402 B2 JPS6312402 B2 JP S6312402B2
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JP
Japan
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operational amplifier
capacitor
input terminal
switching
power supply
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Application number
JP56137236A
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Japanese (ja)
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JPS5839371A (en
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Itsuo Sasaki
Hiroaki Suzuki
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Toshiba Corp
Original Assignee
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication date
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Priority to US06/394,874 priority patent/US4520283A/en
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Publication of JPS6312402B2 publication Critical patent/JPS6312402B2/ja
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H19/00Networks using time-varying elements, e.g. N-path filters
    • H03H19/004Switched capacitor networks

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Filters That Use Time-Delay Elements (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、例えば電子フイルタ,音声認識回
路,音声合成回路等に用いられるスイツチドキヤ
パシタ積分器に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a switched capacitor integrator used, for example, in electronic filters, speech recognition circuits, speech synthesis circuits, etc.

第1図はスイツチドキヤパシタ回路の基本回
路、第2図はその等価回路を示す。第1図におい
て、切換スイツチSの第1接点aは入力端子11
に、また第2接点bは出力端子12に、また共通
接続点cはキヤパシタCSを介して接地端にそれぞ
れ接続されている。上記入力端子11、出力端子
12には対接地電位Vi,Vpが加えられ、前記ス
イツチSは1秒間にS回切り換えられる。いま、
第1図aに示すようにスイツチSが入力端子11
側に接続されたとき、キヤパシタCSに充電される
電荷Q1は「Q1=CS・Vi」となる。次に第1図b
に示すようにスイツチSが出力端子12側に接続
されると、キヤパシタCSの電荷Q2は「Q2=CS
Vp」となる。従つて、スイツチSが入力端子1
1側から出力端子12側へ切り換わる一連の動作
により、入力端子11から出力端子12へΔQの
電荷が移動したと考えられる。
FIG. 1 shows the basic circuit of a switched capacitor circuit, and FIG. 2 shows its equivalent circuit. In FIG. 1, the first contact a of the changeover switch S is the input terminal 11.
The second contact point b is connected to the output terminal 12, and the common connection point c is connected to the ground terminal via the capacitor CS . Ground potentials Vi and Vp are applied to the input terminal 11 and output terminal 12, and the switch S is switched S times per second. now,
As shown in FIG. 1a, switch S is connected to input terminal 11.
When connected to the side, the charge Q 1 charged in the capacitor C S becomes "Q 1 = C S ·V i ". Next, Figure 1b
When the switch S is connected to the output terminal 12 side as shown in , the charge Q 2 of the capacitor C S becomes ``Q 2 = C S
V p ”. Therefore, switch S is input terminal 1
It is considered that the charge of ΔQ was moved from the input terminal 11 to the output terminal 12 due to the series of operations of switching from the 1 side to the output terminal 12 side.

ΔQ=Q1−Q2=CS(Vi−Vp) ……(1) スイツチSは毎秒S回切り換わるので、入力端
子11から出力端子12への平均電流iとして、 i=ΔQ・S=CS(Vi−VpS ……(2) が流れることになる。
ΔQ=Q 1 −Q 2 =C S (V i −V p ) ...(1) Since the switch S switches S times per second, the average current i from the input terminal 11 to the output terminal 12 is expressed as i=ΔQ・S = C S (V i −V p ) S ...(2) will flow.

スイツチSの切換え周波数Sが電圧Vi,Vpの周
波数より充分大きければ、電流iはVi,Vpの瞬
時値で定まる電流に等しくなり、第1図の回路は
第2図に示すように入力端子11、出力端子12
間に抵抗Rが接続された回路と等価になる。ここ
で、 R=Vi−Vp/i=1/CSS ……(3) である。
If the switching frequency S of the switch S is sufficiently larger than the frequency of the voltages V i and V p , the current i becomes equal to the current determined by the instantaneous values of V i and V p , and the circuit of FIG. 1 becomes as shown in FIG. Input terminal 11, output terminal 12
This is equivalent to a circuit with a resistor R connected between them. Here, R=V i −V p /i=1/ CS · S (3).

すなわち、上記のようにキヤパシタCSをスイツ
チングすることにより等価的に抵抗Rを得ること
がスイツチドキヤパシタ回路であり、この等価抵
抗を使つて積分器を構成したものがスイツチドキ
ヤパシタ積分器である。
In other words, a switched capacitor circuit is equivalent to obtaining a resistance R by switching the capacitor C S as described above, and a switched capacitor integrator is an integrator constructed using this equivalent resistance. It is.

第3図は演算増幅器31を使つたミラー積分器
を示しており、この入出力特性が次式で与えられ
ることは良く知られている。
FIG. 3 shows a Miller integrator using an operational amplifier 31, and it is well known that its input/output characteristics are given by the following equation.

Vp/Vi=−1/S・RS・Cf ……(4) Vi:入力電圧 Vp:出力電圧 RS:入力端子11と演算増幅器31の反転入
力端(−)との間に接続された入力抵抗 Cf:演算増幅器31の出力端と反転入力端
(−)との間に接続されたキヤパシタ なお、第3図中VDD,VSSは電源であり、演算
増幅器31の非反転入力端(+)は接地されてい
る。
V p /V i =-1/S・R S・C f ...(4) V i : Input voltage V p : Output voltage R S : Between input terminal 11 and inverting input terminal (-) of operational amplifier 31 Input resistance C f connected between the output terminal and the inverting input terminal (-) of the operational amplifier 31. In Fig. 3, V DD and V SS are power supplies, and the operational amplifier 31 The non-inverting input terminal (+) of is grounded.

第4図は第3図の抵抗RSの代わりにスイツチ
ドキヤパシタ回路41を用いて構成されたミラー
積分器を示しており、入出力特性は前式(4)のRS
に前式(3)のRを代入したものとなる。
FIG. 4 shows a Miller integrator configured using a switched capacitor circuit 41 instead of the resistor R S in FIG.
This is obtained by substituting R in the previous equation (3) into .

Vp/Vi=−S/S(Cf/CS) ……(5) つまり第4図のミラー積分器は、入出力特性が
キヤパシタCSとCfの容量比およびスイツチSの切
換周波数Sの関数、特に周波数Sの一次式となつ
ている。このため、周波数Sに比例して積分時定
数を変化させ得ることを示しており、第4図のミ
ラー積分器をフイルタの構成単位として用いれば
フイルタリング周波数を切換周波数Sに比例して
変えることが可能となる。
V p /V i = - S /S (C f /C S ) ...(5) In other words, the input/output characteristics of the Miller integrator shown in Fig. 4 are determined by the capacitance ratio of capacitors C S and C f and the switching of switch S. It is a function of frequency S , especially a linear expression of frequency S. This shows that the integration time constant can be changed in proportion to the frequency S , and if the mirror integrator shown in Figure 4 is used as a filter unit, the filtering frequency can be changed in proportion to the switching frequency S. becomes possible.

一方、第5図および第6図はそれぞれ第4図と
等価なミラー積分器を示しており、スイツチドキ
ヤパシタ回路50および60は、2個の切換スイ
ツチS1,S2によりキヤパシタCSの両端を同時に切
換えるように構成されている。すなわち、第1の
切換スイツチS1の第1接点a1が入力端子11に、
また第2の切換スイツチS2の第1接点a2が演算増
幅器31の反転入力端(−)に接続され、上記ス
イツチS1,S2の第2接点b1,b2は一括されて基準
電源Vref(本例では接地電位)に接続されている。
On the other hand, FIGS. 5 and 6 each show a Miller integrator equivalent to that shown in FIG . It is configured to switch both ends simultaneously. That is, the first contact a1 of the first changeover switch S1 is connected to the input terminal 11,
Further , the first contact a 2 of the second changeover switch S 2 is connected to the inverting input terminal (-) of the operational amplifier 31, and the second contacts b 1 and b 2 of the switches S 1 and S 2 are collectively connected to the reference It is connected to the power supply V ref (ground potential in this example).

