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JP7715499B2 - Amplification equipment - Google Patents
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JP7715499B2 - Amplification equipment - Google Patents

Amplification equipment

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JP7715499B2 JP2020217427A JP2020217427A JP7715499B2 JP 7715499 B2 JP7715499 B2 JP 7715499B2 JP 2020217427 A JP2020217427 A JP 2020217427A JP 2020217427 A JP2020217427 A JP 2020217427A JP 7715499 B2 JP7715499 B2 JP 7715499B2
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Description

本発明は、増幅装置に関する。 The present invention relates to an amplification device.

センサ信号などの小信号を増幅する増幅装置として、図16に示すチョッパ安定化増幅器が知られている。上述したチョッパ安定化増幅器100は、チョッパ変調器101、増幅器102、チョッパ変調器103を備える。図16に示す構成において、増幅器102には、オフセット成分(Voffset)及び低周波雑音成分(1/fnoise)が発生する。そこで、チョッパ変調器101によって低周波帯域の信号成分を増幅器102のオフセット成分及び低周波雑音成分の少ない高周波帯域に変調する。チョッパ変調器101の出力は、増幅器102によって増幅された後、チョッパ変調器103に入力される。チョッパ変調器103は、増幅器102の出力のうち信号成分は低周波帯域に復調し、オフセット成分及び低周波成分は高周波帯域に変調する。これにより、チョッパ安定化増幅器100の全体のオフセット成分及び低周波雑音成分を低減することができる。 A chopper-stabilized amplifier, as shown in Figure 16, is known as an amplifier device for amplifying small signals such as sensor signals. The chopper-stabilized amplifier 100 described above includes a chopper modulator 101, an amplifier 102, and a chopper modulator 103. In the configuration shown in Figure 16, an offset component (Voffset) and a low-frequency noise component (1/fnoise) are generated in the amplifier 102. Therefore, the chopper modulator 101 modulates the low-frequency signal component to a high-frequency component with fewer offset and low-frequency noise components from the amplifier 102. The output of the chopper modulator 101 is amplified by the amplifier 102 and then input to the chopper modulator 103. The chopper modulator 103 demodulates the signal component of the amplifier 102 output to the low-frequency component and modulates the offset and low-frequency components to the high-frequency component. This reduces the overall offset and low-frequency noise components of the chopper-stabilized amplifier 100.

また、上述したチョッパ安定化増幅器100のオフセット成分及び低周波雑音成分を低減する手法として、特許文献1~4、非特許文献1に記載された手法が提案されている。 Furthermore, methods for reducing the offset component and low-frequency noise component of the above-mentioned chopper-stabilized amplifier 100 have been proposed, as described in Patent Documents 1 to 4 and Non-Patent Document 1.

上述したチョッパ安定化増幅器100を構成するチョッパ変調器101、103は、二対のスイッチから構成され、これら二対のスイッチが交互にオンすることにより変調を行っている。このため、スイッチのオンオフ時にノコギリ波状のスパイクノイズが発生する。ノコギリ波状のスパイクノイズには、直流成分が存在するため、スパイクノイズが大きいとチョッパ安定化増幅器100の残差オフセット電圧となり、特性の劣化を招いてしまう場合がある。 The chopper modulators 101 and 103 that make up the chopper stabilized amplifier 100 described above are composed of two pairs of switches, and modulation is performed by alternately turning these two pairs of switches on and off. As a result, sawtooth spike noise is generated when the switches are turned on and off. Since sawtooth spike noise contains a DC component, if the spike noise is large it can become a residual offset voltage in the chopper stabilized amplifier 100, potentially causing degradation of its characteristics.

このスパイクノイズを低減する手法として、非特許文献2に記載された手法が提案されている。非特許文献2には、出力側のチョッパ変調器103において、スイッチを切り替える際に、全てのスイッチを一旦オフするノンオーバーラップ状態つまり切断状態とし、スパイクノイズが出力されないようにする手法が記載されている。 A method for reducing this spike noise is proposed in Non-Patent Document 2. Non-Patent Document 2 describes a method in which, when switching the switches in the output-side chopper modulator 103, all switches are temporarily turned off to enter a non-overlap state, or disconnection state, to prevent spike noise from being output.

しかしながら、ノンオーバーラップ状態の間に、チョッパ変調器103の入力に接続された寄生容量にスパイクノイズにより誤差電荷が溜まるため、チョッパ変調器103のスイッチがオンすると、誤差電荷がスパイクノイズとして出力されてしまう、という問題があった。 However, during the non-overlap state, error charges accumulate in the parasitic capacitance connected to the input of the chopper modulator 103 due to spike noise, and when the switch of the chopper modulator 103 is turned on, the error charges are output as spike noise, which is a problem.

そこで、特許文献5のように、チョッパ変調器103がノンオーバーラップ状態となっている間に寄生容量に溜まった誤差電荷を、放電スイッチをオンとして、放電する手法などが存在する。 Therefore, as in Patent Document 5, there is a method of discharging the error charge accumulated in the parasitic capacitance while the chopper modulator 103 is in a non-overlap state by turning on a discharge switch.

米国特許第6476671号明細書U.S. Patent No. 6,476,671 米国特許第7292095号明細書U.S. Patent No. 7,292,095 米国特許第7764118号明細書U.S. Patent No. 7,764,118 米国特許第8120422号明細書U.S. Patent No. 8,120,422 米国特許第9685933号明細書U.S. Pat. No. 9,685,933

Ion E. Opris and Gregory T.A. Kovacs, “A Rail-to-Rail Ping-Pong Op-Amp”, IEEE J. Solid-State Circuits, vol. 31, no 9, pp. 1320-1324, Sep. 1996.Ion E. Opris and Gregory T.A. Kovacs, “A Rail-to-Rail Ping-Pong Op-Amp”, IEEE J. Solid-State Circuits, vol. 31, no 9, pp. 1320-1324, Sep. 1996. Qiuting Huang and Christian Menolfi, “A 200nV Offset 6.5nV/√Hz Noise PSD 5.6kHz Chopper Instrumentation Amplifier”, IEEE ISSCC Digest of Technial Papers, pp. 362-363, Feb. 2001.Qiuting Huang and Christian Menolfi, “A 200nV Offset 6.5nV/√Hz Noise PSD 5.6kHz Chopper Instrumentation Amplifier”, IEEE ISSCC Digest of Technical Papers, pp. 362-363, Feb. 2001.

上述した従来手法では、放電スイッチを制御するため、チョッパ変調器103がノンオーバーラップ状態となっている僅かな間のみオンとなるクロックを生成する必要がある。しかしながら、ノンオーバーラップ状態は、比較的短いため、高速な制御クロックを生成する複雑な回路と高速な制御クロックに応答するスイッチが必要となり、回路面積が増加する他、回路設計を難しくしてしまうという問題点があった。 In the conventional method described above, in order to control the discharge switch, it is necessary to generate a clock that is on only for the short period of time when the chopper modulator 103 is in a non-overlap state. However, because the non-overlap state is relatively short, a complex circuit that generates a high-speed control clock and a switch that responds to the high-speed control clock are required, which increases the circuit area and makes circuit design more difficult.

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、高速な制御クロックを生成する複雑な回路や高速なスイッチを必要とせず、より高精度にスパイクノイズによる残差オフセットを低減した高精度な増幅装置を提供することにある。 The present invention was made in consideration of the above-mentioned circumstances, and its purpose is to provide a high-precision amplification device that reduces residual offset caused by spike noise with greater precision, without requiring complex circuits to generate high-speed control clocks or high-speed switches.

