JP3890658B2 - Sample hold circuit - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、入力段にオペアンプ(演算増幅器)備えたサンプルホールド回路に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、例えば図6に示す如く、オペアンプOP10と、オペアンプOP10の出力端子に接続されたアナログスイッチSW1と、一端がアナログスイッチSW1を介してオペアンプOP10の出力端子に接続されると共にオペアンプOP10の反転入力端子(−)に接続され、他端が接地されたホールド用コンデンサC10と、ホールド用コンデンサC10の電圧を外部に出力するオペアンプOP11からなるバッファ回路と、からなるサンプルホールド回路が知られている。
【0003】
この種のサンプルホールド回路においては、アナログスイッチSW1がオン状態であるとき、オペアンプOP10の動作によって、ホールド用コンデンサC10が、オペアンプOP10の非反転入力端子(+)に入力された入力信号Vinと同じ電圧レベルに充電され、アナログスイッチSW1がオフされると、オペアンプOP10によるホールド用コンデンサC10の充電が停止されて、ホールド用コンデンサC10の電圧が保持される。
【0004】
このため、バッファ回路を構成するオペアンプOP11からの出力信号Vout は、アナログスイッチSW1がオン状態であれば入力信号Vinと同じ電圧となり、アナログスイッチSW1がオフされると、アナログスイッチSW1のオン時の電圧レベルに保持される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来のサンプルホールド回路においては、入力信号Vinのサンプルとホールドとを、オペアンプOP10の出力端子に接続されたアナログスイッチSW1を用いて切り換えるようにされていたことから、サンプルホールド回路を1チップのIC内に組み込むには、ICの製造にBiCMOS工程が必要となり、ICのコストアップを招くといった問題があった。つまり、従来のサンプルホールド回路において、オペアンプOP10及びOP11は、バイポーラトランジスタを用いて容易に構成できるが、アナログスイッチSW1は、通常、MOS型のFETで構成されることから、これら各回路をIC内に組み込むには、その製造にBiCMOS工程が必要となり、ICのコストアップを招くのである。
【0006】
一方、こうした問題を解決するために、本願発明者は、ホールド時に、オペアンプOP10の出力段を構成するプッシュプル出力回路における出力用のNPNトランジスタ及びPNPトランジスタをカットオフすることにより、入力信号Vinのサンプルとホールドとを、アナログスイッチSW1を用いることなく、オペアンプOP10内で切り換えることを考えた。
【0007】
尚、このようにプッシュプル出力回路の出力用トランジスタ(NPNトランジスタ及びPNPトランジスタ)をカットオフして出力をオープン状態にする方法としては、例えば、特公平7−52816号公報に記載のように、各トランジスタのベースを抵抗を介して他方のトランジスタのコレクタ側に接続しておき、各トランジスタに対してバイアス電流を供給する定電流回路の動作を停止させることにより、各トランジスタをオフすると共に、各トランジスタのベースを他方のコレクタが接続された直流電源の低電位側電位及び高電位側電位にしてオフ状態を保持する方法が知られている。
【0008】
そしてこのようにすれば、従来のようにアナログスイッチSW1を用いることなくサンプルホールド回路を実現できることから、サンプルホールド回路のIC化を容易に図ることができる。
ところが、このようにオペアンプOP10内の出力用トランジスタをカットオフするようにした場合、ホールド時の入力信号Vinの変化が遅い場合には問題ないが、入力信号Vinが急峻に変化すると、オペアンプOP10内の位相補償用コンデンサがACカップリングを起こし、プッシュプル出力回路にその信号が伝達されて、ホールド用コンデンサC10の電圧が変動してしまうという問題があった。
【0009】
本発明は、こうした問題に鑑みなされたものであり、入力段にオペアンプを備え、このオペアンプの動作によってホールド用コンデンサを充電するよう構成されたサンプルホールド回路において、サンプル/ホールドの切換をアナログスイッチを用いることなく行うことができ、しかも、ホールド時には、入力信号の変化に影響を受けることなく出力を確実に保持できるようにすることを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するためになされた請求項1に記載の発明は、一端が基準電位に接地されたホールド用コンデンサと、出力端子及び反転入力端子がホールド用コンデンサの他端に接続され、ホールド用コンデンサを非反転入力端子への入力信号に対応した電圧に充電するオペアンプと、ホールド用コンデンサの充電電圧を出力するバッファ回路と、外部からホールド指令を受けると、オペアンプの出力をオープン状態にして、バッファ回路からの出力を固定する出力オープン回路とを備えたサンプルホールド回路であって、出力オープン回路を、ホールド指令により、オペアンプの出力段を構成するプッシュプル出力回路における出力用のNPNトランジスタ及びPNPトランジスタを夫々カットオフするカットオフ手段と、同じくホールド指令により、オペアンプの入力段を構成する差動増幅器とオペアンプに設けられた位相補償用コンデンサとの接続部の電位を固定させる電位固定手段とから構成してなることを特徴とする。
【0011】
このように構成された本発明のサンプルホールド回路においては、外部からホールド指令が入力されると、カットオフ手段が、オペアンプの出力段を構成するプッシュプル出力回路における出力用の各トランジスタをカットオフし、しかも、電位固定手段が、位相補償用コンデンサの差動増幅器側の電位を固定させる。
【0012】
このため、ホールド時に、オペアンプの非反転入力端子に入力される入力信号が急峻に変化したとしても、位相補償用コンデンサのACカップリングにより出力用の各トランジスタにその信号が伝達されるようなことはなく、オペアンプの出力は常にオープン状態に保持される。
【0013】
従って、本発明によれば、従来のように、オペアンプとホールド用コンデンサとの間にオペアンプの出力をオープン状態にするためのアナログスイッチを設ける必要はなく、しかも、ホールド時にホールド用コンデンサの電圧が変動するのを確実に防止できる。よって、本発明によれば、安定したホールド特性を得られるサンプルホールド回路を、MOS型のFETを用いることなく構成でき、IC化も容易に図ることが可能になる。
【0014】
ここで、電位固定手段としては、請求項2に記載のように、オペアンプの入力段を構成する差動増幅器と位相補償用コンデンサとの接続部を、直接、所定電位に固定するように構成すればよい。
【0016】
また、カットオフ手段は、ホールド指令入力時にプッシュプル出力回路の各トランジスタをカットオフすることができればよく、その手法としては、前述の公報に開示された方法等、従来より知られている種々の方法を採用することができるが、特に、請求項3に記載のように、プッシュプル出力回路を構成する出力用の各トランジスタのベース−エミッタ間を、夫々、抵抗体にて接続することが好ましい。
【0017】
つまり、このように出力用の各トランジスタのベース−エミッタ間を抵抗体にて接続しておけば、各トランジスタがオフ状態にあるとき、ベース−エミッタ間を同電位にして、各トランジスタがオペアンプの出力端子に接続されたホールド用コンデンサからの入力電圧によってブレイクダウンするのを防止できる。従って、その出力端子に接続されたホールド用コンデンサの電圧(つまりホールド電圧)が高くなっても、ホールド時には、各トランジスタを確実にオフ状態に保持することができる。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施例を説明する。
まず図1は、本発明が適用されたサンプルホールド回路を備えた実施例の空燃比検出装置全体の構成を表す構成図である。
【0019】
