JPH061639B2 - サンプルホ−ルド回路 - Google Patents

サンプルホ−ルド回路

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JPH061639B2
JPH061639B2 JP62099404A JP9940487A JPH061639B2 JP H061639 B2 JPH061639 B2 JP H061639B2 JP 62099404 A JP62099404 A JP 62099404A JP 9940487 A JP9940487 A JP 9940487A JP H061639 B2 JPH061639 B2 JP H061639B2
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JP
Japan
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transistor
emitter
circuit
collector
diode
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JP62099404A
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JPS63263698A (ja
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一也 曽根
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NEC Corp
Original Assignee
Nippon Electric Co Ltd
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明はアナログ信号の瞬時値を標本化しこれを保持す
るサンプルホールド回路に関し、特に高速のアナログ信
号を取り扱い、集積回路に適用して有効な技術に関す
る。
(従来の技術) 従来、この種のサンプルホールド回路として、第2図に
示すような回路があるが、その動作を以下に述べる。
いま、第2図において、サンプルホールド制御入力端子
3および4(通常、入力端子4には入力端子3に対して
位相が180度異なる矩形波の反転入力が入力される。)
の制御入力電圧SH,▲▼がそれぞれハイレベル状
態“H”,ロウレベル状態“L”(以下、単に“H”お
よび“L”と示す。)にある場合には差動トランジスタ
対Q4,Q5および差動トランジスタ対Q6,Q7のうちト
ランジスタQ4,Q7が共に導通状態、トランジスタ
5,Q6が共にしゃ断状態となり本回路の状態はサンプ
ルモードとなる。すなわち、入力端子1から入力される
アナログ入力信号VinはトランジスタQ1のベースに印
加され、Q1はエミッタフォロワ動作をする。Q1のエミ
ッタに接続されたダイオードD1ないしD3はレベルシフ
ト回路として動作し、その電流は定電流源I4により供
給される。Q1のベースエミッタ間電圧をVBE1,ダイオ
ードD1ないしD3の順方向電圧をすべて等しいと仮定し
Dとおくと、トランジスタQ2のベースに印加される電
圧はVin−VBE1+3VDとなる。定電流源I4の電流と
1の動作電流とを加え合せた電流はQ4を介して定電流
源I1の電流となる。エミッタにホールド容量CHが接続
されエミッタフォロワ動作をするQ2は上記Vin−VBE1
+3VDの電圧をベースに受けCHを充電する。この時の
2のベースエミッタ間電圧をVBE2とおくとCHの電位
はVin−(VBE1+VBE2)+3VDとなり、Vinに対し
て電位が3VD−(VBE1+VBE2)レベルシフトされて
追従する。さらに、第2図に示すようにQ2のエミッタ
にベースが接続されたトランジスタQ8および定電流源
3とからなるエミッタフォロワ回路を接続し、Q8のエ
ミッタすなわち出力端子2より出力信号V0を取り出す
ようにした場合には、Q8のベースエミッタ間電圧がV
BE8の時、V0はVin−(VBE1+VBE2+VBE8)+3VD
となる。ここで、Q1,Q2,Q8,D1ないしD3の各素
子の電流密度が等しくなるよう設定するとVBE1+VBE2
+VBE8≒3VDとおくことができ、その結果Vin≒V0
とすることが可能となる。すなわち、サンプルモードに
おいては出力信号V0は入力信号Vinに等しく追従する
ことになる。
次に、SH,▲▼がそれぞれ“L”,“H”の場
合、Q4,Q7が共にしゃ断状態、Q5,Q6が共に導通状
態になり、本回路はホールドモードとなる。すなわち、
7,Q2がしゃ断状態となるからCHの充電動作は停止
され、ベースがCHの接地側でない一端に接続されたト
ランジスタQ3が動作を開始して、CHの電位Vin+VD
の値は保持される。この時、定電流源I1,I2の電流は
ダイオードD4およびQ5,Q6を介して定電流源I4から
と、Q3およびQ5,Q6を介して電源線5より供給され
る。
以上に述べたように、第2図により、サンプルモードに