第5図a,bはそれぞれ、スイツチドキヤパシ
タ回路を等価的に正の抵抗値を有する抵抗として
用いたものである。いま、第5図aに示すように
切換スイツチS1,S2がそれぞれ第2接点b1,b2
に接続されているとき、キヤパシタCSの電荷は放
電され零になつている。次に、第5図bに示すよ
うに切換スイツチS1,S2がそれぞれ第1接点a1
a2側に接続されると、キヤパシタCSには次式のよ
うな電荷Qがチヤージされる。
5a and 5b each use a switched capacitor circuit as a resistor having an equivalent positive resistance value. Now, as shown in FIG. 5a, when the changeover switches S 1 and S 2 are connected to the second contacts b 1 and b 2 , respectively, the charge in the capacitor C S is discharged and becomes zero. Next, as shown in FIG. 5b, the changeover switches S 1 and S 2 connect the first contacts a 1 and
When connected to the a2 side, the capacitor C S is charged with an electric charge Q as shown in the following equation.

Q=CS(Vi−Vi′) ……(6) Vi:入力端子11の電圧 Vi′:演算増幅器31の反転入力端(−)の電
圧 したがつて、このときのキヤパシタCSの平均電
流iは、切換スイツチS1,S2のスイツチング周波
数をSとすると i=CS(Vi−Vi′)S ……(7) となり、第1接点a1,a2間の等価抵抗Rは R=Vi−Vi′/i=1/CSS ……(8) となり、前式(3)と同様になる。
Q=C S (V i −V i ′) ……(6) V i : Voltage of input terminal 11 V i ′ : Voltage of inverting input terminal (−) of operational amplifier 31 Therefore, capacitor C at this time The average current i of S is as follows , where S is the switching frequency of the changeover switches S 1 and S 2 . The equivalent resistance R is R=V i −V i ′/i=1/ CS · S (8), which is similar to the previous equation (3).

第6図a,bはそれぞれスイツチドキヤパシタ
回路を等価的に負性抵抗として用いたもので、い
ま、第6図aに示すように切換スイツチS1,S2
それぞれa1,b2側に接続されているときキヤパシ
タCSには次式のような電荷Qがチヤージされる。
6a and 6b each use a switched capacitor circuit equivalently as a negative resistance, and now, as shown in FIG . When the capacitor C S is connected to the side, an electric charge Q as shown in the following equation is charged to the capacitor C S .

Q=CS・Vi ……(9) 次に、第6図bに示すように切換スイツチS1
S2がそれぞれb1,a2側に接続されると、前式(9)の
電荷Qが演算増幅器31の反転入力端(−)に供
給され、この切換操作の繰り返しによつて等価的
な抵抗回路が構成される。
Q= CS・V i ...(9) Next, as shown in FIG. 6b, selector switch S 1 ,
When S 2 is connected to the b 1 and a 2 sides, the charge Q in the previous equation (9) is supplied to the inverting input terminal (-) of the operational amplifier 31, and by repeating this switching operation, the equivalent A resistance circuit is constructed.

ところで、第4図〜第6図に示したようにミラ
ー積分器として用いられるスイツチドキヤパシタ
積分器は、演算増幅器用電源VDD,VSSのため2
個の端子および基準電源Vref(接地)用の1個の
端子を必要とする。したがつて、このようなスイ
ツチドキヤパシタ積分器を二電源(VDD,VSS
使用形の通常のランダムロジツクと混在させるに
は、電源端子を一端子増やす必要が生ずる。
By the way, as shown in FIGS . 4 to 6, the switched capacitor integrator used as a mirror integrator requires 2
terminals and one terminal for the reference power supply V ref (ground). Therefore, such a switched capacitor integrator can be used with two power supplies (V DD , V SS ).
In order to mix it with the normal random logic used, it becomes necessary to add one more power supply terminal.

しかしながら電源端子を増やすことは、特に集
積回路においては致命的である。つまり集積回路
設計においては、設計期間の長期化および集積回
路のチツプ面積の増大、三電源端子のためのパタ
ーン設計の難しさを招来し、またプリント板実装
時における電源増加はプリント板設計を難しく
し、かつコストの大幅な上昇をみることになるわ
けである。
However, increasing the number of power supply terminals is fatal, especially in integrated circuits. In other words, in integrated circuit design, the design period becomes longer, the chip area of the integrated circuit increases, and pattern design for three power supply terminals becomes difficult.Additionally, the increase in power supply during printed board mounting makes printed board design difficult. However, this would also result in a significant increase in costs.

この発明は上記のような事情に鑑みてなされた
もので、その目的とするところは、使用電源数を
減少でき、集積回路化に際して電源端子数が少な
くて済むので集積回路化が容易なスイツチドキヤ
パシタ積分器を提供することである。
This invention was made in view of the above-mentioned circumstances, and its purpose is to reduce the number of power supplies used and to create a switch that can be easily integrated into integrated circuits since the number of power supply terminals is small. The present invention provides a capacitor integrator.

以下、この発明の一実施例について図面を参照
して説明する。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

上記第5図および第6図のスイツチドキヤパシ
タ積分器の単一電源化すると、第7図および第8
図に示すようになる。すなわち、第7図におい
て、スイツチドキヤパシタ回路70は、同時に働
らく切換スイツチS1,S2によりキヤパシタCSを第
1接点a1,a2側もしくは第2接点b1,b2側へ切換
え接続するものであり、切換周波数はSである。
上記切換スイツチS1の第1接点a1は入力電圧Vi
印加される入力端子71に、またスイツチS2の第
1接点a2が演算増幅器31の反転入力端(−)に
接続され、第2接点b1,b2は一括されて電源VDD
に接続されている。
When the switched capacitor integrator shown in Fig. 5 and Fig. 6 is made into a single power supply, Fig. 7 and Fig. 8
The result will be as shown in the figure. That is, in FIG. 7, the switched capacitor circuit 70 moves the capacitor C S to the first contact a 1 , a 2 side or to the second contact b 1 , b 2 side by means of the changeover switches S 1 and S 2 that operate simultaneously . It is a switching connection, and the switching frequency is S.
The first contact a1 of the changeover switch S1 is connected to the input terminal 71 to which the input voltage V i is applied, and the first contact a2 of the switch S2 is connected to the inverting input terminal (-) of the operational amplifier 31, The second contacts b 1 and b 2 are connected to the power supply V DD
It is connected to the.