本実施例の空燃比検出装置は、内燃機関の排気中の酸素濃度から内燃機関に供給された燃料混合気の空燃比(A/F)を検出するためのものであり、内燃機関の排気管に設けられるA/Fセンサ2と、A/Fセンサ2の一端に定電圧AFC(例えば3V)を印加する定電圧出力回路4と、A/Fセンサ2の他端にA/F検出用及び内部抵抗検出用の駆動電圧AFVを印加する駆動電圧出力回路6と、を備える。
【0020】
ここで、A/Fセンサ2は、ジルコニア等の固体電解質を、一端が閉塞された筒状に形成し、その内外面に多孔質電極を形成することによりセンサ本体を作製し、更に、そのセンサ本体を、排気の流入が制限された拡散室に配置して、外側電極が拡散室内の排気に晒され、内側電極に大気が導入されるように、所定のハウジング内に組み込んだ周知のものである。
【0021】
このA/Fセンサ2においては、外側電極に比べて内側電極の方が電圧が高くなるように各電極間に電圧を印加すれば、拡散室内の酸素が大気中に汲み出され、固体電解質内の酸素の移動によって、内側電極から外側電極へと電流が流れる。そしてこの電流は、図2に示すように、各電極間への印加電圧の変化に対して変化しない領域があり、この領域で流れる電流(限界電流)は、排気中の酸素濃度(延いてはA/F)に応じて変化する。
【0022】
そこで、本実施例では、定電圧出力回路4からA/Fセンサ2の一端(内側電極)に定電圧AFCを印加し、駆動電圧出力回路6からA/Fセンサ2の他端(外側電極)には、定電圧AFCよりも低い駆動電圧AFV(例えば2.7V)を印加することにより、A/Fセンサ2の両端電圧を、限界電流を流すことのできるA/F検出電圧Vp(=AFC−AFV;例えば+300mV)に制御し、そのときA/Fセンサ2に流れる限界電流Ipを測定することにより、A/Fを検出するようにされている(図2参照)。
【0023】
またA/Fセンサ2は、所定温度以上で活性化してA/Fを検出できるようになり、しかもその検出結果は、温度によって変化することから、A/Fセンサ2には、センサ本体を加熱してその温度を一定温度(例えば700℃)に制御するための図示しないヒータが別途設けられている。そして、センサ温度を所定温度に保つためには、センサ温度を検出して、ヒータへの通電電流量を制御する必要がある。
【0024】
そこで本実施例では、定電圧出力回路4からA/Fセンサ2の一端(内側電極)に定電圧AFCを印加した状態で、一時的に、駆動電圧AFVを定電圧AFCよりも高い電圧(例えば3.3V)に切り換えて、A/Fセンサ2の両端電圧を、A/F検出時とは逆方向の内部抵抗検出電圧Vn(例えば−300mV)に制御し、そのときA/Fセンサ2に流れる電流Inを測定することにより、この電流Inと内部抵抗検出電圧Vnとから、センサ温度に対応したA/Fセンサ2の内部抵抗Rn(=Vn/In)を算出するようにされている(図2参照)。
【0025】
またこのように内部抵抗Rn検出のために、A/Fセンサ2の電極間にA/F検出時とは逆方向の電圧を印加すると、電流の流れが一時的に逆方向となって、内側電極に酸素が吸着する。このため、内部抵抗Rn検出後、A/F検出のために電圧の印加方向を元に戻しても、内側電極に吸着した酸素がなくなるまでA/Fを正確に検出できなくなる。
【0026】
そこで、本実施例では、内部抵抗Rn検出後は、一時的に、駆動電圧AFVをA/F検出時よりも低い電圧(例えば2.4V)に切り換えて、A/Fセンサ2の電極間に、A/F検出時と同じ極性で、A/F検出時よりも大きな復帰電圧(例えば+600mV)を印加することにより、内側電極に吸着した酸素を速やかに排出させて、A/Fの検出動作に速やかに復帰できるようにされている。
【0027】
そして、本実施例の空燃比検出装置には、こうしたA/F検出動作,内部抵抗検出動作,及び復帰動作を実現するために、図1に示すように、駆動電圧AFVの切換及びヒータ制御のためのマイコン10が備えられ、上記各電圧出力回路4,6が次のように構成されている。
【0028】
即ち、まず、駆動電圧出力回路6には、マイコン10から出力される駆動電圧指令用の電圧指令値DAFV が、D/A変換器8を介してアナログ電圧信号として入力される。そして、駆動電圧出力回路6では、このD/A変換器8からの電圧信号を、抵抗R4とコンデンサC1とからなる積分回路によりなまし、これを駆動電圧AFVとして、オペアンプOP2からなるバッファ回路を介して、A/Fセンサ2の他端(外側電極)に印加する(図3参照)。
【0029】
尚、マイコン10は、通常、駆動電圧AFVをA/F検出用の電圧値に制御する指令値DAFV を出力しており、所定周期(例えば128msec.)に1回(例えば4.5msec.)の割で、指令値DAFV を、駆動電圧AFVを内部抵抗検出用及び復帰用の電圧値に順次切り換える。
【0030】
また、定電圧出力回路4は、電源電圧Vb(例えば5V)を分圧して基準電圧を生成する分圧用の抵抗R1,R2と、非反転入力端子(+)が抵抗R1,R2による電源電圧Vbの分圧点に接続され、反転入力端子(−)がA/Fセンサ2の一端(内側電極)に直接接続され、出力端子がA/Fセンサ2の一端(内側電極)に抵抗R3を介して接続されたオペアンプOP1とから構成される。
【0031】
従って、オペアンプOP1の出力端子からは、A/Fセンサ2の一端(内側電極)を抵抗R1,R2にて生成された基準電圧と同電圧に制御するための電圧が出力され、A/Fセンサ2の一端が基準電圧と同じ定電圧AFCに制御される。またこのとき、抵抗R3には、A/Fセンサ2に流れる電流と同じ電流が流れ、オペアンプOP1の出力端子電圧は、A/Fセンサ2に流れる電流に対応することから、本実施例では、この電圧を、A/Fや内部抵抗の検出電圧Vsとして利用する(図3参照)。
【0032】
そして、マイコン10は、ヒータ制御のために、駆動電圧AFVを内部抵抗検出用の電圧に制御しているときに得られた検出電圧Vsを、A/D変換器12を介して取り込み、その検出電圧Vsと抵抗R3の抵抗値とA/Fセンサ2に印加した定電圧AFCとから、A/Fセンサ2に流れた電流In{=(AFC−Vs)/R3}を算出し、更に、この電流Inと内部抵抗検出電圧Vnとから、A/Fセンサ2の内部抵抗Rn(=Vn/In)を算出して、内部抵抗Rnが所定値となるように(換言すればセンサ温度が所定温度となるように)、ヒータへの通電電流を制御する。
【0033】
一方、駆動電圧AFVをA/F検出用の電圧に制御しているときに得られた検出電圧Vsは、A/Fセンサ2に流れた限界電流(延いてはA/F)に対応することから、この検出電圧Vsは、内燃機関への燃料供給量等を制御する制御装置に出力する必要がある。しかし、この検出電圧Vsをそのまま内燃機関の制御装置に出力すると、A/Fセンサ2の内部抵抗検出時やその後の復帰時には、検出電圧VsがA/Fに対応しないことから、制御装置側でA/Fを正確に制御できなくなってしまう。
【0034】
そこで、本実施例の空燃比検出装置には、検出電圧Vsを内燃機関の制御装置に出力する回路として、サンプルホールド回路14が設けられ、A/F検出時には、検出電圧VsをそのままA/Fの検出信号AFOとして制御装置に出力し、内部抵抗検出時やその後の復帰時には、A/F検出時の検出電圧Vsをホールドした電圧値を検出信号AFOとして、制御装置に出力するようにされている。
【0035】
尚、こうしたサンプル/ホールド動作を実現するために、サンプルホールド回路14には、マイコン10からサンプル/ホールドの切換信号S/Hが入力され、サンプルホールド回路14は、この切換信号S/HがLow レベルであるとき、それまで出力していた検出電圧Vsをホールドする(図3参照)。
【0036】
次に、本実施例のサンプルホールド回路14は、図1に示すように、2つのオペアンプOP3,OP4とホールド用コンデンサC2とから構成されている。
オペアンプOP3は、本発明の出力オープン回路を内蔵したものであり、出力端子が、ホールド用コンデンサC2の一端に接続されると共に、反転入力端子(−)に接続され、非反転入力端子(+)が、オペアンプOP1の出力端子に接続されて、検出電圧Vsを受ける。尚、ホールド用コンデンサC2の他端は、当該空燃比検出装置のグランドに接地されている。
【0037】
一方、オペアンプOP4は、ホールド用コンデンサC2の両端電圧(充電電圧)を、A/Fの検出信号AFOとして、内燃機関の制御装置に出力するためのバッファ回路であり、非反転入力端子(+)がオペアンプOP3の出力端子に接続され、反転入力端子(−)が出力端子に接続されている。
