JPS58166813A - チヨツパ式比較回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、２°りのアナログ偏号忙一対のチ曹ツバに
よってサンプリングし、その差電圧’ＩＣ９，Ｒ増−す
るようにしたチ■ツバ式比Ｉ２回路に−する。

従来、遂次比Ｍ型＾／Ｄ変換器のような回路においで、
鉤えｄＩｌ１図に示すようなチ田ツバ式比験−ＩＩが使
用されてｂる。

このチ曹ツバ式比験回路は、入力アナログ信号Ｖ　ｔ　
ｎと基準電圧ｖｒ＊ｆ　とｔ交互にサンプリングするた
めの一対のスイッチＭ工８Ｆｌ！ｆｉｌ　、Ｂ。

と、このスイッチＭ工ａシ１テＢ、、Ｂ、の共通接続点
ｙＩＫ厘列ＩＩ続された複数の交流増幅段Ｉａ、１ｂ＋
ｌａ＊１１とからなる。上記各増幅段１ａ〜１ｄはそれ
ぞれコンデンサ０１〜０番とインバー　１２　ａ〜２ｄ
とＫｊすａＸされて偽る。

また、上記各コンデンサＯａ〜０４とインバータ２ａ〜
２ａとＯｌａｍａＭ　Ｍ−１４にｈ、スイッチ群８１〜
−ロによって上記インバータ２ａ〜２ｄの動作点を決定
するためのバイアス電圧ＶＢか供給されるようＫされて
いる。

前記スイッチＭＸ１１１．ＩＮＴｔｌ、と上記スイッチ
群８１〜１１１４は制御信号φによって、また前記スイ
ッチに工１１１！８Ｉは上記制御信号φと逆相の制御信
号φによってオン、オフされる。

従って、例えば制御信号−がＩ・イレペルにされて、ス
イッチング８ＦＩＴ８−とスイッチ群８１〜ｓ１４がオ
ンさ４ると、各増幅段１１〜１ｄのノードＩＪ、％Ｎ、
［は、バイアス電圧ＶＢか供給される。着た、仁のとき
スイッチ開工ａｙｍ’ｒｓ。

は制御信号φによってオフされているため、ツートムに
は入力アナログ電圧Ｖ　ｔ　ｎが供給される。

次に１制御信号φかロウレベルに変化されると、スイッ
チＭｒ８Ｆ１丁８０　とスイッチ群８１〜Ｂ口かオフさ
れ、スイッチＭＩ８Ｆ１１Ｔ８自か制御信号φによって
オンされる。すると、ツートムには基準電圧ｖｒ、ｆが
供給され、コンデンサ０―の端子間には、入力アナログ
電圧Ｖ　ｔ　ｎと基準電圧ｖｒ、ｆとの差電圧（ｖｉｎ
−ｖｒ、ｆ　）か発生される。この差電圧（ｖｉｎ−ｖ
ｒ＠ｆ　　）に、インバータ２ａによって増幅され、第
２０増Ｓ段ｌｂのコンデンサＯａＫ供給される。このよ
うＫして、人力アナログ電圧ｖｉｎとｊｉ準電圧ｖｒ、
ｆｏ差電圧か、纂１〜纂４の交流増一段１ａ〜１直によ
って次々と増幅されて行く。

上記チョッパ式比駿回ｊｌｉ５は、高速動作か可能であ
り、かつ回路山積も小さくて済むため、Ｌ８工化された
遂次比智形ム／Ｄ変換器に好適である。

しかしなから、上記のように、一対のチ画ツバｓＩ　・
−■かｙ工８Ｐｌ’Ｉ’により構成されている比ｗ−路
ＫＴｏっては、各スイッチＭｘ８１Ｐ］Ｉｌ！８−と８
−のそれぞれのゲートとソースま几框ドレイン関に、−
進上、図中酸層で示すようなｉラー容量ＯＳ’　＋　Ｏ
−’　か存在する。

