JPS6233678B2 - - Google Patents

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JPS6233678B2
JPS6233678B2 JP57230382A JP23038282A JPS6233678B2 JP S6233678 B2 JPS6233678 B2 JP S6233678B2 JP 57230382 A JP57230382 A JP 57230382A JP 23038282 A JP23038282 A JP 23038282A JP S6233678 B2 JPS6233678 B2 JP S6233678B2
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JP
Japan
Prior art keywords
operational amplifier
input terminal
amplifier
switch
terminal
Prior art date
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Application number
JP57230382A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS59116996A (ja
Inventor
Makoto Imamura
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.)
YOKOKAWA DENKI KK
Original Assignee
YOKOKAWA DENKI KK
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Publication date
Application filed by YOKOKAWA DENKI KK filed Critical YOKOKAWA DENKI KK
Priority to JP57230382A priority Critical patent/JPS59116996A/ja
Publication of JPS59116996A publication Critical patent/JPS59116996A/ja
Publication of JPS6233678B2 publication Critical patent/JPS6233678B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C27/00Electric analogue stores, e.g. for storing instantaneous values
    • G11C27/02Sample-and-hold arrangements

Landscapes

  • Amplifiers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、A/D変換器の入力部分などで多く
用いられる、入力信号をサンプリングして保持す
るサンプル・ホールド回路の改良に関するもので
ある。
第1図は従来のサンプル・ホールド回路の例を
示した電気回路図である。サンプル時即ち、スイ
ツチS1が閉じた状態で入力信号Vinが入力端子
1に加えられると、増幅器A1によりキヤパシタ
C1に充電が行われる。ホールド時にはスイツチ
S1がオフとなりサンプル時に充電したキヤパシ
タC1の両端の電圧がバツフア増幅器A2を介し
て出力Voutとして出力される。(前記のスイツチ
S1は端子からのS/H(サンプル・ホールド)
コマンド信号によつて制御されている。)このよ
うな構成のサンプル・ホールド回路では、増幅器
A1の入力オフセツト電圧をVos1とすると出力
Voutは Vout=Vin−Vos1 となり、入力オフセツト電圧の分だけ誤差を生じ
る。このため充分な精度のサンプル・ホールド回
路を得るためには入力オフセツト電圧およびその
温度係数の小さな高価な増幅器が必要とされた。
またこのような高性能の増幅器とスイツチ回路を
一体として集積化することは難かしいため、IC
として実現されているよいサンプル・ホールド回
路はこれまでになかつた。
本発明は上記の問題を解消するためになされた
もので、増幅器の入力オフセツト電圧が出力に誤
差となつて現われないサンプル・ホールド回路を
実現することを目的とする。
前記の目的を達成するために本発明の第1の要
旨とするところは、入力信号が加えられる入力端
子と、この入力端子にその一方の端子が接続する
第1のスイツチと、この第1のスイツチの他方の
端子がその非反転入力端子に加えられる第1の演
算増幅器と、一端がこの第1の演算増幅器の反転