一方、演算増幅器31は電源VDD電圧および接
地電位GNDが供給されており、出力端は出力端
子72に接続されると共にキヤパシタCfを介して
反転入力端(−)に接続され、非反転入力端
(+)にはバイアス回路によつて上記電源VDD
位と接地電位GNDとの中間の電圧が印加される。
この中間電圧は電源VDD,GNDによつて生成され
るものであり、その大きさは演算増幅器31の特
性に応じて適切に選定される。いま上記中間電圧
として、例えば1/2VDDを得る場合には、電源VDD とGNDとの間に抵抗R,Rを直列接続し、この
接続接点Eを非反転入力端(+)に接続すればよ
い。
On the other hand, the operational amplifier 31 is supplied with the power supply V DD voltage and the ground potential GND, and its output terminal is connected to the output terminal 72 and also connected to the inverting input terminal (-) via the capacitor C f , and the non-inverting input A voltage intermediate between the power supply V DD potential and the ground potential GND is applied to the terminal (+) by a bias circuit.
This intermediate voltage is generated by the power supply V DD and GND, and its magnitude is appropriately selected depending on the characteristics of the operational amplifier 31. If you want to obtain, for example, 1/2V DD as the above intermediate voltage, connect resistors R and R in series between the power supply V DD and GND, and connect this connection point E to the non-inverting input terminal (+). Bye.

次に第7図に示した回路の動作を説明する。い
ま、第7図aに示すように切換スイツチS1,S2
第2接点b1,b2側に接続されているとき、キヤパ
シタCSは両端がVDDに接続され、その電荷は放電
されて零になつている。この状態は前述した第5
図aの場合と同様である。次に、切換スイツチ
S1,S2が第7図bに示すように第1接点a1,a2
に接続されると、キヤパシタCSには Q=CS(Vi−Vi′) ……(10) Vi:入力端子71の電圧 Vi′:演算増幅器31の反転入力端(−)の電
圧の電荷がチヤージされる。そしてこのとき、キ
ヤパシタCSの平均電流iは i=CS(Vi−Vi′)S ……(11) となり、その等価抵抗Rは R=Vi−Vi′/i=1/CSS ……(12) となり、上式(12)は前式(3)と同じである。
Next, the operation of the circuit shown in FIG. 7 will be explained. Now, as shown in Fig. 7a, when the changeover switches S 1 and S 2 are connected to the second contacts b 1 and b 2 , both ends of the capacitor C S are connected to V DD , and the electric charge is discharged. It has become zero. This state is the fifth state mentioned above.
This is the same as in Figure a. Next, switch
When S 1 and S 2 are connected to the first contacts a 1 and a 2 as shown in Fig. 7b, the capacitor C S has Q= CS (V i −V i ′) ...(10 ) Vi : Voltage at the input terminal 71 Vi ' : The voltage at the inverting input terminal (-) of the operational amplifier 31 is charged. At this time, the average current i of the capacitor C S is i=C S (V i −V i ′) S ……(11), and its equivalent resistance R is R=V i −V i ′/i=1/ C SS ...(12), and the above equation (12) is the same as the previous equation (3).

したがつて、第7図に示した回路は前述した第
4図,第5図の回路と同じ働らきをし、この第7
図の積分器の入出力特性が前式(5)と同じように Vp/Vi=−S/S(Cf/CS) となることを意味している。つまり、前述した第
5図の回路におけるスイツチドキヤパシタ回路5
0に接続される基準電源Vrefを第7図に示すよう
に演算増幅器用電源VDDに置き換えても演算増幅
器31の非反転入力端(+)に所定のバイアスを
印加することにより、積分器としての動作に支障
をきたさないことになる。
Therefore, the circuit shown in FIG. 7 has the same function as the circuit shown in FIGS. 4 and 5 described above, and
This means that the input/output characteristics of the integrator shown in the figure are V p /V i = -S /S (C f /C S ), as in the previous equation (5). In other words, the switched capacitor circuit 5 in the circuit shown in FIG.
Even if the reference power supply V ref connected to 0 is replaced with the operational amplifier power supply V DD as shown in FIG. 7, by applying a predetermined bias to the non-inverting input terminal (+) of the operational amplifier 31, This means that it will not interfere with its operation.

第6図に示した回路についても同様にして第8
図に示すような単一電源回路にすることができ
る。
Similarly, for the circuit shown in FIG.
It can be a single power supply circuit as shown in the figure.

しかし、第7図および第8図に示したような回
路構成において、スイツチドキヤパシタ回路を集
積化した場合は、金属配線と基板との間、あるい
はP型拡散層とN型拡散層との間等に浮遊容量
CPが付随してしまう。この容量値は設計上で低
減することは可能であるが、零にすることは不可
能である。
However, in the circuit configuration shown in FIGS. 7 and 8, when a switched capacitor circuit is integrated, there may be problems between the metal wiring and the substrate, or between the P-type diffusion layer and the N-type diffusion layer. Stray capacitance between
CP is attached. Although this capacitance value can be reduced in design, it is impossible to reduce it to zero.

以下、この浮遊容量CPの引き起こす問題につ
いて詳しく説明する。第7図に示した、スイツチ
ドキヤパシタCSを正抵抗として使用する積分器に
おいて、a図のスイツチング状態では、浮遊容量
CPには「QP=−CP・VDD」の電荷が蓄積されてい
る。(コンデンサCSの電荷は零)次に、スイツチ
を切換てb図の状態とすると、演算増幅器により
電流IがコンデンサCfを通して流れる。この電流
Iは浮遊容量CPが存在しない時はキヤパシタCS
のみに流れ、このキヤパシタCSに「QS=CS(1/2 VDD−Vi)」の電荷を蓄わえるが、浮遊容量CP
存在する時は電流Iが分流されてキヤパシタCS
よび浮遊容量CPの各々に電荷を蓄積する。また
b図のスイツチング状態において、積分動作が完
了すると演算増幅器31の反転入力端(−)は非
反転入力端(+)と同じ電位(1/2VDD)となる。
したがつて、浮遊容量CPには「QP=CP(1/2VDD
VDD)」の電荷が蓄積されることになる。すなわ
ち、a図のスイツチング状態からb図のスイツチ
ング状態に変化したことにより、「QΔP=Q2P
Q1P=CP・1/2VDD」の電荷量を演算増幅器が供給
することになり、スイツチング周波数をSとする
と、1秒間に浮遊容量CPに流れる電流I2は下式で
示される。
The problems caused by this stray capacitance C P will be explained in detail below. In the integrator shown in Fig. 7, which uses the switched capacitor C S as a positive resistance, in the switching state shown in Fig. a, the stray capacitance
A charge of "Q P = -C P ·V DD " is accumulated in C P. (The charge on capacitor C S is zero.) Next, when the switch is switched to the state shown in figure b, current I flows through capacitor C f by the operational amplifier. This current I is the capacitor C S when there is no stray capacitance C P
However, when a stray capacitance C P exists , the current I is shunted to the capacitor C Charge is accumulated in each of C S and stray capacitance C P. In addition, in the switching state shown in Figure b, when the integration operation is completed, the inverting input terminal (-) of the operational amplifier 31 becomes at the same potential (1/2V DD ) as the non-inverting input terminal (+).
Therefore, the stray capacitance C P has “Q P = C P (1/2V DD
V DD )” charge will be accumulated. In other words, due to the change from the switching state shown in figure a to the switching state shown in figure b, "QΔ P = Q 2P -
The operational amplifier will supply a charge amount of ``Q 1P = CP 1/2V DD '', and if the switching frequency is S , then the current I 2 flowing through the stray capacitance CP per second is expressed by the following formula.

