JPH04247705A - 電圧比較集積回路装置 - Google Patents

電圧比較集積回路装置

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Publication number
JPH04247705A
JPH04247705A JP3013231A JP1323191A JPH04247705A JP H04247705 A JPH04247705 A JP H04247705A JP 3013231 A JP3013231 A JP 3013231A JP 1323191 A JP1323191 A JP 1323191A JP H04247705 A JPH04247705 A JP H04247705A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
switches
differential amplifier
voltage
switch
integrated circuit
Prior art date
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Pending
Application number
JP3013231A
Other languages
English (en)
Inventor
Kazukiyo Takahashi
一清 高橋
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SANSEI DENSHI JAPAN KK
Original Assignee
SANSEI DENSHI JAPAN KK
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Publication date
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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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、差動増幅器を用いて電
圧比較を行なう電圧比較集積回路装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の差動増幅器を用いた電圧比較を行
なう電圧比較集積回路装置は、その差動増幅器のオフセ
ット電圧を補償するために、回路構成を所謂「DCリス
トアラ」形式にしている。
【0003】第1図,第2図はその従来の電圧比較集積
回路装置の構成を示す。これらの図面に従って従来の電
圧比較集積回路装置の動作を説明する。
【0004】このようなDCリストアラにおいては、第
3図に示すように互いに逆相の関係にある2つのクロッ
ク信号CL,CL/(「/」は反転信号を意味する)を
「待機期間」と「動作期間」とを規定する信号として入
力する。第1図は前記待機期間状態を、第2図は動作期
間状態を表わす。第1図,第2図の回路は、1つの差動
増幅器DIFと、DIFのオフセット電圧を補償するた
めのスイツチ素子(Sと表記)等からなる補償回路とか
らなる。この補償回路は、DIFの非反転入力と反転入
力とを短絡するスイツチS2 と、オフセット出力を記
憶するキャパシタC1 ,C2 と、記憶動作時にオフ
セット電流を制御するスイツチS3 ,S4 等を有す
る。また、このDIFは非反転入力端子に、動作期間に
のみ入力信号を入力するためのスイツチS1 も有する
【0005】これらのスイツチS1 乃至S4 の開閉
動作について説明する。スイツチS1 は、第3図のク
ロック信号CLがハイレベル(CL/がローレベル)の
ときにゲートが開くようになっており、スイツチS2 
乃至S4 はクロック信号CLがローレベル(CL/が
ハイレベル)のときにゲートが開くようになっている。 当然のことであるが、CLがローレベルのときはスイツ
チS1 は閉じている。第1図は待機期間におけるスイ
ツチの開閉状態を、第2図は動作期間におけるそれを示
している。
【0006】信号CLがハイレベル(信号CL/がロー
レベル)である待機期間においては、スイツチS2 ,
S3 ,S4 が閉じて、スイツチS1 は開いている
から、増幅器DIFの非反転入力端子及び反転入力端子
には共に基準電圧VR1が入力される。従って、DIF
の2つの出力端子にはオフセット電圧(VOFF )が
発生し、このオフセット電圧はキャパシタC1 ,C2
 の夫々の一方の極に印加される。一方、キャパシタC
