JP2010212773A - Sample-hold circuit and feedthrough suppressing method - Google Patents
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Abstract
【課題】入力段差動増幅回路を停止させることなくフィードスルーの抑制が可能なサンプルホールド回路を提供する。
【解決手段】入力差動対10は、差動信号である入力信号IN、INBを所定の増幅率で増幅する。ホールド回路20は、入力差動対10の一方の出力端に接続され、サンプリングクロック信号に基づいて、サンプル動作と、ホールド動作とを行う。出力バッファ30は、ホールド回路20の出力をバッファリングする。補正回路40は、ホールド動作時に、ホールド回路20で生じるフィードスルーと逆相のフィードスルーを発生する。補正回路は、発生したフィードスルーを、出力バッファ30の出力に加える。
【選択図】図1A sample and hold circuit capable of suppressing feedthrough without stopping an input stage differential amplifier circuit.
An input differential pair amplifies input signals IN and INB which are differential signals with a predetermined amplification factor. The hold circuit 20 is connected to one output terminal of the input differential pair 10 and performs a sample operation and a hold operation based on the sampling clock signal. The output buffer 30 buffers the output of the hold circuit 20. The correction circuit 40 generates a feedthrough having a phase opposite to that of the feedthrough generated in the hold circuit 20 during the hold operation. The correction circuit adds the generated feedthrough to the output of the output buffer 30.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、サンプルホールド回路に関し、更に詳しくは、サンプリングクロック信号に基づいて、サンプル動作とホールド動作とを行うソースフォロア(エミッタフォロア)型のサンプルホールド回路に関する。また、本発明は、そのようなサンプルホールド回路におけるホールド動作時のフィードスルー抑制方法に関する。 The present invention relates to a sample and hold circuit, and more particularly to a source and follower (emitter follower) type sample and hold circuit that performs a sample operation and a hold operation based on a sampling clock signal. The present invention also relates to a feedthrough suppression method during a hold operation in such a sample and hold circuit.
サンプル動作とホールド動作とを行うサンプルホールド回路がある。高速な信号を扱うアナログデジタル変換器(AD変換器)などには、電流切替ソースフォロア型のサンプルホールド回路がしばしば用いられる。サンプルホールド回路は、例えば特許文献1に記載されている。
There is a sample hold circuit that performs a sample operation and a hold operation. A current-switching source follower type sample-and-hold circuit is often used for an analog-digital converter (AD converter) that handles high-speed signals. The sample hold circuit is described in, for example,
図4に、特許文献1に記載のサンプルホールド回路を示す。サンプルホールド回路は、入力段差動増幅回路(入力段差動対)201、ホールド回路202、及び、出力回路(出力バッファ)203を有する。なお、特許文献1では、トランジスタにバイポーラトランジスタを使用しているが、図4ではトランジスタに電界効果トランジスタを用いている。
FIG. 4 shows a sample and hold circuit described in
入力段差動増幅回路201は、抵抗R21〜R24と、トランジスタTr21、Tr22とを有する。トランジスタTr21のゲートには入力信号INが入力され、トランジスタTr22のゲートには入力信号INBが入力される。入力段差動増幅回路201は、入力信号INと入力信号INBとの差電圧を所定の増幅率で増幅する。
The input stage
ホールド回路202は、トランジスタTr23、Tr24、Tr25と、電圧保持用コンデンサCH21とを有する。トランジスタTr23のゲートは、入力段差動増幅回路201の出力ノードPREOUTに接続される。トランジスタTr24のゲートにはサンプリングクロック信号CLKBが入力され、トランジスタTr25のゲートにはサンプリングクロック信号CLKが入力される。電圧保持用コンデンサCH21は、トランジスタTr23のソースに接続される。
The
出力回路203は、トランジスタTr26と、抵抗R25とを有する。トランジスタTr26のゲートは、ホールド回路202の出力ノードVHOLDに接続される。出力回路203は、ホールド回路202の出力をバッファリングする。
The
図5に、動作波形を示す。サンプリングクロック信号CLK(b)と、サンプリングクロック信号CLKB(c)とは、互いに反転した信号である。つまり、サンプリングクロック信号CLKがハイ(High)のとき、サンプリングクロック信号CLKBはロー(Low)であり、サンプリングクロック信号CLKがローのとき、サンプリングクロック信号CLKBはハイである。サンプルホールド回路は、サンプリングクロック信号CLKがハイのときサンプル動作を行い、CLKがローのときホールド動作を行う。 FIG. 5 shows operation waveforms. The sampling clock signal CLK (b) and the sampling clock signal CLKB (c) are signals inverted from each other. That is, when the sampling clock signal CLK is high, the sampling clock signal CLKB is low, and when the sampling clock signal CLK is low, the sampling clock signal CLKB is high. The sample hold circuit performs a sample operation when the sampling clock signal CLK is high, and performs a hold operation when the CLK is low.
サンプル動作について説明する。入力段差動増幅回路201は、単なる線形の増幅回路として動作し、入力信号IN(a)とINBの差電圧に比例した電圧をノードPREOUTに出力する(d)。ホールド回路202では、トランジスタTr25がオンし、トランジスタTr24はオフしている。従って、電流源I22の電流はトランジスタTr25側を流れ、トランジスタTr23は単なるソースフォロアとして動作する。トランジスタTr23は、電圧保持用コンデンサCH21を充電しつつ、PREOUT電圧に応じた電圧VHOLDを出力する(e)。
A sample operation will be described. The input stage
出力バッファ203は、ホールド回路202の出力ノードの電圧VHOLDをハイインピーダンスで受け、出力端子OUTに、VHOLD電圧に応じた電圧を出力する(f)。このように、サンプルホールド回路は、サンプル動作時は、単なる増幅器として動作し、入力信号に追随した電圧を出力する。
The
次いで、ホールド動作について説明する。サンプリングクロック信号CLKがロー、サンプリングクロック信号CLKBがハイになると、ホールド回路202のトランジスタTr25はオフし、トランジスタTr24がオンする。トランジスタTr24がオンすることで、電流源I22の電流は、トランジスタTr24を介して、前段の入力段差動増幅回路201を構成する抵抗R22を流れることになる。このため、ノードPREOUTにはR22×I22分の電圧降下が発生し、トランジスタTr23がオフする。
Next, the hold operation will be described. When the sampling clock signal CLK is low and the sampling clock signal CLKB is high, the transistor Tr25 of the
トランジスタTr23がオフすることで、電圧保持用コンデンサCH21は、ホールド回路202から切り離される。電圧保持用コンデンサCH21は、サンプリングクロック信号CLKがローからハイに切り替わる瞬間の電荷を保持している。従って、ホールド回路202の出力ノードの電圧VHOLDは、電圧保持用コンデンサCH21により保持され、出力バッファ203の出力も、ホールド動作に切り替わる瞬間の電圧に保持される。このように、サンプルホールド回路は、ホールド動作時は、出力電圧を動作切替時の電圧に保持する。
When the transistor Tr23 is turned off, the voltage holding capacitor CH21 is disconnected from the
ここで、サンプルホールド回路では、ホールド期間中も入力段差動増幅回路201は動作している。このため、ホールド回路202のトランジスタTr23のゲート電圧(PREOUT)は、入力段差動増幅回路201の出力電圧変動に伴って変動する。トランジスタTr23のゲート電圧が変動すると、トランジスタのゲート・ソース間の寄生容量などの影響で、ゲート電圧(PREOUTの電圧)がホールド回路202の出力ノードVHOLDへと漏れこみ、VHOLD電圧を変動させる。つまり、入力信号が出力に漏れ込むフィードスルーの問題が発生する。フィードスルーは、ホールド期間中の出力電圧に、入力信号INのRF(Radio Frequency)周波数に等しい微小な振動として現れる。仮に、サンプルホールド回路を差動出力で使用したとしても、フィードスルーは、差動間で逆相のノイズになるため除去できない。
Here, in the sample hold circuit, the input stage
フィードスルー対策として、逆相のデータ信号を入力するトランジスタTr21のドレイン端と、トランジスタTr23の出力ノードVHOLDとを、フィードフォワード容量で接続する手法がある。フィードフォワード容量を挿入することで、フィードスルーを、逆相のAC成分でキャンセルアウトすることができる。しかしながら、ホールド期間中のトランジスタTr23の動作で発生するフィードスルー量を、フィードフォワード容量で同様に生じさせることは、実際には困難であり、フィードスルーを完全にキャンセルアウトすることはできない。 As a countermeasure for the feedthrough, there is a method of connecting the drain terminal of the transistor Tr21 for inputting a data signal of opposite phase and the output node VHOLD of the transistor Tr23 by a feedforward capacitor. By inserting a feedforward capacity, feedthrough can be canceled out with an AC component of reverse phase. However, it is actually difficult to cause the feedthrough amount generated by the operation of the transistor Tr23 during the hold period to be the same as the feedforward capacitance, and the feedthrough cannot be completely canceled out.
