JPS6354012A - スイツチトキヤパシタ差回路 - Google Patents
スイツチトキヤパシタ差回路Info
- Publication number
- JPS6354012A JPS6354012A JP19712086A JP19712086A JPS6354012A JP S6354012 A JPS6354012 A JP S6354012A JP 19712086 A JP19712086 A JP 19712086A JP 19712086 A JP19712086 A JP 19712086A JP S6354012 A JPS6354012 A JP S6354012A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- capacitor
- terminal
- switch
- voltage
- clock pulse
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K5/00—Manipulating of pulses not covered by one of the other main groups of this subclass
- H03K5/156—Arrangements in which a continuous pulse train is transformed into a train having a desired pattern
- H03K5/1565—Arrangements in which a continuous pulse train is transformed into a train having a desired pattern the output pulses having a constant duty cycle
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Nonlinear Science (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。
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〕
本発明はスイッチトキャパシタ回路に係り、特に二つの
入力電圧の差に比例した信号を出力する差回路に好適な
スイッチトキャパシタ差回路に関する。
入力電圧の差に比例した信号を出力する差回路に好適な
スイッチトキャパシタ差回路に関する。
従来、二つの入力電圧の差に比例した電圧を出力するス
イッチトキャパシタ回路による差回路としては、アイ・
イー・イー・トランザクションオン サーキイツ アン
ド システムズ(1978年)第492頁及びその中の
図3 (IEEE、 Trans。
イッチトキャパシタ回路による差回路としては、アイ・
イー・イー・トランザクションオン サーキイツ アン
ド システムズ(1978年)第492頁及びその中の
図3 (IEEE、 Trans。
C1rcuits and 5ysteo+s、 CA
S 25 、7 (1978)pp492.Fig、
3)に示されているものがある。
S 25 、7 (1978)pp492.Fig、
3)に示されているものがある。
しかしながら、上記の差回路には、出力電圧がクロック
周期で零レベルに戻り連続して取り出せない、二つの入
力電圧の同一時点の差でなく時間的にずれた電圧間の差
を出力する。また、高利得の演算増幅器を必要とし回路
規模が大きくなるという欠点がある。
周期で零レベルに戻り連続して取り出せない、二つの入
力電圧の同一時点の差でなく時間的にずれた電圧間の差
を出力する。また、高利得の演算増幅器を必要とし回路
規模が大きくなるという欠点がある。
したがって1本発明の目的は、出力電圧を連続して取り
出せ、二つの入力電圧の同一時点での差を出力でき、ス
イッチとキャパシタあるいはそれらと緩衝増幅器だけで
構成できる差回路を提供することにある。
出せ、二つの入力電圧の同一時点での差を出力でき、ス
イッチとキャパシタあるいはそれらと緩衝増幅器だけで
構成できる差回路を提供することにある。
本発明では、上記の目的を第1のクロックパルスにより
二つの入力電圧を第1のキャパシタの両端に印加するス
イッチと、前記第1のクロックパルスと重ならないよう
に位相をずらされた第2のクロックパルスにより前記第
1のキャパシタの一方の端子を零レベルと定義される電
圧源に接続するスイッチともう一方の端子を交流的に接
地された第2のキャパシタに接続するスイッチとを設け
て達成している。
二つの入力電圧を第1のキャパシタの両端に印加するス
イッチと、前記第1のクロックパルスと重ならないよう
に位相をずらされた第2のクロックパルスにより前記第
1のキャパシタの一方の端子を零レベルと定義される電
圧源に接続するスイッチともう一方の端子を交流的に接
地された第2のキャパシタに接続するスイッチとを設け
て達成している。
