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JP5655033B2 - Sampling circuit and integration circuit - Google Patents
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Description

本発明は、サンプリング回路およびこれを用いた積分回路に関する。   The present invention relates to a sampling circuit and an integrating circuit using the sampling circuit.

近年、半導体集積回路にてアナログ信号を扱う場合には、連続時間系のアナログ信号をそのままオペアンプと抵抗とキャパシタで扱う場合と、アナログ信号を所定のサンプリングレートにてサンプリングしてサンプリング時間系で処理する場合とがある。
後者の場合には、入力差動対がMOSトランジスタで構成されている為に入力リーク電流が存在しないMOSオペアンプが開発されてから、このMOSオペアンプとMOSスイッチ及びキャパシタで構成されるいわゆるスイッチトキャパシタ回路が登場し、最近までのアナログ信号処理の中心技術になっている。
In recent years, when analog signals are handled in semiconductor integrated circuits, continuous time analog signals are handled as they are by operational amplifiers, resistors and capacitors, and analog signals are sampled at a predetermined sampling rate and processed in a sampling time system. There is a case to do.
In the latter case, since the input differential pair is composed of MOS transistors, a MOS operational amplifier having no input leakage current has been developed. Has appeared and has become the central technology of analog signal processing until recently.

このスイッチトキャパシタ回路技術は、単なるスイッチトキャパシタフィルタだけでなく、多段のインテグレータ(積分器)と少数ビットのA/D変換器とを組み合わせ、そのA/D変換の結果を初段へフィードバックする、いわゆるデルタシグマ変調器に適用可能であり、最近のオーディオ帯域で主流となっているオーバーサンプリング・デルタシグマ型A/Dコンバータにも使用されている。   This switched capacitor circuit technology is not only a switched capacitor filter but also a so-called delta that combines a multi-stage integrator and an A / D converter with a small number of bits and feeds back the result of the A / D conversion to the first stage. The present invention can be applied to a sigma modulator and is also used for an oversampling delta sigma type A / D converter which has become mainstream in recent audio bands.

このようなスイッチトキャパシタ回路は、当初は信号パスが1系統のみである、いわゆるシングルエンド型で登場してきた。しかし、近年のファインプロセス化の進展による高速デジタル回路との1チップ化とそのノイズ対策の要請とに対して、信号パスを正側と負側の2系統に分けてこれらの差を信号レベルとすることにより、高速デジタルノイズを同相ノイズとしてキャンセルさせることが可能な、いわゆる全差動型スイッチトキャパシタ回路が主流になってきた。   Such a switched capacitor circuit has appeared in a so-called single-ended type in which only one signal path is initially provided. However, in response to the recent progress in fine processing to make a single chip with high-speed digital circuits and the demand for noise countermeasures, the signal path is divided into two systems, the positive side and the negative side, and the difference between these is expressed as the signal level. As a result, so-called fully differential switched capacitor circuits that can cancel high-speed digital noise as common-mode noise have become mainstream.

図4に、特許文献1の図1で引用されている一般的な差動サンプリング回路を具備した積分回路の一例を示す。
図4において、サンプリングキャパシタ117、118、119、120は全て同じ容量値を有する。ここでは、これらサンプリングキャパシタ117〜120の容量値を「(1/2)Cs」と表す。
FIG. 4 shows an example of an integrating circuit provided with the general differential sampling circuit cited in FIG.
In FIG. 4, the sampling capacitors 117, 118, 119, and 120 all have the same capacitance value. Here, the capacitance values of the sampling capacitors 117 to 120 are represented as “(½) Cs”.

積分キャパシタ121、122の容量値は、積分器のカットオフを適切に設定するよう任意の大きさに設定される。ここでは積分キャパシタ121、122の容量値をCiと表す。
スイッチ401、403、406、408、410、412、414、416は図示しないクロック発生器により供給されるクロック信号Φ1により駆動され、スイッチ402、404、405、407、409、411、413、415は図示しないクロック発生器により供給されるクロック信号Φ2により駆動される。サンプリングキャパシタ117〜120は、クロック信号Φ1およびΦ2に応じてスイッチ401〜416が動作することによって、電圧信号からなる正入力信号Vipが入力される正信号入力端子11または電圧信号からなる負入力信号Vinが入力される負信号入力端子12と、全差動オペアンプ123またはアナログコモン電圧Vcomが供給される端子15との間に接続される。
The capacitance values of the integrating capacitors 121 and 122 are set to arbitrary magnitudes so as to appropriately set the integrator cutoff. Here, the capacitance values of the integrating capacitors 121 and 122 are represented as Ci.
The switches 401, 403, 406, 408, 410, 412, 414, 416 are driven by a clock signal Φ1 supplied by a clock generator (not shown), and the switches 402, 404, 405, 407, 409, 411, 413, 415 are It is driven by a clock signal Φ2 supplied by a clock generator (not shown). The sampling capacitors 117 to 120 operate as the switches 401 to 416 operate according to the clock signals Φ1 and Φ2, and thereby the positive signal input terminal 11 to which the positive input signal Vip composed of the voltage signal is input or the negative input signal composed of the voltage signal. The negative signal input terminal 12 to which Vin is input is connected to the fully differential operational amplifier 123 or the terminal 15 to which the analog common voltage Vcom is supplied.