おいては入力信号Vinに出力信号V0が追従(V0
in)し、ホールドモードに状態が切り換わるとVin
瞬時値を保持するというサンプルホールド回路の機能が
実行される。
(発明が解決しようとする問題点) 上述した従来のサンプルホールド回路においてはホール
ドモードの際、ホールド容量CHに接続されたトランジ
スタのバイアス電流(ベース電流)IBが原因で、出力
信号V0がIB/CHなる率で漸時減少傾向を呈する、い
わゆるドループ特性を示す。
高速の入力信号を扱う場合には、一般に素子の動作電流
を大きく設定する必要があるのでバイアス電流も大きく
なり、第2図に示す従来例においてはドループが大きく
なりすぎ、サンプルホールド回路本来の保持機能を失う
ことになる。
また、ドループを小さくする目的で、バイアス電流IB
を小さくするために、ホールド容量CHに接続されるト
ランジスタとして接合形電界効果トランジスタあるいは
電流増幅率の大きなトランジスタが用いられることがし
ばしばある。しかし、他の部分とは異なる型式のトラン
ジスタを極く一部とはいえ採用すると、集積回路化にお
いて、標準的な集積回路プロセスに加え上記の特殊なト
ランジスタを同時に作り込むためのプロセスを必要とす
ることになるので集積化プロセスが複雑かつ高価なもの
になるという不都合が生ずる。
ドループ特性を改善するために、ホールド容量CHに接
続されるトランジスタをダーリントン接続形式とした
り、あるいはバイアス電流補償回路を新たに設けること
等の回路技術を用いたり、ホールド容量CHの値を大き
くしたりする処置のように、複雑かつ高価な集積回路プ
ロセスを必要としない対策が考えられる。しかし、この
ような回路の採用は本質的に回路応答の高速化には適当
ではなく、サンプルモードにおける速い変化の入力信号
に回路の応答が追従できなくなるという問題を生ずる。
(問題点を解決するための手段) 本発明のサンプルホールド回路は、サンプルホールドさ
れるアナログの入力信号がベースに入力されコレクタが
電源に接続された第1のトランジスタと、前記第1のト
ランジスタのエミッタにカソード側が接続された単一若
しくは複数のダイオードまたはダイオード接続されたト
ランジスタからなり第1のダイオード素子と、前記第1
のダイオード素子のアノード側に接続された定電流源
と、前記第1のトランジスタのエミッタにアノード側が
接続されカソード側が前記定電流源に接続された第2の
ダイオードまたはダイオード接続されたトランジスタ
と、一方のトランジスタのコレクタが前記第1のトラン
ジスタのエミッタに接続され他方のトランジスタのコレ
クタが前記第1のダイオード素子のアノード側に接続さ
れた第1の差動回路と、ベースが前記第1のダイオード
素子のアノード側に接続されコレクタが電源に接続され
エミッタにホールド容量が接続された第2のトランジス
タと、一方のトランジスタのコレクタが電源に接続され
他方のトランジスタのコレクタが前記第2のトランジス
タのエミッタに接続された第2の差動回路とを有してい
る。
(作用) 本発明では、動作電流を差動スイッチにより制御する形
式のアナログスイッチを入力回路として用い、サンプル
モードとホールドモードとの切り換えを行なう。そし
て、ホールドモードにおける差動対の動作電流として第
1のトランジスタから第2のダイオード(又はダイオー
ド接続されたトランジスタ)の経路、定電流源および電
源線から直接に電流の供給をすることにより第2のトラ
ンジスタ(ホールド容量充電用トランジスタ)をしゃ断
して、バイアス電流に起因するドループを無くしてい
る。
(実施例) 次に、本発明について図面を参照して説明する。第1図
は本発明の一実施例を示す回路図である。いま、サンプ
ルホールド制御入力端子13およびその反転入力端子14の
入力電圧SH,▲▼がそれぞれ“H”,“L”の状
態、すなわち本回路の状態がサンプルモードの場合に
は、差動トランジスタ対Q14,Q15および差動トランジ
スタ対Q16,Q17のうちトランジスタQ14,Q17が共に
導通状態、トランジスタQ15,Q16が共にしゃ断状態と
なる。入力端子11から入力されるアナログ信号Vinはト
ランジスタQ11のベースに印加されトランジスタQ11
エミッタフォロワ動作をする。トランジスタQ11のエミ
ッタに接続されたダイオードD11,D12,D13は定電流
源I14より電流を供給されレベルシフト回路として動作
する。この時、定電流源I11の電流はI14の電流とQ11
の動作電流を加えたものとなる。エミッタにホールド容
量CHが接続されたトランジスタQ12はエミッタフォロ
ワ動作をし、CHを充電する。Q11,Q12のベースエミ
ッタ間電圧をそれぞれVBE11,VBE12、ダイオードD11
ないしD13の順方向電圧をすべて等しくVDと仮定でき
るとすればCHの電位は、Vin−(VBE11+VBE12)+
3VDとおくことができ、Vinに対して3VD−(VBE11
+VBE12)だけレベルシフトして入力に追従する。さら
に、第1図に示すようにQ12のエミッタにベースが接続
されたトランジスタQ18および定電流源I13とからなる