前述した目的を達成するために、本発明に係る増幅装置は、下記[1]~[8]を特徴としている。
[1]
第1の正極側入力と第1の正極側出力との間に接続された第1のスイッチと、第1の負極側入力と第1の負極側出力との間に接続された第2のスイッチと、前記第1の負極側入力と前記第1の正極側出力との間に接続された第3のスイッチと、前記第1の正極側入力と前記第1の負極側出力との間に接続された第4のスイッチとを有し、前記第1のスイッチ及び前記第2のスイッチをオフ、前記第3のスイッチ及び前記第4のスイッチをオンして、入出力が反転接続される反転経路と、前記第3のスイッチ及び前記第4のスイッチをオフ、前記第1のスイッチ及び前記第2のスイッチをオンして、前記入出力が非反転接続される非反転経路とを交互に切り替えて、入力信号を高周波帯域に変調する第1のチョッパ変調器と、
前記第1のチョッパ変調器の出力を増幅する増幅器と、
第2の正極側入力と第2の正極側出力との間に接続された第5のスイッチと、第2の負極側入力と第2の負極側出力との間に接続された第6のスイッチと、前記第2の負極側入力と前記第2の正極側出力との間に接続された第7のスイッチと、前記第2の正極側入力と前記第2の負極側出力との間に接続された第8のスイッチとを有し、前記第5のスイッチ及び前記第6のスイッチをオフ、前記第7のスイッチ及び前記第8のスイッチをオンして、入出力が反転接続される反転経路と、前記第7のスイッチ及び前記第8のスイッチをオフ、前記第5のスイッチ及び前記第6のスイッチをオンして、前記入出力が非反転接続される非反転経路とを交互に切り替えて、前記増幅器の出力のうち前記第1のチョッパ変調器により変調され前記増幅器により増幅された前記入力信号を復調し、前記増幅器のオフセット成分及び低周波雑音成分を高周波帯域に変調する第2のチョッパ変調器と、を備え、
前記第1のチョッパ変調器は、前記反転経路と前記非反転経路とを切り替える際に、前記第1のスイッチ乃至前記第4のスイッチを全てオフして、前記第1の正極側入力と前記第1の正極側出力及び前記第1の負極側出力との接続を切り離すとともに、前記第1の負極側入力と前記第1の正極側出力及び前記第1の負極側出力との接続を切り離して開放状態とするノンオーバーラップ状態に制御され、
前記第2のチョッパ変調器は、前記反転経路と前記非反転経路とを切り替える際に、前記第5のスイッチ乃至前記第8のスイッチの全てをオンして、前記第2の正極側入力と前記第2の正極側出力及び前記第2の負極側出力とを短絡させるとともに、前記第2の負極側入力と前記第2の正極側出力及び前記第2の負極側出力とを短絡させる短絡状態とするオーバーラップ状態に制御され、
前記第1のチョッパ変調器が前記ノンオーバーラップ状態であるときに前記第2のチョッパ変調器が前記オーバーラップ状態となる、
増幅装置であること。
[2]
[1]に記載の増幅装置であって、
前記第2のチョッパ変調器の前記第2の正極側出力に第3の正極側入力が接続され、前記第2の負極側出力に第3の負極側入力とが接続されたツインスイッチ回路をさらに備え、
前記ツインスイッチ回路は、前記第3の正極側入力と第3の正極側出力との間に互いに並列接続された第9のスイッチ及び第10のスイッチと、前記第3の負極側入力と第3の負極側出力との間に互いに並列接続された第11のスイッチ及び第12のスイッチとを有し、前記第9のスイッチ及び前記第11のスイッチをオン、前記第10のスイッチ及び前記第12のスイッチをオフして、入出力が非反転接続された第1の経路と、前記第10のスイッチ及び前記第12のスイッチをオン、前記第9のスイッチ及び前記第11のスイッチをオフして、入出力が非反転接続された第2の経路とを切り替える際に、前記第9のスイッチ乃至第12のスイッチの全てをオフして、前記第3の正極側入力と前記第3の正極側出力とを切り離すとともに、前記第3の負極側入力と前記第3の負極側出力と切り離す開放状態とするノンオーバーラップ状態に制御され、
前記第2のチョッパ変調器が前記オーバーラップ状態であるときに前記ツインスイッチ回路がノンオーバーラップ状態となる、
増幅装置であること。
[3]
[1]又は[2]に記載の増幅装置であって、
前記第2のチョッパ変調器を、前記反転経路が接続され、前記非反転経路が切断される反転状態、前記オーバーラップ状態、前記非反転経路が接続され、前記反転経路が切断された非反転状態、前記オーバーラップ状態、の順に周期的に遷移させるオーバーラップクロックを前記第5のスイッチ乃至前記第8のスイッチに供給するクロック供給部を備えた、
増幅装置であること。
[4]
[2]に記載の増幅装置であって、
前記ツインスイッチ回路を、前記第1の経路が接続され、前記第2の経路が切断される第1の経路状態、前記ノンオーバーラップ状態、前記第2の経路が接続され、前記第1の経路が切断される第2の経路状態、前記ノンオーバーラップ状態、の順に周期的に遷移させるノンオーバーラップクロックを前記第9のスイッチ乃至前記第12のスイッチに供給するクロック供給部を備えた、
増幅装置であること。
[5]
第1の正極側入力と第1の正極側出力との間に接続された第1のスイッチと、第1の負極側入力と第1の負極側出力との間に接続された第2のスイッチと、前記第1の負極側入力と前記第1の正極側出力との間に接続された第3のスイッチと、前記第1の正極側入力と前記第1の負極側出力との間に接続された第4のスイッチとを有し、前記第1のスイッチ及び前記第2のスイッチをオフ、前記第3のスイッチ及び前記第4のスイッチをオンして、入出力が反転接続される反転経路と、前記第3のスイッチ及び前記第4のスイッチをオフ、前記第1のスイッチ及び前記第2のスイッチをオンして、前記入出力が非反転接続される非反転経路とを交互に切り替えて、入力信号を高周波帯域に変調する第1のチョッパ変調器と、
前記第1のチョッパ変調器の出力を増幅する増幅器と、
第2の正極側入力と第2の正極側出力との間に接続された第5のスイッチと、第2の負極側入力と第2の負極側出力との間に接続された第6のスイッチと、前記第2の負極側入力と前記第2の正極側出力との間に接続された第7のスイッチと、前記第2の正極側入力と前記第2の負極側出力との間に接続された第8のスイッチとを有し、前記第5のスイッチ及び前記第6のスイッチをオフ、前記第7のスイッチ及び前記第8のスイッチをオンして、入出力が反転接続される反転経路と、前記第7のスイッチ及び前記第8のスイッチをオフ、前記第5のスイッチ及び前記第6のスイッチをオンして、前記入出力が非反転接続される非反転経路とを交互に切り替えて、前記増幅器の出力のうち前記第1のチョッパ変調器により変調され前記増幅器により増幅された前記入力信号を復調し、前記増幅器のオフセット成分及び低周波雑音成分を高周波帯域に変調する第2のチョッパ変調器と、を備え、
前記第1のチョッパ変調器は、前記反転経路と前記非反転経路とを切り替える際に、前記第1のスイッチ乃至前記第4のスイッチを全てオフして、前記第1の正極側入力と前記第1の正極側出力及び前記第1の負極側出力との接続を切り離すとともに、前記第1の負極側入力と前記第1の正極側出力及び前記第1の負極側出力との接続を切り離して開放状態とするノンオーバーラップ状態に制御され、
前記第2のチョッパ変調器は、前記反転経路と前記非反転経路とを切り替える際に、前記第5のスイッチ乃至前記第8のスイッチの全てをオンして、前記第2の正極側入力と前記第2の正極側出力及び前記第2の負極側出力とを短絡させるとともに、前記第2の負極側入力と前記第2の正極側出力及び前記第2の負極側出力とを短絡させる短絡状態とするオーバーラップ状態に制御され、
前記第2のチョッパ変調器が前記オーバーラップ状態になった後、前記第1のチョッパ変調器が前記ノンオーバーラップ状態となる、
増幅装置であること。
[6]
[2]に記載の増幅装置であって、
前記第2のチョッパ変調器を、前記反転経路が接続され、前記非反転経路が切断された反転状態、前記オーバーラップ状態、前記非反転経路が接続され、前記反転経路が切断された非反転状態、前記オーバーラップ状態、の順に周期的に遷移させるオーバーラップクロックを前記第5のスイッチ乃至前記第8のスイッチに供給するクロック供給部と、
前記クロック供給部から供給される前記オーバーラップクロックが入力されるNOT回路と、を備え、
前記NOT回路は、入力された前記オーバーラップクロックを反転させたノンオーバーラップクロックを出力し、
前記NOT回路から出力された前記ノンオーバーラップクロックを前記第9のスイッチ乃至第12のスイッチに供給する、
増幅装置であること。
[7]
[4]に記載の増幅装置であって、
前記クロック供給部から供給される前記ノンオーバーラップクロックが入力されるNOT回路を備え、
前記NOT回路は、入力された前記ノンオーバーラップクロックを反転させたオーバーラップクロックを出力し、
前記NOT回路から出力された前記オーバーラップクロックを前記第5のスイッチ乃至前記第8のスイッチに供給する、
増幅装置であること。
[8]
[1]~[7]の何れか1項に記載の増幅装置であって、
前記第2のチョッパ変調器の出力から同相信号を検出し、前記同相信号を基準値に保つフィードバック信号を前記増幅器の出力に供給するコモンモードフィードバック回路を備えた、
増幅装置であること。
In order to achieve the above-mentioned object, the amplifier according to the present invention is characterized by the following features [1] to [8].
[1]
a first chopper modulator including a first switch connected between a first positive input and a first positive output, a second switch connected between a first negative input and a first negative output, a third switch connected between the first negative input and the first positive output, and a fourth switch connected between the first positive input and the first negative output, wherein the first switch and the second switch are turned off and the third switch and the fourth switch are turned on to alternately switch between an inverting path in which an input and an output are invertedly connected, and a non-inverting path in which the third switch and the fourth switch are turned off and the first switch and the second switch are turned on to modulate an input signal to a high frequency band;
an amplifier for amplifying the output of the first chopper modulator;
a second chopper modulator having a fifth switch connected between a second positive input and a second positive output, a sixth switch connected between a second negative input and a second negative output, a seventh switch connected between the second negative input and the second positive output, and an eighth switch connected between the second positive input and the second negative output, the second chopper modulator alternately switching between an inverting path in which an input and an output are inverted by turning the fifth switch and the sixth switch off and the seventh switch and the eighth switch on and a non-inverting path in which the input and output are non-inverted by turning the seventh switch and the eighth switch off and the fifth switch and the sixth switch on to demodulate the input signal modulated by the first chopper modulator and amplified by the amplifier , and modulating an offset component and a low-frequency noise component of the amplifier to a high-frequency band;
the first chopper modulator is controlled to a non-overlap state in which, when switching between the inverting path and the non-inverting path, all of the first switch to the fourth switch are turned off to disconnect the first positive input from the first positive output and the first negative output, and disconnect the first negative input from the first positive output and the first negative output to be in an open state;
the second chopper modulator is controlled to an overlap state in which, when switching between the inverting path and the non-inverting path, all of the fifth switch to the eighth switch are turned on to short-circuit the second positive input and the second positive output and the second negative output, and also short-circuit the second negative input and the second positive output and the second negative output;