入力端子に接続し他端がコモンに接続するキヤパ
シタと、このキヤパシタの前記一端と前記第1の
演算増幅器の出力端子との間に接続する第2のス
イツチと、一端が前記第1の演算増幅器の前記出
力端子に接続する第1の抵抗と、この第1の抵抗
の他端がその反転入力端子に接続する第2の演算
増幅器と、この第2の演算増幅器の前記反転入力
端子と出力端子とを接続する第2の抵抗と、前記
第2の演算増幅器の出力に関連する出力を前記第
1の演算増幅器の前記非反転入力端子に接続する
第3のスイツチとを備えたサンプル・ホールド回
路に存する。
本発明の第2の要旨とするところは、入力信号
が加えられる入力端子と、この入力端子にその一
方の端子が接続する第1のスイツチと、この第1
のスイツチの他方の端子がその非反転入力端子に
加えられる第1の演算増幅器と、一端がこの第1
の演算増幅器の反転入力端子に接続し他端がコモ
ンに接続する第1のキヤパシタと、この第1のキ
ヤパシタの前記一端と前記第1の演算増幅器の出
力端子との間に接続する第2のスイツチと、一端
が前記第1の演算増幅器の前記出力端子に接続す
る第1の抵抗と、この第1の抵抗の他端がその一
端に接続する第1のスイツチと、この第4のスイ
ツチの他端がその反転入力端子に接続する第2の
演算増幅器と、この第2の演算増幅器の出力端子
と前記第1の抵抗の前記他端とに接続する第2の
抵抗と、前記第2の演算増幅器の前記反転入力端
子と前記出力端子とを接続する第2のキヤパシタ
と、前記第2の演算増幅器の前記出力端子と前記
第1の演算増幅器の前記非反転入力端子とを接続
する第3のスイツチとを備えたサンプル・ホール
ド回路に存する。
以下図面にもとづき本発明を説明する。
第2図は本発明の一実施例を示す電気回路図で
ある。11は入力信号Vinが加えられる入力端
子、S11はこの入力端子11に一端が接続する
第1のスイツチ、A11はこの第1のスイツチS
11の他端にその非反転入力端子が接続する第1
の演算増幅器、C11はその一端がこの第1の演
算増幅器の反転入力端子に接続し他端がコモンに
接続する(充電用)キヤパシタ、S12はこのキ
ヤパシタC11の前記一端と前記第1の演算増幅
器A11の出力端子との間に接続する第2のスイ
ツチ、R1は一端が前記第1の演算増幅器A11
の出力端子に接続する第1の抵抗、A12はこの
第1の抵抗R1の他端がその反転入力端子に接続
する第2の演算増幅器、R2はこの第2の演算増
幅器A12の前記反転入力端子と出力端子とを接
続する第2の抵抗、S13は前記第2の演算増幅
器A12の前記出力端子と前記第1の演算増幅器
A11の前記非反転入力端子とを接続する第3の
スイツチである。12は前記スイツチS11,S
12,S13を制御するS/H(サンプル・ホー
ルド)コマンド信号が加えられるS/Hコマンド
入力端子である。
サンプル時には、S/Hコマンド信号によりス
イツチS11およびS12が閉じられ、スイツチ
S13が開となる。このとき増幅器A11は反転
入力端子と出力端子が接続されてゲイン1の非反
転増幅器を構成する。増幅器A12の反転入力端
子と非反転入力端子とは抵抗R1を介して接続さ
れるので抵抗R1の両端が同電位となり、その結
果抵抗R1には電流が流れずオープンと等価な状
態となる。したがつて増幅器A12は帰還抵抗R
2を有するゲイン1の非反転増幅器を構成する。
入力電圧Vinが入力端子11に加えられるとキヤ
パシタC11は増幅器A11によつて入力電圧に
従つて充電される。充電が完了した時点でのキヤ
パシタC11の充電電圧Vcは増幅器A11の入
力オフセツト電圧をVos11とすると、 Vc=Vin−Vos11 (1) となる。
ホールド時には、S/Hコマンド信号によりス
イツチS11およびS12が開き、スイツチS1
3が閉じられる。このとき増幅器A12は抵抗R
1およびR2と共にゲイン―1(R1=R2の場
合)の反転増幅器を構成する。増幅器A11とA
12を含む全ループではゲイン1の非反転増幅器
(これをAと呼ぶ)を構成し、増幅器A11の非
反転入力端子は(増幅器A12で反転されている
から)前記非反転増幅器Aの反転入力端子とな
り、増幅器A11の反転入力端子は(前記と同様
の理由で)非反転増幅器Aの非反転入力端子とな
る。すなわち、キヤパシタC11の充電電圧Vc
は増幅器A11とA12で構成される非反転増幅
器Aの非反転入力端子に加わり、非反転増幅器A
の反転入力端子に帰還される出力電圧Voutと入
力オフセツト電圧を介してバランスする。すなわ
ち、 Vout=Vc+Vos11 (2) となる。ここで(1)式を(2)式に代入すると Vout=Vin−Vos11+Vos11=Vin となる。すなわち増幅器の入力オフセツト電圧
Vos11がキヤンセルされ、入力電圧Vinに正確に
対応した出力電圧Voutを得ることができる。
第3図1〜5は上記のような構成のサンプル・