【0038】
そして、オペアンプOP3には、マイコン10から出力されたサンプル/ホールドの切換信号S/Hが入力され、切換信号S/HがHighレベルとなる検出電圧Vsのサンプル時には、一般的なオペアンプOP3として動作して、出力端子からホールド用コンデンサC2及びオペアンプOP4に検出電圧Vsと同電圧の信号Voを出力し、切換信号S/HがLow レベルとなる検出電圧Vsのホールド時には、出力段を構成するプッシュプル出力回路の出力用トランジスタをカットオフして、出力をオープン状態にする。
【0039】
この結果、ホールド時には、オペアンプOP4から、サンプル時にホールド用コンデンサC2に充電された電圧が出力され、制御装置に出力される検出信号AFOは、サンプル時の電圧値にホールドされることになる。
以下、本発明の主要部であるオペアンプOP3の構成及び動作について説明する。
【0040】
図4に示す如く、本実施例のオペアンプOP3は、直流電源の高電位側の電源電圧Vbが印加される電源端子と、直流電源の低電位側(グランド;GND)に接地される接地端子とを備え、これら各端子を介して電源供給を受けることにより動作する。そして、オペアンプOP3は、入力段に差動増幅器50を、次段に差動増幅器50からの出力を増幅する共通エミッタ増幅器60を、出力段にプッシュプル出力回路70を、夫々備える。また、オペアンプOP3には、マイコン10からの切換信号S/Hが入力される入力端子と、この入力端子にホールド指令となるLow レベルの切換信号S/Hが入力されると、プッシュプル出力回路70の出力をオープン状態にする出力オープン回路80とが備えられる。
【0041】
ここでまず、差動増幅器50は、エミッタが、抵抗R50を介して電源ライン(電源電圧Vb)に接続され、ベースが、外部から電流制御用の制御信号Vcを受ける制御端子に接続され、5つのコレクタから制御信号Vcに対応した定電流を出力するPNPトランジスタTr50を備える。尚、このPNPトランジスタTr50は、差動増幅器50の定電流源となる。
【0042】
また、差動増幅器50は、下記の8個のトランジスタを備える。
・ベースが抵抗R51を介して反転入力端子(−入力)に接続されると共に、エミッタがPNPトランジスタTr50の第1コレクタに接続され、コレクタが接地されたPNPトランジスタTr51。
【0043】
・ベースがPNPトランジスタTr51のエミッタに接続されると共に、エミッタがPNPトランジスタTr50の第2コレクタに接続されたPNPトランジスタTr52。
・ベースが抵抗R52を介して非反転入力端子(+入力)に接続されると共に、エミッタがPNPトランジスタTr50の第3コレクタに接続され、コレクタが接地されたPNPトランジスタTr53。
【0044】
・ベースがPNPトランジスタTr53のエミッタに接続されると共に、エミッタがPNPトランジスタTr52のエミッタと共にPNPトランジスタTr50の第2コレクタに接続されたPNPトランジスタTr54。
・エミッタがPNPトランジスタTr50の第4コレクタに接続されると共に、ベースがPNPトランジスタTr52のコレクタに接続され、コレクタが接地されたPNPトランジスタTr55。
【0045】
・エミッタがPNPトランジスタTr50の第5コレクタに接続されると共に、ベースがPNPトランジスタTr54のコレクタに接続され、コレクタが接地されたPNPトランジスタTr56。
・コレクタがPNPトランジスタTr52のコレクタ(延いてはPNPトランジスタTr55のベース)に接続されると共に、エミッタがグランドラインに接続され、ベースが自己のコレクタに接続されたNPNトランジスタTr57。
【0046】
・コレクタがPNPトランジスタTr54のコレクタ(延いてはPNPトランジスタTr56のベース)に接続されると共に、エミッタがグランドラインに接続され、ベースがNPNトランジスタTr57のベースに接続されて、NPNトランジスタTr57と共にカレントミラー回路を構成するNPNトランジスタTr58。
【0047】
一方、共通エミッタ増幅器60は、エミッタが電源ラインに接続されると共に、ベースが前記PNPトランジスタTr50のベースに接続されて、コレクタから定電流を出力するPNPトランジスタTr61と、ベースが前記PNPトランジスタTr56のエミッタに接続されると共に、コレクタがPNPトランジスタTr61のコレクタに接続され、エミッタが抵抗R61を介してグランドラインに接続されたNPNトランジスタTr63と、ベースがNPNトランジスタTr63のエミッタに接続されると共に、エミッタがグランドラインに接続され、コレクタが位相補償用コンデンサC61を介して前記PNPトランジスタTr56のベースに接続されたNPNトランジスタTr64と、NPNトランジスタTr63のコレクタとグランドラインとの間にグランド側をカソードとして直列に接続された一対のダイオードD61,D62とから構成されている。
【0048】
即ち、図4に示すオペアンプは、反転入力端子(−入力)及び非反転入力端子(+入力)からの信号を、夫々、ダーリントン接続されたPNPトランジスタTr51,Tr52及びTr53,Tr54を介して入力するよう構成され、しかも、位相補償用のコンデンサC61を内蔵した周知のものであり、共通エミッタ増幅器60の信号出力部となるNPNトランジスタTr64のコレクタには、反転入力端子及び非反転入力端子への入力信号の電位差に対応した電圧が発生することになる。
【0049】
次に、プッシュプル出力回路70は、信号(Vo)出力用のトランジスタとして、コレクタが電源ラインに接続され、エミッタが出力端子に接続された第1のNPNトランジスタTr71と、コレクタがグランドラインに接続され、エミッタが出力端子に接続されたPNPトランジスタTr72とを備える。そして、NPNトランジスタTr71のベース−エミッタ間、及びPNPトランジスタTr72のベース−エミッタ間には、夫々、抵抗R71,R72が接続されている。
【0050】
また、NPNトランジスタTr71のベースとPNPトランジスタTr72のベースとの間には、互いに直列接続された一対のダイオードD71,D72が設けられている。これらダイオードD71,D72は、バイアス電流供給時に各トランジスタTr71,Tr72のベース間電圧を、各トランジスタTr71,Tr72が動作可能なダイオード2個分の順方向電圧(約1.4V)に保持するためのものであり、アノードがNPNトランジスタTr71のベース側となり、カソードがPNPトランジスタTr72のベース側となるように、互いに順方向に接続されている。
【0051】
そして、PNPトランジスタTr72のベースは、共通エミッタ増幅器40の出力トランジスタであるNPNトランジスタTr64のコレクタに接続されており、共通エミッタ増幅器40からの出力は、PNPトランジスタTr72のベースに入力される。
【0052】
次に、NPNトランジスタTr71のベースと電源ラインとの間には、NPNトランジスタTr71及びPNPトランジスタTr72を駆動するためのバイアス電流を供給するために、エミッタが電源ラインに接続され、コレクタがNPNトランジスタTr71のベースに接続されたPNPトランジスタTr73が設けられている。そして、このPNPトランジスタTr73のベースには、PNPトランジスタTr74のベースが接続されている。
【0053】
PNPトランジスタTr74は、PNPトランジスタTr73と共にカレントミラー回路を構成しており、PNPトランジスタTr74のエミッタは電源ラインに接続され、コレクタは自己のベースに接続されている。また、PNPトランジスタTr73及びTr74のベースは、抵抗R73を介して電源ラインに接続されている。
【0054】
またPNPトランジスタTr74のコレクタは、エミッタがグランドラインに接続されたNPNトランジスタTr75のコレクタに接続されており、NPNトランジスタTr75のベースは、NPNトランジスタTr76のベースに接続されている。また、このNPNトランジスタTr76のエミッタはグランドラインに接続され、コレクタは、自己のベースに接続されると共に、エミッタが電源ラインに接続されたPNPトランジスタTr78のコレクタに接続されている。そして、PNPトランジスタTr78のベースは、差動増幅器50内のPNPトランジスタTr50及び共通エミッタ増幅器60内のPNPトランジスタTr61のベースと共に、外部から電流制御用の制御信号Vcを受ける制御端子に接続されている。
