JPH07169292A - Cmosサンプルホールド回路 - Google Patents

Cmosサンプルホールド回路

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JPH07169292A
JPH07169292A JP5312071A JP31207193A JPH07169292A JP H07169292 A JPH07169292 A JP H07169292A JP 5312071 A JP5312071 A JP 5312071A JP 31207193 A JP31207193 A JP 31207193A JP H07169292 A JPH07169292 A JP H07169292A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gate
type mosfet
source
gsp
gsn
Prior art date
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Pending
Application number
JP5312071A
Other languages
English (en)
Inventor
Mitsuo Tamura
光夫 田村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electronics Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electronics Corp filed Critical Matsushita Electronics Corp
Priority to JP5312071A priority Critical patent/JPH07169292A/ja
Publication of JPH07169292A publication Critical patent/JPH07169292A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 クロックリークを除去し、高S/Nを実現す
る。 【構成】 N型MOSFET1の非飽和領域のゲート・
ソース間容量CGSN とホールド容量CH の和に対するN
型MOSFET1の非飽和領域のゲート・ソース間容量
GSN の比CGSN /(CGSN +CH )とN型MOSFE
T1のゲート・ソース間電圧VGSN とN型MOSFET
1のしきい値電圧VTNの差(VGSN −VTN)との積〔C
GSN /(CGSN +CH )〕×(VGSN −VTN)と、P型
MOSFET2の非飽和領域のゲート・ソース間容量C
GSP とホールド容量CH の和に対するP型MOSFET
2の非飽和領域のゲート・ソース間容量CGSP の比C
GSP /(CGSP +CH )とP型MOSFET2のゲート
・ソース間電圧VGSP とP型MOSFET2のしきい値
電圧VTPの差(VGSP −VTP)との積〔CGSP /(CGS
P +CH )〕×(VGSP −VTP)とを等しく設定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、アナログ信号のサン
プルホールドに用いることができるCMOSサンプルホ
ールド回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】映像信号などのアナログ信号をサンプル
ホールドするサンプルホールド回路は、デジタル信号処
理の重要性が増す中、より高精度、高速、高S/Nのも
のが要求されている。高S/Nを達成するには、サンプ
ルホールドされた信号にリークするサンプリングパルス
すなわちクロックパルスを最小限にする必要がある。
【0003】以下、従来のCMOSサンプルホールド回
路について図2および図3を参照しながら説明する。図
2は従来のCMOSサンプルホールド回路の構成を示す
ものであり、図3はMOSFETのゲート容量の動作点
依存性を示すものである。図2において、3はN型MO
SFETで、CGNはN型MOSFET3のゲート容量で
ある。4はP型MOSFETで、CGPはP型MOSFE
T4のゲート容量であり、それぞれドレインどうし、ソ
ースどうしが共通接続されている。CH はN型MOSF
ET3およびP型MOSFET4の共通ソースに接続し
たホールド容量である。
【0004】φはN型MOSFET3のゲート入力パル
ス、/φ(/φはφの反転信号を表す)はP型MOSF
ET4のゲート入力パルスであり、これらは同振幅逆位
相のパルスである。さらに、CMOSアナログスイッチ
を構成するN型MOSFET3とP型MOSFET4の
各ゲート面積は等しく構成されている。
【0005】図3において、COXはゲート面積およびゲ
ート酸化膜厚で決定される容量、すなわち(ゲート酸化
膜の誘電率)×(ゲート面積)÷(ゲート酸化膜厚)で
ある。COLはソースまたはドレインを形成する拡散層と
ゲートのオーバーラップ面積およびゲート酸化膜厚で決
定される容量、すなわち(ゲート酸化膜の誘電率)×
(ソースまたはドレインを形成する拡散層とゲートのオ
ーバーラップ面積)÷ゲート酸化膜厚である。CGB,C
GS,CGDは、各々ゲート・基板間容量、ゲート・ソース
間容量、ゲート・ドレイン間容量である。
【0006】以上のように構成された従来のCMOSサ
ンプルホールド回路について、以下その動作を説明す
る。まず、従来のクロックパルスリークについての考え
方を説明する。クロックパルスリークは、〔数1〕に示
すように、ゲートに印加されるサンプリングパルス(ゲ
ート入力パルス)φと、アナログスイッチに用いるMO
SFETのゲート容量CG とホールド容量CH の容量比
で決定されると考えている。さらに、MOSFETのゲ
ート容量CG はゲート面積とゲート酸化膜厚で決定され
る、すなわち図3のCOXであると考えている。
【0007】
【数1】
【0008】したがって、CMOSアナログスイッチを
構成するとき、N型MOSFET3での〔数1〕で表さ
れるクロックパルスリークとP型MOSFET4での
〔数1〕で表されるクロックパルスリークが同振幅逆位
相、すなわち〔数2〕の関係を満たせば、クロックパル
スリークが相殺されると考え、CMOSアナログスイッ
チを構成するN型MOSFET3とP型MOSFET4
の各ゲート面積を等しくしている。
【0009】
【数2】
【0010】
【発明が解決しようとする課題】このような従来のCM
OSサンプルホールド回路では、MOSFETのゲート
容量CG がゲート酸化膜厚やMOSFETの寸法のみで