When the first chopper modulator is in the non-overlap state, the second chopper modulator is in the overlap state.
It is an amplification device.
[2]
[1] The amplification device according to [1],
a twin switch circuit having a third positive input connected to the second positive output of the second chopper modulator and a third negative input connected to the second negative output of the second chopper modulator,
the twin switch circuit includes a ninth switch and a tenth switch connected in parallel between the third positive input and the third positive output, and an eleventh switch and a twelfth switch connected in parallel between the third negative input and the third negative output, and is controlled to a non-overlapping state in which all of the ninth switch to the twelfth switch are turned off to disconnect the third positive input from the third positive output and to disconnect the third negative input from the third negative output, when switching between a first path in which input and output are connected in a non-inverting manner by turning the ninth switch and the eleventh switch on and the tenth switch and the twelfth switch off, and a second path in which input and output are connected in a non-inverting manner by turning the tenth switch and the twelfth switch on and the ninth switch and the eleventh switch off ;
when the second chopper modulator is in the overlap state, the twin switch circuit is in the non-overlap state;
It is an amplification device.
[3]
[1] or [2],
a clock supply unit that supplies an overlap clock to the fifth switch to the eighth switch, which causes the second chopper modulator to periodically transition from an inverting state in which the inverting path is connected and the non-inverting path is disconnected, to the overlap state, to a non-inverting state in which the non-inverting path is connected and the inverting path is disconnected, and to the overlap state, in that order;
It is an amplification device.
[4]
[2] The amplification device according to [2],
a clock supply unit that supplies a non-overlapping clock to the ninth switch to the twelfth switch, which causes the twin switch circuit to periodically transition in the order of a first path state in which the first path is connected and the second path is disconnected, the non-overlapping state, a second path state in which the second path is connected and the first path is disconnected, and the non-overlapping state;
It is an amplification device.
[5]
a first chopper modulator including a first switch connected between a first positive input and a first positive output, a second switch connected between a first negative input and a first negative output, a third switch connected between the first negative input and the first positive output, and a fourth switch connected between the first positive input and the first negative output, wherein the first switch and the second switch are turned off and the third switch and the fourth switch are turned on to alternately switch between an inverting path in which an input and an output are invertedly connected, and a non-inverting path in which the third switch and the fourth switch are turned off and the first switch and the second switch are turned on to modulate an input signal to a high frequency band;
an amplifier for amplifying the output of the first chopper modulator;
a second chopper modulator having a fifth switch connected between a second positive input and a second positive output, a sixth switch connected between a second negative input and a second negative output, a seventh switch connected between the second negative input and the second positive output, and an eighth switch connected between the second positive input and the second negative output, the second chopper modulator alternately switching between an inverting path in which an input and an output are inverted by turning the fifth switch and the sixth switch off and the seventh switch and the eighth switch on and a non-inverting path in which the input and output are non-inverted by turning the seventh switch and the eighth switch off and the fifth switch and the sixth switch on to demodulate the input signal modulated by the first chopper modulator and amplified by the amplifier , and modulating an offset component and a low-frequency noise component of the amplifier to a high-frequency band;
the first chopper modulator is controlled to a non-overlap state in which, when switching between the inverting path and the non-inverting path, all of the first switch to the fourth switch are turned off to disconnect the first positive input from the first positive output and the first negative output, and disconnect the first negative input from the first positive output and the first negative output to be in an open state;
the second chopper modulator is controlled to an overlap state in which, when switching between the inverting path and the non-inverting path, all of the fifth switch to the eighth switch are turned on to short-circuit the second positive input and the second positive output and the second negative output, and also short-circuit the second negative input and the second positive output and the second negative output;
After the second chopper modulator is in the overlap state, the first chopper modulator is in the non-overlap state.
It is an amplification device.
[6]
[2] The amplification device according to [2],
a clock supply unit that supplies an overlap clock to the fifth switch to the eighth switch, which causes the second chopper modulator to periodically transition from an inverting state in which the inverting path is connected and the non-inverting path is disconnected, to the overlap state, to a non-inverting state in which the non-inverting path is connected and the inverting path is disconnected, and back to the overlap state;
a NOT circuit to which the overlap clock supplied from the clock supply unit is input,
The NOT circuit outputs a non-overlapping clock obtained by inverting the input overlapping clock,
supplying the non-overlapping clocks output from the NOT circuit to the ninth switch to the twelfth switch;
It is an amplification device.
[7]
[4] The amplification device according to [4],
a NOT circuit to which the non-overlapping clocks supplied from the clock supply unit are input,
The NOT circuit outputs an overlapping clock obtained by inverting the input non-overlapping clock,
supplying the overlap clocks output from the NOT circuit to the fifth switch to the eighth switch;
It is an amplification device.
[8]
[1] to [7] The amplifier according to any one of the above items,
a common-mode feedback circuit that detects a common-mode signal from the output of the second chopper modulator and supplies a feedback signal to the output of the amplifier to keep the common-mode signal at a reference value;
It is an amplification device.