I2=QΔPS=1/2CP・VDDS ……(13) このとき、キヤパシタCSの電荷の変化量QΔSは QΔS=Q2S−Q1S =CS(Vi−1/2VDD)−0 であり、キヤパシタCSに流れる電流I1は、 I1=QΔS S=CS(Vi−1/2VDDS ……(14) となる。したがつて、総電流Iは I=I1+I2=CS(Vi−1/2VDDS +1/2CP・VDDS ……(15) である。今、浮遊容量CPが存在しないとすると
「I=I1」となり、「Vi=1/2VDD」の時「I=I1= 0」となる。つまり、入力オフセツト電圧が「Vi
=1/2VDD」である。しかしながら、浮遊容量が 存在すると入力オフセツト電圧は前式(15)にお
いて、「I=0」を解いて Vi=1/2VDD−1/2・CP/CSVDD……(16) となる。つまり、浮遊容量CPとスイツチングキ
ヤパシタCSとの比CP/CSに比例した分だけ入力
オフセツト電圧が減少させられることになる。ま
た、別の言い方をすれば、入力電位が1/2VDD
あつても演算増幅器は「I=1/2CP・VDDS」の 電流を流すことになり、その結果積分出力が変化
してしまうことになる。これは、積分器の積分定
数の変化および入力オフセツト電圧の変化をもた
らし、使用上きわめて問題となる。
I 2 = QΔ PS = 1/2C P・V DDS ... (13) At this time, the amount of change QΔ S in the charge of the capacitor C S is QΔ S = Q 2S −Q 1S = C S (V i −1/2V DD )−0, and the current I 1 flowing through the capacitor C S is I 1 =QΔ S S =C S (V i −1/2V DD ) S (14). Therefore, the total current I is I=I 1 +I 2 =C S (V i −1/2V DD ) S +1/2C P ·V DD · S (15). Now, assuming that there is no stray capacitance CP , "I=I 1 ", and when "V i =1/2V DD ", "I=I 1 = 0". In other words, if the input offset voltage is “V i
= 1/2V DD . However, if there is stray capacitance, the input offset voltage is determined by solving "I = 0" in the previous equation (15), and becomes V i = 1/2V DD -1/2・C P /C S V DD ... (16) becomes. In other words, the input offset voltage is reduced by an amount proportional to the ratio C P /C S of the stray capacitance C P and the switching capacitor C S . In other words, even if the input potential is 1/2V DD , the operational amplifier will flow a current of "I = 1/2C P・V DDS ", and as a result, the integral output will change. You end up doing it. This causes a change in the integral constant of the integrator and a change in the input offset voltage, which is extremely problematic in use.

第8図の回路についても同様にして計算する
と、前式(16)の入力オフセツト電圧は次のよう
になる。
If the circuit of FIG. 8 is calculated in the same way, the input offset voltage of equation (16) will be as follows.

Vi=1/2VDD+1/2・CP/CSVDD……(17) すなわち、この回路においてはスイツチドキヤ
パシタを負性抵抗として使用しているため、浮遊
容量CPとスイツチングキヤパシタCSによる入力
オフセツト電圧の変化はオフセツト電位を高める
方向に働くことになる。この場合も前記同様に問
題が生ずることはもちろんである。
V i =1/2V DD +1/2・C P /C S V DD ...(17) In other words, since this circuit uses a switched capacitor as a negative resistance, the stray capacitance C P and the switch A change in the input offset voltage caused by the switching capacitor C S acts in the direction of increasing the offset potential. Of course, in this case, problems similar to those described above also occur.

ところで、この問題を解決するためにはCP
CSを充分小さくすれば良い。つまり、浮遊容量に
対してスイツチングキヤパシタCSの容量を大きく
して両キヤパシタ比を大きくするわけである。す
なわち、前述したように集積回路においては浮遊
容量の低容量化には限界があり、0.01pF〜0.05pF
程度は必ず発生してしまうため、スイツチングキ
ヤパシタCSの容量を大きくする以外にCP/CS
小さくする方法がない。ところが、例えば「CP
=0.05pF」として、この浮遊容量CPの影響を1
%以下に押えるとすると「CS=5pF」以上とな
る。通常のスイツチドキヤパシタフイルタにおい
ては、CS/Cf比は5〜100程度であり、この場合
キヤパシタCfに「Cf=25pF〜500pF」程度の大き
な容量が必要であり、集積回路化する場合は、こ
の回路のチツプ専有面積の増大によるチツプサイ
ズの大型化、およびそれにともなうコスト上昇と
いう受け入れがたい状態を招くことになる。
By the way, to solve this problem, C P /
All you have to do is make C S sufficiently small. In other words, the capacitance of the switching capacitor C S is increased relative to the stray capacitance to increase the ratio between both capacitors. In other words, as mentioned above, there is a limit to the reduction of stray capacitance in integrated circuits, which is 0.01pF to 0.05pF.
Since a certain degree always occurs, there is no way to reduce C P /C S other than increasing the capacity of the switching capacitor C S . However, for example, “C P
=0.05pF'', the influence of this stray capacitance C P is calculated as 1
If it is kept below %, it will be more than "C S = 5pF". In a normal switched capacitor filter, the C S /C f ratio is about 5 to 100, and in this case, the capacitor C f requires a large capacitance of about ``C f = 25 pF to 500 pF'', which makes it difficult to integrate into an integrated circuit. In this case, an unacceptable situation arises in which the chip size increases due to an increase in the area occupied by this circuit, and the cost increases accordingly.

このような浮遊容量の影響を除去するには、第
9図あるいは第10図に示すように構成すれば良
い。第9図は第7図に示した回路を浮遊容量CP
の影響を受けないようにした回路を示すもので、
a図〜d図に示したスイツチング動作を順次繰り
返して、スイツチドキヤパシタ回路を等価的な正
抵抗としたスイツチドキヤパシタ積分器を構成し
たものである。すなわち、演算増幅器31の反転
入力端(−)と出力端との間にキヤパシタCfが接
続され、その非反転入力端(+)には演算増幅器
用の電源VDDと接地点との間に直列接続された抵
抗R,Rから成るバイアス回路によつて所定のバ
イアスが印加されている。また、上記演算増幅器
31の反転入力端(−)と信号入力端子91との
間にスイツチングキヤパシタCSが設けられ、この
スイツチングキヤパシタCSの両端には、第1およ
び第2のスイツチング手段として第1,第2の切
換スイツチS1,S2が配設されて成る。
In order to eliminate the influence of such stray capacitance, a structure as shown in FIG. 9 or FIG. 10 may be used. Figure 9 shows the circuit shown in Figure 7 with stray capacitance C P
This shows a circuit that is not affected by
By sequentially repeating the switching operations shown in figures a to d, a switched capacitor integrator is constructed in which the switched capacitor circuit is an equivalent positive resistance. That is, a capacitor C f is connected between the inverting input terminal (-) and the output terminal of the operational amplifier 31, and a capacitor C f is connected between the operational amplifier power supply V DD and the ground point at its non-inverting input terminal (+). A predetermined bias is applied by a bias circuit consisting of resistors R and R connected in series. Further, a switching capacitor C S is provided between the inverting input terminal (-) of the operational amplifier 31 and the signal input terminal 91, and a first and a second switching capacitor C S is provided at both ends of the switching capacitor C S. First and second changeover switches S 1 and S 2 are provided as switching means.