決定されると考えており、図3に示すようなMOSFE
Tのゲート容量CG の動作点依存性を考慮していなかっ
たのでクロックパルスリークの除去が不十分であり、高
S/Nを達成するには、クロック成分を除去することが
必要で、このためにフィルタや、ダミーのサンプルホー
ルド回路と差動アンプも必要であるという問題があっ
た。
【0011】この発明は上記課題を解決するもので、ク
ロックパルスリークを十分に除去でき高S/Nを達成で
きるCMOSサンプルホールド回路提供することを目的
としている。
【0012】
【課題を解決するための手段】この発明のCMOSサン
プルホールド回路は、ドレインどうしおよびソースどう
しをそれぞれ共通接続したN型MOSFETおよびP型
MOSFETからなるアナログスイッチと、N型MOS
FETおよびP型MOSFETの共通ソースに接続した
ホールド容量とからなる。
【0013】そして、N型MOSFETの非飽和領域の
ゲート・ソース間容量CGSN とホールド容量CH の和
(CGSN +CH )に対するN型MOSFETの非飽和領
域のゲート・ソース間容量CGSN の比CGSN /(CGSN
+CH )とN型MOSFETのゲート・ソース間電圧V
GSN とN型MOSFETのしきい値電圧VTNの差(VGS
N −VTN)との積〔CGSN /(CGSN +CH )〕×(V
GSN −VTN)と、P型MOSFETの非飽和領域のゲー
ト・ソース間容量CGSP とホールド容量CH の和(C
GSP +CH )に対するP型MOSFETの非飽和領域の
ゲート・ソース間容量CGSP の比CGSP /(CGSP +C
H )とP型MOSFETのゲート・ソース間電圧VGSP
とP型MOSFETのしきい値電圧VTPの差(VGSP
TP)との積〔CGSP /(CGSP +CH )〕×(VGSP
−VTP)とを等しく設定している。
【0014】
【作用】この発明の構成によれば、MOSFETのゲー
ト・ソース間容量の動作点依存性を考慮することによ
り、N型MOSFETのクロック成分のリークとP型M
OSFETのクロック成分のリークとをちょうどキャン
セルすることができて、クロック成分の除去を十分に行
うことができる。したがって、フィルタや、ダミーのサ
ンプルホールド回路と差動アンプも必要とせずにサンプ
ルホールドされた信号へのクロックパルスリークを除去
でき、IC化に最適化である。
【0015】
【実施例】以下、この発明の一実施例について図1を参
照しながら説明する。図1は、この発明の一実施例のC
MOSサンプルホールド回路の構成を示すものである。
図1において、1はゲート幅またはゲート長が〔数3〕
を満足する、しきい値電圧VTNのN型MOSFETであ
り、CGSN はN型MOSFET1の非飽和動作領域にお
けるゲート・ソース間容量である。2はゲート幅または
ゲート長が〔数3〕を満足する、しきい値電圧VTPのP
型MOSFETで、CGSP はP型MOSFET2の非飽
和動作領域におけるゲート・ソース間容量である。CH
はホールド容量である。V3 はホールド電位であり、N
型MOSFET1およびP型MOSFET2のソース電
位となる。φは振幅がV4 であるN型MOSFET1の
ゲート入力パルスであり、/φは振幅がV5 であり位相
がゲート入力パルスφと反転したP型MOSFET2の
ゲート入力パルスである。
【0016】
【数3】
【0017】以上のように構成されたこの実施例のCM
OSサンプルホールド回路について、以下その動作を説
明する。まず、この発明の原理となるクロックパルスリ
ークについての考え方を説明する。CMOSサンプルホ
ールド回路のアナログスイッチに用いるMOSFET
は、ゲートにパルスが印加されてオン状態にあるとき
は、非飽和動作領域で作用している。
【0018】したがって、MOSFETの非飽和動作領
域におけるゲート・ソース間容量をCGS、ゲート・ソー
ス間電圧をVGS、しきい値電圧をVT 、またホールド容
量をCH とすると、クロックパルスリークは〔数4〕と
なる。
【0019】
【数4】
【0020】したがって、CMOSアナログスイッチを
構成するとき、N型MOSFET1での〔数4〕で表さ
れるクロックパルスリークとP型MOSFET2での
〔数4〕で表されるクロックパルスリークが同振幅逆位
相、すなわち〔数5〕の関係を満たせば、クロックパル
スリークが相殺される。
【0021】
【数5】
【0022】なお、〔数5〕において、VGSN はN型M
OSFET1のゲート・ソース間電圧で(V4 −V3
に等しい。VGSP はP型MOSFET2のゲート・ソー
ス間電圧で、(V5 −V3 )に等しい。この実施例のC
MOSサンプルホールド回路においては、CMOSアナ
ログスイッチを構成するN型MOSFET1およびP型
MOSFET2の各々ゲート幅またはゲート長が〔数
3〕すなわち〔数5〕を満たすので、クロックパルスリ
ークはちょうど相殺される。
【0023】
【発明の効果】この発明のCMOSサンプルホールド回
路によれば、N型MOSFETの非飽和領域のゲート・
ソース間容量CGSN とホールド容量CH の和(CGSN
H )に対するN型MOSFETの非飽和領域のゲート
・ソース間容量CGSN の比CGS N /(CGSN +CH )と
N型MOSFETのゲート・ソース間電圧VGSN とN型
MOSFETのしきい値電圧VTNの差(VGSN −VTN
との積〔CGSN /(CGS N +CH )〕×(VGSN
TN)と、P型MOSFETの非飽和領域のゲート・ソ
ース間容量CGSP とホールド容量CH の和(CGSP +C
H )に対するP型MOSFETの非飽和領域のゲート・
ソース間容量CGSP の比CGSP /(CGSP +CH )とP
型MOSFETのゲート・ソース間電圧VGSP とP型M
OSFETのしきい値電圧VTPの差(VGSP −VTP)と
の積〔CGSP /(CGSP +CH )〕×(VGSP −VTP
とを等しく設定しているので、クロック成分を除去する
ために、フィルタや、ダミーのサンプルホールド回路と
差動アンプも必要とせずにサンプルホールドされた信号
へのクロックパルスリークを十分に除去でき、高S/N
を実現でき、IC化に最適化である。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例のCMOSサンプルホール
ド回路の回路図である。
【図2】従来のCMOSサンプルホールド回路の回路図
である。
【図3】MOSFETのゲート容量の動作点依存性を示
す特性図である。
【符号の説明】
1 N型MOSFET 2 P型MOSFET CGSN ゲート・ソース間容量 CGSP ゲート・ソース間容量 CH ホールド容量