【0055】
この結果、PNPトランジスタTr78は、電源ラインからNPNトランジスタTr76側に定電流を流す定電流源として機能し、NPNトランジスタTr76には、定電流が流れる。また、NPNトランジスタTr76とNPNトランジスタTr75は、カレントミラー回路を構成していることから、NPNトランジスタTr75にも、NPNトランジスタTr76と同じ定電流が流れ、延いては、PNPトランジスタTr74及びPNPトランジスタTr73にも同じ定電流が流れる。
【0056】
次に、出力オープン回路80は、マイコン10からの切換信号S/HのHigh/Low レベルを反転するインバータINVと、NPNトランジスタTr1、Tr4と、これら各トランジスタTr1、Tr4のベースとインバータINVの出力と接続する抵抗R81、84と、から構成されている。
【0057】
そして、NPNトランジスタTr1のコレクタは、プッシュプル出力回路70内のNPNトランジスタTr76のコレクタに接続され、同じくエミッタはNPNトランジスタTr76のエミッタに接続されている。また、NPNトランジスタTr4は、コレクタが差動増幅器50内のPNPトランジスタTr56のベースに接続され、エミッタがグランドラインに接地され、ベースが抵抗R84を介してインバータINVの出力に接続されている。
【0058】
このように構成された本実施例のオペアンプOP3においては、マイコン10からHighレベルの切換信号S/Hが入力されているとき(つまりサンプル時)には、NPNトランジスタTr1がオフ状態となって、NPNトランジスタTr75,Tr76、及びPNPトランジスタTr74,Tr73は、夫々、カレントミラー回路として機能し、出力用のNPNトランジスタTr71にベース電流を供給する。また、サンプル時には、NPNトランジスタTr4もオフ状態となることから、オペアンプOP3は通常動作し、その出力端子からは、検出電圧Vsと同電位の信号Voが出力されることになる。
【0059】
一方、マイコン10からの切換信号S/HがLow レベルになると(つまりホールド時には)、NPNトランジスタTr1がオン状態となって、PNPトランジスタTr78から供給される定電流をグランドライン側に流し、NPNトランジスタTr75及びTr76から構成されるカレントミラー回路及びPNPトランジスタTr74及びTr73から構成されるカレントミラー回路に流れる電流、換言すれば、出力用のPNPトランジスタTr71のベース電流を遮断する。また、ホールド時には、NPNトランジスタTr4がON状態となって、位相補償用コンデンサC61の差動増幅器50側がNPNトランジスタTr4を介してグランドラインに接地される。
【0061】
このように、本実施例のオペアンプOP3においては、図5に示すように、ホールド時に、出力用トランジスタTr71,72をカットオフして出力をオープン状態にするだけではなく、NPNトランジスタTr4により位相補償用コンデンサC61の差動増幅器50側電位Aを固定することから、ホールド時に、A/Fセンサ2の駆動電圧AFVの変化によって検出電圧Vsが急峻に変化したとしても、位相補償用コンデンサC61のACカップリングによって、検出電圧Vsの変化が位相補償用コンデンサC61のプッシュプル出力回路70側(電位B参照)に伝達されて、出力信号Vo(換言すればホールド用コンデンサC2の電位)が変化するようなことはなく、ホールド用コンデンサC2の電位を確実に保持することができる。
【0062】
従って、本実施例のサンプルホールド回路14によれば、従来のように、入力段のオペアンプとホールド用コンデンサC2との間に、オペアンプの出力をオープン状態にするためのアナログスイッチを設ける必要はなく、しかも、ホールド時に出力電圧(検出信号AFO)が変動するのを確実に防止できる。よって、本実施例によれば、安定したホールド特性を得られるサンプルホールド回路を、MOS型のFETを用いることなく構成でき、サンプルホールド回路14,更にA/Fセンサ2を除く空燃比検出装置全体のIC化も容易に図ることが可能になる。
【0063】
また、本実施例では、オペアンプOP3における出力用の各トランジスタTr71,Tr72のベース−エミッタ間に抵抗R71,R72を設けているため、各トランジスタTr71,Tr72がオフ状態にあるときに、そのベース−エミッタ間を同電位にして、オペアンプOP3の出力端子に接続された位相補償用コンデンサC61に高電圧を保持させる場合であっても、トランジスタTr71,Tr72がブレイクダウンするするのを防止できる。
【0064】
また更に、本実施例では、プッシュプル出力回路70においてカレントミラー回路を構成するPNPトランジスタTr74,Tr73のベースを、抵抗R73を介して、電源ラインに接続していることから、ホールド時に、このベースにリーク電流が流れたとしても、PNPトランジスタTr73が動作してNPNトランジスタTr71側にバイアス電流が流れるようなことはない。つまり、本実施例では、カレントミラー回路に設けた抵抗R73によって、ホールド時に、より安定したオープン状態を保持することができる。
【0069】
尚、本実施例では、NPNトランジスタTr1がカットオフ手段として機能し、NPNトランジスタTr4が電位固定手段として機能する。
【0070】
以上、本発明の実施例について説明したが、本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、種々の態様を採ることができる。
例えば、上記実施例では、サンプルホールド回路の入力段を構成するオペアンプOP3として、反転入力端子及び非反転入力端子からの信号を夫々ダーリントン接続されたPNPトランジスタTr51,Tr52及びTr53,Tr54を介して入力するよう構成された差動増幅器を備え、しかも、位相補償用のコンデンサC61を内蔵したオペアンプを例にとり説明したが、本発明は、どのようなタイプのオペアンプであっても適用することができ、例えば、位相補償用のコンデンサが外付けされるオペアンプであっても適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施例の空燃比検出装置全体の構成を表す構成図である。
【図2】 実施例の空燃比検出装置におけるA/F検出及び内部抵抗検出の動作を説明する説明図である。
【図3】 実施例の空燃比検出装置各部の信号波形を説明するタイムチャートである。
【図4】 図1に示したサンプルホールド回路を構成するオペアンプOP3の構成を表す電気回路図である。
【図5】 オペアンプOP3の位相補償用コンデンサの両端の電圧A,B及び出力信号Voを説明する説明図である。
【図6】 オペアンプを用いた従来のサンプルホールド回路の構成を表す説明図である。
【符号の説明】
14…サンプルホールド回路、OP3…オペアンプ、C2…ホールド用コンデンサ、OP4…オペアンプ(バッファ回路)、50…差動増幅器、60…共通エミッタ増幅器、70…プッシュプル出力回路、80…出力オープン回路、C61…位相補償用コンデンサ。 [0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a sample and hold circuit having an operational amplifier (operational amplifier) in an input stage.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, for exampleIn FIG.As shown, the operational amplifier OP10, the analog switch SW1 connected to the output terminal of the operational amplifier OP10, and one end connected to the output terminal of the operational amplifier OP10 via the analog switch SW1 and to the inverting input terminal (−) of the operational amplifier OP10. A sample-and-hold circuit comprising a hold capacitor C10 whose other end is grounded and a buffer circuit comprising an operational amplifier OP11 for outputting the voltage of the hold capacitor C10 to the outside is known.