いま、第9図aに示す第1の動作期において、
切換スイツチS1,S2がそれぞれ第1接点a1,a2
接続されているとき、キヤパシタCSの電荷量Q1S
は「Q1S=0」であり、また、浮遊容量CPの電荷
量Q1Pは「Q1P=−CP・VDD」である。次に、第9
図bに示す第2の動作期では、切換スイツチS1
S2がそれぞれ第2接点b1,b2に接続され、キヤパ
シタCSの電荷量Q2Sは「Q2S=CS(Vi−1/2VDD)」で あり、浮遊容量CPの電荷量Q2Pは「Q2P=−CP
1/2VDDである。第9図cに示す第3の動作期で は、切換スイツチS1,S2がそれぞれ第3接点c1
c2に接続されキヤパシタCSの電荷量Q3Sは「Q3S
0」であり、浮遊容量Q3Pは「Q3P=0」である。
さらに、第9図dに示す第4の動作期では、切換
スイツチS1,S2がそれぞれ第2接点b1,b2に接続
されキヤパシタCSの電荷量Q4Sは「Q4S=CS(Vi
1/2VDD)」であり、浮遊容量CPの電荷量C4Pは 「C4P=−CP・1/2VDD」である。
Now, in the first operation period shown in FIG. 9a,
When the changeover switches S 1 and S 2 are connected to the first contacts a 1 and a 2 , respectively, the amount of charge Q 1S of the capacitor C S
is "Q 1S = 0", and the amount of charge Q 1P of the stray capacitance CP is "Q 1P = -CP ·V DD ". Next, the ninth
In the second operating phase shown in figure b, the changeover switches S 1 ,
S 2 are connected to the second contacts b 1 and b 2 , respectively, and the charge amount Q 2S of the capacitor C S is “Q 2S = C S (V i −1/2V DD )”, and the charge of the stray capacitance C P The quantity Q 2P is “Q 2P = −C P
It is 1/2V DD . In the third operating period shown in FIG. 9c, the changeover switches S 1 and S 2 connect to the third contacts c 1 and
The charge amount Q 3S of the capacitor C S connected to c 2 is ``Q 3S =
0", and the stray capacitance Q 3P is "Q 3P = 0".
Furthermore, in the fourth operation period shown in FIG. 9d, the changeover switches S 1 and S 2 are connected to the second contacts b 1 and b 2, respectively, and the charge amount Q 4S of the capacitor C S is expressed as "Q 4S = C S (V i
1/2V DD ), and the amount of charge C 4P of the stray capacitance C P is "C 4P =-C P 1/2V DD ."

上述したような積分動作において、電荷の総移
動量を考えると、第1乃至第4の動作期における
総電荷移動量ΔQは、 ΔQ=(Q2S−Q1S)+(Q4S−Q3S) +(Q2P−Q1P)+(Q4P−Q3P) =2CS(Vi−1/2VDD)+1/2CP・VDD −1/2CP・VDD=2CS(Vi−1/2VDD) ……(18) となり、電流Iは下式のようになる。
Considering the total amount of charge movement in the above-mentioned integral operation, the total amount of charge movement ΔQ in the first to fourth operation periods is ΔQ = (Q 2S - Q 1S ) + (Q 4S - Q 3S ) +(Q 2P −Q 1P )+(Q 4P −Q 3P ) =2C S (V i −1/2V DD )+1/2C P・V DD −1/2C P・V DD =2C S (V i − 1/2V DD ) ...(18) The current I is as shown in the formula below.

I=ΔQS/2=CS(Vi−1/2VDD)・S……(19
) (S:スイツチング周波数) また、このスイツチドキヤパシタ回路の等価的
な抵抗値Rは、 R=Vi−1/2VDD/I=1/CSS ……(20) となる。したがつて、浮遊容量CPの影響を受け
ない。
I=ΔQ S /2=C S (V i -1/2V DD )・S ......(19
) ( S : switching frequency) Moreover, the equivalent resistance value R of this switched capacitor circuit is R=V i −1/2V DD /I=1/ CS · S (20). Therefore, it is not affected by stray capacitance CP .

第10図は、この発明の他の実施例を示すもの
で、スイツチドキヤパシタ回路を負性抵抗として
使用した積分器であり、第8図に示した回路を浮
遊容量の影響を受けないように改良したものであ
る。図において、第9図と同一構成部は同じ符号
を付してその説明は省略する。すなわち、第10
図aに示す第1の動作期において、切換スイツチ
S1は第2接点b1に、切換スイツチS2は第1接点a2
に接続される。次に、第10図bに示す第2の動
作期では、切換スイツチS1は第3接点c1に、切換
スイツチS2は第2接点b2に接続される。第10図
cに示す第3の動作期では、切換スイツチS1は第
2接点b1に、切換スイツチS2は第3接点c2に接続
される。さらに、第10図dに示す第4の動作期
では、切換スイツチS1は第1接点a1に、切換スイ
ツチS2は第2接点b2に接続されて成る。
Fig. 10 shows another embodiment of the present invention, which is an integrator using a switched capacitor circuit as a negative resistance. This is an improved version. In the figure, the same components as those in FIG. 9 are given the same reference numerals, and the explanation thereof will be omitted. That is, the 10th
In the first operating period shown in Figure a, the changeover switch
S 1 is the second contact b 1 , changeover switch S 2 is the first contact a 2
connected to. Next, in the second operating period shown in FIG. 10b, the changeover switch S1 is connected to the third contact c1 , and the changeover switch S2 is connected to the second contact b2 . In the third operating period shown in FIG. 10c, the changeover switch S 1 is connected to the second contact b 1 and the changeover switch S 2 is connected to the third contact c 2 . Further, in the fourth operation period shown in FIG. 10d, the changeover switch S1 is connected to the first contact a1 , and the changeover switch S2 is connected to the second contact b2 .

このようなスイツチング状態のサイクルの繰り
返しにおいて、1サイクルを通しての浮遊容量
CPの電荷の移動量は下式で示される。
In the repetition of cycles in this switching state, the stray capacitance throughout one cycle is
The amount of charge transfer of C P is expressed by the following formula.

ΔQP=(Q2P−Q1P)+(Q4P−Q3P) ={−CP1/2VDD−(−CPVDD)} +(−CP1/2VDD−0)=0 ……(21) したがつて、浮遊容量CPは積分動作には何ら
影響を与えないため、精度が高い単一電源のスイ
ツチドキヤパシタ積分器となる。
ΔQ P = (Q 2P - Q 1P ) + (Q 4P - Q 3P ) = {-C P 1/2V DD - (-C P V DD )} + (-C P 1/2V DD -0) = 0 ...(21) Therefore, the stray capacitance C P has no effect on the integration operation, resulting in a highly accurate single power supply switched capacitor integrator.

ところで、今まで浮遊容量を線形容量として述
べたが、集積回路装置においてはスイツチング素
子をMOS FETで形成するので、非線形容量で
ある拡散ジヤンクシヨン容量も浮遊容量の一種と
なり得る。このため、第9図および第10図に示
すように、スイツチングキヤパシタCSの両端を電
源VDDあるいは接地電位GNDに交互に接続しても
ジヤンクシヨン容量の影響を相殺することはでき
ない。
By the way, although stray capacitance has been described as a linear capacitance, in an integrated circuit device, switching elements are formed by MOS FETs, so a diffusion junction capacitance, which is a non-linear capacitance, can also be a type of stray capacitance. Therefore, as shown in FIGS. 9 and 10, even if both ends of the switching capacitor C S are alternately connected to the power supply V DD or the ground potential GND, the influence of the junction capacitance cannot be canceled out.