本発明によれば、高速な制御クロックを生成する複雑な回路や高速なスイッチを必要とせず、より高精度にスパイクノイズによる残差オフセットを低減した高精度な増幅装置を提供できる。 The present invention provides a high-precision amplifier that reduces residual offset caused by spike noise with greater precision, without requiring complex circuits to generate high-speed control clocks or high-speed switches.

以上、本発明について簡潔に説明した。更に、以下に説明される発明を実施するための形態(以下、「実施形態」という。)を添付の図面を参照して通読することにより、本発明の詳細は更に明確化されるであろう。 The present invention has been briefly described above. Furthermore, details of the present invention will become clearer by reading the detailed description of the invention (hereinafter referred to as "embodiments") described below with reference to the accompanying drawings.

図1は、第1実施形態の無経路状態における増幅装置の構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing the configuration of an amplifier device in a pathless state according to a first embodiment. 図2は、第1実施形態の正相状態における増幅装置の構成を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing the configuration of the amplifier device in the positive phase state according to the first embodiment. 図3は、第1実施形態の逆相状態における増幅装置の構成を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing the configuration of the amplifying device in the reverse phase state according to the first embodiment. 図4は、図1~図3に示す増幅装置に供給されるチョッピング信号のタイムチャートである。FIG. 4 is a time chart of chopping signals supplied to the amplifier devices shown in FIGS. 図5は、第1実施形態の増幅装置に供給するチョッピング信号を生成するクロック生成回路を付加した増幅装置の構成を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing the configuration of an amplifying device to which a clock generating circuit for generating a chopping signal to be supplied to the amplifying device of the first embodiment is added. 図6は、第1実施形態の増幅装置に供給するチョッピング信号を生成するクロック生成回路を付加した増幅装置の構成を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing the configuration of an amplifying device to which a clock generating circuit for generating a chopping signal to be supplied to the amplifying device of the first embodiment is added. 図7は、図1~図3に示す増幅装置に供給されるチョッピング信号の変形例のタイムチャートである。FIG. 7 is a time chart showing a modified example of the chopping signal supplied to the amplifier device shown in FIGS. 図8は、第2実施形態における増幅装置の構成を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing the configuration of an amplifier device according to the second embodiment. 図9は、第2実施形態の増幅装置による信号成分、雑音成分及びオフセット成分の時間波形と周波数特性の一例を示す特性図である。FIG. 9 is a characteristic diagram showing an example of the time waveforms and frequency characteristics of the signal component, noise component, and offset component obtained by the amplifying device of the second embodiment. 図10は、従来の増幅装置における入力オフセット電圧を200回測定した結果を示すヒストグラムである。FIG. 10 is a histogram showing the results of measuring the input offset voltage of a conventional amplifier device 200 times. 図11は、第2実施形態の増幅装置における入力オフセット電圧を200回測定した結果を示すヒストグラムである。FIG. 11 is a histogram showing the results of measuring the input offset voltage in the amplifier device of the second embodiment 200 times. 図12は、第3実施形態における増幅装置の構成を示す図である。FIG. 12 is a diagram showing the configuration of an amplifier device according to the third embodiment. 図13は、第4実施形態における増幅装置の構成を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing the configuration of an amplifier device according to the fourth embodiment. 図14は、図11~図12に示す増幅器の変形例を示す図である。FIG. 14 is a diagram showing a modification of the amplifier shown in FIGS. 図15は、図11~図12に示す増幅器の変形例を示す図である。FIG. 15 is a diagram showing a modification of the amplifier shown in FIGS. 図16は、従来のチョッパ安定化増幅器の一例を示す図である。FIG. 16 is a diagram showing an example of a conventional chopper-stabilized amplifier.

本発明に関する具体的な実施形態について、各図を参照しながら以下に説明する。 Specific embodiments of the present invention are described below with reference to the accompanying drawings.

(第1実施形態)
図1~図3は、第1実施形態の増幅装置の構成を示す図である。第1実施形態の増幅装置1Aは、入力端により入力される入力信号Vinを高周波帯に変調するチョッパ変調器(第1のチョッパ変調器)2と、チョッパ変調器2の出力を増幅する相互コンダクタンス増幅器3(増幅器)とを備える。また、増幅装置1Aは、相互コンダクタンス増幅器3の出力の信号成分を低周波帯域に復調し、オフセット成分及び低周波雑音成分を高周波帯域に変調するチョッパ変調器(第2のチョッパ変調器)4を備える。また、増幅装置1Aは、出力端の短絡を防ぐためのツインスイッチ回路5を備える。ツインスイッチ回路5の出力が増幅装置1Aの出力端となり、出力信号Voutが出力される。
(First embodiment)
1 to 3 are diagrams showing the configuration of an amplifying device according to a first embodiment. The amplifying device 1A of the first embodiment includes a chopper modulator (first chopper modulator) 2 that modulates an input signal Vin input via an input terminal to a high frequency band, and a transconductance amplifier 3 (amplifier) that amplifies the output of the chopper modulator 2. The amplifying device 1A also includes a chopper modulator (second chopper modulator) 4 that demodulates the signal component of the output of the transconductance amplifier 3 to a low frequency band and modulates the offset component and low frequency noise component to a high frequency band. The amplifying device 1A also includes a twin switch circuit 5 for preventing a short circuit at the output terminal. The output of the twin switch circuit 5 serves as the output terminal of the amplifying device 1A, and an output signal Vout is output.

チョッパ変調器2は、増幅装置1Aの入力端と、相互コンダクタンス増幅器3の入力との間に設けられている。チョッパ変調器4は、相互コンダクタンス増幅器3の出力と、ツインスイッチ回路5の入力との間に設けられている。ツインスイッチ回路5は、チョッパ変調器4の出力と、増幅装置1Aの出力端との間に設けられている。チョッパ変調器2は、スイッチS11~S14(第1のスイッチ~第4のスイッチ)を有している。チョッパ変調器4は、スイッチS21~S24(第のスイッチ~第8のスイッチ)を有している。 The chopper modulator 2 is provided between the input end of the amplifying device 1A and the input of the transconductance amplifier 3. The chopper modulator 4 is provided between the output of the transconductance amplifier 3 and the input of the twin switch circuit 5. The twin switch circuit 5 is provided between the output of the chopper modulator 4 and the output end of the amplifying device 1A. The chopper modulator 2 has switches S11 to S14 (first to fourth switches ). The chopper modulator 4 has switches S21 to S24 ( fifth to eighth switches ).

スイッチS11、S21は、チョッパ変調器2、4の正極側入力と正極側出力との間に接続されている。スイッチS12、S22は、チョッパ変調器2、4の負極側入力と負極側出力との間に接続されている。スイッチS13、S23は、チョッパ変調器2、4の負極側入力と正極側出力との間に接続されている。スイッチS14、S24は、チョッパ変調器2、4の正極側入力と負極側出力との間に接続されている。 Switches S11 and S21 are connected between the positive input and positive output of chopper modulators 2 and 4. Switches S12 and S22 are connected between the negative input and negative output of chopper modulators 2 and 4. Switches S13 and S23 are connected between the negative input and positive output of chopper modulators 2 and 4. Switches S14 and S24 are connected between the positive input and negative output of chopper modulators 2 and 4.