上記フィードスルーの問題に対し、特許文献1では、プルアップ回路として、トランジスタTr27を用いる。トランジスタTr27のソース・ドレインは、電源VDDと、入力段差動増幅回路201の抵抗R23と抵抗R24の接続ノードとの間に挿入される。トランジスタTr27のゲートには、制御信号VBHckが入力される。制御信号VBHckは、サンプル動作時はローで、ホールド動作時はハイに制御される。
With respect to the problem of the feedthrough, in
制御信号VBHckのハイの電圧は、入力信号IN、INBの最大電圧をVmaxとし、トランジスタTr21、22のソース・ドレイン間の抵抗をRSD、その抵抗RSDを流れる電流をIoとして、
VBHck(High)>Vmax−Io・RSD
で表される。トランジスタTr27のゲートに入力される制御信号VBHckがハイになると、入力段差動増幅回路201のトランジスタTr21、Tr22はオフになる。トランジスタTr21、Tr22がオフすることで、ホールド動作時、入力信号IN、INBが変動しても、トランジスタTr23のゲート電圧は変動しない。従って、フィードスルーが抑制される。
As for the high voltage of the control signal VBHck, the maximum voltage of the input signals IN and INB is Vmax, the resistance between the source and drain of the transistors Tr21 and Tr22 is R SD , and the current flowing through the resistor R SD is Io,
VBHck (High)> Vmax-Io.R SD
It is represented by When the control signal VBHck input to the gate of the transistor Tr27 becomes high, the transistors Tr21 and Tr22 of the input stage
特許文献1では、プルアップ回路を構成するトランジスタTr27は、入力段差動増幅回路201をオフにできる程度の強制力を持つ必要がある。このため、トランジスタTr27には、サイズの大きなトランジスタを用いる必要があり、トランジスタTr27を設けることで、クロック信号(CLKB)の駆動負荷は大きくなる。理論的には、入力段差動増幅回路201を停止することでフィードスルーは解消できる。しかしながら、入力段差動増幅回路201の動作、停止を高速で繰り返し変化させることは現実的でない。
In
本発明は、入力段差動増幅回路を停止することなく、フィードスルーを解消できるサンプルホールド回路及びフィードスルー抑制方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a sample hold circuit and a feedthrough suppression method capable of eliminating feedthrough without stopping an input stage differential amplifier circuit.
上記目的を達成するために、本発明のサンプルホールド回路は、差動信号を所定の増幅率で増幅し出力する入力段差動増幅回路と、前記入力段差動増幅回路の一方の出力端に接続され、サンプリングクロック信号に基づいて、前記差動信号のうちの一方を出力するサンプル動作と、出力電圧を保持するホールド動作とを行うホールド回路と、前記ホールド回路の出力をバッファリングする出力バッファと、前記ホールド動作時に、前記ホールド回路で生じるフィードスルーと逆相のフィードスルーを生じ、該生じたフィードスルーを前記出力バッファの出力に加える補正回路とを備えることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a sample and hold circuit of the present invention is connected to an input stage differential amplifier circuit that amplifies and outputs a differential signal at a predetermined amplification factor, and one output terminal of the input stage differential amplifier circuit. A sample circuit that outputs one of the differential signals based on a sampling clock signal; a hold circuit that performs a hold operation that holds an output voltage; and an output buffer that buffers the output of the hold circuit; And a correction circuit for generating a feedthrough having a phase opposite to that of the feedthrough generated in the hold circuit during the hold operation, and adding the generated feedthrough to the output of the output buffer.
本発明のフィードスルー抑制方法は、差動信号のうちの一方を、サンプリングクロック信号に基づいてサンプル動作とホールド動作とを行うホールド回路に入力し、
前記ホールド動作時に、前記ホールド回路で生じるフィードスルーと逆相のフィードスルーを発生し、該発生したフィードスルーを前記ホールド回路の出力に加えることを特徴とする。
In the feedthrough suppression method of the present invention, one of the differential signals is input to a hold circuit that performs a sample operation and a hold operation based on the sampling clock signal,
During the hold operation, a feedthrough having a phase opposite to that of the feedthrough generated in the hold circuit is generated, and the generated feedthrough is added to the output of the hold circuit.
本発明のサンプルホールド回路及びフィードスルー抑制方法は、入力段の差動増幅回路を停止させることなく、フィードスルーの抑制が可能である。 The sample hold circuit and the feedthrough suppression method of the present invention can suppress the feedthrough without stopping the differential amplifier circuit in the input stage.
以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図1は、本発明の第1実施形態のサンプルホールド回路を示している。サンプルホールド回路は、入力差動対(入力段差動増幅回路)10、ホールド回路20、及び、出力バッファ30を有する。ここまでは、通常のソースフォロア(エミッタフォロア)型サンプルホールド回路と同じである。本実施形態のサンプルホールド回路は、通常のソースフォロア型サンプルホールド回路に加えて、補正回路40を有する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows a sample and hold circuit according to a first embodiment of the present invention. The sample hold circuit includes an input differential pair (input stage differential amplifier circuit) 10, a hold circuit 20, and an output buffer 30. Up to this point, it is the same as a normal source follower (emitter follower) type sample-and-hold circuit. The sample and hold circuit of this embodiment includes a correction circuit 40 in addition to a normal source follower type sample and hold circuit.
入力差動対10は、抵抗R1〜R4と、トランジスタTr1、Tr2と、電流源I1とを有する。入力差動対10には、差動信号である入力信号INと入力信号INBとが入力される。ホールド回路20は、トランジスタTr3〜Tr5と、ホールド容量Chと、電流源I2とを有する。ホールド回路20には、入力差動対10の出力と、クロック信号CLK、CLKBとが入力される。出力バッファ30は、抵抗R5と、トランジスタTr6とを有する。出力バッファ30には、ホールド回路20の出力が入力される。 The input differential pair 10 includes resistors R1 to R4, transistors Tr1 and Tr2, and a current source I1. The input differential pair 10 receives an input signal IN and an input signal INB that are differential signals. The hold circuit 20 includes transistors Tr3 to Tr5, a hold capacitor Ch, and a current source I2. The output of the input differential pair 10 and the clock signals CLK and CLKB are input to the hold circuit 20. The output buffer 30 includes a resistor R5 and a transistor Tr6. The output of the hold circuit 20 is input to the output buffer 30.