[0003]
In this type of sample and hold circuit, when the analog switch SW1 is in the ON state, the hold capacitor C10 is the same as the input signal Vin input to the non-inverting input terminal (+) of the operational amplifier OP10 by the operation of the operational amplifier OP10. When charged to the voltage level and the analog switch SW1 is turned off, charging of the hold capacitor C10 by the operational amplifier OP10 is stopped, and the voltage of the hold capacitor C10 is held.
[0004]
Therefore, the output signal Vout from the operational amplifier OP11 constituting the buffer circuit has the same voltage as the input signal Vin if the analog switch SW1 is in an on state, and when the analog switch SW1 is turned off, Held at a voltage level.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the conventional sample and hold circuit, the sample and hold of the input signal Vin is switched using the analog switch SW1 connected to the output terminal of the operational amplifier OP10. In order to incorporate the IC into the IC of the chip, a BiCMOS process is required for manufacturing the IC, and there is a problem in that the cost of the IC is increased. In other words, in the conventional sample and hold circuit, the operational amplifiers OP10 and OP11 can be easily configured using bipolar transistors, but the analog switch SW1 is usually configured by a MOS type FET. In order to incorporate it into the IC, a BiCMOS process is required for its manufacture, which increases the cost of the IC.
[0006]
On the other hand, in order to solve such a problem, the inventor of the present application cuts off the NPN transistor and the PNP transistor for output in the push-pull output circuit constituting the output stage of the operational amplifier OP10 at the time of holding, thereby reducing the input signal Vin. We considered switching between sample and hold in the operational amplifier OP10 without using the analog switch SW1.
[0007]
As a method for cutting off the output transistors (NPN transistor and PNP transistor) of the push-pull output circuit and opening the output in this way, for example, as described in Japanese Patent Publication No. 7-52816, By connecting the base of each transistor to the collector side of the other transistor through a resistor and stopping the operation of the constant current circuit that supplies a bias current to each transistor, each transistor is turned off, There is known a method of maintaining the off state by setting the base of a transistor to a low potential side potential and a high potential side potential of a DC power source to which the other collector is connected.
[0008]
In this way, since the sample and hold circuit can be realized without using the analog switch SW1 as in the prior art, it is possible to easily implement the sample and hold circuit as an IC.
However, when the output transistor in the operational amplifier OP10 is cut off in this way, there is no problem if the change of the input signal Vin at the time of holding is slow, but if the input signal Vin changes sharply, The phase compensation capacitor causes AC coupling, the signal is transmitted to the push-pull output circuit, and the voltage of the hold capacitor C10 fluctuates.