第11図は、上記第9図の回路にジヤンクシヨ
ン容量CjP,CjNを付加したものである。図におい
て、CjNはN型拡散層がP型基板に対して持つジ
ヤンクシヨン容量、CjPはP型拡散層がN型基板
に対して持つジヤンクシヨン容量である。以下、
CjP,CjNの後に電位を書いた場合はその電位差を
ジヤンクシヨン容量に加えた場合の容量を示すも
のとする。
FIG. 11 shows the circuit shown in FIG. 9 to which junction capacitances C jP and C jN are added. In the figure, C jN is the junction capacitance that the N-type diffusion layer has with respect to the P-type substrate, and C jP is the junction capacitance that the P-type diffusion layer has with respect to the N-type substrate. below,
If a potential is written after C jP or C jN , it indicates the capacitance when that potential difference is added to the junction capacitance.

第11図a〜dにおいて、CjPの電荷量は次の
ように変化する。
In FIGS. 11a to 11d, the amount of charge of C jP changes as follows.

a図のスイツチング状態では 「0」 b図のスイツチング状態では 「CjP1/2VDD・1/2VDD」 c図のスイツチング状態では 「CjPVDD・VDD」 d図のスイツチング状態では 「CjP1/2VDD・1/2VDD」 また、CjNの電荷量は次のように変化する。 In the switching state of figure a, "0" In the switching state of figure b, "C jP 1/2V DD・1/2V DD " In the switching state of figure c, "C jP V DD・V DD " In the switching state of figure d, " C jP 1/2V DD・1/2V DD ” Also, the amount of charge of C jN changes as follows.

a図……「−CjN1/2VDD・VDD」 b図……「−CjN1/2VDD・1/2VDD」 c図……「0」 d図……「−CjN1/2VDD・1/2VDD」 したがつて、浮遊容量による電荷の移動は各々の
状態におけるCjP,CjNの和の移動量であるから、 ΔQ=CjP1/2VDD・1/2VDD−0+CjP1/2VDD・1
/2VDD−CjPVDD・VDD −CjN1/2VDD・1/2VDD+CjNVDD・VDD−CjN1/
2VDD・1/2VDD−0 =VDD(CjP1/2VDD−CjPVDD)−VDD(CjN1/2VDD
−CjNVDD)……(22) となる。すなわち、ジヤンクシヨン容量の1/2 VDDの値とVDDとの値の差が浮遊量の影響となる。
Figure a..."-C jN 1/2V DD・V DD " Figure b..."-C jN 1/2V DD・1/2V DD " Figure c..."0" Figure d..."-C jN 1 /2V DD・1/2V DD ” Therefore, since the movement of charge due to stray capacitance is the amount of movement of the sum of C jP and C jN in each state, ΔQ=C jP 1/2V DD・1/2V DD −0+C jP 1/2V DD・1
/2V DD −C jP V DD・V DD −C jN 1/2V DD・1/2V DD +C jN V DD・V DD −C jN 1/
2V DD・1/2V DD −0 =V DD (C jP 1/2V DD −C jP V DD )−V DD (C jN 1/2V DD
−C jN V DD )...(22) That is, the difference between the value of 1/2 V DD of the juncture capacitance and the value of V DD becomes the effect of the floating amount.

次に、前式(22)の値を零にしてジヤンクシヨ
ン容量の影響をなくする方法について述べる。
(22)式において、CjP1/2VDD,CjPVDD,CjN1/2 VDD,CjNVDDは容量値を示しているが、この容量
値は単位面積当りの容量値とジヤンクシヨン面積
との積であり、前式(22)は次のように書き直せ
る。
Next, a method will be described in which the value of equation (22) is set to zero to eliminate the influence of the juncture capacitance.
In equation (22), C jP 1/2V DD , C jP V DD , C jN 1/2 V DD , and C jN V DD indicate the capacitance value, and this capacitance value is the capacitance value per unit area. It is the product of the juncture area, and the previous equation (22) can be rewritten as follows.

ΔQ=VDDAjP(C′jP1/2VDD−C′jPVDD) −VDDAjN(C′jN1/2VDD−C′jNVDD)……(23) ここで、AjP,AjNはCjP,CjNの各ジヤンクシヨ
ン面積、C′jP,C′jNは単位面積当りのジヤンクシ
ヨン容量である。したがつて、 AjP/AjN=C′jN1/2VDD−C′jNVDD/CjP1/2VDD
−C′jPVDD……(24) となるようにP型拡散層およびN型拡散層の面積
比を設定することにより、前式(23)の値を零に
できる。この拡散層の面積比は集積回路の設計段
階において容易に設定できる。
ΔQ=V DD A jP (C′ jP 1/2V DD −C′ jP V DD ) −V DD A jN (C′ jN 1/2V DD −C′ jN V DD )……(23) Here, A jP and A jN are the respective juncture areas of C jP and C jN , and C′ jP and C′ jN are the juncture capacities per unit area. Therefore, A jP /A jN =C′ jN 1/2V DD −C′ jN V DD /C jP 1/2V DD
−C′ jP V DD (24) By setting the area ratio of the P-type diffusion layer and the N-type diffusion layer so that The area ratio of this diffusion layer can be easily set at the integrated circuit design stage.

また、別な方法として、第11図におけるa図
およびb図の切換操作を1サイクルの中でM回、
c図,d図の切換操作をN回行なつて、1サイク
ルをM+N回としても良い。この場合の電荷の移
動量を線形浮遊容量も含めて考えると下式に示さ
れる。
In addition, as another method, the switching operations of figures a and b in Fig. 11 may be performed M times in one cycle.
The switching operations shown in Figures c and d may be performed N times to make one cycle M+N times. Considering the amount of charge movement in this case, including the linear stray capacitance, it is expressed by the following equation.

ΔQ=1/2CPVDD・M−1/2CPVDD・N =(CjP1/2VDD・1/2VDD−0)・M+(CjP1/2
VDD・1/2VDD−CjPVDD・VDD)N =(−CjN1/2VDD・1/2VDD+CjPVDD・VDD)・M +(−CjN1/2VDD・VDD−0)・N ……(25) さらに、 ΔQ=1/2VDD{CP(M−N)+CjP1/2VDD・(M
+N)−CjPVDD・2・N −(CjN1/2VDD・(M+N)−CjNVDD・2・M}……
(26) 前式(26)を前式(23)と同様に変形して、 ΔQ=1/2VDD〔AP・C′P(M−N) +AjP{C′jP1/2VDD・(M+N)−C′jPVDD
2・N} −AjN{CjN1/2VDD・(M+N)−CjNVDD・2・
M}〕……(27) となる。したがつて、MおよびNを適宜設定する
ことにより、浮遊容量の影響を低減できる。特
に、前式(24)においてジヤンクシヨン面積比が
大きくなり過ぎる場合は、ジヤンクシヨン面積比
およびM,Nの設定により、浮遊容量の積分器へ
の影響を相殺できる。
ΔQ=1/2C P V DD・M−1/2C P V DD・N=(C jP 1/2V DD・1/2V DD −0)・M+(C jP 1/2
V DD・1/2V DD −C jP V DD・V DD )N = (−C jN 1/2V DD・1/2V DD +C jP V DD・V DD )・M +(−C jN 1/2V DD・V DD −0)・N ……(25) Furthermore, ΔQ=1/2V DD {C P (M−N)+C jP 1/2V DD・(M
+N) -C jP V DD・2・N −(C jN 1/2V DD・(M+N)−C jN V DD・2・M}...
(26) Transforming the previous equation (26) in the same way as the previous equation (23), ΔQ=1/2V DD [A P・C′ P (M−N) +A jP {C′ jP 1/2V DD・(M+N)−C′ jP V DD
2・N} −A jN {C jN 1/2V DD・(M+N)−C jN V DD・2・
M}]...(27) becomes. Therefore, by appropriately setting M and N, the influence of stray capacitance can be reduced. In particular, when the juncture area ratio becomes too large in the above equation (24), the influence of stray capacitance on the integrator can be offset by setting the juncture area ratio and M and N.