本発明の差回路では、同一のクロック(第1のクロック
)で二つの入力電圧が第1のキャパシタから切離される
ので二つの入力電圧の同一時点での差電圧が第1のキャ
パシタに標本化されて出力されることになり、第2のク
ロックにより第2のコンデンサに差電圧が充電され第2
のクロックが無い時点でも第2のキャパシタが保持する
ので連続して出力を取り出せ、増幅器としては、負荷が
電流を消費するものである場合電流を供給できるように
する緩衝増幅器を必要とするだけである。
)で二つの入力電圧が第1のキャパシタから切離される
ので二つの入力電圧の同一時点での差電圧が第1のキャ
パシタに標本化されて出力されることになり、第2のク
ロックにより第2のコンデンサに差電圧が充電され第2
のクロックが無い時点でも第2のキャパシタが保持する
ので連続して出力を取り出せ、増幅器としては、負荷が
電流を消費するものである場合電流を供給できるように
する緩衝増幅器を必要とするだけである。
以下、本発明の一実施例を第1図により説明する。第1
図は1本実施例の構成を示すものであり、第1図のスイ
ッチは、第2図のタイムチャートの波形201と202
でそれぞれ示されるようにスイッチがオンになる期間(
第2図ではハイレベルの期間)が重ならないクロックパ
ルスφ1とφ2のいずれかで制御される。
図は1本実施例の構成を示すものであり、第1図のスイ
ッチは、第2図のタイムチャートの波形201と202
でそれぞれ示されるようにスイッチがオンになる期間(
第2図ではハイレベルの期間)が重ならないクロックパ
ルスφ1とφ2のいずれかで制御される。
第1図において、入力端子1には、加算側の入力電圧v
1が印加されており、入力端子2には、減算側の入力電
圧v2が印加されている。入力端子1と入力端子2は、
それぞれ、クロックパルスφ1 (以下φ工と略す)に
より制御されるスイッチ3と4により第1のキャパシタ
(a本化キャパシタ、容量C1)11の異なる端子に接
続されている。(スイッチは、一般のスイッチトキャパ
シタ回路と同様電界効果トランジスタ、たとえば。
1が印加されており、入力端子2には、減算側の入力電
圧v2が印加されている。入力端子1と入力端子2は、
それぞれ、クロックパルスφ1 (以下φ工と略す)に
より制御されるスイッチ3と4により第1のキャパシタ
(a本化キャパシタ、容量C1)11の異なる端子に接
続されている。(スイッチは、一般のスイッチトキャパ
シタ回路と同様電界効果トランジスタ、たとえば。
MO9集積回路のNMOSトランジスタ、PMOSトラ
ンジスタ、CMOSトランジスタなどで構成できる。)
キャパシタ11のスイッチ3側の端子は。
ンジスタ、CMOSトランジスタなどで構成できる。)
キャパシタ11のスイッチ3側の端子は。
φ2で制御されるスイッチ5により第2のキャパシタ(
保持キャパシタ、容量Cz)12の一方の端子と緩衝増
幅器17の入力に接続されている。
保持キャパシタ、容量Cz)12の一方の端子と緩衝増
幅器17の入力に接続されている。
保持キャパシタ12の他方の端子は、交流的に接地され
ている。また、保持キャパシタ12には。
ている。また、保持キャパシタ12には。
緩衝増幅器17の入力容量そのものを用いることもでき
る。緩衝増幅器17は、入力抵抗が非常に大きな増幅器
でその出力18が差回路の出力となる。差回路の負荷の
入力抵抗が十分大きければ。
る。緩衝増幅器17は、入力抵抗が非常に大きな増幅器
でその出力18が差回路の出力となる。差回路の負荷の
入力抵抗が十分大きければ。
緩衝増幅器17を省略して、保持キャパシタ12の端子
をそのまま出力とすることもできる。緩衝増幅器17と
しては、たとえば第1図に図示するように、ゲートを入
力とし、ドレインを電源に接続し、ソースを電流源2o
に接続して出力とした電界効果トランジスタ19からな
るソースホロワを用いることができる。標本化キャパシ
タ11のスイッチ4側の端子は、φ2で制御されるスイ
ッチロにより、零レベルと定義される電圧の電源(零レ
ベル)16に接続されている。
をそのまま出力とすることもできる。緩衝増幅器17と
しては、たとえば第1図に図示するように、ゲートを入
力とし、ドレインを電源に接続し、ソースを電流源2o
に接続して出力とした電界効果トランジスタ19からな
るソースホロワを用いることができる。標本化キャパシ
タ11のスイッチ4側の端子は、φ2で制御されるスイ
ッチロにより、零レベルと定義される電圧の電源(零レ
ベル)16に接続されている。
上に説明した。スイッチ3〜6とキャパシタ11と12
により、差回路は基本的に構成されている。すなわち、
φlがハイレベルの間に標本化キャパシタ11にスイッ
チ3と4により二つの入力電圧の差が充電され、φ工が
ローレベルに変る瞬間に標本化される。標本化は、二つ
の入力に対して同一のクロックφ1で行なわれるので、
同一時点での二つの入力電圧の差が標本化されることに
なる。次にφ2がハイレベルになると、標本化キャパシ
タ11に充電された差電圧は、スイッチ6により零レベ