[0009]
The present invention has been made in view of such problems. In a sample-and-hold circuit that includes an operational amplifier in an input stage and is configured to charge a hold capacitor by the operation of the operational amplifier, an analog switch is used to switch between sample and hold. An object of the present invention is to ensure that the output can be held without being affected by the change of the input signal at the time of holding.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve this object, the invention according to claim 1 is characterized in that a holding capacitor whose one end is grounded to a reference potential, an output terminal and an inverting input terminal are connected to the other end of the holding capacitor, The operational amplifier that charges the capacitor to the voltage corresponding to the input signal to the non-inverting input terminal, the buffer circuit that outputs the charging voltage of the holding capacitor, and the hold command from the outside, when the hold command is received, the output of the operational amplifier is opened, A sample and hold circuit having an output open circuit for fixing an output from a buffer circuit, wherein the output open circuit is an NPN transistor and a PNP for output in a push-pull output circuit constituting an output stage of an operational amplifier according to a hold command Cut-off means to cut off each transistor and the same hole By a command,The connection between the differential amplifier constituting the input stage of the operational amplifier and the phase compensation capacitor provided in the operational amplifierAnd a potential fixing means for fixing the potential.
[0011]
In the sample hold circuit of the present invention configured as described above, when a hold command is input from the outside, the cutoff means cuts off each transistor for output in the push-pull output circuit constituting the output stage of the operational amplifier. Moreover, the potential fixing means is a phase compensation capacitor.Differential amplifier side ofFix the potential.
[0012]
For this reason, even when the input signal input to the non-inverting input terminal of the operational amplifier changes sharply during hold, the signal is transmitted to each output transistor by AC coupling of the phase compensation capacitor. No, the output of the operational amplifier is always kept open.
[0013]
Therefore, according to the present invention, there is no need to provide an analog switch for making the output of the operational amplifier open between the operational amplifier and the hold capacitor as in the prior art. It can be surely prevented from fluctuating. Therefore, according to the present invention, a sample-and-hold circuit capable of obtaining stable hold characteristics can be configured without using a MOS type FET, and an IC can be easily achieved.
[0014]
Here, as the potential fixing means, as described in claim 2Operational amplifierDirectly fix the connection between the differential amplifier and the phase compensation capacitor that make up the input stage at a predetermined potential.What is necessary is just to comprise.
[0016]
The cut-off means only needs to be able to cut off each transistor of the push-pull output circuit at the time of holding command input. As the method, various conventionally known methods such as the method disclosed in the above-mentioned publication can be used. Method can be adopted, especiallyClaim 3As described, it is preferable that the base and emitter of each transistor for output constituting the push-pull output circuit are connected by resistors.
[0017]
That is, if the base-emitter of each transistor for output is connected with a resistor in this way, when each transistor is in the off state, the base-emitter is set to the same potential, and each transistor is connected to the operational amplifier. It is possible to prevent breakdown due to the input voltage from the hold capacitor connected to the output terminal. Therefore, even when the voltage of the hold capacitor connected to the output terminal (that is, the hold voltage) becomes high, each transistor can be reliably held in the off state at the time of holding.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Examples of the present invention will be described below.
First, FIG. 1 is a configuration diagram showing the overall configuration of an air-fuel ratio detection apparatus according to an embodiment having a sample hold circuit to which the present invention is applied.
[0019]
The air-fuel ratio detection device of this embodiment is for detecting the air-fuel ratio (A / F) of the fuel mixture supplied to the internal combustion engine from the oxygen concentration in the exhaust gas of the internal combustion engine. An A /
[0020]
Here, the A /
[0021]
In this A /
[0022]
Therefore, in this embodiment, the constant voltage AFC is applied from the constant voltage output circuit 4 to one end (inner electrode) of the A /
[0023]
The A /
[0024]
Therefore, in this embodiment, in a state where the constant voltage AFC is applied from the constant voltage output circuit 4 to one end (inner electrode) of the A /
[0025]
In addition, when a voltage in the opposite direction to that at the time of A / F detection is applied between the electrodes of the A /
[0026]
Therefore, in the present embodiment, after the internal resistance Rn is detected, the drive voltage AFV is temporarily switched to a voltage (for example, 2.4 V) lower than that at the time of A / F detection, and between the electrodes of the A /
[0027]
In the air-fuel ratio detection apparatus of this embodiment, in order to realize such A / F detection operation, internal resistance detection operation, and return operation, as shown in FIG. 1, switching of the drive voltage AFV and heater control are performed. The
[0028]
That is, first, the voltage command value DAFV for driving voltage command output from the
[0029]
The
[0030]
Further, the constant voltage output circuit 4 divides the power supply voltage Vb (for example, 5 V) to generate a reference voltage, and the voltage dividing resistors R1 and R2 and the non-inverting input terminal (+) are the power supply voltage Vb by the resistors R1 and R2. The inverting input terminal (−) is directly connected to one end (inner electrode) of the A /
[0031]
Therefore, a voltage for controlling one end (inner electrode) of the A /
[0032]
The
[0033]
On the other hand, the detection voltage Vs obtained when the drive voltage AFV is controlled to the voltage for A / F detection corresponds to the limit current (and thus A / F) that has flowed to the A /
[0034]
Therefore, the air-fuel ratio detection device of this embodiment is provided with a sample hold circuit 14 as a circuit for outputting the detection voltage Vs to the control device of the internal combustion engine, and at the time of A / F detection, the detection voltage Vs is used as it is. The detection signal AFO is output to the control device, and when the internal resistance is detected or subsequently recovered, the voltage value obtained by holding the detection voltage Vs at the time of A / F detection is output to the control device as the detection signal AFO. Yes.
[0035]
In order to realize such a sample / hold operation, a sample / hold switching signal S / H is input to the sample / hold circuit 14 from the
[0036]
Next, as shown in FIG. 1, the sample and hold circuit 14 of the present embodiment includes two operational amplifiers OP3 and OP4 and a hold capacitor C2.
The operational amplifier OP3 incorporates the output open circuit of the present invention. The output terminal is connected to one end of the hold capacitor C2 and is connected to the inverting input terminal (−) and the non-inverting input terminal (+). Is connected to the output terminal of the operational amplifier OP1 and receives the detection voltage Vs. The other end of the hold capacitor C2 is grounded to the ground of the air-fuel ratio detection device.
[0037]
On the other hand, the operational amplifier OP4 is a buffer circuit for outputting the voltage across the holding capacitor C2 (charging voltage) as an A / F detection signal AFO to the control device of the internal combustion engine, and a non-inverting input terminal (+). Is connected to the output terminal of the operational amplifier OP3, and the inverting input terminal (−) is connected to the output terminal.
[0038]
The operational amplifier OP3 receives the sample / hold switching signal S / H output from the
[0039]
As a result, at the time of holding, the operational amplifier OP4 outputs the voltage charged in the holding capacitor C2 at the time of sampling, and the detection signal AFO output to the control device is held at the voltage value at the time of sampling.