そのため、ガえばＭ工８ＦＩＴ８．か、制御ｍｌ信号−
によってスイッチングされた時に、上記ばツー容量ＯＭ
′【充電させるようなＩＥ流がＲされる。

その結果、ｙ・′点に供給されるべき入力電圧Ｖ　Ｌ　
ｎかイラー容量Ｏ１′によって引張られて、謳２図（司
に示すようＩｃ、　Ｎ、’点の電位にスイッチングノイ
ズか我われてし盲う。

一方、交流壇暢毅１ａ〜１ａは非常に感度が艮％Ａため
、僅かなノイズでも増幅伝這してし壕う。

そのため、狗えはノード１１ｓＯ電位は、ｙ′点のノイ
ズによって、菖２Ｉｖｌｄｌのように変化させられるよ
うにされる。実際には、基準電圧ｖｒｓｌｆが入って来
ると龜にも、同様にして、スイッチＭＩｇＰＫＴｇｌの
スイッチング時に、上記とは逆向きのノイズか表われる
ため、ノードＭ―の波形は更に複雑になる。

そして、上記ノイズのピーク値か為すほど、インバータ
２１〜２（ｌの動作点への戻りか遍くなり、真の人力籠
（！！電圧＞　０Ｉ１１＠か困＊にされる。

ただし、サンプリング周波数かそれほど高速でないよう
な場合にはスイッチングノイズか入っても、次のデータ
か人って来る前に各ノードＮ・〜Ｎ４か負の電位に向傷
するため、精度上それ＃１ど問題ににならなかつ几。と
ころか、サンプリング）！［ｌ波数を高くしようとする
と、ノイズにより引張られ几各７−ドの電位か、次のデ
ータが人って来る前に（ロ）伽できなくなってし筐う。

このように。

一連化するほどノイズか無視できなくなって稍縦か低下
するため、チ曹ツバ比４＆ＡｇＩ鮎の高速化か妨げられ
ていた。　　　　□ なお、制御ＩＩ号φとφが完全に違和関係にあ１１社、
スイッチ開工ＳνＩτ８１に生じるミラー容量によるノ
イズは、スイッチ開工８　ＦＩＴ　Ｅｌ、に生じるノイ
ズによって相殺されることか可能である。とζろか、制
御信号φ社これｔ形成するインバータの遅砥により、制
御信号φより４ゲ一ト遅抵分だけ遅れてしまう。そのた
め、スイッチ開工８Ｆ１１１７８−とＢｌのスイッチン
グノイズ１互に相殺させるようなことか困難であった。

七〇で、この発明に、入力アナログ電圧Ｖｉユと基準電
圧Ｖｒｇ、ｌｋサンプリングするための一対のスイッチ
Ｍ１ｇ１ＦＩＩｉ’Ｔの共通１＃続点と、父流増幅役と
の間に、ＭＩ８ＦＩＴｔ−直列接続し、このＭＩ８７１
１Ｔによってｉツー容量によるスイッチングノイズのビ
ーク亀を低く抑えるようＫすることにより、高速Ｉｌｌ
！Ｉ？ｗ度の動作か可能なチ曹ツバ式比ｌＩＭ回路１ｇ
−１２供することを目的とする。

以下図面に基ついてこの発明【説明する。

＃＆３図に本発明の一央ｍｆｌＡ」に示すもので、纂１
図の従来ガと同一の部位には同一の符号を付して１複し
た説ｔｗａｑａ略する。

この実１１１１＋Ｎでは、スイッチＭ工８ＦＩＩＴ８．
とｓ■の共通接続点Ｎｏと、第１のコンデンサＯＩとの
間に、デプレッション型のＭより　Ｆ　１ＣＴ　Ｑ（Ｌ
か直列接続されている。このＭ工８ＦＩＣＴＱ、に、そ
のゲートとソースとが接続さｎており、充電流素子とし
て作用させられる。

また、バイアス電圧ｖ、’１供給するバイアス電圧発生
回路３とし、て、出力が入力端子に帰還されるように接
続されたインバータ４か用いらｎている。このバイアス
電圧ｖＢＫよって、各増幅段１ａ〜１ｄは、インバータ
２１〜２ｄの各動作軸ｖＩＩが最も望ましい直流領域と
なるようＫされる。