以上の構成によれば、チョッパ変調器2は、スイッチS11、S12をオフ、スイッチS13、S14をオンすると、入出力が反転接続される反転経路に切り替えられる。また、スイッチS11、S12をオン、スイッチS13、S14をオフすると、入出力が非反転接続される非反転経路に切り替えられる。即ち、チョッパ変調器2は、スイッチS11~S14のオンオフにより、反転経路と、非反転経路とを切り替えることができる。 With the above configuration, when switches S11 and S12 are turned off and switches S13 and S14 are turned on, chopper modulator 2 switches to an inverting path in which the input and output are connected in an inverted manner. Also, when switches S11 and S12 are turned on and switches S13 and S14 are turned off, chopper modulator 2 switches to a non-inverting path in which the input and output are connected in a non-inverted manner. In other words, chopper modulator 2 can switch between the inverting path and the non-inverting path by turning switches S11 to S14 on and off.

また、チョッパ変調器4は、スイッチS21、S22をオフ、スイッチS23、S24をオンすると、入出力が反転接続される反転経路に切り替えられる。また、スイッチS21、S22をオン、スイッチS23、S24をオフすると、入出力が非反転接続される非反転経路となる。即ち、チョッパ変調器4は、スイッチS21~S24のオンオフにより、反転経路と、非反転経路とを切り替えることができる。 Furthermore, when switches S21 and S22 are turned off and switches S23 and S24 are turned on, chopper modulator 4 switches to an inverting path in which the input and output are connected in an inverted manner. Furthermore, when switches S21 and S22 are turned on and switches S23 and S24 are turned off, chopper modulator 4 switches to a non-inverting path in which the input and output are connected in a non-inverted manner. In other words, chopper modulator 4 can switch between an inverting path and a non-inverting path by turning switches S21 to S24 on and off.

ツインスイッチ回路5は、スイッチS31~S34(第9のスイッチ~第12のスイッチ)を備えている。スイッチS31、S33は、ツインスイッチ回路5の正極側入力と、正極側出力との間に並列接続されている。スイッチS32、S34は、ツインスイッチ回路5の負極側入力と、負極側出力との間に並列接続されている。ツインスイッチ回路5は、スイッチS31、S32をオン、スイッチS33、S34をオフすると、入出力が非反転接続される第1の経路に切り替えられる。また、スイッチS31、S32をオフ、スイッチS33、S34をオンすると、入出力が非反転接続される第1の経路とは別の第2の経路に切り替えられる。即ち、ツインスイッチ回路5は、スイッチS31~S34のオンオフにより、第1の経路と、第2の経路とに切り替えることができる。 The twin switch circuit 5 includes switches S31 to S34 (ninth to twelfth switches) . Switches S31 and S33 are connected in parallel between the positive input and positive output of the twin switch circuit 5. Switches S32 and S34 are connected in parallel between the negative input and negative output of the twin switch circuit 5. When switches S31 and S32 are turned on and switches S33 and S34 are turned off, the twin switch circuit 5 switches to a first path in which the input and output are connected in a non-inverting manner. When switches S31 and S32 are turned off and switches S33 and S34 are turned on, the twin switch circuit 5 switches to a second path different from the first path in which the input and output are connected in a non-inverting manner. That is, the twin switch circuit 5 can switch between the first path and the second path by turning switches S31 to S34 on and off.

次に、上述した構成の増幅装置1Aの動作について図4を参照して説明する。チョッパ変調器2のスイッチS11、S12には、チョッピング信号φ1が供給され、スイッチS13、S14には、チョッピング信号φ2が供給される。チョッピング信号φ1、φ2は、スイッチS11、S12と、スイッチS13、S14とを交互にオンさせ、反転経路と非反転経路とを交互に切り替える。これにより、チョッパ変調器2は、入力信号Vinをチョッピング信号φ1、φ2の周波数であるチョッパ周波数fcの高周波に変調する。 Next, the operation of the amplifier device 1A configured as described above will be described with reference to Figure 4. A chopping signal φ1 is supplied to switches S11 and S12 of the chopper modulator 2, and a chopping signal φ2 is supplied to switches S13 and S14. The chopping signals φ1 and φ2 alternately turn on switches S11 and S12 and switches S13 and S14, alternately switching between the inverting path and the non-inverting path. As a result, the chopper modulator 2 modulates the input signal Vin to a high frequency of the chopper frequency fc, which is the frequency of the chopping signals φ1 and φ2.

チョッパ変調器4のスイッチS21、S22には、チョッピング信号φ3が供給され、スイッチS23、S24には、チョッピング信号φ4が供給される。チョッピング信号φ3、φ4は、スイッチS21、S22と、スイッチS23、S24とを交互にオンさせ、反転経路と非反転経路とを交互に切り替える。これにより、チョッパ変調器4は、相互コンダクタンス増幅器3の出力である増幅された入力信号Vinをチョッピング信号φ3、φ4で元の周波数に復調すると共に、相互コンダクタンス増幅器3のオフセット成分及び低周波雑音成分を高周波帯域に変調する。 A chopping signal φ3 is supplied to switches S21 and S22 of the chopper modulator 4, and a chopping signal φ4 is supplied to switches S23 and S24. The chopping signals φ3 and φ4 alternately turn on switches S21 and S22 and switches S23 and S24, alternately switching between the inverting path and the non-inverting path. As a result, the chopper modulator 4 demodulates the amplified input signal Vin, which is the output of the transconductance amplifier 3, to its original frequency using the chopping signals φ3 and φ4, and modulates the offset component and low-frequency noise component of the transconductance amplifier 3 to the high-frequency band.

ツインスイッチ回路5のスイッチS31、S32には、チョッピング信号φ5が供給され、スイッチS33、S34は、チョッピング信号φ6が供給される。チョッピング信号φ5、φ6は、スイッチS31、S32と、スイッチS33、S34とを交互にオンさせる。 A chopping signal φ5 is supplied to switches S31 and S32 of the twin switch circuit 5, and a chopping signal φ6 is supplied to switches S33 and S34. The chopping signals φ5 and φ6 alternately turn on switches S31 and S32 and switches S33 and S34.

上述したチョッピング信号φ1、φ2は、ノンオーバーラップクロックから構成される。チョッピング信号φ1、φ2を構成するノンオーバーラップクロックは、スイッチS11~S14の切り替え時に一旦全てのスイッチS11~S14をオフして入出力を開放状態とするノンオーバーラップ状態St1に制御するクロックである。詳しく説明すると、チョッパ変調器2に供給されるノンオーバーラップクロックは、図4に示すように、反転経路が接続され、非反転経路が切断された反転状態St3、ノンオーバーラップ状態St1、非反転経路が接続され、反転経路が切断された非反転状態St2、ノンオーバーラップ状態St1、の順に周期的に遷移させる一対のクロックから構成されている。 The chopping signals φ1 and φ2 described above are composed of non-overlapping clocks. The non-overlapping clocks that make up the chopping signals φ1 and φ2 are clocks that, when the switches S11 to S14 are switched, temporarily turn off all of the switches S11 to S14, controlling them to a non-overlapping state St1, which leaves the input and output open. To explain in more detail, the non-overlapping clocks supplied to the chopper modulator 2 are composed of a pair of clocks that periodically transition between an inverting state St3 in which the inverting path is connected and the non-inverting path is disconnected, a non-overlapping state St1, a non-inverting state St2 in which the non-inverting path is connected and the inverting path is disconnected, and the non-overlapping state St1, as shown in Figure 4.