ル16を基準としてスイッチ5により保持容量12に充
電される。保持容量12に充電された電圧(v3)は、
φ2がローレベルになってスイッチφ2がオフになって
も保持され、出力端子8から連続して差電圧を得ること
ができる。なお、標本化キャパシタ11と保持キャパシ
タ12の接続により前者に充電されていた差電圧は、後
者による負荷効果により減衰するけれども。
により、差回路は基本的に構成されている。すなわち、
φlがハイレベルの間に標本化キャパシタ11にスイッ
チ3と4により二つの入力電圧の差が充電され、φ工が
ローレベルに変る瞬間に標本化される。標本化は、二つ
の入力に対して同一のクロックφ1で行なわれるので、
同一時点での二つの入力電圧の差が標本化されることに
なる。次にφ2がハイレベルになると、標本化キャパシ
タ11に充電された差電圧は、スイッチ6により零レベ
ル16を基準としてスイッチ5により保持容量12に充
電される。保持容量12に充電された電圧(v3)は、
φ2がローレベルになってスイッチφ2がオフになって
も保持され、出力端子8から連続して差電圧を得ること
ができる。なお、標本化キャパシタ11と保持キャパシ
タ12の接続により前者に充電されていた差電圧は、後
者による負荷効果により減衰するけれども。
入力電圧が一定であれば、クロックパルスの多数回の繰
返しにより入力電圧の差電圧と等しい電圧が保持キャパ
シタ12の端子に得られる。
返しにより入力電圧の差電圧と等しい電圧が保持キャパ
シタ12の端子に得られる。
第1図の上記で説明しなかった部分は、スイッチ3と4
及びそれらとキャパシタ11を結ぶ配線の接地に対する
寄生キャパシタ(容量Cpz)13により生じる誤差を
除去するためのものである。
及びそれらとキャパシタ11を結ぶ配線の接地に対する
寄生キャパシタ(容量Cpz)13により生じる誤差を
除去するためのものである。
すなわち、寄生キャパシタ13にほぼ等しい容量をcp
xを持つ打消用キャパシタ14の一方の端子が、φ工で
制御されるスイッチ7で入力端子2に、φ2で制御され
るスイッチ9で零レベル1Gに接続されている。キャパ
シタ14のもう一方の端子は、φ工で制御されるスイッ
チ8により零レベル16に、φ2で制御されるスイッチ
10により保持容量12に接続されている。キャパシタ
14のスイッチ10と8側の端子には、スイッチ8と1
0及びそれらとキャパシタ14を結ぶ配線の接地に対す
る寄生キャパシタ(容量Cpδ)15が存在する。
xを持つ打消用キャパシタ14の一方の端子が、φ工で
制御されるスイッチ7で入力端子2に、φ2で制御され
るスイッチ9で零レベル1Gに接続されている。キャパ
シタ14のもう一方の端子は、φ工で制御されるスイッ
チ8により零レベル16に、φ2で制御されるスイッチ
10により保持容量12に接続されている。キャパシタ
14のスイッチ10と8側の端子には、スイッチ8と1
0及びそれらとキャパシタ14を結ぶ配線の接地に対す
る寄生キャパシタ(容量Cpδ)15が存在する。
ここで第1図の全体について、入力端子1と2の電圧v
1とVZと保持キャパシタの電圧v8の関係を2変換を
用いて解析する。この解析では、交流的接地が零レベル
と定義する電圧源16の電圧と等しいとしている(キャ
パシタのスイッチングされない側の端子の直流電圧は、
他の電圧に影響しないので)。第1図には、この解析を
説明するため、φ2がハイレベルの時に保持キャパシタ
12に接続されるキャパシタの接続される側の電極に蓄
積される電荷を、各キャパシタのQとして示しである。
1とVZと保持キャパシタの電圧v8の関係を2変換を
用いて解析する。この解析では、交流的接地が零レベル
と定義する電圧源16の電圧と等しいとしている(キャ
パシタのスイッチングされない側の端子の直流電圧は、
他の電圧に影響しないので)。第1図には、この解析を
説明するため、φ2がハイレベルの時に保持キャパシタ
12に接続されるキャパシタの接続される側の電極に蓄
積される電荷を、各キャパシタのQとして示しである。
保持キャパシタ12の電荷も含めた上記電荷の総和QT
は、 QT=C1(z−”Vt−Z−IV2)+Czz−”V
a+ Cps z−”Vニー Cps z−”Vz+
Cps z −’ 0=Ct (z−’Vt−z−”V
z)+Czz−’Va+Cpzz−”Vt−Cpxz−
’Vz −(1)となる0次にφ2がハイレベル
になって、キャパシタ11,13,14.15が全て保
持キャパシタ12に接続されても電荷の総和はQTのま
まなので、φ2がハイレベルになったときの保持キャパ
シタの電圧Vδは、接続される容量の総和が(C1+C
z+Cpx+Cpx+Cps)となるので、(C1+C
z+Cpx+Cpx+Cps)Vs=Q丁 −(2)
すなわち (C1十C2+CP!+CPZ+CP3)v21=Ct
(z−’Vz−2−’V2)+Czz−’Va十〇PI
Z−”Vl−Cpzz−”Vxとなる。これより、 ・・・(3) ここで、Cpz=Cpzすなわち、寄生キャパシタ13
の容量と打消用キャパシタ14の容量を等しくすれば、
(3)式は。