なお、上記実施例ではスイツチドキヤパシタを
正抵抗として使用する積分器のジヤンクシヨン容
量の影響を相殺する場合について述べたが、負性
抵抗として使用する場合も同様にしてジヤンクシ
ヨン容量の影響を相殺できるのは勿論である。
In addition, in the above embodiment, a case was described in which the effect of the junction capacitance of an integrator using a switched capacitor as a positive resistance was canceled out, but the effect of the junction capacitance can be canceled in the same way when the switched capacitor is used as a negative resistance. Of course.

また、上述した各実施例において、演算増幅器
31の非反転入力端(+)に電位(例えばVDD/2) を印加するためのバイアス回路は種々変形が可能
であり、例えば降圧回路等の電流消費の少ない回
路を使用しても良い。
Furthermore, in each of the embodiments described above, the bias circuit for applying a potential (for example, V DD /2) to the non-inverting input terminal (+) of the operational amplifier 31 can be modified in various ways. A circuit with low consumption may be used.

以上説明したようにこの発明によれば、浮遊容
量に充電された電荷を演算増幅器用の一方の電源
および他方の電源に順次放電してこの電荷が演算
増幅器に入力されないようにしたので、浮遊容量
による影響がないため精度の高い積分出力が得ら
れ、且つ単一電源で動作が可能なスイツチドキヤ
パシタ積分器が得られる。
As explained above, according to the present invention, the charge accumulated in the stray capacitance is sequentially discharged to one power supply and the other power supply for the operational amplifier to prevent this charge from being input to the operational amplifier. Since there is no influence from the above, a highly accurate integrated output can be obtained, and a switched capacitor integrator that can be operated with a single power supply can be obtained.