チョッピング信号φ5、φ6もチョッピング信号φ1、φ2と同様のノンオーバーラップクロックから構成される。チョッピング信号φ5、φ6を構成するノンオーバーラップクロックは、スイッチS31~S34の切り替え時に一旦全てのスイッチS31~S34をオフして入出力を開放とするノンオーバーラップ状態St1に制御するクロックである。詳しく説明すると、ツインスイッチ回路5に供給されるノンオーバーラップクロックは、第1の経路が接続され、第2の経路が切断された第1の経路状態St5、ノンオーバーラップ状態St1、第2の経路が接続され、第1の経路が切断された第2の経路状態St4、ノンオーバーラップ状態St1、の順に周期的に遷移させる一対のクロックから構成されている。 The chopping signals φ5 and φ6 are also composed of non-overlapping clocks similar to the chopping signals φ1 and φ2. The non-overlapping clocks that make up the chopping signals φ5 and φ6 are clocks that, when the switches S31 to S34 are switched, temporarily turn off all of the switches S31 to S34, controlling them to the non-overlapping state St1, which opens the input and output. To explain in more detail, the non-overlapping clocks supplied to the twin switch circuit 5 are composed of a pair of clocks that periodically transition through the following states: a first path state St5 in which the first path is connected and the second path is disconnected, a non-overlapping state St1, a second path state St4 in which the second path is connected and the first path is disconnected, and finally the non-overlapping state St1.

上述したチョッピング信号φ3、φ4は、オーバーラップクロックから構成される。オーバーラップクロックは、スイッチS21~S24の切り替え時に一旦全てのスイッチS1~S4をオンして入出力の正極、負極を短絡状態とするオーバーラップ状態St6に制御するクロックである。詳しく説明すると、オーバーラップクロックは、図4に示すように、反転経路が接続され、非反転経路が切断された反転状態St3、オーバーラップ状態St6、非反転経路が接続され、反転経路が切断された非反転状態St2、オーバーラップ状態St6、の順に周期的に遷移させる一対のクロックから構成されている。また、チョッピング信号φ1、φ2がノンオーバーラップ状態St1のときに、チョッピング信号φ3、φ4がオーバーラップ状態St6となる。 The above-mentioned chopping signals φ3 and φ4 are composed of overlap clocks. The overlap clock is a clock that controls the switches S21 to S24 to an overlap state St6 by temporarily turning on all of the switches S21 to S24 when the switches S21 to S24 are switched, thereby shorting the positive and negative terminals of the input and output. More specifically, as shown in FIG. 4 , the overlap clock is composed of a pair of clocks that periodically transition between an inverted state St3 in which the inverted path is connected and the non-inverted path is disconnected, an overlap state St6, a non-inverted state St2 in which the non-inverted path is connected and the inverted path is disconnected, and an overlap state St6. Furthermore, when the chopping signals φ1 and φ2 are in the non-overlap state St1, the chopping signals φ3 and φ4 are in the overlap state St6.

次に、上述したチョッピング信号φ1~φ6をチョッパ変調器2、4、ツインスイッチ回路5のスイッチS11~S14、S21~S24、S31~S34に供給したときの動作について図1~図3を参照して説明する。チョッパ変調器2、ツインスイッチ回路5がノンオーバーラップ状態St1となると、図1に示すように増幅装置1Aは、入力端、出力端から切り離された無経路状態となる。このとき、寄生容量Cpには、ノンオーバーラップ状態St1前の信号成分が蓄積されている。また、スイッチS11~S14のオンオフに伴うスパイクノイズが相互コンダクタンス増幅器3を通って、寄生容量Cpに蓄積される。しかしながら、チョッパ変調器4が、オーバーラップ状態St6となるので、寄生容量Cpに溜まったスパイクノイズの原因となる電荷が放電される。 Next, referring to Figures 1 to 3, we will explain the operation when the above-mentioned chopping signals φ1 to φ6 are supplied to the chopper modulators 2 and 4 and the switches S11 to S14, S21 to S24, and S31 to S34 of the twin switch circuit 5. When the chopper modulator 2 and the twin switch circuit 5 enter the non-overlap state St1, the amplifier device 1A enters a pathless state, disconnected from the input and output terminals, as shown in Figure 1. At this time, the signal components prior to the non-overlap state St1 are stored in the parasitic capacitance Cp. Furthermore, spike noise caused by the on/off switching of the switches S11 to S14 passes through the transconductance amplifier 3 and accumulates in the parasitic capacitance Cp. However, because the chopper modulator 4 enters the overlap state St6, the charge that causes the spike noise and that has accumulated in the parasitic capacitance Cp is discharged.

ノンオーバーラップ状態St1が終了すると、増幅装置1Aは、図2に示す正相動作状態となる。即ち、チョッパ変調器2、4が非反転経路に切り替えられ、ツインスイッチ回路5が第1の経路に切り替えられる。次に、増幅装置1Aは、再び図1に示す無経路状態となり、その後、図3に示す逆相動作状態となる。即ち、チョッパ変調器2、4が反転経路に切り替えられ、ツインスイッチ回路5が第2の経路に切り替えられる。増幅装置1Aの状態は、無経路状態、正相状態、無経路状態、逆相状態の順に繰り返す。 When the non-overlap state St1 ends, the amplifier 1A enters the normal phase operation state shown in Figure 2. That is, the chopper modulators 2 and 4 are switched to the non-inverting path, and the twin switch circuit 5 is switched to the first path. Next, the amplifier 1A enters the no-path state shown in Figure 1 again, and then enters the reverse phase operation state shown in Figure 3. That is, the chopper modulators 2 and 4 are switched to the inverting path, and the twin switch circuit 5 is switched to the second path. The amplifier 1A cycles through the no-path state, normal phase state, no-path state, and reverse phase state in that order.

上述した本実施形態によれば、チョッパ変調器4が無経路状態で寄生容量Cpを放電しているため、その後、第1の経路状態、第2の経路状態に切り替えても、寄生容量Cpに溜まった電荷は既に放電されている。これにより、出力信号Voutにスパイクノイズが現れるのを抑制することができる。また、寄生容量Cpを放電するために、非常に短いノンオーバーラップ状態St1の間だけオンするスイッチを設ける必要がなく、高速で動作するスイッチを必要とせず、回路設計が容易である。 In the embodiment described above, the chopper modulator 4 discharges the parasitic capacitance Cp in the non-path state, so even if the state is subsequently switched to the first path state or the second path state, the charge accumulated in the parasitic capacitance Cp has already been discharged. This makes it possible to suppress spike noise from appearing in the output signal Vout. Furthermore, there is no need to provide a switch that is turned on only during the very short non-overlap state St1 to discharge the parasitic capacitance Cp, and there is no need for a switch that operates at high speed, making circuit design easier.

また、上述した実施形態によれば、チョッパ変調器4がオーバーラップ状態St6であるときにノンオーバーラップ状態St1となるツインスイッチ回路5を設けている。これにより、チョッパ変調器4がオーバーラップ状態St6であっても、ツインスイッチ回路5により出力端が切り離されるため、出力端の正極と負極とが短絡することを防ぐことができる。 Furthermore, according to the above-described embodiment, a twin switch circuit 5 is provided that switches to the non-overlap state St1 when the chopper modulator 4 is in the overlap state St6. As a result, even when the chopper modulator 4 is in the overlap state St6, the twin switch circuit 5 disconnects the output terminal, preventing a short circuit between the positive and negative poles of the output terminal.