Hereinafter, the configuration and operation of the operational amplifier OP3 which is the main part of the present invention will be described.To do.
[0040]
As shown in FIG.Of this exampleThe operational amplifier OP3 includes a power supply terminal to which the power supply voltage Vb on the high potential side of the DC power supply is applied, and a ground terminal grounded to the low potential side (ground; GND) of the DC power supply. Operates by receiving supply. The operational amplifier OP3 includes a differential amplifier 50 in the input stage, a common emitter amplifier 60 that amplifies the output from the differential amplifier 50 in the next stage, and a push-pull output circuit 70 in the output stage. The operational amplifier OP3 has an input terminal to which a switching signal S / H from the
[0041]
First, the differential amplifier 50 has an emitter connected to a power supply line (power supply voltage Vb) via a resistor R50, and a base connected to a control terminal that receives a control signal Vc for current control from the outside. A PNP transistor Tr50 that outputs a constant current corresponding to the control signal Vc from two collectors is provided. The PNP transistor Tr50 serves as a constant current source for the differential amplifier 50.
[0042]
The differential amplifier 50 includes the following eight transistors.
A PNP transistor Tr51 whose base is connected to the inverting input terminal (-input) via the resistor R51, whose emitter is connected to the first collector of the PNP transistor Tr50, and whose collector is grounded.
[0043]
A PNP transistor Tr52 whose base is connected to the emitter of the PNP transistor Tr51 and whose emitter is connected to the second collector of the PNP transistor Tr50.
A PNP transistor Tr53 whose base is connected to the non-inverting input terminal (+ input) via the resistor R52, whose emitter is connected to the third collector of the PNP transistor Tr50, and whose collector is grounded.
[0044]
A PNP transistor Tr54 whose base is connected to the emitter of the PNP transistor Tr53 and whose emitter is connected to the second collector of the PNP transistor Tr50 together with the emitter of the PNP transistor Tr52.
A PNP transistor Tr55 having an emitter connected to the fourth collector of the PNP transistor Tr50, a base connected to the collector of the PNP transistor Tr52, and a collector grounded.
[0045]
A PNP transistor Tr56 whose emitter is connected to the fifth collector of the PNP transistor Tr50, whose base is connected to the collector of the PNP transistor Tr54, and whose collector is grounded.
An NPN transistor Tr57 whose collector is connected to the collector of the PNP transistor Tr52 (and hence the base of the PNP transistor Tr55), whose emitter is connected to the ground line, and whose base is connected to its own collector.
[0046]
The collector is connected to the collector of the PNP transistor Tr54 (and thus the base of the PNP transistor Tr56), the emitter is connected to the ground line, the base is connected to the base of the NPN transistor Tr57, and the current mirror together with the NPN transistor Tr57. NPN transistor Tr58 constituting the circuit.
[0047]
On the other hand, the common emitter amplifier 60 has a PNP transistor Tr61 for outputting a constant current from a collector with an emitter connected to the power supply line, a base connected to the base of the PNP transistor Tr50, and a base connected to the base of the PNP transistor Tr56. The NPN transistor Tr63 is connected to the emitter, the collector is connected to the collector of the PNP transistor Tr61, the emitter is connected to the ground line via the resistor R61, and the base is connected to the emitter of the NPN transistor Tr63. Is connected to the ground line, the collector is connected to the base of the PNP transistor Tr56 via the phase compensation capacitor C61, the collector of the NPN transistor Tr63 and the And a pair of diodes D61, D62 Prefecture connected in series as a cathode ground side between the-line.
[0048]
That is, the operational amplifier shown in FIG. 4 inputs signals from the inverting input terminal (−input) and the non-inverting input terminal (+ input) through the PNP transistors Tr51 and Tr52 and Tr53 and Tr54 connected in Darlington connection, respectively. In addition, the NPN transistor Tr64 serving as a signal output unit of the common emitter amplifier 60 has a collector input to the inverting input terminal and the non-inverting input terminal. A voltage corresponding to the signal potential difference is generated.
[0049]
Next, the push-pull output circuit 70 is a signal (Vo) output transistor, a first NPN transistor Tr71 having a collector connected to the power supply line and an emitter connected to the output terminal, and a collector connected to the ground line. And a PNP transistor Tr72 whose emitter is connected to the output terminal. Resistors R71 and R72 are connected between the base and emitter of the NPN transistor Tr71 and between the base and emitter of the PNP transistor Tr72, respectively.
[0050]
A pair of diodes D71 and D72 connected in series is provided between the base of the NPN transistor Tr71 and the base of the PNP transistor Tr72. These diodes D71 and D72 are used for holding the voltage between the bases of the transistors Tr71 and Tr72 at a forward voltage (about 1.4 V) corresponding to two diodes capable of operating the transistors Tr71 and Tr72 when a bias current is supplied. The anodes are connected to each other in the forward direction so that the anode is on the base side of the NPN transistor Tr71 and the cathode is on the base side of the PNP transistor Tr72.
[0051]
The base of the PNP transistor Tr72 is connected to the collector of an NPN transistor Tr64 that is an output transistor of the common emitter amplifier 40, and the output from the common emitter amplifier 40 is input to the base of the PNP transistor Tr72.
[0052]
Next, in order to supply a bias current for driving the NPN transistor Tr71 and the PNP transistor Tr72 between the base of the NPN transistor Tr71 and the power supply line, an emitter is connected to the power supply line, and a collector is connected to the NPN transistor Tr71. A PNP transistor Tr73 connected to the base is provided. The base of the PNP transistor Tr74 is connected to the base of the PNP transistor Tr73.
[0053]
The PNP transistor Tr74 forms a current mirror circuit together with the PNP transistor Tr73. The emitter of the PNP transistor Tr74 is connected to the power supply line, and the collector is connected to its own base. Further, the bases of the PNP transistors Tr73 and Tr74 are connected to the power supply line via the resistor R73.
[0054]
The collector of the PNP transistor Tr74 is connected to the collector of an NPN transistor Tr75 whose emitter is connected to the ground line, and the base of the NPN transistor Tr75 is connected to the base of the NPN transistor Tr76. The emitter of the NPN transistor Tr76 is connected to the ground line, the collector is connected to its own base, and the emitter is connected to the collector of the PNP transistor Tr78 connected to the power supply line. The base of the PNP transistor Tr78 is connected to a control terminal that receives a control signal Vc for current control from the outside, together with the bases of the PNP transistor Tr50 in the differential amplifier 50 and the PNP transistor Tr61 in the common emitter amplifier 60. .
[0055]
As a result, the PNP transistor Tr78 functions as a constant current source that supplies a constant current from the power supply line to the NPN transistor Tr76, and a constant current flows through the NPN transistor Tr76. In addition, since the NPN transistor Tr76 and the NPN transistor Tr75 constitute a current mirror circuit, the same constant current as that of the NPN transistor Tr76 flows through the NPN transistor Tr75. The same constant current flows.