ホールド回路の各部のタイム・チヤートを示した
もので入力電圧VinがVin1からVin2へ変化する
場合について示している。Vos12は増幅器A12
の入力オフセツト電圧である。第3図5が示すよ
うにサンプル時には増幅器の入力オフセツト電圧
が出力電圧Voutに現われるが、ホールド時には
キヤンセルされて現われない。サンプル区間中の
オフセツトはどちらか一方の増幅器のオフセツト
電圧を調整することによりなくすことができる。
入力を0としたときこのオフセツトは矩形波とし
て観測できるので調整は容易である。
このような構成のサンプル・ホールド回路によ
れば、ホールド区間中には増幅器の入力オフセツ
ト電圧の影響が出力に現われないので、オフセツ
ト特性のよくない安価な増幅器を利用できるとい
う利点がある。
またホールド用キヤパシタC11が増幅器A1
1のループ内に入つているので充電時間が短かく
なる。更に増幅器A11,A12としてはオフセ
ツト特性の良くない高速アンプが使えることから
サンプル・ホールド回路全体としての高速動作が
容易に実現できる。
また増幅器A12はループ内にあるので、ゲイ
ン誤差はあまり問題とならず、したがつて大きな
オープン・ループ・ゲインは要求されない。
また増幅器A11,A12(の性能)に対する
要求がゆるやかなので、例えばCMOS演算増幅器
などの構成をとることにより容易にIC化できる
という利点もある。
またサンプル・ホールド回路の入出力がバツフ
アされているので他回路との接続が容易である。
第4図は、本発明の第2の実施例を示す電気回
路図である。第1の実施例(第2図)と同一の部
分は同一符号を付して説明を省略する。この実施
例はサンプル時のオフセツトを防ぐために、第2
図回路の出力側に第2のサンプル・ホールド回路
を付加したものである。本実施例のサンプル・ホ
ールド回路全体をSH1とすると、追加された公
知の第2のサンプル・ホールド回路SH2におい
てS21は一端が増幅器A12の出力端子に接続
するスイツチ、C22はその一端がスイツチS2
1の他端に接続し他端がコモンに接続する(充電
用)キヤパシタ、A23は前記キヤパシタC22
の前記一端にその入力端子が接続するゲイン1程
度の非反転のバツフアで、ソースフオロワなどの
簡単なものでよい。バツフアA23の出力が前記
スイツチS13を介して帰還されている。
スイツチS21はサンプル・ホールドSH1の
(S/Hコマンド信号の)ホールド区間で閉じ、
キヤパシタC22は増幅器A12から出力される
オフセツトの影響のない出力電圧により充電され
る。SH1のサンプル区間ではスイツチS21は
開き、前記ホールド区間で充電されたキヤパシタ
C22の充電電圧にもとずいた出力がバツフアA
23から出力される。この結果、第3図6のタイ
ム・チヤートに示すように、サンプル・ホールド
回路の出力Voutはサンプル区間とホールド区間
で共にオフセツトによる影響のない、同一の電圧
出力となる。
このように構成されたサンプル・ホールド回路
には、第1の実施例における前記の各利点に加え
てオフセツトの調整が不要になるという利点があ
る。
第4図の実施例においてVinとVoutの間でゲイ
ンを得たい場合には、第5図に示すような抵抗回
路を出力側に挿入すれば、 Vout=R+R/RVin(t−1) で表わされる出力を得ることができる(Vin(t
−1)は前回サンプルの意味)。
第6図は本発明の第3の実施例を示す電気回路
図で第1の実施例における増幅器A12を含む反
転増幅器に出力ホールド機能を持たせたものであ
る。第4図と同様第2図の実施例と同一の部分に
は同一符号を付して説明を省略する。図において
S31は抵抗R1と増幅器A12の反転入力端子
との間に挿入されたスイツチ、C32は前記増幅
器A12の出力端子と前記反転入力端子とを接続
する(充電用)キヤパシタである。
スイツチS31はS/Hコマンド信号のホール
ド区間で閉じ、キヤパシタC32は増幅器A12
の、オフセツトの影響のない出力電圧に対応して
充電される。サンプル区間ではスイツチS31は
開き、前記ホールド区間で充電されたキヤパシタ
C32の充電電圧にもとづいた出力が増幅器A1
2から出力される。このような構成のサンプル・
ホールド回路によれば、第2の実施例(第4図)
の場合と同様、第3図6で示すタイム・チヤート
のように、サンプル区間およびホールド区間の両
方にわたつてオフセツトの影響のない出力を得る
ことができる。
本実施例の利点も第1の実施例の場合と同様で
あるが、この場合には増幅器A12の非反転入力
端子がコモンに接続するので、入力電圧によつて
は増幅器A11の出力レベルが大きく変化するこ
とになり多少動作速度に制限を受けることもあ
る。
なお第5図に示すような抵抗回路を前述第4図
の場合と同様に第2図、第6図の場合にも適用
(抵抗RAの一端を演算増幅器A12に接続)する