すなわち、サンプリングキャパシタ117および118は、クロック信号Φ1がHレベルである区間に正入力信号Vipとアナログコモン電圧Vcomとの電位差「Vip−Vcom」をサンプリングし、クロック信号Φ2がHレベルである区間に「Vcom−Vin」の電圧で積分キャパシタ121へ電荷を転送する。
また、サンプリングキャパシタ119および120は、クロック信号Φ1がHレベルである区間に電位差「Vin−Vcom」をサンプリングし、クロック信号Φ2がHレベルである区間に「Vcom−Vip」の電圧で積分キャパシタ122へ電荷を転送する。
That is, the sampling capacitors 117 and 118 sample the potential difference “Vip−Vcom” between the positive input signal Vip and the analog common voltage Vcom in a section in which the clock signal Φ1 is at the H level, and in a section in which the clock signal Φ2 is in the H level. The electric charge is transferred to the integrating capacitor 121 with a voltage of “Vcom−Vin”.
Also, the sampling capacitors 119 and 120 sample the potential difference “Vin−Vcom” during the interval in which the clock signal Φ1 is at the H level, and the integration capacitor 122 with the voltage “Vcom−Vip” in the interval in which the clock signal Φ2 is at the H level. Transfer charge to

以上のようにサンプリングキャパシタ117、スイッチ401、402、409および410の接続関係と、サンプリングキャパシタ118、スイッチ403、404、411および412の接続関係とは等価であり、サンプリング容量(1/2)Cs×2=Csのサンプリング容量一つと置き換えることと等価である。また、サンプリングキャパシタ119、スイッチ405、406、413および414の接続関係と、サンプリングキャパシタ120、スイッチ407、408、415および416の接続関係とは等価であり、サンプリング容量(1/2)Cs×2=Csのサンプリング容量一つと置き換えることと等価である。   As described above, the connection relationship between the sampling capacitor 117 and the switches 401, 402, 409, and 410 and the connection relationship between the sampling capacitor 118, the switches 403, 404, 411, and 412 are equivalent, and the sampling capacitance (1/2) Cs. X2 = equivalent to replacing with one sampling capacity of Cs. The connection relationship between the sampling capacitor 119 and the switches 405, 406, 413 and 414 is equivalent to the connection relationship between the sampling capacitor 120 and the switches 407, 408, 415 and 416, and the sampling capacity (1/2) Cs × 2 = Equivalent to replacing with one sampling capacity of Cs.

ここで、図4に示す積分回路のZ領域における伝達関数は次式(1)および(2)で表される。
Vop(0)−Von(0)
=Cs/Ci[{Vip(0)−Vin(−1/2)}
−{Vin(0)−Vip(−1/2)}] ……(1)
Vop−Von
=Cs/Ci{1+Z(−1/2)}(Vip−Vin) ……(2)
式(2)の周波数特性を図示したものが図5である。図5において、横軸は正規化周波数(×πrad/sample)、縦軸はゲイン(dB)である。図5は、サンプリング周波数FSに対し、2・FS=1.0となるように、横軸を規格化している。
Here, the transfer function in the Z region of the integrating circuit shown in FIG. 4 is expressed by the following equations (1) and (2).
Vop (0) -Von (0)
= Cs / Ci [{Vip (0) -Vin (-1/2)}
-{Vin (0) -Vip (-1/2)}] (1)
Vop-Von
= Cs / Ci {1 + Z (−1/2) } (Vip−Vin) (2)
FIG. 5 illustrates the frequency characteristic of the equation (2). In FIG. 5, the horizontal axis represents the normalized frequency (× π rad / sample), and the vertical axis represents the gain (dB). In FIG. 5, the horizontal axis is normalized so that 2 · FS = 1.0 with respect to the sampling frequency FS.

(2)式からわかる通り、図4に示すサンプリング方法を用いることにより、サンプリング定理により折り返るFS近傍の信号に対し、1次のLPF(Low Pass Filter)を形成することができる。
なお、図4に示すサンプリング回路において、各クロック信号Φ1およびΦ2は、例えば図2に示すタイミングチャートに示すタイミングでオン・オフ変化する信号であって、クロック信号Φ1およびΦ2は共にHレベルとなる期間のない、ノンオーバーラップクロック信号である。
As can be seen from the equation (2), by using the sampling method shown in FIG. 4, a first-order LPF (Low Pass Filter) can be formed for a signal in the vicinity of the FS that is turned back by the sampling theorem.
In the sampling circuit shown in FIG. 4, the clock signals Φ1 and Φ2 are signals that change on and off at the timing shown in the timing chart shown in FIG. 2, for example, and both the clock signals Φ1 and Φ2 are at the H level. It is a non-overlapping clock signal with no period.