入力差動対10、ホールド回路20、及び、出力バッファ30の構成及び動作は、通常のサンプルホールド回路と同様である。すなわち、入力差動対10は、入力信号INと入力信号INBとの差電圧を所定の増幅率で増幅し出力する。ホールド回路20は、入力差動対10の一方の出力端に接続される。ホールド回路20は、サンプリングクロックCLK、CLKBに基づいて、サンプル動作とホールド動作とを行う。ホールド回路20は、サンプル動作時は入力差動対10が出力するアナログ電圧を出力し、ホールド動作時はアナログ電圧を保持する。出力バッファ30は、ホールド回路20の出力をバッファリングする。 The configurations and operations of the input differential pair 10, the hold circuit 20, and the output buffer 30 are the same as those of a normal sample and hold circuit. That is, the input differential pair 10 amplifies and outputs the difference voltage between the input signal IN and the input signal INB with a predetermined amplification factor. The hold circuit 20 is connected to one output terminal of the input differential pair 10. The hold circuit 20 performs a sample operation and a hold operation based on the sampling clocks CLK and CLKB. The hold circuit 20 outputs an analog voltage output from the input differential pair 10 during the sample operation, and holds the analog voltage during the hold operation. The output buffer 30 buffers the output of the hold circuit 20.
補正回路40は、トランジスタTr7〜Tr10と、ホールド容量Ch2とを有する。トランジスタTr7のゲートは、入力差動対10のトランジスタTr1のドレイン端に接続される。トランジスタTr7のドレイン端子はVDD電源に接続され、ソース端子は、ホールド容量Ch2及びトランジスタTr8のドレインに接続される。ホールド回路20のトランジスタTr3は、入力差動対10のトランジスタTr2のドレイン端に接続されている。これに対し、トランジスタTr7は、逆相側のトランジスタTr1のドレイン端に接続されているので、トランジスタTr3とは逆相の信号で制御されることになる。 The correction circuit 40 includes transistors Tr7 to Tr10 and a hold capacitor Ch2. The gate of the transistor Tr7 is connected to the drain terminal of the transistor Tr1 of the input differential pair 10. The drain terminal of the transistor Tr7 is connected to the VDD power supply, and the source terminal is connected to the hold capacitor Ch2 and the drain of the transistor Tr8. The transistor Tr3 of the hold circuit 20 is connected to the drain terminal of the transistor Tr2 of the input differential pair 10. On the other hand, since the transistor Tr7 is connected to the drain terminal of the transistor Tr1 on the opposite phase side, the transistor Tr7 is controlled by a signal having a phase opposite to that of the transistor Tr3.
トランジスタTr8のソース端子は、ホールド回路20の電流源I2に接続される。トランジスタTr8のゲートには、固定のLow信号が入力され、トランジスタTr8は、オフ状態を維持する。トランジスタTr10のドレイン端子はトランジスタTr7のゲートに接続され、ソース端子はホールド回路20の電流源I2に接続される。トランジスタTr10のゲートには、クロック信号CLKBが入力される。トランジスタTr10は、クロック信号CLKBがHighでオンし、Lowでオフする。トランジスタTr9のドレイン端子はVDD電源に接続され、ソース端子は出力端子OUT(出力バッファ30の抵抗R5)に接続される。トランジスタTr9は、ソースフォロア回路として機能する。 The source terminal of the transistor Tr8 is connected to the current source I2 of the hold circuit 20. A fixed Low signal is input to the gate of the transistor Tr8, and the transistor Tr8 maintains an off state. The drain terminal of the transistor Tr10 is connected to the gate of the transistor Tr7, and the source terminal is connected to the current source I2 of the hold circuit 20. The clock signal CLKB is input to the gate of the transistor Tr10. The transistor Tr10 is turned on when the clock signal CLKB is High and turned off when the signal is Low. The drain terminal of the transistor Tr9 is connected to the VDD power supply, and the source terminal is connected to the output terminal OUT (the resistor R5 of the output buffer 30). The transistor Tr9 functions as a source follower circuit.
補正回路40は、ホールド回路20及び出力バッファ30と同様な回路構成である、トランジスタTr7、Tr8、及び、Tr10は、それぞれ、ホールド回路20のトランジスタTr3、Tr5、及び、Tr4に対応する。ホールド容量Ch2は、ホールド回路20のホールド容量Chに対応する。トランジスタTr9は、出力バッファ30のトランジスタTr6に対応する。補正回路40のトランジスタTr7〜Tr10のサイズは、対応するトランジスタのサイズと同等である。 The correction circuit 40 has a circuit configuration similar to that of the hold circuit 20 and the output buffer 30, and transistors Tr7, Tr8, and Tr10 correspond to the transistors Tr3, Tr5, and Tr4 of the hold circuit 20, respectively. The hold capacitor Ch2 corresponds to the hold capacitor Ch of the hold circuit 20. The transistor Tr9 corresponds to the transistor Tr6 of the output buffer 30. The size of the transistors Tr7 to Tr10 of the correction circuit 40 is equal to the size of the corresponding transistor.
サンプルホールド回路の動作について説明する。サンプルホールド回路に入力されるサンプリングクロック信号CLK、CLKBは、互いに反転した信号である。つまり、サンプリングクロック信号CLKがHighのとき、サンプリングクロック信号はLowであり、サンプリングクロック信号CLKがLowのとき、サンプリングクロック信号CLKBはHighである。ホールド回路20は、サンプリングクロック信号CLKがHighでCLKBがLowのときサンプル動作を行い、CLKがLowでCLKBがHighのときホールド動作を行う。 The operation of the sample and hold circuit will be described. Sampling clock signals CLK and CLKB input to the sample and hold circuit are signals inverted from each other. That is, when the sampling clock signal CLK is High, the sampling clock signal is Low, and when the sampling clock signal CLK is Low, the sampling clock signal CLKB is High. The hold circuit 20 performs a sample operation when the sampling clock signal CLK is High and CLKB is Low, and performs a hold operation when CLK is Low and CLKB is High.
サンプル動作、すなわち、サンプリングクロック信号CLKがHighのときの動作について説明する。入力差動対10は、線形の増幅回路として動作し、入力信号INとINBの差電圧に比例した電圧をノードPREOUTに出力する。ホールド回路20では、トランジスタTr5がオンし、トランジスタTr4はオフしている。従って、電流源I2の電流はトランジスタTr5側を流れ、トランジスタTr3はソースフォロアとして動作する。トランジスタTr3は、ホールド容量Chを充電しつつ、PREOUT電圧に応じた電圧VHOLDを出力する。 A sample operation, that is, an operation when the sampling clock signal CLK is High will be described. The input differential pair 10 operates as a linear amplifier circuit, and outputs a voltage proportional to the difference voltage between the input signals IN and INB to the node PREOUT. In the hold circuit 20, the transistor Tr5 is turned on and the transistor Tr4 is turned off. Therefore, the current from the current source I2 flows through the transistor Tr5, and the transistor Tr3 operates as a source follower. The transistor Tr3 outputs a voltage VHOLD corresponding to the PREOUT voltage while charging the hold capacitor Ch.
ホールド回路20が出力する電圧VHOLDは、入力信号INの変化に追随して変化する。出力バッファ30は、ホールド回路20の出力ノードの電圧VHOLDをハイインピーダンスで受け、出力端子OUTに、VHOLD電圧に応じた電圧を出力する。つまり、出力バッファ30は、入力信号INに追随した信号を出力端子OUTに出力する。 The voltage VHOLD output from the hold circuit 20 changes following the change in the input signal IN. The output buffer 30 receives the voltage VHOLD at the output node of the hold circuit 20 with high impedance, and outputs a voltage corresponding to the VHOLD voltage to the output terminal OUT. That is, the output buffer 30 outputs a signal that follows the input signal IN to the output terminal OUT.
