JPS61264812A - 容量帰還形増幅器 - Google Patents

容量帰還形増幅器

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JPS61264812A
JPS61264812A JP10559185A JP10559185A JPS61264812A JP S61264812 A JPS61264812 A JP S61264812A JP 10559185 A JP10559185 A JP 10559185A JP 10559185 A JP10559185 A JP 10559185A JP S61264812 A JPS61264812 A JP S61264812A
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amplifier
capacitive element
charge
switch
integration
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JP10559185A
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Yasuyuki Matsutani
康之 松谷
Kuniharu Uchimura
内村 国治
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NTT Inc
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H19/00—Networks using time-varying elements, e.g. N-path filters
    • H03H19/004—Switched capacitor networks

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Filters That Use Time-Delay Elements (AREA)

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】 「産業上の利用分野」 この発明は容量素子又はスイツチトキヤパシタ回路で帰
還をかけて積分器又は加算器を構成した容置帰還形増幅
器に関する。
「従来の技術」 従来の積分器を構成した容置帰還形増幅器を第4図に示
す。入力端子11はスイッテトキャパシタ回路12を通
じて積分用増幅器13の反転入力端に接続され、積分用
増幅器13の非反転入力端は接地され、出力端は出力端
子14に接続されると共に積分容陵素子15を通じて反
転入力端に帰還接続される。スイツチトキヤパシタ回路
12においてスイッチトキャバシタ用容量素子16の一
端が接地され、曲端はスイツチトキヤパシタ用アナログ
スイッチ17を通じて入力端子11に接続されると共に
スイツチトキヤパシタ用アナログスイッチ18を通じて
積分用増幅器13の反転入力端に接続される。
この従来の容隈帰還形増幅器の動作を以下に説明する。
入力端子11の電位を、スイッチ17を閉ることにより
容量素子16に充電する。次にスイツチ17を開き、ス
イッチ18を閉る。すると増幅器13の反転入力端及び
非反転入力端間に電位差が生ずるため、増幅器13の出
力が変動し、増幅器13の両入力端の電位差がなくなる
ように債分容優素子15に電荷が更に充電される。この
とき容量素子16が放電した電荷と積分容量素子15に
充電された電荷とが同量となるので、この回路は積分器
として動作する。
入力端子をVi、容量素子16の容量を05、容量素子
15の容量をC,とじ、容量素子16に充電された電荷
を積分する前における出力端子14の出力電圧なり0、
積分後の出力電圧をvミ、積分用増幅器13の増幅率を
Gとする。積分前の容量素子16の電荷はQ!! = 
Vi ” Csであり、容量素子15の電荷はQ!=V
o・Cxである。積分後の容量素子16の電荷はΔ友゛
・C8となり、容量素子15の電荷は亙二土・vミ・C
t  となる。ここで積分前の電荷と積今後の電荷との
統和は変化しないため Qs+Qt=Vi”Cs+Vo’Ct=   −vo−
cx+!−v、−C6G     G となる。増幅率Gがかなり大きい場合は−vQ・C3=
Oとなるから、(1)式は(2)式となる。
Vi−Cs+Vo−Ct=V□・Cx (’、” ’=
’i、==o)(2)G− このことから積分用増幅器13の増幅率Gが大きいとき
は容量素子16に充電された電荷が容量素子15に完全
に積分されろことがわかる。
「発明が解決しようとする問題点」 しかし増幅率Gが小さい場合は上さ0とはなら一 ない。このため容量素子16に電荷が残ってしまい、完
全には、容量素子15に積分されないため積分の精度劣