特開2002−261614号公報JP 2002-261614 A

従来技術に示した差動サンプリング回路を具備した積分回路を用いると、上述のように、サンプリングの周波数特性から1次のLPFが形成される。
しかしながら、サンプリング周波数FS近傍に大きな妨害波を持つ信号が入力された場合、折り返し定理によるノイズ混入を防止するためには、前記妨害波を抑制するためのアンチエイリアシングフィルタを入力部に挿入する必要があり、回路規模・消費電力の増大が避けて通れない。
When the integrating circuit including the differential sampling circuit shown in the prior art is used, a first-order LPF is formed from the sampling frequency characteristics as described above.
However, when a signal having a large interference wave is input in the vicinity of the sampling frequency FS, it is necessary to insert an anti-aliasing filter for suppressing the interference wave in the input unit in order to prevent noise contamination due to the folding theorem. There is an inevitable increase in circuit size and power consumption.

本発明は上記に鑑みてなされたものであり、回路規模の増大などを伴うことなく、折り返し定理によるノイズ混入を防止することの可能なサンプリング回路およびこれを具備した積分回路を提供することを目的としている。   The present invention has been made in view of the above, and it is an object of the present invention to provide a sampling circuit capable of preventing noise mixing due to the folding theorem without increasing the circuit scale and the like and an integration circuit including the sampling circuit. It is said.

上記目的を達成するために、本発明の請求項1にかかるサンプリング回路は、第1の入力端子または第2の入力端子に入力される入力信号によって生じる電荷を蓄積するための第1のサンプリングキャパシタ、第2のサンプリングキャパシタ、第3のサンプリングキャパシタおよび第4のサンプリングキャパシタと、前記第1のサンプリングキャパシタの充放電を行う第1のスイッチ群と、前記第2のサンプリングキャパシタの充放電を行う第2のスイッチ群と、前記第3のサンプリングキャパシタの充放電を行う第3のスイッチ群と、前記第4のサンプリングキャパシタの充放電を行う第4のスイッチ群と、負入力端子および正入力端子を有する全差動オペアンプと、を備え、前記第1のスイッチ群(スイッチ101、102、109および110)は、前記第1のサンプリングキャパシタ(サンプリングキャパシタ117)を、第1のタイミングでは前記第1の入力端子と基準電圧源との間に接続し、第2のタイミングでは前記第2の入力端子と前記全差動オペアンプの負入力端子との間に接続し、前記第2のスイッチ群(スイッチ105、106、113および114)は、前記第2のサンプリングキャパシタ(サンプリングキャパシタ119)を、前記第1のタイミングでは前記第2の入力端子と前記基準電圧源との間に接続し、前記第2のタイミングでは前記第1の入力端子と前記全差動オペアンプの正入力端子との間に接続し、前記第3のスイッチ群(スイッチ103、104、111および112)は、前記第3のサンプリングキャパシタ(サンプリングキャパシタ118)を、前記第1のタイミングでは前記第2の入力端子と前記全差動オペアンプの負入力端子との間に接続し、前記第2のタイミングでは前記第1の入力端子と前記基準電圧源との間に接続し、前記第4のスイッチ群(スイッチ107、108、115および116)は、前記第4のサンプリングキャパシタ(サンプリングキャパシタ120)を、前記第1のタイミングでは前記第1の入力端子と前記全差動オペアンプの正入力端子との間に接続し、前記第2のタイミングでは前記第2の入力端子と前記基準電圧源との間に接続し、前記第1のタイミングおよび前記第2のタイミングは交互に生じることを特徴としている。   To achieve the above object, a sampling circuit according to claim 1 of the present invention includes a first sampling capacitor for accumulating charges generated by an input signal input to the first input terminal or the second input terminal. , A second sampling capacitor, a third sampling capacitor, a fourth sampling capacitor, a first switch group that charges and discharges the first sampling capacitor, and a second sampling capacitor that charges and discharges the second sampling capacitor. A second switch group, a third switch group that charges and discharges the third sampling capacitor, a fourth switch group that charges and discharges the fourth sampling capacitor, a negative input terminal, and a positive input terminal The first switch group (switches 101, 102, 109 and 110) connects the first sampling capacitor (sampling capacitor 117) between the first input terminal and a reference voltage source at a first timing, and the second input terminal at a second timing. And the negative input terminal of the fully differential operational amplifier, and the second switch group (switches 105, 106, 113, and 114) includes the second sampling capacitor (sampling capacitor 119) and the second sampling capacitor. At the first timing, it is connected between the second input terminal and the reference voltage source, and at the second timing, it is connected between the first input terminal and the positive input terminal of the fully differential operational amplifier. , The third switch group (switches 103, 104, 111 and 112) includes the third sampling capacitor (sampling capacitor). 18) is connected between the second input terminal and the negative input terminal of the fully differential operational amplifier at the first timing, and the first input terminal and the reference voltage source at the second timing. And the fourth switch group (switches 107, 108, 115, and 116) connects the fourth sampling capacitor (sampling capacitor 120) to the first input terminal at the first timing. Between the second input terminal and the reference voltage source at the second timing, the first timing, and the second input terminal of the fully differential operational amplifier. These timings are alternately generated.