一方、補正回路40のトランジスタTr7のゲートには、入力差動対10の逆相側の信号が入力される。サンプル動作時、補正回路40のトランジスタTr10はオフしており、トランジスタTr7はソースフォロア回路として動作する。トランジスタTr7は、ホールド容量Ch2充電しつつ、ゲートに入力される信号に応じた電圧を出力する。しかし、トランジスタTr7のソース端子に接続されたトランジスタTr8はオフに維持されているので、トランジスタTr7を流れる電流はほとんどない。補正回路40のトランジスタTr9は、トランジスタTr7の出力をハイインピーダンスで受け、出力端子OUTに、トランジスタTr7の出力に応じた電圧を出力する。 On the other hand, a signal on the opposite phase side of the input differential pair 10 is input to the gate of the transistor Tr7 of the correction circuit 40. During the sample operation, the transistor Tr10 of the correction circuit 40 is off, and the transistor Tr7 operates as a source follower circuit. The transistor Tr7 outputs a voltage corresponding to a signal input to the gate while charging the hold capacitor Ch2. However, since the transistor Tr8 connected to the source terminal of the transistor Tr7 is kept off, there is almost no current flowing through the transistor Tr7. The transistor Tr9 of the correction circuit 40 receives the output of the transistor Tr7 with high impedance, and outputs a voltage according to the output of the transistor Tr7 to the output terminal OUT.
出力端子OUTから出力される信号は、ホールド回路20の出力信号と補正回路40の出力信号とを合わせた信号である。しかし、上記したように、補正回路40のトランジスタTr7はソース側で電流が遮断されているため、トランジスタTr7の出力レベルは、ホールド回路20のトランジスタTr3の出力レベルに比して無視できるほど低い、つまり、補正回路40の出力信号レベルは、出力バッファ30の出力信号のレベルに比べて、無視できる程低い。従って、サンプル動作時に出力端子OUTから出力される信号は、入力信号INに追随した信号となる。 The signal output from the output terminal OUT is a signal obtained by combining the output signal of the hold circuit 20 and the output signal of the correction circuit 40. However, as described above, since the transistor Tr7 of the correction circuit 40 has a current cut off on the source side, the output level of the transistor Tr7 is negligibly lower than the output level of the transistor Tr3 of the hold circuit 20. That is, the output signal level of the correction circuit 40 is negligibly lower than the output signal level of the output buffer 30. Therefore, the signal output from the output terminal OUT during the sampling operation is a signal that follows the input signal IN.
次いで、ホールド動作、すなわち、サンプリングクロック信号CLKBがHighのときの動作について説明する。サンプリングクロック信号CLKがLowで、サンプリングクロック信号CLKBがHighになると、ホールド回路20のトランジスタTr5はオフし、トランジスタTr4がオンする。トランジスタTr4がオンすることで、電流源I2の電流は、トランジスタTr4を介して、前段の入力差動対10を構成する抵抗R2を流れる。これに伴い、ノードPREOUTに、電圧降下が発生し、トランジスタTr3がオフする。 Next, a hold operation, that is, an operation when the sampling clock signal CLKB is High will be described. When the sampling clock signal CLK is Low and the sampling clock signal CLKB is High, the transistor Tr5 of the hold circuit 20 is turned off and the transistor Tr4 is turned on. When the transistor Tr4 is turned on, the current of the current source I2 flows through the resistor R2 constituting the input differential pair 10 in the previous stage via the transistor Tr4. Along with this, a voltage drop occurs at the node PREOUT, and the transistor Tr3 is turned off.
トランジスタTr3がオフすることで、ホールド容量Chは、ホールド回路20から切り離される。ホールド容量Chは、サンプリングクロック信号CLKがLowからHighに切り替わる瞬間の電荷を保持している。ホールド容量Chは、ホールド回路20の出力ノードの電圧VHLODを保持する。出力バッファ30は、ホールド容量Chが保持する電圧に応じた信号を、出力端子OUTに出力する。 The hold capacitor Ch is disconnected from the hold circuit 20 by turning off the transistor Tr3. The hold capacitor Ch holds a charge at the moment when the sampling clock signal CLK is switched from Low to High. The hold capacitor Ch holds the voltage VHLOD at the output node of the hold circuit 20. The output buffer 30 outputs a signal corresponding to the voltage held by the hold capacitor Ch to the output terminal OUT.
一方、補正回路40では、サンプリングクロック信号CLKBがHighになることで、トランジスタTr10がオンする。トランジスタTr10がオンすると、電流源I2の電流がトランジスタTr10を介して、前段の入力差動対10を構成する抵抗R1を流れる。これに伴い、トランジスタTr7のゲート電圧に電圧降下が生じ、トランジスタTr7がオフする。この動作は、ホールド回路20で、トランジスタTr4がオンしてトランジスタTr3がオフする動作と同様である。つまり、トランジスタTrは、トランジスタTr3と同様な条件下でオフ状態になる。 On the other hand, in the correction circuit 40, the transistor Tr10 is turned on when the sampling clock signal CLKB becomes High. When the transistor Tr10 is turned on, the current of the current source I2 flows through the resistor R1 constituting the input differential pair 10 in the previous stage via the transistor Tr10. Along with this, a voltage drop occurs in the gate voltage of the transistor Tr7, and the transistor Tr7 is turned off. This operation is the same as the operation in which the transistor Tr4 is turned on and the transistor Tr3 is turned off in the hold circuit 20. That is, the transistor Tr is turned off under the same conditions as the transistor Tr3.
トランジスタTr7がオフすることで、ホールド容量Ch2への充電が停止する。ホールド容量Ch2は、サンプリングクロック信号CLKBがLowからHighに変化する瞬間の電荷を保持している。ホールド容量Ch2は、トランジスタTr9の電圧を保持する。トランジスタTr9は、ホールド容量Ch2が保持する電圧に応じた信号を、出力端子OUTに出力する。 When the transistor Tr7 is turned off, charging to the hold capacitor Ch2 is stopped. The hold capacitor Ch2 holds the charge at the moment when the sampling clock signal CLKB changes from Low to High. The hold capacitor Ch2 holds the voltage of the transistor Tr9. The transistor Tr9 outputs a signal corresponding to the voltage held by the hold capacitor Ch2 to the output terminal OUT.
入力差動対10は、ホールド期間中も差動増幅を続ける。これに起因して、ホールド回路20のトランジスタTr3のゲート電圧は入力信号の変動に応じて変動し、RF信号の漏れ(フィードスルー)が発生する。補正回路40でも、同様に、トランジスタTr7のゲート電圧が入力信号の変動に応じて変動し、フィードスルーが発生する。トランジスタTr3とトランジスタTr7とは、同様な条件下でオフ状態となっており、トランジスタTr3を介したフィードスルーとトランジスタTr7を介したフィードスルーは、同様な程度になる。 The input differential pair 10 continues differential amplification even during the hold period. As a result, the gate voltage of the transistor Tr3 of the hold circuit 20 varies according to the variation of the input signal, and RF signal leakage (feedthrough) occurs. Similarly, in the correction circuit 40, the gate voltage of the transistor Tr7 varies according to the variation of the input signal, and feedthrough occurs. The transistor Tr3 and the transistor Tr7 are in an off state under the same conditions, and the feedthrough through the transistor Tr3 and the feedthrough through the transistor Tr7 are similar.