は、 QT=C1(z−”Vt−Z−IV2)+Czz−”V
a+ Cps z−”Vニー Cps z−”Vz+
Cps z −’ 0=Ct (z−’Vt−z−”V
z)+Czz−’Va+Cpzz−”Vt−Cpxz−
’Vz −(1)となる0次にφ2がハイレベル
になって、キャパシタ11,13,14.15が全て保
持キャパシタ12に接続されても電荷の総和はQTのま
まなので、φ2がハイレベルになったときの保持キャパ
シタの電圧Vδは、接続される容量の総和が(C1+C
z+Cpx+Cpx+Cps)となるので、(C1+C
z+Cpx+Cpx+Cps)Vs=Q丁 −(2)
すなわち (C1十C2+CP!+CPZ+CP3)v21=Ct
(z−’Vz−2−’V2)+Czz−’Va十〇PI
Z−”Vl−Cpzz−”Vxとなる。これより、 ・・・(3) ここで、Cpz=Cpzすなわち、寄生キャパシタ13
の容量と打消用キャパシタ14の容量を等しくすれば、
(3)式は。
となり、保持キャパシタ12の電圧は、入力端子1と2
の電圧の差に比例することがわかる。したがって、出力
端子8にも入力端子1と2の電圧の差に比例した電圧が
得られる。入力端子1と2の電圧が直流の場合、Vaと
(Vz Vz)の比は。
の電圧の差に比例することがわかる。したがって、出力
端子8にも入力端子1と2の電圧の差に比例した電圧が
得られる。入力端子1と2の電圧が直流の場合、Vaと
(Vz Vz)の比は。
z−1を1として、(4)より
となり、スイッチや配線による寄生キャパシタ14と1
5の容量を標本化キャパシタ11の寄量より十分に小さ
くすれば、v3と(Vl−Vl)の比をほぼ1にするこ
とができる。一方、入力端子1と2の電圧の差がクロッ
ク周期毎に反転する場合には、z−1を−1として となる。この場合、比は、絶対値で(6)よりも小さく
なることがわかる((7)式の負号は、スイッチングに
よる信号遅れを示すもので、信号の反転を示すものでは
ない)、このことは、この差回路が高域で利得の低下す
る周波数特性を持っていることを示している。この高域
低下は、(7)式から保持キャパシタ12の容量C2を
標本化キャパシタ11の容量C1より小さくすることに
より少なくできる。通常、Czを信号保持に支障がない
範囲で小さくすることにより、この高域低下を実用上問
題の無い値にできる。
5の容量を標本化キャパシタ11の寄量より十分に小さ
くすれば、v3と(Vl−Vl)の比をほぼ1にするこ
とができる。一方、入力端子1と2の電圧の差がクロッ
ク周期毎に反転する場合には、z−1を−1として となる。この場合、比は、絶対値で(6)よりも小さく
なることがわかる((7)式の負号は、スイッチングに
よる信号遅れを示すもので、信号の反転を示すものでは
ない)、このことは、この差回路が高域で利得の低下す
る周波数特性を持っていることを示している。この高域
低下は、(7)式から保持キャパシタ12の容量C2を
標本化キャパシタ11の容量C1より小さくすることに
より少なくできる。通常、Czを信号保持に支障がない
範囲で小さくすることにより、この高域低下を実用上問
題の無い値にできる。
なお、打消キャパシタ14とスイッチ7.8゜9.10
を用いない場合のv8とVl、Vlの関係は、(3)式
において、CpxとCpsを零にして、となり、Vaに
差信号の外にVlの成分が加わる。
を用いない場合のv8とVl、Vlの関係は、(3)式
において、CpxとCpsを零にして、となり、Vaに
差信号の外にVlの成分が加わる。
しかしながら、標本化キャパシタ11の容量Csを寄生
キャパシタ13の容量CPIより十分大きくすることに
より多くの場合に実用に供することができる。
キャパシタ13の容量CPIより十分大きくすることに
より多くの場合に実用に供することができる。
以上説明したように、本発明によれば、スイッチとキャ
パシタあるいはそれらと緩衝増幅器だけを用いて、同一
時点の二つの入力電圧の差に比例する出力が連続的に得
られる差回路を構成でき、差回路の高性能化と回路規模
縮小に効果がある。
パシタあるいはそれらと緩衝増幅器だけを用いて、同一
時点の二つの入力電圧の差に比例する出力が連続的に得
られる差回路を構成でき、差回路の高性能化と回路規模
縮小に効果がある。
本発明により改善された差回路は、たとえば、クシ形フ
ィルタの高性能化、経済化などに有用である。
ィルタの高性能化、経済化などに有用である。
第1図は、本発明の一実施例の構成図、第2Lは、第1
図の実施例で用いるクロックの波形をd明するためのタ
イムチャートである。 1.2・・・入力端子、3〜10・・・スイッチ、11
・15・・・キャパシタ、16・・・零レベル電源、1
7・緩衝増幅器、18・・・出力端子、19・・・電界
効果1ランジスタ、20・・・電流源、201,202
・・・=ロックパルス波形。
図の実施例で用いるクロックの波形をd明するためのタ
イムチャートである。 1.2・・・入力端子、3〜10・・・スイッチ、11
・15・・・キャパシタ、16・・・零レベル電源、1