1 ,C2 の他方の端子には、スイツチS3 ,S4
 が閉じているために、基準電圧VR2が印加されてお
り、従って、キャパシタC1 ,C2 には、電位差V
R2−VOFF に相当する電荷がチャージされる。即
ち、DIFのオフセット電圧がキャパシタC1 ,C2
 に記憶される。
【0007】信号CLがローレベル(信号CL/がハイ
レベル)となる動作期間においては、スイツチS2 ,
S3 ,S4 は開き、スイツチS1 は閉じるから、
増幅器DIFの出力端子には、 G(Vin−VR1)+VOFF  (ここで、Gはゲイン)が現われるものの、キャパシタ
C1 ,C2 のチャージにより、VOFF はキヤン
セルされることになる。
【0008】
【発明が解決しようとしている課題】このような従来の
電圧比較回路においては、待機期間と動作期間とを、制
御信号をスイツチ素子に入力することにより発生せし、
待機期間中にオフセット電圧を記憶し、動作期間中に、
この記憶したオフセット値を効かすというものである。 しかしながら、これらの待機期間と動作期間とを発生せ
しめるために、スイツチが動作することとなり、このス
イツチのオン/オフ動作によるコモンモードのノイズの
発生が危倶される。
【0009】特に増幅器DIFは差動構造になっている
ために、ノイズがコモンモードで入力される分には、原
理的には、そのノイズが問題となることはない。しかし
ながら、第1図,第2図をみても分るように、スイツチ
S1 は、2つの入力端子のうちの非反転入力端子のラ
インにのみ入力されている。即ち、信号源インピーダン
スと基準電源インピーダンスが一般的に異なるので、ス
イツチS1 ,S2 によって引き起こされる雑音電圧
が差動増幅器の2つの入力に対称に入力されない。この
非対称性がそのまま雑音となって電圧比較の分解能を低
下させるのである。
【0010】また更に、上記従来の回路構成は次のよう
な問題をはらんでいる。即ち、電圧比較という応用分野
では、基準電圧(VR1)の範囲を大きくとることがで
きれば、それだけ入力ダイナミックレンジが拡がる。し
かしながら、この従来回路では、VR1が直接入力され
ているために、前記ダイナミックレンジは差動増幅器の
同相入力ダイナミックレンジにより決まってしまうので
ある。
【0011】そこで本発明の目的は、上記従来技術の問
題点を除去するために提案されたものであり、分解能の
高い電圧比較集積回路装置を提案するものである。
【0012】更に本発明の他の目的は、同相入力ダイナ
ミックレンジが大きくとれる電圧比較集積回路装置を提
案するものである。
【0013】
【課題を解決するための手段】上記課題を達成するため
の本発明の構成は、差動増幅器と、この差動増幅器のオ
フセット電圧をキヤンセルするためのオフセット電圧の
サンプルホールド回路とを具備した電圧比較集積回路装
置において、前記差動増幅器の2つの入力の夫々に設け
られた2組のスイツチグループであって、前記差動増幅
器の2つの入力の夫々に対して同電位の第1の基準電圧
を導く第1と第2のスイツチからなる第1スイツチグル
ープと、前記差動増幅器の2つの入力の夫々に対して比
較対称の入力電圧と第2の基準電圧とを導く第3と第4
のスイツチからなる第2スイツチグループとを具備し、
前記2組のスイツチグループは互いに背反のタイミング
で開閉することを特徴とする。
【0014】上記2つのグループのスイツチは、入力に
ついて対称に設定されているので、スイツチから発生す
るノイズは差動増幅器の各々の入力については同一とな
る。
【0015】本発明の更に他の構成は、上記構成に加え
て、前記スイツチグループの各々の後段に、前記差動増
幅器の2つの入力の夫々をキャパシタ結合するための夫
々のキャパシタと前記差動増幅器の各々の入力端子に第
3の基準電位を供給する第5,第6のスイツチにより開
閉可能な基準電圧回路とを更に具備し、上記第5,第6
のスイツチは、前記第1のスイツチグループのスイツチ
と同タイミングで開閉することを特徴とする。
【0016】即ち、上記キャパシタには、前記第1の基
準電位と第3の基準電位の差分が充電される。
【0017】
【実施例】以下、添付図面を参照して本発明を適用した
好適な実施例を2つ(第1,第2実施例)挙げて説明す
る。第1実施例(第4図,第5図)は分解能の向上を目
ざしたものであり、第2実施例(第6図,第7図)は第
1実施例を発展させて、同相入力ダイナミックレンジを
改善したものである。
【0018】また、これらの実施例においては、第1図
の従来例と同じ構成要素であるものについては同一参照
記号を付してある。