トランジスタTr7のゲートは、入力差動対10の抵抗R1側に接続されており、トランジスタTr3とは逆相の信号で制御されている。このため、トランジスタTr7を介して生じるフィードスルーは、トランジスタTr3を介して生じるフィードスルーとは逆相になる。従って、補正回路40では、ホールド動作時に、ホールド回路20で生じるフィードスルーと逆相のフィードスルーを生じる。トランジスタTr3を介したフィードスルーとトランジスタTr7を介したフィードスルーは同程度であり、かつ、両者のフィードスルーは逆相の関係にあるので、両者の出力を出力端子OUTで加算すると、フィードスルーをキャンセルアウトすることができる。すなわち、出力端子OUTから、フィードスルーがない信号を出力することができる。 The gate of the transistor Tr7 is connected to the resistor R1 side of the input differential pair 10, and is controlled by a signal having a phase opposite to that of the transistor Tr3. For this reason, the feedthrough generated through the transistor Tr7 is in reverse phase to the feedthrough generated through the transistor Tr3. Therefore, in the correction circuit 40, during the hold operation, a feedthrough having a phase opposite to that of the feedthrough generated in the hold circuit 20 occurs. The feedthrough via the transistor Tr3 and the feedthrough via the transistor Tr7 are of the same level, and the two feedthroughs are in a reverse phase relationship. You can cancel out. That is, a signal without feedthrough can be output from the output terminal OUT.
本実施形態のサンプルホールド回路は、入力差動対10と、ホールド回路20と、出力バッファ30と、補正回路40とを有する。入力差動対10は、差動信号である入力信号IN、INBを所定の増幅率で増幅し出力する。ホールド回路20は、入力差動対10の一方の出力端に接続され、サンプリングクロック信号CLK、CLKBに基づいて、入力信号INに応じた信号を出力するサンプル動作と、出力電圧を保持するホールド動作を行う。出力バッファ30は、ホールド回路の出力をバッファリングする。補正回路40は、ホールド動作時に、ホールド回路20で生じるフィードスルーとは逆相のフィードスルーを生じる。補正回路40は、発生させた逆相のフィードスルーを、出力バッファ30の出力端子OUTに加える。 The sample hold circuit of this embodiment includes an input differential pair 10, a hold circuit 20, an output buffer 30, and a correction circuit 40. The input differential pair 10 amplifies the input signals IN and INB, which are differential signals, with a predetermined amplification factor and outputs the amplified signals. The hold circuit 20 is connected to one output terminal of the input differential pair 10 and outputs a signal corresponding to the input signal IN based on the sampling clock signals CLK and CLKB, and a hold operation that holds the output voltage. I do. The output buffer 30 buffers the output of the hold circuit. The correction circuit 40 generates a feedthrough that is opposite in phase to the feedthrough that occurs in the hold circuit 20 during the hold operation. The correction circuit 40 adds the generated reverse-phase feedthrough to the output terminal OUT of the output buffer 30.
本実施形態では、補正回路40で、ホールド動作時にホールド回路20で生じるフィードスルーと逆相のフィードスルーを発生させ、これを、出力バッファ30の出力に加える。逆相のフィードスルーを加えることで、フィードスルーの影響を低減できる。本実施形態では、ホールド動作時も入力差動対10は動作しており、特許文献1とは異なり、プルアップ回路を用いて入力差動対10を停止させる必要がない。つまり、本実施形態では、入力差動対10を停止させずに、フィードスルーの抑制が可能である。
In the present embodiment, the correction circuit 40 generates a feedthrough that is opposite in phase to the feedthrough that occurs in the hold circuit 20 during the hold operation, and adds this to the output of the output buffer 30. By adding a reverse-phase feedthrough, the influence of the feedthrough can be reduced. In the present embodiment, the input differential pair 10 operates even during the hold operation, and unlike the
本実施形態では、ホールド回路20内のソースフォロア回路を構成するトランジスタTr3に、入力信号INに追随する信号を入力する。トランジスタTr3は、サンプル動作時は入力信号INに追随した信号を出力する。また、トランジスタTr3は、ホールド動作時はオフに制御される。補正回路40内のソースフォロア回路を構成するトランジスタTr7には、入力信号INとは逆相の入力信号INBが入力される。トランジスタTr7のソース側は、常時オフに制御されるトランジスタTr8で電流が遮断されている。トランジスタTr7は、ホールド動作時は、オフに制御される。 In the present embodiment, a signal that follows the input signal IN is input to the transistor Tr3 constituting the source follower circuit in the hold circuit 20. The transistor Tr3 outputs a signal that follows the input signal IN during the sampling operation. The transistor Tr3 is controlled to be off during the hold operation. An input signal INB having a phase opposite to that of the input signal IN is input to the transistor Tr7 constituting the source follower circuit in the correction circuit 40. On the source side of the transistor Tr7, the current is cut off by the transistor Tr8 that is always controlled to be off. The transistor Tr7 is controlled to be off during the hold operation.
ホールド回路20では、ホールド動作時に、オフ状態のトランジスタTr3を介して入力信号INが出力側に漏れ込むフィードスルーが発生する。また、補正回路40では、ホールド動作時に、オフ状態のトランジスタTr7を介して入力信号INBが出力側に漏れ込むフィードスルーが発生する。入力信号INと入力信号INBとは逆相の関係にあるので、トランジスタTr3とトランジスタTr7とでは、互いに逆相の入力信号に起因するフィードスルーが発生することになる。双方のトランジスタで生じたフィードスルーを加えることで、フィードスルーのキャンセルが可能である。 In the hold circuit 20, during the hold operation, feedthrough occurs in which the input signal IN leaks to the output side through the transistor Tr3 in the off state. Further, in the correction circuit 40, during the hold operation, feedthrough occurs in which the input signal INB leaks to the output side through the transistor Tr7 in the off state. Since the input signal IN and the input signal INB are in an opposite phase relationship, the feedthrough caused by the input signals having opposite phases occurs in the transistor Tr3 and the transistor Tr7. The feedthrough can be canceled by adding the feedthrough generated in both transistors.
サンプル動作については、トランジスタTr7のソース側の電流が遮断されているため、サンプル動作時の補正回路40の出力は、ホールド回路20の出力に比して無視できるほどに小さい。従って、補正回路40は、サンプル動作に影響を与えない。 In the sample operation, since the current on the source side of the transistor Tr7 is cut off, the output of the correction circuit 40 during the sample operation is negligibly small compared to the output of the hold circuit 20. Therefore, the correction circuit 40 does not affect the sample operation.
ホールド回路20のトランジスタTr3と、補正回路40のトランジスタTr7とは、同じサイズで構成することが好ましい。また、ホールド動作時に、トランジスタTr3とトランジスタTr7とを、同等な条件でオフにすることが好ましい。双方のトランジスタを同じサイズで構成し、かつ、双方のトランジスタを同じ条件でオフにすることで、発生するフィードスルーの量を同等にすることができる。この場合、フィードスルーを、より効果的にキャンセルアウトすることができる。 The transistor Tr3 of the hold circuit 20 and the transistor Tr7 of the correction circuit 40 are preferably configured with the same size. Further, it is preferable that the transistor Tr3 and the transistor Tr7 are turned off under the same conditions during the hold operation. By configuring both transistors with the same size and turning off both transistors under the same conditions, the amount of generated feedthrough can be made equal. In this case, the feedthrough can be canceled out more effectively.