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ドレインどうしおよびソースどうしをそ
    れぞれ共通接続したN型MOSFETおよびP型MOS
    FETからなるアナログスイッチと、前記N型MOSF
    ETおよびP型MOSFETの共通ソースに接続したホ
    ールド容量とからなるCMOSサンプルホールド回路で
    あって、 前記N型MOSFETの非飽和領域のゲート・ソース間
    容量CGSN と前記ホールド容量CH の和(CGSN
    H )に対する前記N型MOSFETの非飽和領域のゲ
    ート・ソース間容量CGSN の比CGSN /(CGSN
    H )と前記N型MOSFETのゲート・ソース間電圧
    GSN と前記N型MOSFETのしきい値電圧V TNの差
    (VGSN −VTN)との積〔CGSN /(CGSN +CH )〕
    ×(VGSN −VTN)と、 前記P型MOSFETの非飽和領域のゲート・ソース間
    容量CGSP と前記ホールド容量CH の和(CGSP
    H )に対する前記P型MOSFETの非飽和領域のゲ
    ート・ソース間容量CGSP の比CGSP /(CGSP
    H )と前記P型MOSFETのゲート・ソース間電圧
    GSP と前記P型MOSFETのしきい値電圧V TPの差
    (VGSP −VTP)との積〔CGSP /(CGSP +CH )〕
    ×(VGSP −VTP)とを等しく設定したことを特徴とす
    るCMOSサンプルホールド回路。
JP5312071A 1993-12-13 1993-12-13 Cmosサンプルホールド回路 Pending JPH07169292A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002319826A (ja) * 1998-10-21 2002-10-31 Parkervision Inc ダイナミックレンジを改良した相補的fetを使用して信号をダウン−コンバートする方法および回路
US7620378B2 (en) 1998-10-21 2009-11-17 Parkervision, Inc. Method and system for frequency up-conversion with modulation embodiments
US8354873B2 (en) 2010-02-09 2013-01-15 Seiko Instruments Inc. Transmission gate and semiconductor device

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2002319826A (ja) * 1998-10-21 2002-10-31 Parkervision Inc ダイナミックレンジを改良した相補的fetを使用して信号をダウン−コンバートする方法および回路
US7620378B2 (en) 1998-10-21 2009-11-17 Parkervision, Inc. Method and system for frequency up-conversion with modulation embodiments
US8354873B2 (en) 2010-02-09 2013-01-15 Seiko Instruments Inc. Transmission gate and semiconductor device

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Effective date: 20040914