また、本発明の請求項2にかかる積分回路は、請求項1に記載のサンプリング回路と、前記全差動オペアンプの負入力端子と正出力端子との間に接続される第1の積分キャパシタと、前記全差動オペアンプの正入力端子と負出力端子との間に接続される第2の積分キャパシタと、を備えることを特徴としている。   According to a second aspect of the present invention, there is provided an integrating circuit comprising: the sampling circuit according to the first aspect; a first integrating capacitor connected between a negative input terminal and a positive output terminal of the fully differential operational amplifier; And a second integration capacitor connected between a positive input terminal and a negative output terminal of the fully differential operational amplifier.

本発明によれば、正負の入力信号が入力される第1および第2の入力端子と、全差動オペアンプの正入力端子、負入力端子または基準電圧源との間に、第1〜第4のサンプリングキャパシタを接続する際の接続パターンを調整し、サンプリング周波数近傍の入力信号に対して2次のLPF特性を有するサンプリング回路を構成した。そのため、サンプリング回路により、折り返し定理によるノイズの混入の防止を図ることができる。したがって、このようなサンプリング回路を備えた積分回路を構成することによって、回路規模や消費電力の増大を抑制しつつ、折り返し定理によるノイズの混入を防止することができる。   According to the present invention, the first to fourth input terminals between the first and second input terminals to which positive and negative input signals are input and the positive input terminal, the negative input terminal, or the reference voltage source of the fully differential operational amplifier. A sampling circuit having a second-order LPF characteristic with respect to an input signal in the vicinity of the sampling frequency was configured by adjusting a connection pattern when connecting the sampling capacitors. Therefore, the sampling circuit can prevent noise from being mixed by the folding theorem. Therefore, by configuring the integration circuit including such a sampling circuit, it is possible to prevent the noise from being mixed due to the folding theorem while suppressing an increase in circuit scale and power consumption.

本発明によるサンプリング回路を積分回路に適用した場合の一例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows an example at the time of applying the sampling circuit by this invention to an integration circuit. クロック信号Φ1およびΦ2のタイミングチャートの一例である。It is an example of a timing chart of clock signals Φ1 and Φ2. 図1に示すサンプリング回路の周波数特性を表す特性図である。It is a characteristic view showing the frequency characteristic of the sampling circuit shown in FIG. 従来のサンプリング回路を具備した積分回路の一例である。It is an example of the integrating circuit provided with the conventional sampling circuit. 図4に示す従来のサンプリング回路の周波数特性を表す特性図である。It is a characteristic view showing the frequency characteristic of the conventional sampling circuit shown in FIG.

以下、本発明のサンプリング回路の一例を、図面を参照して説明する。
図1は、本発明のサンプリング回路2を具備した積分回路1の一例を示したものである。
図1に示す積分回路1は、差動サンプリング方式を用いた全差動型の積分回路である。
本発明による全差動型の積分回路1は、図1に示すように、サンプリングキャパシタ117、118、119および120と、これらサンプリングキャパシタ117〜120の充放電を行うためのスイッチ101〜108と、109〜116と、積分キャパシタ121および122を含む全差動オペアンプ123と、を備える。サンプリングキャパシタ117〜120、スイッチ101〜116および全差動オペアンプがサンプリング回路2を構成している。
Hereinafter, an example of the sampling circuit of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows an example of an integrating circuit 1 having a sampling circuit 2 of the present invention.
An integrating circuit 1 shown in FIG. 1 is a fully differential integrating circuit using a differential sampling method.
As shown in FIG. 1, a fully differential integration circuit 1 according to the present invention includes sampling capacitors 117, 118, 119 and 120, and switches 101 to 108 for charging and discharging the sampling capacitors 117 to 120. 109 to 116 and a fully differential operational amplifier 123 including integration capacitors 121 and 122. Sampling capacitors 117 to 120, switches 101 to 116, and a fully differential operational amplifier constitute sampling circuit 2.

なお、図1において、11は、電圧信号からなる正入力信号Vipが入力される正信号入力端子、12は、電圧信号からなる負入力信号Vinが入力される負信号入力端子、13は、電圧信号からなる正出力信号Vopが出力される正信号出力端子、14は、電圧信号からなる負出力信号Vonが出力される負信号出力端子である。
つまり、このサンプリング回路2は、正信号入力端子11に入力される正入力信号Vipと負信号入力端子12に入力される負入力信号Vinとの差である全差動入力信号をサンプリングし、サンプリング回路2で所定のサンプリング動作を実施して、正信号出力端子13から正出力信号Vop、負信号出力端子14から負出力信号Vonをそれぞれ出力し、これら正負の出力信号VopおよびVonの差を全差動出力信号として出力する。
In FIG. 1, 11 is a positive signal input terminal to which a positive input signal Vip consisting of a voltage signal is input, 12 is a negative signal input terminal to which a negative input signal Vin consisting of a voltage signal is input, and 13 is a voltage A positive signal output terminal from which a positive output signal Vop composed of a signal is output, and a negative signal output terminal from which a negative output signal Von composed of a voltage signal is output.
That is, the sampling circuit 2 samples the fully differential input signal that is the difference between the positive input signal Vip input to the positive signal input terminal 11 and the negative input signal Vin input to the negative signal input terminal 12 to perform sampling. The circuit 2 performs a predetermined sampling operation to output a positive output signal Vop from the positive signal output terminal 13 and a negative output signal Von from the negative signal output terminal 14, respectively. The difference between these positive and negative output signals Vop and Von is all Output as a differential output signal.