本実施形態では、フィードスルーの抑制に補正回路40が必要である。しかし、補正回路40内のトランジスタTr7はソース側で電流が遮断され、トランジスタTr8は常時オフで用いられる。このため、補正回路40を追加することで消費電力が大きく増加することはない。 In the present embodiment, the correction circuit 40 is necessary for suppressing feedthrough. However, the current is cut off on the source side of the transistor Tr7 in the correction circuit 40, and the transistor Tr8 is always turned off. For this reason, power consumption does not increase greatly by adding the correction circuit 40.
図2は、本発明の第2実施形態のサンプルホールド回路を示している。本実施形態のサンプルホールド回路の構成は、図1に示す第1実施形態のサンプルホールドに対して、逆相側にもホールド回路50、出力バッファ60、及び、補正回路70を追加した構成である。ホールド回路50、出力バッファ60、及び、補正回路70の構成は、入力信号が逆相になることを除けば、図1のホールド回路20、出力バッファ30、及び、補正回路40と同様である。 FIG. 2 shows a sample and hold circuit according to the second embodiment of the present invention. The configuration of the sample and hold circuit of the present embodiment is a configuration in which a hold circuit 50, an output buffer 60, and a correction circuit 70 are added on the opposite phase side to the sample and hold of the first embodiment shown in FIG. . The configurations of the hold circuit 50, the output buffer 60, and the correction circuit 70 are the same as those of the hold circuit 20, the output buffer 30, and the correction circuit 40 of FIG. 1 except that the input signal is in reverse phase.
ホールド回路50、出力バッファ60、及び、補正回路70内の各要素は、ホールド回路20、出力バッファ30、及び、補正回路40内の対応する各要素に添え字bを付けたもので表す。なお、図1の補正回路40におけるトランジスタTr10は、逆相側のホールド回路50におけるトランジスタTr4bで代用できるので、本実施形態では不要である。 Each element in the hold circuit 50, the output buffer 60, and the correction circuit 70 is represented by a subscript b added to each corresponding element in the hold circuit 20, the output buffer 30, and the correction circuit 40. Note that the transistor Tr10 in the correction circuit 40 of FIG. 1 can be replaced by the transistor Tr4b in the hold circuit 50 on the opposite phase side, and thus is not necessary in this embodiment.
ホールド回路(逆相側ホールド回路)50は、入力差動対10の他方の出力端に接続される。ホールド回路50は、サンプリングクロックCLK、CLKBに基づいて、サンプル動作とホールド動作とを行う。ホールド回路50は、サンプル動作時は、入力差動対が出力する逆相側の信号、つまり、入力信号INBに応じたアナログ電圧を出力し、ホールド動作時は出力電圧を保持する。出力バッファ(逆相側出力バッファ)60は、ホールド回路50の出力をバッファリングする。補正回路(逆相側補正回路)70は、ホールド回路50で生じるフィードスルーと逆相のフィードスルーを生じ、生じたフィードスルーを、出力バッファ60の出力に加える。 The hold circuit (reverse phase side hold circuit) 50 is connected to the other output terminal of the input differential pair 10. The hold circuit 50 performs a sample operation and a hold operation based on the sampling clocks CLK and CLKB. The hold circuit 50 outputs a negative-phase signal output from the input differential pair during the sample operation, that is, an analog voltage corresponding to the input signal INB, and holds the output voltage during the hold operation. The output buffer (reverse phase side output buffer) 60 buffers the output of the hold circuit 50. The correction circuit (reverse phase side correction circuit) 70 generates a feedthrough having a phase opposite to that of the feedthrough generated in the hold circuit 50, and adds the generated feedthrough to the output of the output buffer 60.
サンプル動作について説明する。ホールド回路20、出力バッファ30、及び、補正回路40の動作は、第1実施形態と同様である。すなわち、ホールド回路20では、トランジスタTr5がオンし、トランジスタTr4はオフする。トランジスタTr3のゲートには、入力信号INに応じた電圧(PREOUT)が入力され、トランジスタTr3は、PREOUTに応じたアナログ電圧を出力すると共に、ホールド容量Chを充電する。出力バッファ30は、ホールド回路20の出力をバッファリングする。 A sample operation will be described. The operations of the hold circuit 20, the output buffer 30, and the correction circuit 40 are the same as those in the first embodiment. That is, in the hold circuit 20, the transistor Tr5 is turned on and the transistor Tr4 is turned off. A voltage (PREOUT) corresponding to the input signal IN is input to the gate of the transistor Tr3, and the transistor Tr3 outputs an analog voltage corresponding to PREOUT and charges the hold capacitor Ch. The output buffer 30 buffers the output of the hold circuit 20.
補正回路40では、トランジスタTr7のゲートに入力信号INBに応じた電圧(PREOUTB)が入力される。しかし、トランジスタTr7のソース側で電流が遮断されているため、補正回路40の出力は、ホールド回路20の出力に比して、無視できるほど小さい。従って、補正回路40の出力は出力バッファ30の出力に影響を与えず、出力バッファ30は、出力端子OUTから、入力信号INに追随した信号を出力する。 In the correction circuit 40, a voltage (PREOUTB) corresponding to the input signal INB is input to the gate of the transistor Tr7. However, since the current is cut off on the source side of the transistor Tr7, the output of the correction circuit 40 is negligibly smaller than the output of the hold circuit 20. Therefore, the output of the correction circuit 40 does not affect the output of the output buffer 30, and the output buffer 30 outputs a signal that follows the input signal IN from the output terminal OUT.
逆相側についても、動作は上記と同じである。すなわち、ホールド回路50では、トランジスタTr5bがオンし、トランジスタTr4bがオフする。トランジスタTr3bのゲートには、入力信号INBに応じた電圧(PREOUTB)が入力され、トランジスタTr3bは、PREOUTBに応じたアナログ電圧を出力すると共に、ホールド容量Chbを充電する。出力バッファ60は、ホールド回路50の出力をバッファリングする。 The operation on the opposite phase side is the same as described above. That is, in the hold circuit 50, the transistor Tr5b is turned on and the transistor Tr4b is turned off. A voltage (PREOUTB) corresponding to the input signal INB is input to the gate of the transistor Tr3b, and the transistor Tr3b outputs an analog voltage corresponding to PREOUTB and charges the hold capacitor Chb. The output buffer 60 buffers the output of the hold circuit 50.
補正回路70では、トランジスタTr7bのゲートに入力信号INに応じた電圧(PREOUTB)が入力される。しかし、トランジスタTr7bのソース側で電流が遮断されているため、補正回路70の出力は、ホールド回路50の出力に比して、無視できるほど小さい。従って、補正回路70の出力は出力バッファ60の出力に影響を与えず、出力バッファ60は、出力端子OUTBから、入力信号INBに追随した信号を出力する。 In the correction circuit 70, a voltage (PREOUTB) corresponding to the input signal IN is input to the gate of the transistor Tr7b. However, since the current is cut off on the source side of the transistor Tr7b, the output of the correction circuit 70 is negligibly smaller than the output of the hold circuit 50. Therefore, the output of the correction circuit 70 does not affect the output of the output buffer 60, and the output buffer 60 outputs a signal that follows the input signal INB from the output terminal OUTB.
ホールド動作について説明する。ホールド回路20、出力バッファ30、及び、補正回路40の動作は、第1実施形態と同様である。すなわち、ホールド回路20では、トランジスタTr4がオンし、トランジスタTr5がオフする。トランジスタTr3のゲート電圧は、R2×I2分の電圧降下が生じ、トランジスタTr3がオフになる。トランジスタTr3がオフになることで、ホールド回路20の出力は、ホールド容量Chが保持する電圧VHOLDに保持される。 The hold operation will be described. The operations of the hold circuit 20, the output buffer 30, and the correction circuit 40 are the same as those in the first embodiment. That is, in the hold circuit 20, the transistor Tr4 is turned on and the transistor Tr5 is turned off. The gate voltage of the transistor Tr3 has a voltage drop of R2 × I2 and the transistor Tr3 is turned off. When the transistor Tr3 is turned off, the output of the hold circuit 20 is held at the voltage VHOLD held by the hold capacitor Ch.