さらに、各種＠ｈＬｊａ〜１ｄのノードＮ慟〜Ｍ４には
、それぞれＭＯ８キャパシタＱｓ〜Ｑ４が接続されてい
る。このＭＯ８キャパシタＱＩ〜Ｑ−は、そｎ、ぞれソ
ースとドレインとか接続されており、ゲートには制ａｍ
号φか印加されている。

これによって、ＭＯ８キャパシタＱｚ〜Ｑ４の各ゲート
とソースおよびドレインとの間のきツー答Ｉ　Ｃｚ’　
＋　０　／により、各ノードＮ畠〜ＮａＫバイアス電圧
ｖ、２供給するスイッチＭ工８Ｆｍ！ＩＴ８−１””８
０のミラー容量０１＃によるスイッチングノイズか相殺
されるようにされている。

つ普り、スイッチＭＩＳＦＩＩＴ８１１〜８ｓａ　ｔｌ
’制御信号φによってスイッチングさｊるとき、そのゲ
ートとソース間Ｏｉツー容量０１“にょうノ一本 ドＩＳ”””’４の電位か持ちげられる。と仁ろか。

各ノードＭ、〜ＭａＫ接続されｔｙＯＢキャパシタＱｌ
−Ｑ４のゲートには、逆相の制御１傷号φか印加されて
いる。そのため、Ｍ０８キャパシタＱｌ〜Ｑ４のばツー
容１１０ｇ’　＋　Ｏｓ’による備考変化時のノイズが
、上記スイッチＭ［ＦＩＣ？８１のミラー容量Ｏ１１に
よるスイッチングノイズと逆向きにされる。その結果、
内省のノイズか各インバータ２ａ〜２ａの人力点１１〜
１４に与える影響か相殺されるようＫなる。

なお、特に制限されないか、上記Ｍ工ＩＩＩＦＩＩＴ８
＠　　＋　ａｍ　　ｒ　ａｎｔ　〜１１ｇ４＞ＬＵＱ６
ｒｔｔべ”ｃ同一の導電１１（ｎチャンネルｍ）に形成
されている。

次に、上記−路の動作を説明する。

制御信号−が／Ｓイレペルにされると、スイッチＭ工８
ＰＩＩｉＴ８１〜８■か導通されて、各交流増幅段１ａ
〜１ｄのノードＭｌ〜Ｎ４にＩ（イアスミ圧ＶＢか供給
される。また、スイッチＳＳｔ〜８■と同時にスイッチ
ＭＩ８ＰＩＴ８．が導通されて、入力アナログ信号Ｖ　
ｔ　ｎかＭ工８１ＦＩＴＧＬ（ｌ導通ってコンデンサＯ
１の端子に供給される。仁のとき、制御信号−の立上か
りに同期して、スイッチＭ工８ν１ｉＴａ−のミラー容
量により、ノイズか発生される。しかして、ノードＭｅ
　とコンデンサＯＩとの間に設けられ７ｔＭ１８ＦＩＴ
Ｑｄが定電流特性を有しているため、このＭ工８ＦＩテ
Ｑａｔ通過する電流か制限されて、上記ノイズのピーク
［かａｆｃされるようＫなる。

次に制御信号φがロウレベルに、またφかＩ・イレベル
にされる−と、スイッチＭ工ａｙｍτ８１かオフ、８−
かオンされる。これによって、ノードＮ・には基準電圧
ｖｒ、ｆか供給される。七のｔめ、コンデンサ０１の崗
電子間の電圧は、人力電圧Ｖ　ｔ　ｎと基準電圧ｖｒ、
ｆとの差電圧（ｖｉｎ−ｖｒ＠ｆ）にされる。このとき
、スイッチｙ工８Ｆ１テ８■・〜８ｓ４Ｆ１制−信号φ
のロウレベルによってオフされているため、第１のイン
ノ（−夕２ａの人力点Ｍｌの電位”ｊ”（ｖＬｎ−ｖｒ
ｅｆ）になる。