全差動オペアンプ123は、負入力端子123inおよび正入力端子123ipと、正出力端子123opおよび負出力端子123onとを備える。
積分キャパシタ121は、負入力端子123inと正出力端子123opとの間に接続され、積分キャパシタ122は、正入力端子123ipと負出力端子123onとの間に接続される。
The fully differential operational amplifier 123 includes a negative input terminal 123in and a positive input terminal 123ip, a positive output terminal 123op, and a negative output terminal 123on.
The integration capacitor 121 is connected between the negative input terminal 123in and the positive output terminal 123op, and the integration capacitor 122 is connected between the positive input terminal 123ip and the negative output terminal 123on.

スイッチ101、102、109および110は、サンプリングキャパシタ117の充放電を行うスイッチであって、サンプリングキャパシタ117の一端は、スイッチ101を介して正信号入力端子11に接続されるとともに、スイッチ102を介して負信号入力端子12に接続される。サンプリングキャパシタ117の他端は、スイッチ109を介して全差動オペアンプ123の負入力端子123inおよび積分キャパシタ121の一端に接続されるとともに、スイッチ110を介してアナログコモン電圧Vcomが印加される端子15に接続される。   The switches 101, 102, 109, and 110 are switches that charge and discharge the sampling capacitor 117. One end of the sampling capacitor 117 is connected to the positive signal input terminal 11 via the switch 101 and via the switch 102. To the negative signal input terminal 12. The other end of the sampling capacitor 117 is connected to the negative input terminal 123in of the fully differential operational amplifier 123 and one end of the integrating capacitor 121 via the switch 109, and the terminal 15 to which the analog common voltage Vcom is applied via the switch 110. Connected to.

スイッチ103、104、111および112は、サンプリングキャパシタ118の充放電を行うスイッチであって、サンプリングキャパシタ118の一端は、スイッチ103を介して正信号入力端子11に接続されるとともに、スイッチ104を介して負信号入力端子12に接続される。サンプリングキャパシタ118の他端は、スイッチ111を介して全差動オペアンプ123の負入力端子123inおよび積分キャパシタ121の一端に接続されるとともに、スイッチ112を介して端子15に接続される。   The switches 103, 104, 111, and 112 are switches that charge and discharge the sampling capacitor 118. One end of the sampling capacitor 118 is connected to the positive signal input terminal 11 via the switch 103 and via the switch 104. To the negative signal input terminal 12. The other end of the sampling capacitor 118 is connected to the negative input terminal 123in of the fully differential operational amplifier 123 and one end of the integrating capacitor 121 via the switch 111, and is connected to the terminal 15 via the switch 112.

スイッチ105、106、113および114は、サンプリングキャパシタ119の充放電を行うスイッチであって、サンプリングキャパシタ119の一端は、スイッチ105を介して正信号入力端子11に接続されるとともに、スイッチ106を介して負信号入力端子12に接続される。サンプリングキャパシタ119の他端は、スイッチ113を介して全差動オペアンプ123の正入力端子123ipおよび積分キャパシタ122の一端に接続されるとともに、スイッチ114を介して端子15に接続される。   Switches 105, 106, 113, and 114 charge and discharge the sampling capacitor 119, and one end of the sampling capacitor 119 is connected to the positive signal input terminal 11 via the switch 105 and via the switch 106. To the negative signal input terminal 12. The other end of the sampling capacitor 119 is connected to the positive input terminal 123ip of the fully differential operational amplifier 123 and one end of the integration capacitor 122 through the switch 113, and to the terminal 15 through the switch 114.

スイッチ107、108、115および116は、サンプリングキャパシタ120の充放電を行うスイッチであって、サンプリングキャパシタ120の一端は、スイッチ107を介して正信号入力端子11に接続されるとともに、スイッチ108を介して負信号入力端子12に接続される。サンプリングキャパシタ120の他端は、スイッチ115を介して全差動オペアンプ123の正入力端子123ipおよび積分キャパシタ122の一端に接続されるとともに、スイッチ116を介して端子15に接続される。   The switches 107, 108, 115 and 116 are switches for charging and discharging the sampling capacitor 120. One end of the sampling capacitor 120 is connected to the positive signal input terminal 11 via the switch 107 and via the switch 108. To the negative signal input terminal 12. The other end of the sampling capacitor 120 is connected to the positive input terminal 123ip of the fully differential operational amplifier 123 and one end of the integration capacitor 122 via the switch 115, and to the terminal 15 via the switch 116.