上述したノンオーバーラップクロックから構成されるチョッピング信号φ1、φ2、φ5、φ6は、図5に示すクロック生成回路6(クロック供給部)により生成される。このクロック生成回路6により生成されたノンオーバーラップクロックをNOT回路7で反転させることによって、オーバーラップクロックであるチョッピング信号φ3、φ4を生成する。 The chopping signals φ1, φ2, φ5, and φ6, which are composed of the non-overlapping clocks described above, are generated by the clock generation circuit 6 (clock supply unit) shown in Figure 5. The non-overlapping clocks generated by this clock generation circuit 6 are inverted by a NOT circuit 7 to generate the chopping signals φ3 and φ4, which are overlapping clocks.

また、図6に示すように、オーバーラップクロックであるチョッピング信号φ3、φ4をクロック生成回路8(クロック供給部)により生成するようにしてもよい。この場合、クロック生成回路8により生成されたオーバーラップクロックをNOT回路9で反転させることによって、オーバーラップクロックであるチョッピング信号φ1、φ2、φ5、φ6を生成する。 Alternatively, as shown in FIG. 6, chopping signals φ3 and φ4, which are overlap clocks, may be generated by a clock generation circuit 8 (clock supply unit). In this case, the overlap clocks generated by the clock generation circuit 8 are inverted by a NOT circuit 9 to generate chopping signals φ1, φ2, φ5, and φ6, which are overlap clocks.

図5、図6に示すように、チョッパ変調器2、ツインスイッチ回路5のスイッチS11~S14、S31~S34に供給されるチョッピング信号からNOT回路7一つでチョッパ変調器4のS21~S24に供給されるチョッピング信号を生成するため、あるいは、チョッパ変調器4のS21~S24に供給されるチョッピング信号からNOT回路9一つでチョッパ変調器2、ツインスイッチ回路5のスイッチS11~S14、S31~S34に供給されるチョッピング信号を生成するため、スイッチS11~S14、S21~S24、S31~S34のオンオフの切り替わりはほぼ同じタイミングとなる。 As shown in Figures 5 and 6, the chopping signals supplied to switches S21 to S24 of the chopper modulator 4 are generated using a single NOT circuit 7 from the chopping signals supplied to switches S11 to S14 and S31 to S34 of the chopper modulator 2 and twin switch circuit 5, or the chopping signals supplied to switches S11 to S14 and S31 to S34 of the chopper modulator 2 and twin switch circuit 5 are generated using a single NOT circuit 9 from the chopping signals supplied to switches S21 to S24 of the chopper modulator 4, so the on/off switching of switches S11 to S14, S21 to S24, and S31 to S34 occurs at approximately the same time.

(第1実施形態の変形例)
次に、第1実施形態の変形例について説明する。第1実施形態では、チョッパ変調器2、ツインスイッチ回路5がノンオーバーラップ状態St1となる期間と、チョッパ変調器4がオーバーラップ状態St6となる期間とが同じであったが、これに限ったものではない。図7に示すようなチョッピング信号φ1~φ6を供給して、先にチョッパ変調器4をオーバーラップ状態St6、ツインスイッチ回路5をノンオーバーラップ状態St1とした後に、チョッパ変調器2をノンオーバーラップ状態St1とするようにしてもよい。これにより、チョッパ変調器2のスイッチS11~S14をオンオフする際に、既にチョッパ変調器4がオーバーラップ状態St6、ツインスイッチ回路5がノンオーバーラップ状態St6となっている。このため、スイッチS11~S14のオンオフに伴うスパイクノイズが、出力端に現れるのをより一層抑制できる。
(Modification of the first embodiment)
Next, a modification of the first embodiment will be described. In the first embodiment, the period during which the chopper modulator 2 and the twin switch circuit 5 are in the non-overlap state St1 is the same as the period during which the chopper modulator 4 is in the overlap state St6. However, this is not limited to this. Chopping signals φ1 to φ6 as shown in FIG. 7 may be supplied to first set the chopper modulator 4 to the overlap state St6 and the twin switch circuit 5 to the non-overlap state St1, and then set the chopper modulator 2 to the non-overlap state St1. As a result, when the switches S11 to S14 of the chopper modulator 2 are turned on and off, the chopper modulator 4 is already in the overlap state St6 and the twin switch circuit 5 is already in the non-overlap state St6. This further reduces spike noise at the output terminal due to the on/off switching of the switches S11 to S14.

(第2実施形態)
次に、第2実施形態について説明する。図8は、第2実施形態の増幅装置の構成を示す図である。図8において、上述した第1実施形態において既に説明した図1に示す増幅装置1Aと同等の部分には、同一符号を付してその詳細な説明を省略する。
Second Embodiment
Next, a second embodiment will be described. Fig. 8 is a diagram showing the configuration of an amplifier device of the second embodiment. In Fig. 8, parts equivalent to those of the amplifier device 1A shown in Fig. 1 already described in the first embodiment are given the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

増幅装置1Bは、コモンモードフィードバック回路10を備えていてもよい。コモンモードフィードバック回路10は、チョッパ変調器4の出力から同相信号を検出し、検出した同相信号を基準値Vcmに保つフィードバック信号を生成して、相互コンダクタンス増幅器3の出力に供給している。コモンモードフィードバック回路10を設けることにより、チョッパ変調器4の入力の寄生容量Cpを低減することができる。また、チョッパ変調器4は、オーバーラップクロックにより動作するため、コモンモードフィードバック回路10の同相帰還ループの接続が切れるタイミングをなくすことができる。 The amplifier device 1B may also include a common-mode feedback circuit 10. The common-mode feedback circuit 10 detects an in-phase signal from the output of the chopper modulator 4, generates a feedback signal that maintains the detected in-phase signal at a reference value Vcm, and supplies this to the output of the transconductance amplifier 3. By providing the common-mode feedback circuit 10, the parasitic capacitance Cp of the input of the chopper modulator 4 can be reduced. Furthermore, because the chopper modulator 4 operates using overlapping clocks, it is possible to eliminate the timing at which the in-phase feedback loop of the common-mode feedback circuit 10 is disconnected.

また、増幅装置1Bは、増幅器11Aを備えていてもよい。増幅器11Aは、ツインスイッチ回路5から出力される信号成分を増幅する。第2実施形態では、増幅器11Aの出力が増幅装置1Bの出力端となり、出力信号Voutが出力される。増幅器11Aは、相互コンダクタンス増幅器111と、増幅器112と、増幅器111、112の位相補償を行う位相補償回路113と、を有している。相互コンダクタンス増幅器111の出力には増幅器112の入力が接続され、増幅器112の出力が増幅器11Aの出力、すなわち増幅装置1Bの出力端となる。 The amplifying device 1B may also include an amplifier 11A. The amplifier 11A amplifies the signal component output from the twin switch circuit 5. In the second embodiment, the output of the amplifier 11A becomes the output terminal of the amplifying device 1B, and the output signal Vout is output. The amplifier 11A has a transconductance amplifier 111, an amplifier 112, and a phase compensation circuit 113 that performs phase compensation for the amplifiers 111 and 112. The input of the amplifier 112 is connected to the output of the transconductance amplifier 111, and the output of the amplifier 112 becomes the output of the amplifier 11A, i.e., the output terminal of the amplifying device 1B.

位相補償回路113は、抵抗R3、R4と、容量Cc1~Cc3と、から構成されている。抵抗R3、R4は、ツインスイッチ回路5の出力と、相互コンダクタンス増幅器111の入力との間に接続される。容量Cc1は、増幅器112の入力と出力との間に接続される。容量Cc2は、相互コンダクタンス増幅器111の反転入力と、増幅器112の出力との間に接続される。容量Cc3は、相互コンダクタンス増幅器111の非反転入力とグランドとの間に接続される。 The phase compensation circuit 113 is composed of resistors R3 and R4 and capacitors Cc1 to Cc3. Resistors R3 and R4 are connected between the output of the twin switch circuit 5 and the input of the transconductance amplifier 111. Capacitor Cc1 is connected between the input and output of amplifier 112. Capacitor Cc2 is connected between the inverting input of the transconductance amplifier 111 and the output of amplifier 112. Capacitor Cc3 is connected between the non-inverting input of the transconductance amplifier 111 and ground.