ことによりVinとVoutの間でゲインを得ることが
できる。
以上述べたように本発明によれば、増幅器の入
力オフセツト電圧が出力に誤差となつて現われな
いサンプル・ホールド回路を簡単な構成で実現で
きる。また安価な増幅器を使用でき高速動作が可
能、集積回路化が容易などの優れた利点も備えて
いる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のサンプル・ホールド回路の一例
を示す電気回路図、第2図は本発明の第1の実施
例を示す電気回路図、第3図は第2図、第4図お
よび第6図の実施例の動作を説明するためのタイ
ム・チヤート、第4図は本発明の第2の実施例を
示す電気回路図、第5図は第4図の実施例の変形
を示すための電気回路図、第6図は本発明の第3
の実施例を示す電気回路図である。 1,11……入力端子、Vin……入力信号、S
1,S11,S12,S13,S21,S31…
…スイツチ、A1,A2,A11,A12……演
算増幅器、C11,C22,C32……キヤパシ
タ、R1,R2……抵抗、SH2……第2のサン
プル・ホールド回路。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 入力信号が加えられる入力端子と、この入力
    端子にその一方の端子が接続する第1のスイツチ
    と、この第1のスイツチの他方の端子がその非反
    転入力端子に加えられる第1の演算増幅器と、一
    端がこの第1の演算増幅器の反転入力端子に接続
    し他端がコモンに接続するキヤパシタと、このキ
    ヤパシタの前記一端と前記第1の演算増幅器の出
    力端子とに接続する第2のスイツチと、一端が前
    記第1の演算増幅器の前記出力端子に接続する第
    1の抵抗と、この第1の抵抗の他端がその反転入
    力端子に接続する第2の演算増幅器と、この第2
    の演算増幅器の前記反転入力端子と出力端子とを
    接続する第2の抵抗と、前記第2の演算増幅器の
    出力に関連する出力を前記第1の演算増幅器の前
    記非反転入力端子に接続する第3のスイツチとを
    備えたサンプル・ホールド回路。 2 第2の演算増幅器の出力端子と第3のスイツ
    チとの間に第2のサンプル・ホールド回路を挿入
    接続した特許請求の範囲第1項記載のサンプル・
    ホールド回路。 3 入力信号が加えられる入力端子と、この入力
    端子にその一方の端子が接続する第1のスイツチ
    と、この第1のスイツチの他方の端子がその非反
    転入力端子に加えられる第1の演算増幅器と、一
    端がこの第1の演算増幅器の反転入力端子に接続
    し他端がコモンに接続する第1のキヤパシタと、
    この第1のキヤパシタの前記一端と前記第1の演
    算増幅器の出力端子との間に接続する第2のスイ
    ツチと、一端が前記第1の演算増幅器の前記出力
    端子に接続する第1の抵抗と、この第1の抵抗の
    他端がその一端に接続する第4のスイツチと、こ
    の第4のスイツチの他端がその反転入力端子に接
    続する第2の演算増幅器と、この第2の演算増幅
    器の出力端子と前記第1の抵抗の前記他端とに接
    続する第2の抵抗と、前記第2の演算増幅器の前
    記反転入力端子と前記出力端子とを接続する第2
    のキヤパシタと、前記第2の演算増幅器の前記出
    力端子と前記第1の演算増幅器の前記非反転入力
    端子とを接続する第3のスイツチとを備えたサン
    プル・ホールド回路。
JP57230382A 1982-12-23 1982-12-23 サンプル・ホ−ルド回路 Granted JPS59116996A (ja)

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JP57230382A JPS59116996A (ja) 1982-12-23 1982-12-23 サンプル・ホ−ルド回路

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JPS59116996A JPS59116996A (ja) 1984-07-06
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH0632239B2 (ja) * 1987-11-30 1994-04-27 株式会社東芝 サンプル・ホールド回路

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JPS59116996A (ja) 1984-07-06

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