そして、積分キャパシタ121の他端と全差動オペアンプ123の出力端子123opとが正信号出力端子13に接続される。同様に、積分キャパシタ122の他端と全差動オペアンプ123の出力端子123onとが負信号出力端子14に接続される。
このような構成のサンプリング回路2において、サンプリングキャパシタ117〜120は容量値が同一であって、ここでは、容量値を(1/2)Csと表す。積分キャパシタ121および122は同一の容量値を有し、積分回路1のカットオフを適切に設定するよう任意の大きさに設定される。ここでは、積分キャパシタ121および122の容量値をCiと表す。
The other end of the integrating capacitor 121 and the output terminal 123 op of the fully differential operational amplifier 123 are connected to the positive signal output terminal 13. Similarly, the other end of the integrating capacitor 122 and the output terminal 123 on of the fully differential operational amplifier 123 are connected to the negative signal output terminal 14.
In the sampling circuit 2 having such a configuration, the sampling capacitors 117 to 120 have the same capacitance value, and here, the capacitance value is represented by (1/2) Cs. The integrating capacitors 121 and 122 have the same capacitance value and are set to an arbitrary size so as to appropriately set the cutoff of the integrating circuit 1. Here, the capacitance values of the integrating capacitors 121 and 122 are represented as Ci.

スイッチ101、104、106、107、110、111、114および115は図示しないクロック発生器により供給されるクロック信号Φ1により駆動される。また、スイッチ102、103、105、108、109、112、113、116は図示しないクロック発生器により供給されるクロック信号Φ2により駆動される。
図2は、スイッチ101〜116に供給されるクロック信号Φ1およびΦ2のタイミングチャートを示す。図2からわかるようにクロック信号Φ1およびΦ2は交互にHレベルとなる信号であって、Hレベルとなる期間が同一であり且つ共にHレベルとなる期間のない、ノンオーバーラップクロック信号である。
The switches 101, 104, 106, 107, 110, 111, 114 and 115 are driven by a clock signal Φ1 supplied by a clock generator (not shown). The switches 102, 103, 105, 108, 109, 112, 113, 116 are driven by a clock signal Φ2 supplied by a clock generator (not shown).
FIG. 2 shows a timing chart of the clock signals Φ1 and Φ2 supplied to the switches 101-116. As can be seen from FIG. 2, the clock signals Φ1 and Φ2 are alternately H level signals, and are non-overlapping clock signals having the same period of H level and no period of both H levels.

なお、図2において、(a)はクロック信号Φ1、(b)はクロック信号Φ2のタイミングを表す。
サンプリングキャパシタ117は、クロック信号Φ1がHレベルである区間に「Vip−Vcom」の電位差をサンプリングし、クロック信号Φ2がHレベルである区間に「Vcom−Vin」の電圧で積分キャパシタ121へ電荷を転送する。サンプリングキャパシタ118は、クロック信号Φ2がHレベルである区間に「Vip−Vcom」の電位差をサンプリングし、クロック信号Φ1がHレベルである区間に「Vcom−Vin」の電圧で積分キャパシタ121へ電荷を転送する。
In FIG. 2, (a) represents the timing of the clock signal Φ1, and (b) represents the timing of the clock signal Φ2.
The sampling capacitor 117 samples the potential difference of “Vip−Vcom” during the interval in which the clock signal Φ1 is at the H level, and charges the integration capacitor 121 with the voltage of “Vcom−Vin” during the interval in which the clock signal Φ2 is at the H level. Forward. The sampling capacitor 118 samples the potential difference of “Vip−Vcom” during the period when the clock signal Φ2 is at the H level, and charges the integration capacitor 121 with the voltage of “Vcom−Vin” during the period when the clock signal Φ1 is at the H level. Forward.

また、サンプリングキャパシタ119は、クロック信号Φ1がHレベルである区間に「Vin−Vcom」の電位差をサンプリングし、クロック信号Φ2がHレベルである区間に「Vcom−Vip」の電圧で積分キャパシタ122へ電荷を転送する。
サンプリングキャパシタ120は、クロック信号Φ2がHレベルである区間に「Vin−Vcom」の電位差をサンプリングし、クロック信号Φ1がHレベルである区間に「Vcom−Vip」の電圧で積分キャパシタ122へ電荷を転送する。
Further, the sampling capacitor 119 samples the potential difference of “Vin−Vcom” during the interval in which the clock signal Φ1 is at the H level, and supplies the integration capacitor 122 with the voltage of “Vcom−Vip” in the interval in which the clock signal Φ2 is at the H level. Transfer charge.
The sampling capacitor 120 samples a potential difference of “Vin−Vcom” during a period when the clock signal Φ2 is at the H level, and charges the integration capacitor 122 with a voltage of “Vcom−Vip” during a period when the clock signal Φ1 is at the H level. Forward.

ここで、図1に示す積分回路1のZ領域における伝達関数を次式(3)および(4)に示す。
Vop(0)−Von(0)
=Cs/2Ci[{Vip(0)+2Vip(−1/2)−Vip(−1)}
−{Vin(0)+2Vin(−1/2)−Vin(−1)}]……(3)
Vop−Von
=Cs/2Ci(1+2Z−1/2+1Z−1)(Vip−Vin)
=Cs/2Ci(1+Z−1/2(Vip−Vin) ……(4)
(4)式で表される伝達関数の周波数特性を図示したものが図3である。図3において、横軸は正規化周波数(×πrad/sample)、縦軸はゲイン(dB)である。図3は、サンプリング周波数FSに対し、2・FS=1.0となるように、横軸を規格化している。
Here, the transfer functions in the Z region of the integrating circuit 1 shown in FIG. 1 are shown in the following equations (3) and (4).
Vop (0) -Von (0)
= Cs / 2Ci [{Vip (0) + 2Vip (−1/2) −Vip (−1)}
-{Vin (0) + 2Vin (-1/2) -Vin (-1)}] (3)
Vop-Von
= Cs / 2Ci (1 + 2Z- 1 / 2 + 1Z- 1 ) (Vip-Vin)
= Cs / 2Ci (1 + Z −1/2 ) 2 (Vip−Vin) (4)
FIG. 3 shows the frequency characteristics of the transfer function expressed by the equation (4). In FIG. 3, the horizontal axis represents normalized frequency (× π rad / sample), and the vertical axis represents gain (dB). In FIG. 3, the horizontal axis is normalized so that 2 · FS = 1.0 with respect to the sampling frequency FS.