補正回路40では、逆相側のホールド回路50でトランジスタTr4bがオンすることで、トランジスタTr7のゲート電圧にR1×I2b分の電圧降下が生じ、トランジスタTr7がオフになる。トランジスタTr7がオフになることで、補正回路40の出力は、ホールド容量Ch2が保持する電圧に保持される。 In the correction circuit 40, when the transistor Tr4b is turned on by the hold circuit 50 on the opposite phase side, a voltage drop corresponding to R1 × I2b occurs in the gate voltage of the transistor Tr7, and the transistor Tr7 is turned off. When the transistor Tr7 is turned off, the output of the correction circuit 40 is held at the voltage held by the hold capacitor Ch2.
ホールド回路20では、オフになったトランジスタTr3を介して入力信号INが漏れ込むフィードスルーが発生する。また、補正回路40では、オフになったトランジスタTr7を介して入力信号INBが漏れ込むフィードスルーが発生する。トランジスタTr3とトランジスタTr7とは、同等な条件でオフになっているので、発生するフィードスルーの量は同じである。ホールド回路20で生じるフィードスルーと、補正回路40で生じるフィードスルーとは、互いに逆相の関係にあるので、これらを出力バッファ30の出力端子OUTで加算することで、フィードスルーをキャンセルアウトすることができる。 In the hold circuit 20, feedthrough occurs in which the input signal IN leaks through the transistor Tr3 that is turned off. Further, in the correction circuit 40, feedthrough occurs in which the input signal INB leaks through the transistor Tr7 that is turned off. Since the transistor Tr3 and the transistor Tr7 are turned off under the same conditions, the amount of generated feedthrough is the same. Since the feedthrough generated in the hold circuit 20 and the feedthrough generated in the correction circuit 40 are in opposite phase to each other, adding them at the output terminal OUT of the output buffer 30 cancels out the feedthrough. Can do.
逆相側についても、動作は上記と同様である。すなわち、ホールド回路50では、トランジスタTr4bがオンし、トランジスタTr5bがオフする。トランジスタTr3bのゲート電圧は、R1×I2b分の電圧降下が生じ、トランジスタTr3bがオフになる。トランジスタTr3bがオフになることで、ホールド回路50の出力は、ホールド容量Chbが保持する電圧VHOLDBに保持される。 The operation on the opposite phase side is the same as described above. That is, in the hold circuit 50, the transistor Tr4b is turned on and the transistor Tr5b is turned off. The gate voltage of the transistor Tr3b has a voltage drop corresponding to R1 × I2b, and the transistor Tr3b is turned off. When the transistor Tr3b is turned off, the output of the hold circuit 50 is held at the voltage VHOLDB held by the hold capacitor Chb.
補正回路70では、逆相側のホールド回路20でトランジスタTr4がオンすることで、トランジスタTr7bのゲート電圧にR2×I2分の電圧降下が生じ、トランジスタTr7bがオフになる。トランジスタTr7bがオフになることで、補正回路70の出力は、ホールド容量Ch2bが保持する電圧に保持される。 In the correction circuit 70, when the transistor Tr4 is turned on by the hold circuit 20 on the opposite phase side, a voltage drop corresponding to R2 × I2 occurs in the gate voltage of the transistor Tr7b, and the transistor Tr7b is turned off. When the transistor Tr7b is turned off, the output of the correction circuit 70 is held at the voltage held by the hold capacitor Ch2b.
ホールド回路50では、オフになったトランジスタTr3bを介して入力信号INBが漏れ込むフィードスルーが発生する。また、補正回路70では、オフになったトランジスタTr7bを介して入力信号INが漏れ込むフィードスルーが発生する。トランジスタTr3bとトランジスタTr7bとは、同様な条件でオフになっているため、発生するフィードスルーの量は同じである。ホールド回路50で生じるフィードスルーと、補正回路70で生じるフィードスルーとは、互いに逆相の関係にあるので、これらを出力バッファ60の出力端子OUTBで加算することで、フィードスルーをキャンセルアウトすることができる。 In the hold circuit 50, feedthrough occurs in which the input signal INB leaks through the transistor Tr3b that is turned off. Further, in the correction circuit 70, feedthrough occurs in which the input signal IN leaks through the transistor Tr7b that is turned off. Since the transistor Tr3b and the transistor Tr7b are turned off under the same conditions, the amount of generated feedthrough is the same. Since the feedthrough generated in the hold circuit 50 and the feedthrough generated in the correction circuit 70 are in an opposite phase relationship, the feedthrough is canceled out by adding them at the output terminal OUTB of the output buffer 60. Can do.
ここで、ホールド回路20にて、トランジスタTr3の入力電圧が大きくなるとリーク電流が生じ、ホールド電圧に影響をもたらすドループの問題が発生する。ドループは、ホールド期間中の出力電圧低下として現れる。電圧低下の程度は、ホールド開始時の電圧に依存し、ホールド電圧が高いほど、ドループ量(電圧低下量)は増大する。ドループ量は、ホールド開始時の電圧に依存するため、単に図4のサンプルホールド回路を差動出力で用いるだけでは、ドループの問題は解消できない。 Here, in the hold circuit 20, when the input voltage of the transistor Tr3 increases, a leakage current is generated, and a droop problem that affects the hold voltage occurs. Droop appears as a drop in output voltage during the hold period. The degree of the voltage drop depends on the voltage at the start of the hold, and the droop amount (voltage drop amount) increases as the hold voltage increases. Since the droop amount depends on the voltage at the start of the hold, the droop problem cannot be solved simply by using the sample and hold circuit of FIG. 4 as a differential output.
本実施形態では、サンプルホールド回路の出力OUTとOUTB間の差動出力を使用することで、ドループの抑制が可能である。以下、ドループの抑制について説明する。出力端子OUTでは、トランジスタTr3経由、トランジスタTr7経由の互いに逆相の入力信号を起源に持つドループ量が加算される。逆相側出力である出力端子OUTBでも、同様に、トランジスタTr3b経由、トランジスタTr7b経由の互いに逆相の入力信号を期限に持つドループ量が加算される。従って、差動の正補で、同程度のドループが出力されることになる。 In this embodiment, droop can be suppressed by using a differential output between the output OUT and OUTB of the sample and hold circuit. Hereinafter, droop suppression will be described. At the output terminal OUT, the droop amount originating from the input signals having opposite phases to each other via the transistor Tr3 and the transistor Tr7 is added. Similarly, at the output terminal OUTB which is a negative phase side output, the droop amount having the dead-phase input signals via the transistor Tr3b and the transistor Tr7b as the deadline is added. Accordingly, the same degree of droop is output by differential correction.
図4に示すサンプルホールド回路を差動出力で用いる場合、差動の正補でドループ量が異なっていた。このため、差動出力をとっても、ドループのキャンセルはできなかった。本実施形態では、出力端子OUTと出力端子OUTBとで同程度のドループ量が出力されるので、差動出力をとると、コモンノイズとしてキャンセルすることができる。例えば、サンプルホールド回路の後段の回路で、OUTとOUTBとの差動出力をとることで、コモンノイズのキャンセルが可能である。 When the sample and hold circuit shown in FIG. 4 is used as a differential output, the amount of droop differs depending on the differential compensation. For this reason, droop cannot be canceled even if differential output is taken. In the present embodiment, the same amount of droop is output between the output terminal OUT and the output terminal OUTB. Therefore, if a differential output is taken, it can be canceled as common noise. For example, common noise can be canceled by taking a differential output of OUT and OUTB in a circuit subsequent to the sample hold circuit.