【0019】第1実施例について、第4図は待機期間に
おけるスイツチ動作を、第5図は動作期間におけるそれ
を示している。即ち、DIFの非反転入力端子には、ス
イツチS5 を介してのVinとスイツチS6 を介し
てのVR1とが入力され、また反転入力端子には、スイ
ツチS7 を介してのVR1とスイツチS8 を介して
のVR1とが入力される。信号CLがハイレベルとなる
待機期間にはスイツチS6 ,S8 ,S3 ,S4 
が閉じ(第4図)、信号CL/がハイレベルとなる動作
期間にはスイツチS5 ,S7 が閉じる(第5図)。 即ち、待機期間においても、動作期間においても、各入
力端子に信号が入力される際にその信号が通るスイツチ
の数は同じである。従って、それらのスイツチのインピ
ーダンスを同じに設定すれば、スイツチにより誘起され
る雑音電圧は2つの入力端子に対称に入力されるので分
解能が損なわれることはない。
【0020】次に、第6図,第7図を用いて第2実施例
を説明する。この第2実施例は、第1実施例の回路に対
して更に、キャパシタC3 ,C4 とスイツチS9 
,S10を付加したものである。即ち、キャパシタC3
 ,C4 は夫々、DIFの入力ラインにAC結合とな
るように設けられ、スイツチS9 ,S10は夫々、D
IFの入力端子に基準電圧VR2を与える。スイツチS
9 ,S10はクロック信号CLにより制御され、待機
期間に閉じるようになっている。
【0021】従って、この第2実施例においては、待機
期間中は、スイツチS9 ,S10が閉じられることに
よりDIFの入力には同電位(VR2)が入力されるの
で、DIFはオフセット電圧を出力し、その結果、キャ
パシタC1 ,C2 にそのオフセット電圧が記憶され
る。また、スイツチS6 ,S8 が閉じることにより
、キャパシタC3 ,C4 は、夫々、 VR1−VR2 をチャージする。
【0022】待機モードから動作モードに移った時の回
路動作について説明する。このときは、キャパシタC3
 ,C4 の機能は前述のものと同じである。スイツチ
S6 ,S8 が開きスイツチS5 ,S7 が閉じる
とことにより、DIFの非反転入力端子には、 Vin+VR2−VR1 が入力され、反転入力端子には、 VR1+VR2−VR1 が入力される。換言すれば、入力信号Vinは電圧をベ
ースにした信号に変換されてDIFに入力される。従っ
て、等価的に同相入力ダイナミックレンジが拡大したこ
とになる。そして入力信号Vinのダイナミックレンジ
はキャパシタC3 ,C4 の耐圧(この耐圧は差動増
幅器のダイナミックレンジより遥かに大きい)にのみ制
限されるので、従来の比較回路がDIFの同相入力ダイ
ナミックレンジ自体に制限されるのに比して、数段向上
している。
【0023】本発明はその主旨を逸脱しない反転入力端
子で種々変形が可能である。
【0024】例えば、第4図,第5図の第1実施例にお
いて、待機期間中に、DIFの2つの入力に端子に入力
される基準電圧はVinの比較用のVR1とされていた
が、別個の電圧でもよい。
【0025】また同じ理由で、第2実施例においては、
スイツチS9 ,S10の基準電位VR2はVR1と同
じでも差し支えない。
【0026】スイツチは色々な回路構成が考えられる。 第8図は、信号CLがハイレベルでCL/がローレベル
のとき(待機期間)に閉じるスイツチの回路例であり、
第9図は信号CL/ハイレベルでCLがローレベルのと
き(動作期間)に閉じるスイツチの回路例である。
【0027】また、第10図はDIFの回路例である。
【0028】これらのスイツチやDIFはMOSトラン
ジスタで構成することができる。
【0029】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の電圧比較
集積回路装置の構成は、差動増幅器と、この差動増幅器
のオフセット電圧をキヤンセルするためのオフセット電
圧のサンプルホールド回路とを具備した電圧比較集積回
路装置において、前記差動増幅器の2つの入力の夫々に
設けられた2組のスイツチグループであって、前記差動
増幅器の2つの入力の夫々に対して同電位の第1の基準
電圧を導く第1と第2のスイツチからなる第1スイツチ
グループと、前記差動増幅器の2つの入力の夫々に対し
て比較対称の入力電圧と第2の基準電圧とを導く第3と
第4のスイツチからなる第2スイツチグループとを具備
し、前記2組のスイツチグループは互いに背反のタイミ
ングで開閉することを特徴とする。
【0030】従って、上記2つのグループのスイツチは
、入力について対称に設定されているので、スイツチか
ら発生するノイズは差動増幅器の各々の入力については