(4)式からわかる通り、図4に示すサンプリング方法を用いることにより、サンプリング定理により折り返るサンプリング周波数FS近傍の信号に対し、2次のLPF(Low Pass Filter)を形成できることがわかる。つまり、図4に示すように、サンプリング周波数FS近傍における減衰効果を向上させることができる。
以上説明したように、図1に示すサンプリング回路2を用いることにより、サンプリング時には、従来の1次のLPFに対し、2次のLPFを形成させることができる。このため、サンプリング周波数FS近傍に大きな妨害波を持つ信号が入力された場合、折り返し定理によるノイズ混入を防止するためには、前記妨害波を抑制するためにアンチエイリアシングフィルタを入力部に挿入する必要があるが、上述のように、サンプリング回路2を用いることにより、サンプリング周波数FS近傍における減衰効果を向上させることができるため、アンチエイリアシングフィルタに対して要求される妨害波減衰のための性能を緩和することができる。
As can be seen from the equation (4), it can be seen that by using the sampling method shown in FIG. 4, a second order LPF (Low Pass Filter) can be formed for a signal in the vicinity of the sampling frequency FS turned back by the sampling theorem. That is, as shown in FIG. 4, the attenuation effect in the vicinity of the sampling frequency FS can be improved.
As described above, by using the sampling circuit 2 shown in FIG. 1, a secondary LPF can be formed with respect to a conventional primary LPF during sampling. For this reason, when a signal having a large interference wave is input in the vicinity of the sampling frequency FS, an anti-aliasing filter needs to be inserted in the input unit in order to suppress the interference wave in order to prevent noise contamination by the aliasing theorem. However, as described above, the use of the sampling circuit 2 can improve the attenuation effect in the vicinity of the sampling frequency FS, so that the performance for attenuation of the interference wave required for the anti-aliasing filter is relaxed. can do.

したがって、アンチエイリアシングフィルタの、回路規模や消費電力を大きく削減することができ、結果的に、サンプリング回路2全体、さらには、積分回路1全体の回路規模や消費電力を削減することができる。
また、サンプリング回路2において、サンプリングキャパシタ117〜120によるサンプリングタイミングを変更することにより、2次のLPFを構成することができる。そのため、サンプリング回路2の用途に応じてサンプリングタイミングを変更することにより、1次のLPFと2次のLPFとを形成することができる。
Therefore, the circuit scale and power consumption of the anti-aliasing filter can be greatly reduced, and as a result, the circuit scale and power consumption of the entire sampling circuit 2 and further the entire integration circuit 1 can be reduced.
Further, in the sampling circuit 2, a secondary LPF can be configured by changing the sampling timing by the sampling capacitors 117 to 120. Therefore, the primary LPF and the secondary LPF can be formed by changing the sampling timing according to the use of the sampling circuit 2.

なお、上記実施形態において、正信号入力端子11が第1の入力端子に対応し、負信号入力端子12が第2の入力端子に対応し、サンプリングキャパシタ117が第1のサンプリングキャパシタに対応し、サンプリングキャパシタ119が第2のサンプリングキャパシタに対応し、サンプリングキャパシタ118が第3のサンプリングキャパシタに対応し、サンプリングキャパシタ120が第4のサンプリングキャパシタに対応している。   In the above embodiment, the positive signal input terminal 11 corresponds to the first input terminal, the negative signal input terminal 12 corresponds to the second input terminal, the sampling capacitor 117 corresponds to the first sampling capacitor, The sampling capacitor 119 corresponds to the second sampling capacitor, the sampling capacitor 118 corresponds to the third sampling capacitor, and the sampling capacitor 120 corresponds to the fourth sampling capacitor.

また、スイッチ101、102、109および110が第1のスイッチ群に対応し、スイッチ105、106、113および114が第2のスイッチ群に対応し、スイッチ103、104、111および112が第3のスイッチ群に対応し、スイッチ107、108、115および116が第4のスイッチ群に対応している。
また、クロック信号Φ1がHレベルになるタイミングが第1のタイミングに対応し、クロック信号Φ2がHレベルになるタイミングが第2のタイミングに対応し、アナログコモン電圧Vcomが供給される端子15が基準電圧源に対応し、積分キャパシタ121が第1の積分キャパシタに対応し、積分キャパシタ122が第2の積分キャパシタに対応している。
The switches 101, 102, 109, and 110 correspond to the first switch group, the switches 105, 106, 113, and 114 correspond to the second switch group, and the switches 103, 104, 111, and 112 are the third switch group. Corresponding to the switch group, the switches 107, 108, 115 and 116 correspond to the fourth switch group.
The timing at which the clock signal Φ1 becomes H level corresponds to the first timing, the timing at which the clock signal Φ2 becomes H level corresponds to the second timing, and the terminal 15 to which the analog common voltage Vcom is supplied is a reference. Corresponding to the voltage source, the integrating capacitor 121 corresponds to the first integrating capacitor, and the integrating capacitor 122 corresponds to the second integrating capacitor.