[0056]
Next, the output open circuit 80 is an inverter INV for inverting the high / low level of the switching signal S / H from the microcomputer 10.When,NPN transistor Tr1, Tr4And these transistors Tr1, Tr4Connect the base and the output of the inverter INVRuAnti-R81, 84And is composed of.
[0057]
The collector of the NPN transistor Tr1 is connected to the collector of the NPN transistor Tr76 in the push-pull output circuit 70, and the emitter is connected to the emitter of the NPN transistor Tr76.The NPN transistor Tr4 has a collector connected to the base of the PNP transistor Tr56 in the differential amplifier 50, an emitter grounded to the ground line, and a base connected to the output of the inverter INV via the resistor R84.
[0058]
In the operational amplifier OP3 of the present embodiment configured as described above, when the high level switching signal S / H is input from the microcomputer 10 (that is, during sampling), the NPN transistor Tr1 is turned off. The NPN transistors Tr75 and Tr76 and the PNP transistors Tr74 and Tr73 each function as a current mirror circuit and supply a base current to the output NPN transistor Tr71. Also,At the time of sample,NPN transistorTr4Can also be turned offOThe pair amplifier OP3 normally operates, and a signal Vo having the same potential as the detection voltage Vs is output from its output terminal.
[0059]
On the other hand, when the switching signal S / H from the
[0061]
Thus, this exampleIn the operational amplifier OP3,In FIG.As shown in the figure, at the time of holding, not only the output transistors Tr71 and 72 are cut off to open the output, but also the NPN transistorBy Tr4Since the potential A on the differential amplifier 50 side of the phase compensation capacitor C61 is fixed, even if the detection voltage Vs changes sharply due to a change in the drive voltage AFV of the A /
[0062]
Therefore, according to the sample and hold circuit 14 of the present embodiment, there is no need to provide an analog switch for opening the output of the operational amplifier between the operational amplifier in the input stage and the hold capacitor C2 as in the prior art. In addition, it is possible to reliably prevent the output voltage (detection signal AFO) from changing during holding. Therefore, according to the present embodiment, a sample hold circuit capable of obtaining a stable hold characteristic can be configured without using a MOS type FET, and the entire air-fuel ratio detection apparatus excluding the sample hold circuit 14 and the A /
[0063]
In this embodiment, since the resistors R71 and R72 are provided between the base and emitter of the output transistors Tr71 and Tr72 in the operational amplifier OP3, when the transistors Tr71 and Tr72 are in the off state, the base- Even when the potential between the emitters is set to the same level and the high voltage is held in the phase compensation capacitor C61 connected to the output terminal of the operational amplifier OP3, the transistors Tr71 and Tr72 can be prevented from breaking down.
[0064]
Furthermore, in this embodiment, the bases of the PNP transistors Tr74 and Tr73 constituting the current mirror circuit in the push-pull output circuit 70 are connected to the power supply line via the resistor R73. Even if a leak current flows, the PNP transistor Tr73 does not operate and a bias current does not flow to the NPN transistor Tr71 side. That is, in this embodiment, a more stable open state can be held at the time of holding by the resistor R73 provided in the current mirror circuit.
[0069]
BookIn the embodiment, the NPN transistor Tr1 functions as a cutoff means, and the NPN transistor Tr4 functions as a potential fixing means.The
[0070]
As mentioned above, although the Example of this invention was described, this invention is not limited to the said Example, A various aspect can be taken.
For example, in the above embodiment, as the operational amplifier OP3 constituting the input stage of the sample and hold circuit, the signals from the inverting input terminal and the non-inverting input terminal are input via the PNP transistors Tr51, Tr52 and Tr53, Tr54 connected in Darlington, respectively. In the above description, the operational amplifier including the differential amplifier configured to perform the operation and the phase compensation capacitor C61 is taken as an example. However, the present invention can be applied to any type of operational amplifier. For example, the present invention can be applied to an operational amplifier to which a phase compensation capacitor is externally attached.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram illustrating the overall configuration of an air-fuel ratio detection apparatus according to an embodiment.
FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining operations of A / F detection and internal resistance detection in the air-fuel ratio detection apparatus according to the embodiment.
FIG. 3 is a time chart for explaining signal waveforms of respective parts of the air-fuel ratio detection device according to the embodiment.
4 is an operational amplifier OP3 constituting the sample and hold circuit shown in FIG.StructureIt is an electric circuit diagram showing composition.
[Figure 5] It is explanatory drawing explaining the voltage A and B of the both ends of the capacitor | condenser for phase compensation of operational amplifier OP3, and the output signal Vo.
[Fig. 6] It is explanatory drawing showing the structure of the conventional sample hold circuit using an operational amplifier.
[Explanation of symbols]
14 ... Sample and hold circuit,OP3 ... Operational amplifier,C2: Hold capacitor,OP4 ... Operational amplifier (buffer circuit),50 ... Differential amplifier,60 ... Common emitter amplifier,70. Push-pull output circuit,80 ... Output open circuit,C61: Phase compensation capacitor.
Claims (3)
出力端子及び反転入力端子が前記ホールド用コンデンサの他端に接続され、該ホールド用コンデンサを、非反転入力端子への入力信号に対応した電圧に充電するオペアンプと、
前記ホールド用コンデンサの充電電圧を出力するバッファ回路と、
外部からホールド指令を受けると、前記オペアンプの出力をオープン状態にして、前記バッファ回路からの出力を固定する出力オープン回路と、
を備えたサンプルホールド回路であって、
前記出力オープン回路を、
前記ホールド指令により、前記オペアンプの出力段を構成するプッシュプル出力回路における出力用のNPNトランジスタ及びPNPトランジスタを夫々カットオフするカットオフ手段と、
前記ホールド指令により、前記オペアンプの入力段を構成する差動増幅器と前記オペアンプに設けられた位相補償用コンデンサとの接続部の電位を固定させる電位固定手段と、
から構成してなることを特徴とするサンプルホールド回路。A holding capacitor with one end grounded to a reference potential;
An operational amplifier that connects an output terminal and an inverting input terminal to the other end of the hold capacitor, and charges the hold capacitor to a voltage corresponding to an input signal to the non-inverting input terminal;
A buffer circuit for outputting a charging voltage of the holding capacitor;
When receiving a hold command from the outside, the output of the operational amplifier is opened, and an output open circuit that fixes the output from the buffer circuit;
A sample hold circuit comprising:
The output open circuit;
Cut-off means for cutting off each of the output NPN transistor and PNP transistor in the push-pull output circuit constituting the output stage of the operational amplifier according to the hold command;
In accordance with the hold command, a potential fixing means for fixing a potential of a connection portion between a differential amplifier constituting an input stage of the operational amplifier and a phase compensation capacitor provided in the operational amplifier;
A sample-and-hold circuit comprising:
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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