なお、スイッチＭ工８１ＦＩ！ｆＴ　Ｂ、か導通されて
基準電圧ｖｒ、ｆか交流増幅回路に入って来るとき６Ｃ
４、ｉ［ｌ８１ＦＩＴ８．のばツー容童によっテノイズ
か発生されるが、このノイズもＭ工５１ＦＩＩｆＴＱａ
ｔ通過するときにそのピークｍか低減される。

上記コンデンサ０−に供給された差電圧（ｖｌｎ−ｖｒ
ｓｆ）はＩＩＩのインバータ２ａによって増幅され、第
２０コンデンサＯａＫ供給される。ＩＥＩのインバータ
２ａの増暢皐ｋＡｔ　とすると、インバータ２ａの出力
点の電位はＶＢ＋ム・（Ｖｌｎ−ｖｒｅｆ）　Ｋされる
。

このようにして、上記回路においては、人力アナログ電
圧Ｖ　１ｎと基準電圧ｖｒ、ｆとの差電圧か、各交流増
幅段１　ａ　＋　１　ｂ　＊　ｌ　ａ　＊　１　ｄによ
って久々と増幅されて行く。

しかも、上記−路においては、Ｍ工８　ＦＩＩＩＴＢ、
と８１のスイッチングの際に発生されるノイＸノヒ−／
１ｌｉｌｌ、ＭＩＩＦＩＴＱｌによって低諷されるため
、このノイズかはとんど増幅されなくなる。これによっ
て、各交流増幅・段１ａ〜１直におけるインバータ２ａ
〜２４１の動作点への復帰動作か早くなって、負の差電
圧が増−さｎるようになる。

以上説明したようにこの発明に係るチョッパ式比做１路
においては、アナログ電圧ｔサンプリングするためのス
イッチ輩工８７１テのミラー容量によってスイッチング
ノイズか発生されても、そのノイズは低電流物性を示す
ようなＭＩＥｉｌＰｍｌｌ！ＱａＫよって七のピーク値
か低減されるため、人力アナｐグ信号とｊＩ！１ｔＩｓ
電圧との比板増−のｎＷＩＬか向上されるとともに、足
常状態て１ＭＨｚｏような為いサンプリングＩＩＪ波数
で動作させることかで龜るようＫなる。′ しかも、スイッチＭＩＳＦＭＴの共通接続点と交流増幅
回路との藺に接続されたＭ工８Ｆｌｌ？ＱａＦｘ比啄的
時定数か大ｌ！い。そのため、優ρ為な一路面積の増加
によって、スイッチングノイズのビーク箇′に有効にａ
′訳することかて軽・る。

【図面の簡単な説明】

第１因は従来の千舊ツバ式比Ｉｍ！回路の一例會示す回
路図、１１２図は制Ｗ信号および各点の電位変化を示す
波形図、第３図社本発明に係る子音ツノ（式比菅−路の
一実施ｆＩｔ−示す回路構成図である。 １１〜１６・・・交流増暢股、ｓｉ　％Ｂ＠・・・スイ
ッチＭＩ８ＦＩｌ’ｌ’、Ｑ　、　・Ｍ工ＳシＮ！’ｌ
”、φ、φ・・・制御信号。 第　　１　　図 第　　２　図 第　　３　　図 −Ｃ− みｒ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 一方の電極か共通Ｋ１１続され、他方の電極にそれぞれ
   アナログ信号が供給されるようｋされている一対のスイ
   ッチｙ工８トランジスタと、このＭ工８トランジスタの
   共通接続点Ｋｉｌ続さｔ′した交流増幅回路とからなり
   、上記スイッチＭｌｌｉｉ）ランジスタのゲート電極に
   供給される制御信号によって上記アナログ信号か交互に
   サンプリングされ。 上記交流増幅回路によってその差諷圧が増幅されるよう
   Ｋされたチョッパ式比横回路であって、上記スイッチＭ
   工８トランジスタの共通接続点と上記変流増幅回路との
   関ＫＭＩ８）ランジスタカ直列級続されてなる仁とｔ−
   ％像とする千日ツバ式比壁−路。