同一となるので、回路全体での分解能は高まる。
【0031】本発明の更に他の構成は、上記構成に加え
て、前記スイツチグループの各々の後段に、前記差動増
幅器の2つの入力の夫々をキャパシタ結合するための夫
々のキャパシタと前記差動増幅器の各々の入力端子に第
3の基準電位を供給する第5,第6のスイツチにより開
閉可能な基準電圧回路とを更に具備し、上記第5,第6
のスイツチは、前記第1のスイツチグループのスイツチ
と同タイミングで開閉することを特徴とする。
【0032】即ち、上記キャパシタには、前記第1の基
準電位と第3の基準電位の差分が充電されるので、回路
全体の同相入力ダイナミックレンジはキャパシタの特性
に依存するようになり、この特性は差動増幅器のダイナ
ミックレンジよりも大きい。。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の回路の動作を説明する図。
【図2】従来の回路の動作を説明する図。
【図3】DCリストアラのタイミング制御に使われるク
ロック信号のタイミングチヤート。
【図4】第1実施例の回路動作を説明する図。
【図5】第1実施例の回路動作を説明する図。
【図6】第2実施例の回路動作を説明する図。
【図7】第2実施例の回路動作を説明する図。
【図8】待機期間に閉じるスイツチの回路例を示す図。
【図9】動作期間に閉じるスイツチの回路例を示す図。
【図10】増幅器DIFの回路例を示す図。
【符号の説明】
DIF…差動増幅器 S…スイツチ C…キャパシタ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】差動増幅器と、この差動増幅器のオフセッ
    ト電圧をキヤンセルするためのオフセット電圧のサンプ
    ルホールド回路とを具備した電圧比較集積回路装置にお
    いて、前記差動増幅器の2つの入力の夫々に設けられた
    2組のスイツチグループであって、前記差動増幅器の2
    つの入力の夫々に対して同電位の第1の基準電圧を導く
    第1と第2のスイツチからなる第1スイツチグループと
    、前記差動増幅器の2つの入力の夫々に対して比較対称
    の入力電圧と第2の基準電圧とを導く第3と第4のスイ
    ツチからなる第2スイツチグループとを具備し、前記2
    組のスイツチグループは互いに背反のタイミングで開閉
    することを特徴とする電圧比較集積回路装置。
  2. 【請求項2】前記スイツチグループの各々の後段に、前
    記差動増幅器の2つの入力の夫々をキャパシタ結合する
    ための夫々のキャパシタと前記差動増幅器の各々の入力
    端子に第3の基準電位を供給する第5,第6のスイツチ
    により開閉可能な基準電圧回路とを更に具備し、上記第
    5,第6のスイツチは、前記第1のスイツチグループの
    スイツチと同タイミングで開閉することを特徴とする請
    求項の第1項に記載の電圧比較集積回路装置。
  3. 【請求項3】前記第1と第2の基準電圧は等しいことを
    特徴とする請求項の第1項に記載の電圧比較集積回路装
    置。
JP3013231A 1991-02-04 1991-02-04 電圧比較集積回路装置 Pending JPH04247705A (ja)

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JP (1) JPH04247705A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011061726A (ja) * 2009-09-14 2011-03-24 Toshiba Corp 半導体集積回路
JP2012095349A (ja) * 2004-02-23 2012-05-17 Sony Corp Ad変換方法およびad変換装置
JP2023165113A (ja) * 2022-05-02 2023-11-15 Toppanホールディングス株式会社 差動増幅回路

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JP2012095349A (ja) * 2004-02-23 2012-05-17 Sony Corp Ad変換方法およびad変換装置
JP2011061726A (ja) * 2009-09-14 2011-03-24 Toshiba Corp 半導体集積回路
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