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

第1図a,bはそれぞれスイツチドキヤパシタ
回路の異なる動作状態を示す回路図、第2図は上
記第1図の等価回路、第3図および第4図はそれ
ぞれ従来のミラー積分器を示す回路図、第5図
a,bおよび第6図a,bはそれぞれ従来のスイ
ツチドキヤパシタ積分器の異なる動作状態を示す
回路図、第7図a,bおよび第8図a,bはそれ
ぞれ上記第5図a,bおよび第6図a,bのスイ
ツチドキヤパシタ積分器を単一電源化した回路を
示す図、第9図a〜dはそれぞれこの発明の一実
施例に係るスイツチドキヤパシタ積分器の異なる
動作状態を示す回路図、第10図および第11図
はそれぞれこの発明の他の実施例を示す回路図で
ある。 31……演算増幅器、Cf……キヤパシタ、CS
…スイツチングキヤパシタ、S1,S2……スイツ
チ、91……信号入力端子、92……出力端子、
R,R……抵抗、VDD……電源。
Figures 1 a and b are circuit diagrams showing different operating states of the switched capacitor circuit, Figure 2 is the equivalent circuit of Figure 1 above, and Figures 3 and 4 are conventional Miller integrators, respectively. The circuit diagrams, Fig. 5 a, b and Fig. 6 a, b, respectively, are circuit diagrams showing different operating states of a conventional switched capacitor integrator, Fig. 7 a, b, and Fig. 8 a, b, respectively. Figures 9a to 9d are diagrams showing circuits in which the switched capacitor integrators of FIGS. FIGS. 10 and 11 are circuit diagrams showing different operating states of the capacitor integrator, respectively, showing other embodiments of the present invention. 31... operational amplifier, C f ... capacitor, C S ...
...switching capacitor, S 1 , S 2 ... switch, 91 ... signal input terminal, 92 ... output terminal,
R, R...Resistance, V DD ...Power supply.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 電源の一方と他方とによつて作動される演算
増幅器と、この演算増幅器の反転入力端と出力端
との間に接続されるキヤパシタと、上記演算増幅
器の非反転入力端に接続されこの演算増幅器用の
一方および他方の電源からこれらの電源電位の間
の所定の電位を得るバイアス回路と、入力信号電
圧が印加される信号入力端子と上記演算増幅器の
反転入力端との間に接続されるスイツチングキヤ
パシタと、このスイツチングキヤパシタの両端に
設けられてその充放電を制御する第1および第2
のスイツチング手段とを具備し、上記第1および
第2のスイツチング手段は、第1の動作期で上記
スイツチングキヤパシタの両端を上記演算増幅器
用の一方の電源に接続し、第2の動作期でスイツ
チングキヤパシタの一端を信号入力端子に、他端
を上記演算増幅器の反転入力端に接続し、上記第
1および第2の動作期を適宜繰返すように構成し
たことを特徴とするスイツチドキヤパシタ積分
器。 2 前記バイアス回路は、前記演算増幅器用の一
方の電源と他方の電源との間に直列接続された第
1および第2の抵抗から成り、これらの抵抗の接
続点から所定の電位を得るように構成したことを
特徴とする特許請求の範囲第1項記載のスイツチ
ドキヤパシタ積分器。 3 電源の一方と他方とによつて作動される演算
増幅器と、この演算増幅器の反転入力端と出力端
との間に接続されるキヤパシタと、上記演算増幅
器の非反転入力端に接続されこの演算増幅器用の
一方および他方の電源から所定の電位を得るバイ
アス回路と、入力信号電圧が印加される信号入力
端子と上記演算増幅器の反転入力端との間に接続
されるスイツチングキヤパシタと、このスイツチ
ングキヤパシタの両端に設けられてその充放電を
制御する第1および第2のスイツチング手段とを
具備し、上記第1および第2のスイツチング手段
は、第1の動作期で上記スイツチングキヤパシタ
の一端を上記信号入力端子に、他端を上記演算増
幅器用の一方の電源に接続し、第2の動作期でス
イツチングキヤパシタの一端を他方の電源に、他
端を上記演算増幅器の反転入力端に接続し、上記
第1および第2の動作期を適宜繰返すように構成
したことを特徴とするスイツチドキヤパシタ積分
器。 4 前記バイアス回路は、前記演算増幅器用の一
方の電源と他方の電源との間に直列接続された第
1および第2の抵抗から成り、これらの抵抗の接
続点から所定の電位を得るように構成したことを
特徴とする特許請求の範囲第3項記載のスイツチ
ドキヤパシタ積分器。 5 電源の一方と他方とによつて作動される演算
増幅器と、この演算増幅器の反転入力端と出力端
との間に接続されるキヤパシタと、上記演算増幅
器の非反転入力端に接続されこの演算増幅器用の
一方および他方の電源から所定の電位を得るバイ
アス回路と、入力信号電圧が印加される信号入力
端子と上記演算増幅器の反転入力端との間に接続
されるスイツチングキヤパシタと、このスイツチ
ングキヤパシタの両端に設けられてその充放電を
制御する第1および第2のスイツチング手段とを
具備し、上記第1および第2のスイツチング手段
は、第1の動作期で上記スイツチングキヤパシタ
の両端を上記演算増幅器用の一方の電源に接続
し、第2の動作期でスイツチングキヤパシタの一
端を上記信号入力端子に、他端を上記演算増幅器
の反転入力端に接続し、第3の動作期でスイツチ
ングキヤパシタの両端を他方の電源に接続し、第
4の動作期でスイツチングキヤパシタの一端を上
記信号入力端子に、他端を上記演算増幅器の反転
入力端に接続し、上記第1乃至第4の動作期を適
宜繰返すように構成したことを特徴とするスイツ
チドキヤパシタ積分器。 6 前記バイアス回路は、前記演算増幅器用の一
方の電源と他方の電源との間に直列接続された第
1および第2の抵抗から成り、これらの抵抗の接
続点から所定の電位を得るように構成したことを
特徴とする特許請求の範囲第5項記載のスイツチ
ドキヤパシタ積分器。 7 電源の一方と他方とによつて作動される演算
増幅器と、この演算増幅器の反転入力端と出力端
との間に接続されるキヤパシタと、上記演算増幅
器の非反転入力端に接続されこの演算増幅器用の
一方および他方の電源から所定の電位を得るバイ
アス回路と、入力信号電圧が印加される信号入力
端子と上記演算増幅器の反転入力端との間に接続
されるスイツチングキヤパシタと、このスイツチ
ングキヤパシタの両端に設けられてその充放電を
制御する第1および第2のスイツチング手段とを
具備し、上記第1および第2のスイツチング手段
は、第1の動作期で上記スイツチングキヤパシタ
の一端を上記信号入力端子に、他端を上記演算増
幅器用の一方の電源に接続し、第2の動作期でス
イツチングキヤパシタの一端を他方の電源に、他
端を上記演算増幅器の反転入力端に接続し、第3
の動作期でスイツチングキヤパシタの一端を上記
信号入力端子に、他端を他方の電源に接続し、第
4の動作期でスイツチングキヤパシタの一端を一
方の電源に、他端を上記演算増幅器の反転入力端
に接続し、上記第1乃至第4の動作期を適宜繰返
すように構成したことを特徴とするスイツチドキ
ヤパシタ積分器。 8 前記バイアス回路は、前記演算増幅器用の一
方の電源と他方の電源との間に直列接続された第
1および第2の抵抗から成り、これらの抵抗の接
続点から所定の電位を得るように構成したことを
特徴とする特許請求の範囲第7項記載のスイツチ
ドキヤパシタ積分器。
[Claims] 1. An operational amplifier operated by one and the other of power supplies, a capacitor connected between an inverting input terminal and an output terminal of this operational amplifier, and a non-inverting input of the operational amplifier. a bias circuit connected to one end of the operational amplifier and obtaining a predetermined potential between these power supply potentials from one power supply and the other power supply for the operational amplifier; a signal input terminal to which an input signal voltage is applied; and an inverting input terminal of the operational amplifier; a switching capacitor connected between the switching capacitor and first and second capacitors provided at both ends of the switching capacitor to control charging and discharging of the switching capacitor;
switching means, wherein the first and second switching means connect both ends of the switching capacitor to one power supply for the operational amplifier in a first operation period, and connect both ends of the switching capacitor to one power supply for the operational amplifier in a second operation period. A switching capacitor is characterized in that one end of the switching capacitor is connected to a signal input terminal and the other end is connected to an inverting input terminal of the operational amplifier, so that the first and second operating periods are repeated as appropriate. Capacitor integrator. 2. The bias circuit consists of first and second resistors connected in series between one power source and the other power source for the operational amplifier, and is configured to obtain a predetermined potential from the connection point of these resistors. A switched capacitor integrator according to claim 1, characterized in that the switched capacitor integrator is constructed as follows. 3 an operational amplifier operated by one and the other of the power supplies; a capacitor connected between the inverting input terminal and the output terminal of the operational amplifier; and a capacitor connected to the non-inverting input terminal of the operational amplifier and operating the operational amplifier; a bias circuit that obtains a predetermined potential from one and the other power supply for the amplifier; a switching capacitor connected between a signal input terminal to which an input signal voltage is applied and an inverting input terminal of the operational amplifier; first and second switching means are provided at both ends of the switching capacitor to control charging and discharging thereof, and the first and second switching means control the switching capacitor in a first operation period. One end of the switching capacitor is connected to the signal input terminal and the other end is connected to one power supply for the operational amplifier, and in the second operation period, one end of the switching capacitor is connected to the other power supply, and the other end is connected to the power supply for the operational amplifier. A switched capacitor integrator, characterized in that it is connected to an inverting input terminal and configured to repeat the first and second operating periods as appropriate. 4. The bias circuit consists of first and second resistors connected in series between one power source and the other power source for the operational amplifier, and is configured to obtain a predetermined potential from the connection point of these resistors. 4. A switched capacitor integrator as claimed in claim 3, characterized in that the switched capacitor integrator is constructed as follows. 5 an operational amplifier operated by one and the other of the power supplies; a capacitor connected between the inverting input terminal and the output terminal of the operational amplifier; and a capacitor connected to the non-inverting input terminal of the operational amplifier and operating the operational amplifier; a bias circuit that obtains a predetermined potential from one and the other power supply for the amplifier; a switching capacitor connected between a signal input terminal to which an input signal voltage is applied and an inverting input terminal of the operational amplifier; first and second switching means are provided at both ends of the switching capacitor to control charging and discharging thereof, and the first and second switching means control the switching capacitor in a first operation period. Both ends of the switching capacitor are connected to one power supply for the operational amplifier, and in a second operation period, one end of the switching capacitor is connected to the signal input terminal, the other end is connected to the inverting input terminal of the operational amplifier, and the switching capacitor is connected to the inverting input terminal of the operational amplifier. In the third operating period, both ends of the switching capacitor are connected to the other power supply, and in the fourth operating period, one end of the switching capacitor is connected to the signal input terminal, and the other end is connected to the inverting input terminal of the operational amplifier. A switched capacitor integrator characterized in that the first to fourth operating periods are repeated as appropriate. 6. The bias circuit consists of first and second resistors connected in series between one power source and the other power source for the operational amplifier, and is configured to obtain a predetermined potential from the connection point of these resistors. A switched capacitor integrator according to claim 5, characterized in that it is constructed as follows. 7 an operational amplifier operated by one and the other of the power supplies; a capacitor connected between the inverting input terminal and the output terminal of the operational amplifier; and a capacitor connected to the non-inverting input terminal of the operational amplifier and operating the operational amplifier; a bias circuit that obtains a predetermined potential from one and the other power supply for the amplifier; a switching capacitor connected between a signal input terminal to which an input signal voltage is applied and an inverting input terminal of the operational amplifier; first and second switching means are provided at both ends of the switching capacitor to control charging and discharging thereof, and the first and second switching means control the switching capacitor in a first operation period. One end of the switching capacitor is connected to the signal input terminal and the other end is connected to one power supply for the operational amplifier, and in the second operation period, one end of the switching capacitor is connected to the other power supply, and the other end is connected to the power supply for the operational amplifier. Connect to the inverting input terminal and
In the fourth operation period, one end of the switching capacitor is connected to the above signal input terminal and the other end is connected to the other power supply, and in the fourth operation period, one end of the switching capacitor is connected to one power supply and the other end is connected to the above operation. 1. A switched capacitor integrator, characterized in that it is connected to an inverting input terminal of an amplifier and configured to repeat the first to fourth operating periods as appropriate. 8. The bias circuit consists of first and second resistors connected in series between one power source and the other power source for the operational amplifier, and is configured to obtain a predetermined potential from the connection point of these resistors. 8. A switched capacitor integrator according to claim 7, characterized in that:
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JPS57123474A (en) * 1981-01-23 1982-07-31 Hitachi Ltd Integral network

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