化が生ずるといった問題点があった。
[問題点を解決するための手段] この発明は増幅器の増幅率が小さいときに生ずる積分、
加算の精度劣化を補償するためのもので第1−幅器の出
力端と第1入力端との間(−容量素子又はスイツチトキ
ャパシタ回路で帰還をかけた容放帰還形増幅器において
、上記第1増幅器の面入力端間に第2増幅器が接続され
、その第2増幅器の出力端と第1増幅器の第1入力端と
の間にスイツチトキャパシタ回路が挿入される。第1増
幅器の面入力端間の電位差を第2増幅器で増幅してスイ
ツチトキヤパシタ回路に充電し、七の充電電荷を上記第
1増幅器の帰還用容量素子又はスイツチトキヤパシタ回
路へ移動させ、第1増幅器の増幅率の小さいことによる
積分又は加算の精度劣化を補1賞する。
「実施例」 構成 第1図はこの発明による容量帰還形増幅器を積分量に適
用した実施例を示し、11〜18は第4図と同様のもの
であり、一般的なスイツチトキヤパシタ積分器を構成し
ている。
この実施例に増幅器13の反転入力端に増幅器21の非
反転入力端に接続され、増幅器21の出力端は抵抗素子
22.23を通じて接地され、抵抗素子22.23の接
続点は増幅器21の反転入力端に接続され・る。つまり
増幅器21の増幅率は抵抗素子22.23で設定され、
増幅器13の非反転入力端と同一電位と増幅器21の出
力端の電位とを抵抗素子22.23で分圧した電位が増
幅器21の反転入力端へ与えられる。増幅器21の出力
端はスイツチトキヤパシタ回路24を通じて増幅器13
の反転入力端に接続される。スイッテトキャパシタ回路
24においてスイツチトキヤパシタ用容量素子25の一
端が接地され、他端はスイツチトキヤパシタ用アナログ
スイッチ26を通じて増幅器21の出力端に接続される
と共にスイツチトキヤパシタ用アナログスイッチ27を
通じて増幅器13の反転入力端に接続される。
動  作 この回路の動作を以下に説明する。
スイッチ17を閉じて容l素子16を入力端子11の電
位に充電する。つぎにスイッチ17を開 、き、スイッ
チ18を閉じ容量素子16に充電され ゛た電荷を積分
容量素子15に積分する。このときスイッチ26を閉じ
、増幅器13の面入力端間の電位差を増幅器21で増幅
した電圧で容量素子25を充電する。容量素子25の容
量値については容量素子16の容量を増幅器21の増幅
率で除算した値とする。従って(1)式で示した1■ミ
・Cs  と同G 量の電荷が容量素子25(二充電される。(1)式から
れかるように増幅器13の増幅率Gが十分大きくないと
きは積分が終了した時点でも容量素子16にl v5・
C8の電荷が残っている。この状態でスイツf18を開
くと、容量素子15への電荷の積分は”−vQ・C8だ
け足りないこと(二なり、これが積分精度劣化の原因と
なっていた。
しかし、この実施例では次に積分する電荷を容量素子1
6に充電するためにスイッチ17を閉じたときに、スイ
ッチ27も同時に閉じ、さきほど1  響 容量素子25に充電した電荷σvo−C8を容量素子1
5に積分する。すると容量素子16に残った分の電荷と
同量に近い電荷が容量素子25から容量素子15へ積分
される。いまスイッチ18をオンにして容量素子16の
電荷を積分用容量素子15へ移動させた時の増幅器13
の反転入力端の電位をVi、増幅器21の増幅率を01
、容量素子25の容量をC25とすると、容量素子25
に充電される電荷Q25はVi G1C25となり、前
述したようにC18= Cs / G、に選定されてい
るからC2s = Vi C5=hvみ・C8となり、
つまり容l素子16に残っている電荷と等しい□□□の
電荷が容量素子25に充電される。次にスイッチ27を
オンにして積分した時に、増幅器13の反転入力端の電
位をv;とすると、容量素子25に残る電荷は(hsは
C+sViとなり、増幅器21の増幅率G1を適当な位
に選定することにより、C2:を著しく小さなものとす
ることができる。
このようにして見掛上容叶素子16に充電された電荷が
積分容歌素子15にすべて積分された場合と等価となり
、増幅器13の増幅率Gが小さいことで生ずる積分精度
の劣化はなくなる。第2図にスイッチ17.18.26
.27の動作シーケンスを示した。スイッチ26.27
はスイッチ18゜17とそれぞれ連動にすればよい。
このようにしてスイツチトキヤパシタ債分器における積
分用増幅器13に大きな増幅率の増幅器を用いなくとも
高精度の積分器が構成可能となる。
増幅器13がオフセットを有しているときは、増幅器2
1、ヌイッチトキャパシタ回路24を含む回路ζ二より
、このオフセット分もスイツチトキヤパシタ回路12の
サンプリングタイミングのときに積分容置素子15に積
分する。この積分するtQlは増幅器21の増幅率をσ
、オフセットをV。¥、増幅器13のオフセットをV。
f、容量素子16の容置を08、容量素子15の容量を