11、12 入力端子
13、14 出力端子
101〜116 スイッチ
117〜120 サンプリングキャパシタ
121、122 積分キャパシタ
123 全差動オペアンプ
11, 12 Input terminals 13, 14 Output terminals 101-116 Switches 117-120 Sampling capacitors 121, 122 Integration capacitors 123 Fully differential operational amplifier

Claims (2)

第1の入力端子または第2の入力端子に入力される入力信号によって生じる電荷を蓄積するための第1のサンプリングキャパシタ、第2のサンプリングキャパシタ、第3のサンプリングキャパシタおよび第4のサンプリングキャパシタと、
前記第1のサンプリングキャパシタの充放電を行う第1のスイッチ群と、
前記第2のサンプリングキャパシタの充放電を行う第2のスイッチ群と、
前記第3のサンプリングキャパシタの充放電を行う第3のスイッチ群と、
前記第4のサンプリングキャパシタの充放電を行う第4のスイッチ群と、
負入力端子および正入力端子を有する全差動オペアンプと、を備え、
前記第1のスイッチ群は、前記第1のサンプリングキャパシタを、第1のタイミングでは前記第1の入力端子と基準電圧源との間に接続し、第2のタイミングでは前記第2の入力端子と前記全差動オペアンプの負入力端子との間に接続し、
前記第2のスイッチ群は、前記第2のサンプリングキャパシタを、前記第1のタイミングでは前記第2の入力端子と前記基準電圧源との間に接続し、前記第2のタイミングでは前記第1の入力端子と前記全差動オペアンプの正入力端子との間に接続し、
前記第3のスイッチ群は、前記第3のサンプリングキャパシタを、前記第1のタイミングでは前記第2の入力端子と前記全差動オペアンプの負入力端子との間に接続し、前記第2のタイミングでは前記第1の入力端子と前記基準電圧源との間に接続し、
前記第4のスイッチ群は、前記第4のサンプリングキャパシタを、前記第1のタイミングでは前記第1の入力端子と前記全差動オペアンプの正入力端子との間に接続し、前記第2のタイミングでは前記第2の入力端子と前記基準電圧源との間に接続し、
前記第1のタイミングおよび前記第2のタイミングは交互に生じることを特徴とすることを特徴とするサンプリング回路。
A first sampling capacitor, a second sampling capacitor, a third sampling capacitor, and a fourth sampling capacitor for accumulating charges generated by an input signal input to the first input terminal or the second input terminal;
A first switch group for charging and discharging the first sampling capacitor;
A second switch group for charging and discharging the second sampling capacitor;
A third switch group for charging and discharging the third sampling capacitor;
A fourth switch group for charging and discharging the fourth sampling capacitor;
A fully differential operational amplifier having a negative input terminal and a positive input terminal, and
The first switch group connects the first sampling capacitor between the first input terminal and a reference voltage source at a first timing, and the second input terminal at a second timing. Connect between the negative input terminal of the fully differential operational amplifier,
The second switch group connects the second sampling capacitor between the second input terminal and the reference voltage source at the first timing, and the first switching capacitor at the second timing. Connect between the input terminal and the positive input terminal of the fully differential operational amplifier,
The third switch group connects the third sampling capacitor between the second input terminal and the negative input terminal of the fully differential operational amplifier at the first timing, and the second timing. Then, connecting between the first input terminal and the reference voltage source,
The fourth switch group connects the fourth sampling capacitor between the first input terminal and the positive input terminal of the fully differential operational amplifier at the first timing, and the second timing. Then, connecting between the second input terminal and the reference voltage source,
The sampling circuit according to claim 1, wherein the first timing and the second timing occur alternately.
請求項1に記載のサンプリング回路と、
前記全差動オペアンプの負入力端子と正出力端子との間に接続される第1の積分キャパシタと、
前記全差動オペアンプの正入力端子と負出力端子との間に接続される第2の積分キャパシタと、
を備えることを特徴とする積分回路。
A sampling circuit according to claim 1;
A first integrating capacitor connected between a negative input terminal and a positive output terminal of the fully differential operational amplifier;
A second integrating capacitor connected between a positive input terminal and a negative output terminal of the fully differential operational amplifier;
An integration circuit comprising:
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JP3703387B2 (en) * 2000-10-30 2005-10-05 Necマイクロシステム株式会社 Sample and hold circuit
JP3795338B2 (en) * 2001-02-27 2006-07-12 旭化成マイクロシステム株式会社 Fully differential sampling circuit and delta-sigma modulator
US8704581B2 (en) * 2007-04-23 2014-04-22 Qualcomm Incorporated Switched capacitor integration and summing circuits

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