エミッタフォロワ回路を付加し、Q18のエミッタすなわ
ち出力端子12から出力信号V0を取り出すようにした場
合、Q18のベースエミッタ間電圧がVBE18であるとする
とV0=Vin−(VBE11+VBE12+VBE18)−3VDとな
る。ここでQ11,Q12,Q18,D11ないしD13の各素子
の電流密度を等しく設定するとVBE11+VBE12≒2
D,VBE11+VBE12+VBE18)≒3VDとすることが可
能であり、従ってCHの電位はVin+VD、出力電圧V0
=Vinとなり、それぞれサンプルモードにおいては入力
信号Vinに追従する。
SH,▲▼がそれぞれ“L”,“H”の場合、すな
わちQ14,Q17が共にしゃ断状態、Q15,Q16が共に導
通状態になると、本回路はホールドモードとなる。サン
プルモードにおいてはエミッタフォロワ動作をし、CH
の充電を行なっていたQ12がダイオードD14の導通によ
りしゃ断状態となり、充電動作を停止し、CHの電位V
in+VDの瞬時値が保持される。すなわち、導通状態に
あるQ15,Q16の動作電流は、Q16に関しては電源線15
から供給され、またQ15に関してはI14の電流および電
源線15,Q11,D14の経路で流れる電流を加算したもの
である。従って、Q12に対してはバイアス電流が供給さ
れなくなり、Q12はしゃ断状態となる。
第1図に示すように、負荷を駆動するため実用上出力部
にエミッタフォロワを付加した例においては、トランジ
スタQ18とホールド容量CHの漏れ電流は無視し得るも
のとしてQ18の電流増幅率 いては、トランジスタQ3,Q8の電流増幅率をhFEと仮
定すると となるため、各定電流源の値を仮にI1=I2=I3=I
13,I1=2・I4と仮定すると となる。第1図に実施例のドループレイトは となるから、本実施例の回路によればドループレイトを
従来例の2/5と大幅に低減することが可能となる。
(発明の効果) 以上説明したように、本発明によればアナログ信号の瞬
時値を標本化し、さらにこれを保持する回路すなわちサ
ンプルホールド回路において、特に集積回路を考慮した
場合、標本化時の追従速度を損わずに、かつ接合形電界
効果トランジスタ等の特殊な素子を同時に作り込むため
の複雑すなわち高価な集積回路プロセスを要することが
なく、標準的なプロセスにより、その保持特性を従来の
回路に比較して2倍以上向上させることが可能となる効
果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す回路図、第2図は従来
例の回路図である。 1,11…入力端子、2,12……出力端子、3,4,13,
14…制御入力端子、5,6,15,16…電源線、Q1
8,Q11〜Q18…トランジスタ、D1〜D4,D11〜D
14…ダイオード、CH…ホールド容量、I1〜I4,I11
〜I14…定電流源。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】サンプルホールドされるアナログの入力信
    号がベースに入力されコレクタが電源に接続された第1
    のトランジスタと、前記第1のトランジスタのエミッタ
    にカソード側が接続された単一若しくは複数のダイオー
    ドまたはダイオード接続されたトランジスタからなる第
    1のダイオード素子と、前記第1のダイオード素子のア
    ノード側に接続された定電流源と、前記第1のトランジ
    スタのエミッタにアノード側が接続されカソード側が前
    記定電流源に接続された第2のダイオードまたはダイオ
    ード接続されたトランジスタと、一方のトランジスタの
    コレクタが前記第1のトランジスタのエミッタに接続さ
    れ他方のトランジスタのコレクタが前記第1のダイオー
    ド素子のアノード側に接続された第1の差動回路と、ベ
    ースが前記第1のダイオード素子のアノード側に接続さ
    れコレクタが電源に接続されエミッタにホールド容量が
    接続された第2のトランジスタと、一方のトランジスタ
    のコレクタが電源に接続され他方のトランジスタのコレ
    クタが前記第2のトランジスタのエミッタに接続された
    第2の差動回路とを具備してなることを特徴とするサン
    プルホールド回路。
JP62099404A 1987-02-16 1987-04-21 サンプルホ−ルド回路 Expired - Lifetime JPH061639B2 (ja)

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US07/155,251 US4806790A (en) 1987-02-16 1988-02-12 Sample-and-hold circuit

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JPS63263698A JPS63263698A (ja) 1988-10-31
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