CIとし、容量素子25の容量をσ・Csとすると。
である。さらに容量素子16から容量素子15へ電荷を
積分するときに増幅器13にV。fのオフセットがある
と、オフセット分とじて−V。f”csの・ 電荷が容
量素子15へ積分される。しかし、スイツチトキャパシ
タ回路24から増幅器13のオフセットにより積分する
電荷V。f−csと、容量素子16から積分する時に生
ずる電荷−V。f”csが互に打ち消し合うので増幅器
13のオフセット分についても増幅器21、スイッチト
キャバシタ回路24などを設けたことによりほぼ補償可
能である。
この発明を加算器に適用した例を第1図と対応する部分
に同一符号を付けて第3図に示す。第1図と異なる点は
増幅器13の反転入力端と出力端との間にスイッチトキ
ャパンタ回路31を積分用容量素子15とともに接続し
、かつ入力のスイツチトキヤパシタ回路が複数となり、
七の複数の入力を加算する点である。
なお上述において増幅器21とスイッチトキャバシタ回
路24とにより全体として非反転回路を構成していれば
よく、増幅器21は必ずしも非反転形にする必要はない
。また上述では入力回路にスイツチトキヤパシタ回路1
2を用いたが、抵抗入力回路の場合にも増幅器13の増
幅率が小さい問題を同様にして解決することができる。
「発明の効果」 以上説明したようにこの発明によれば、積分用増幅器1
3の増幅率が小さくとも高精度の積分器を構成可能であ
るので、比較的高い増幅率の増幅器が得にくいMO8素
子を含む回路(二おいても、この発明の増幅器を用いる
ことにより高精度の積分または加算器を構成できる。
また通常、増幅器は増幅率を低げると周波数帯域が広が
り、高速動作が可能になるので、この発明により、増幅
器13の増幅率を低げることにより積分、加算精度をそ
こなわずに積分、加算器の高速化が可能になる。さらに
積分または加算用増幅器のオフセット分によって生ずる
誤差も補償することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明による容量帰還増幅器を積分器に適用
した実施例を示す接続図、第2図はその各スイッチの動
作シーケンスを示す図、第3図はこの発明を加算器(二
連用した例を示す接続図、第4図は従来の容量帰還増幅
器を示す接続図である。 11:入力端子、12.12’、24.31:スイツチ
トキヤパシタ回路、13:積分用増幅器、14゛:出力
端子、15:積分用容量素子、16゜25:スイツチト
キヤパシタ用容量素子、17゜18.26.27:スイ
ツテトキヤパシタ用アナログスイッチ、21:精度補償
回路用増幅器。 特許出願人  日本電信電話株式会社 代  理 人   草  野     卓沖 1 図 オ 2 図 2O2品 74 図 第3 図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)第1増幅器の出力端から第1増幅器の第1入力端
    に容量素子又はスイツチトキヤパシタ回路で帰還をかけ
    る容量帰還形増幅器において、 上記第1増幅器の両入力端間に接続された第2増幅器と
    、 その第2増幅器の出力端と上記第1増幅器の第1入力端
    との間に挿入された第1スイツチトキヤパシタ回路とを
    具備し、 上記第1増幅器の両入力端間の電位差を上記第2増幅器
    で増幅して、上記第1スイツチトキヤパシタ回路に充電
    し、その充電した電荷を上記第1増幅器の帰還用容量素
    子又はスイツチトキヤパシタ回路に移動させることを特
    徴とする容量帰還形増幅器。
JP10559185A 1985-05-17 1985-05-17 容量帰還形増幅器 Expired - Lifetime JPH061499B2 (ja)

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JPH061499B2 JPH061499B2 (ja) 1994-01-05

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5729163A (en) * 1994-10-18 1998-03-17 The Boeing Company Synchronous AC to DC conversion of differential AC signals

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5729163A (en) * 1994-10-18 1998-03-17 The Boeing Company Synchronous AC to DC conversion of differential AC signals

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