或いは、サンプルホールド回路に差動アンプを追加し、サンプルホールド回路でコモンノイズをキャンセルしてもよい。図3に、差動アンプを有するサンプルホールド回路を示す。差動アンプ(出力差動対)80の構成は、入力差動対10と同様である。差動アンプ80の一方の入力にOUTを接続し、他方にOUTBを接続する。差動アンプ80の出力端子OUTと出力端子OUTBとの間を出力とすることで、ドループの影響を排除した出力を得ることができる。
Alternatively, a differential amplifier may be added to the sample and hold circuit, and common noise may be canceled by the sample and hold circuit. FIG. 3 shows a sample and hold circuit having a differential amplifier. The configuration of the differential amplifier (output differential pair) 80 is the same as that of the input differential pair 10. OUT is connected to one input of the
ドループの問題に関して、特許文献2に記載のA/D変換器では、以下のようにしてドループの問題を解決している。すなわち、第1のサンプルホールド(SH)回路と同一の特性を有し、かつ、同じクロック信号に同期する第2のSH回路に所定の固定電圧を入力する。第1のSH回路の出力をA/D変換する第1のA/D変換回路に加えて、第2のSH回路の出力をA/D変換する第2のA/D変換回路を用いる。第1、第2のA/D変換回路の出力をデジタル演算回路で処理し、ドループによる誤差をキャンセルする。 Regarding the droop problem, the A / D converter described in Patent Document 2 solves the droop problem as follows. That is, a predetermined fixed voltage is input to a second SH circuit having the same characteristics as the first sample and hold (SH) circuit and synchronized with the same clock signal. In addition to the first A / D conversion circuit for A / D converting the output of the first SH circuit, a second A / D conversion circuit for A / D converting the output of the second SH circuit is used. The outputs of the first and second A / D conversion circuits are processed by a digital arithmetic circuit, and errors due to droop are canceled.
しかしながら、特許文献2では、ドループを解決するために、余分に1組のSH回路とA/D変換回路とを用意しなくてはならず、更に、ドループキャンセル用にデジタル演算回路を設け、演算処理を行う必要がある。このため、ドループ処理のためにLSIに必要なオーバーヘッドがきわめて高くなる。また、特許文献2では、ドループで生じる電圧降下は常に一定であることを前提としている。しかし、前述の通り、実際にはドループで生じる電圧降下の量は、ホールド開始時の電圧に依存するため、特許文献2で誤差がキャンセルされることは難しい。 However, in Patent Document 2, an extra set of SH circuit and A / D conversion circuit must be prepared in order to solve the droop, and a digital operation circuit is provided for droop cancellation, It is necessary to perform processing. For this reason, the overhead required for LSI for droop processing becomes extremely high. In Patent Document 2, it is assumed that the voltage drop caused by the droop is always constant. However, as described above, since the amount of voltage drop that actually occurs in the droop depends on the voltage at the start of the hold, it is difficult for Patent Document 2 to cancel the error.
本実施形態では、サンプルホールド回路を差動出力で用いる。本実施形態では、フィードスルーの抑制が可能であると共に、差動出力間の差動出力をとることで、ドループの影響を抑制可能である。本実施形態では、余分なサンプルホールド回路やA/D変換器が不要であると共に、ドループ処理のためのデジタル演算器が別途必要ない。従って、回路規模や消費電力の増大を招くことなく、ドループの問題の解消が可能である。 In the present embodiment, the sample hold circuit is used as a differential output. In the present embodiment, feedthrough can be suppressed, and the influence of droop can be suppressed by taking the differential output between the differential outputs. In the present embodiment, an extra sample hold circuit and an A / D converter are unnecessary, and a digital arithmetic unit for droop processing is not separately required. Therefore, the droop problem can be solved without increasing the circuit scale or power consumption.
以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて説明したが、本発明のサンプルホールド回路及びフィードスルー抑制方法は、上記実施形態にのみ限定されるものではなく、上記実施形態の構成から種々の修正及び変更を施したものも、本発明の範囲に含まれる。 As described above, the present invention has been described based on the preferred embodiments. However, the sample hold circuit and the feedthrough suppression method of the present invention are not limited to the above embodiments, and various configurations are possible from the configuration of the above embodiments. Modifications and changes are also included in the scope of the present invention.
10:入力差動対(入力段差動増幅回路)
20、50:ホールド回路
30、60:出力バッファ
40、70:補正回路
80:差動アンプ(出力差動対)
R1〜R5:抵抗
Ch、Ch2:ホールド容量
Tr1〜Tr10:トランジスタ
I1、I2:電流源
10: Input differential pair (input stage differential amplifier circuit)
20, 50: hold circuit 30, 60: output buffer 40, 70: correction circuit 80: differential amplifier (output differential pair)
R1 to R5: resistors Ch, Ch2: hold capacitors Tr1 to Tr10: transistors I1, I2: current sources
Claims (8)
前記入力段差動増幅回路の一方の出力端に接続され、サンプリングクロック信号に基づいて、前記差動信号のうちの一方を出力するサンプル動作と、出力電圧を保持するホールド動作とを行うホールド回路と、
前記ホールド回路の出力をバッファリングする出力バッファと、
前記ホールド動作時に、前記ホールド回路で生じるフィードスルーと逆相のフィードスルーを生じ、該生じたフィードスルーを前記出力バッファの出力に加える補正回路とを備えるサンプルホールド回路。 An input stage differential amplifier circuit that amplifies and outputs a differential signal at a predetermined amplification rate; and
A hold circuit that is connected to one output terminal of the input stage differential amplifier circuit and performs a sample operation for outputting one of the differential signals based on a sampling clock signal and a hold operation for holding an output voltage; ,
An output buffer for buffering the output of the hold circuit;
A sample-and-hold circuit including a correction circuit that generates a feedthrough having a phase opposite to that of the feedthrough generated in the hold circuit during the hold operation, and adds the generated feedthrough to the output of the output buffer.
前記逆相側ホールド回路の出力をバッファリングする逆相側出力バッファと、
前記ホールド動作時に、前記逆相側ホールド回路で生じるフィードスルーと逆相のフィードスルーを生じ、該生じたフィードスルーを前記逆相側出力バッファの出力に加える逆相側補正回路とを更に備える、請求項1乃至3の何れか一に記載のサンプルホールド回路。 A negative-phase side hold circuit that is connected to the other output terminal of the input stage differential amplifier circuit and performs a sample operation for outputting the other of the differential signals and a hold operation for holding an output voltage based on a sampling clock signal When,
A negative phase side output buffer for buffering the output of the negative phase side hold circuit;
And a negative phase side correction circuit for generating a feedthrough in the negative phase with the feedthrough generated in the negative phase side hold circuit during the hold operation, and adding the generated feedthrough to the output of the negative phase side output buffer. The sample and hold circuit according to any one of claims 1 to 3.
前記ホールド動作時に、前記ホールド回路で生じるフィードスルーと逆相のフィードスルーを発生し、該発生したフィードスルーを前記ホールド回路の出力に加えるサンプルホールド回路におけるフィードスルー抑制方法。 One of the differential signals is input to a hold circuit that performs a sample operation and a hold operation based on the sampling clock signal,
A feedthrough suppression method in a sample and hold circuit that generates a feedthrough having a phase opposite to that of the feedthrough generated in the hold circuit during the hold operation, and adds the generated feedthrough to the output of the hold circuit.
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