7・緩衝増幅器、18・・・出力端子、19・・・電界
効果1ランジスタ、20・・・電流源、201,202
・・・=ロックパルス波形。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、第1のクロックパルスにより二つの入力電圧を第1
のキャパシタの両端に印加するスイッチと、上記第1の
クロックパルスと重ならないように位相をずらされた第
2のクロックパルスにより上記第1のキャパシタの一方
の端子を零レベルと定義する電圧の電源に接続するスイ
ッチと他方の端子を交流的に接地された第2のキャパシ
タに接続するスイッチとからなることを特徴とするスイ
ッチトキャパシタ差回路。 2、第1のクロックパルスにより二つの入力電圧を第1
のキャパシタの両端に印加するスイッチと、上記第1の
クロックパルスと重ならないように位相をずらされた第
2のクロックパルスにより上記第1のキャパシタの一方
の端子を零レベルと定義する電圧の電源に接続するスイ
ッチと他方の端子を交流的に接地された第2のキャパシ
タに接続するスイッチにおいて、上記第1のキャパシタ
の上記第2のキャパシタに接続される側の端子につなが
る接地に対する寄生キャパシタの容量を近似する第3の
キャパシタを設け、上記第1のクロックパルスにより上
記第3のキャパシタの一方の端子を前記二つの入力電圧
のうち上記第1のキャパシタの上記第2のキャパシタに
接続されない方の端子に接続される電圧に接続するスイ
ッチともう一方の端子を上記零レベル電源に接続するス
イッチとを設け、さらに、第2のクロックパルスにより
上記第3のキャパシタの一方の端子を上記零レベル電源
に接続するスイッチともう一方の端子を上記第2のキャ
パシタに接続するスイッチとを設けたことを特徴とする
スイッチトキャパシタ差回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19712086A JPS6354012A (ja) | 1986-08-25 | 1986-08-25 | スイツチトキヤパシタ差回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19712086A JPS6354012A (ja) | 1986-08-25 | 1986-08-25 | スイツチトキヤパシタ差回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6354012A true JPS6354012A (ja) | 1988-03-08 |
Family
ID=16369064
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19712086A Pending JPS6354012A (ja) | 1986-08-25 | 1986-08-25 | スイツチトキヤパシタ差回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6354012A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2699348A1 (fr) * | 1992-12-16 | 1994-06-17 | Texas Instruments France | Générateur numérique de signaux d'horloge à retard contrôlé. |
| US5424696A (en) * | 1992-05-08 | 1995-06-13 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Switched line phase shifter |
-
1986
- 1986-08-25 JP JP19712086A patent/JPS6354012A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5424696A (en) * | 1992-05-08 | 1995-06-13 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Switched line phase shifter |
| FR2699348A1 (fr) * | 1992-12-16 | 1994-06-17 | Texas Instruments France | Générateur numérique de signaux d'horloge à retard contrôlé. |
| EP0603077A1 (en) * | 1992-12-16 | 1994-06-22 | Texas Instruments France | Controlled delay digital clock signal generator |
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