上述したようにチョッパ変調器4により図9(B)の点線で示すオフセット成分及び低周波雑音成分が高周波帯域に変調されると、図9(C)の点線で示すリップルノイズが発生する。上記位相補償回路113によれば、抵抗R3、R4と容量Cc1、Cc2とによりローパスフィルタを構成するため、出力信号Vinのリップルノイズを図9(C)の実線に示すように、低減することができる。 As described above, when the offset component and low-frequency noise component shown by the dotted line in Figure 9(B) are modulated to the high-frequency band by the chopper modulator 4, ripple noise shown by the dotted line in Figure 9(C) is generated. With the phase compensation circuit 113, a low-pass filter is formed by resistors R3 and R4 and capacitors Cc1 and Cc2, so the ripple noise in the output signal Vin can be reduced as shown by the solid line in Figure 9(C).

また、相互コンダクタンス増幅器111の出力と増幅器112の入力との間にフィードフォワードアンプとして機能する相互コンダクタンス増幅器13を接続してもよい。 Also, a transconductance amplifier 13 functioning as a feedforward amplifier may be connected between the output of transconductance amplifier 111 and the input of amplifier 112.

また、増幅装置1Bは、ノイズリダクションループ回路12を備えてもよい。ノイズリダクションループ回路12は、相互コンダクタンス増幅器3とチョッパ変調器4との間に入出力が接続されている。ノイズリダクションループ回路12は、例えば特開2020-145545号公報に記載されているように、相互コンダクタンス増幅器3のオフセット成分を抽出し、抽出したオフセット成分を相互コンダクタンス増幅器3の出力に負帰還する。このノイズリダクションループ回路12により、相互コンダクタンス増幅器3において発生するオフセット成分及び低周波雑音成分を低減して、チョッパ変調器4の出力に含まれるリップルノイズを低減できる(図9(B)、図9(C)参照)。 The amplifying device 1B may also include a noise reduction loop circuit 12. The noise reduction loop circuit 12 has an input and output connected between the transconductance amplifier 3 and the chopper modulator 4. As described in JP 2020-145545 A, for example, the noise reduction loop circuit 12 extracts the offset component of the transconductance amplifier 3 and negatively feeds the extracted offset component back to the output of the transconductance amplifier 3. This noise reduction loop circuit 12 reduces the offset component and low-frequency noise component generated in the transconductance amplifier 3, thereby reducing ripple noise contained in the output of the chopper modulator 4 (see Figures 9(B) and 9(C)).

本実施形態では、ノイズリダクションループ回路12は、例えば上記公報に記載されているように、ノイズリダクションループ回路12の入力を増幅するオートゼロ増幅器121と、オートゼロ増幅器121の出力の高周波信号成分を低減するフィルタ回路122と、フィルタ回路122の出力を増幅する相互コンダクタンス増幅器123とを有する構成である。 In this embodiment, the noise reduction loop circuit 12 is configured to include an auto-zero amplifier 121 that amplifies the input to the noise reduction loop circuit 12, a filter circuit 122 that reduces high-frequency signal components in the output of the auto-zero amplifier 121, and a transconductance amplifier 123 that amplifies the output of the filter circuit 122, as described in the above publication, for example.

オートゼロ増幅器121は、例えばPing-Pongオートゼロ増幅器を用いて構成される。オートゼロ増幅器121は、並列に接続された2つのオートゼロ増幅回路121A、121Bを有して構成される。オートゼロ増幅回路121A、121Bは各々、動作モードとして、校正モードと増幅モードとを有する。校正モードでは、内蔵された増幅器のオフセット成分及び低周波雑音成分を低減させるような校正電圧をサンプリング容量(図示せず)によりサンプリングする。増幅モードでは、校正電圧によりオフセット成分及び低周波雑音成分を低減された増幅器によって、入力された信号を増幅する。2つのオートゼロ増幅回路121A、121Bは、一方が校正モードのとき、他方を増幅モードにし、これを交互に切り替えることにより、常に増幅を行うことができる。 The auto-zero amplifier 121 is configured using, for example, a Ping-Pong auto-zero amplifier. The auto-zero amplifier 121 is configured with two auto-zero amplifier circuits 121A, 121B connected in parallel. Each of the auto-zero amplifier circuits 121A, 121B has a calibration mode and an amplification mode as its operating modes. In calibration mode, a calibration voltage that reduces the offset component and low-frequency noise component of the built-in amplifier is sampled using a sampling capacitor (not shown). In amplification mode, the input signal is amplified by the amplifier whose offset component and low-frequency noise component have been reduced by the calibration voltage. When one of the two auto-zero amplifier circuits 121A, 121B is in calibration mode, the other is in amplification mode; by alternately switching between these modes, amplification can be performed at all times.

フィルタ回路122は、オートゼロ増幅器121の出力の低周波信号成分を増幅し、高周波信号成分を低減する機能を有する。フィルタ回路122によって、高周波信号成分を低減して増幅器のオフセット成分をフィードバックできる。 The filter circuit 122 amplifies the low-frequency signal components in the output of the auto-zero amplifier 121 and reduces the high-frequency signal components. The filter circuit 122 reduces the high-frequency signal components and feeds back the amplifier's offset components.

次に、本発明者らは、図8に示す第2実施形態からツインスイッチ回路5を除き、チョッパ変調器2、4に対してノンオーバーラップクロックを供給する従来の増幅装置と、図8に示す第2実施形態の増幅装置1Bと、について入力オフセット電圧を測定した。結果を図10及び図11に示す。図10は、従来の増幅装置の入力オフセット電圧を200回測定したときのヒストグラムである。図11は、図8に示す第2実施形態の増幅装置1Bの入力オフセット電圧を200回測定したときのヒストグラムである。図10と図11とを比較しても明らかなように、第2実施形態の増幅装置1Bは、従来の増幅装置に比べてオフセット成分をより低減することができる。 Next, the inventors measured the input offset voltage for a conventional amplifier device that removes the twin switch circuit 5 from the second embodiment shown in FIG. 8 and supplies non-overlapping clocks to the chopper modulators 2 and 4, and for the amplifier device 1B of the second embodiment shown in FIG. 8. The results are shown in FIGS. 10 and 11. FIG. 10 is a histogram of the input offset voltage of the conventional amplifier device measured 200 times. FIG. 11 is a histogram of the input offset voltage of the amplifier device 1B of the second embodiment shown in FIG. 8 measured 200 times. As is clear from a comparison of FIGS. 10 and 11, the amplifier device 1B of the second embodiment can reduce the offset component more than the conventional amplifier device.

(第3実施形態)
次に、第3実施形態について説明する。図12は、第3実施形態の増幅装置の構成を示す図である。図12において、上述した第2実施形態において既に説明した図8に示す増幅装置と同等の部分には、同一符号を付してその詳細な説明を省略する。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment will be described. Fig. 12 is a diagram showing the configuration of an amplifier device of the third embodiment. In Fig. 12, parts equivalent to those of the amplifier device shown in Fig. 8 already described in the second embodiment are given the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

増幅装置1Cは、ノイズリダクションループ回路12に代えて、リップル校正回路14を備えてもよい。リップル校正回路14は、チョッパ変調器4の出力に入力が接続され、チョッパ変調器4の入力に出力が接続されている。リップル校正回路14は、チョッパ変調器4の出力のうち高周波雑音成分(リップルノイズ)を抽出して、抽出したリップルノイズを変調してオフセット成分に変調し、変調したオフセット成分をチョッパ変調器3の出力に負帰還する回路である。リップル校正回路14により、チョッパ変調器3の出力に含まれるオフセット成分を低減して、チョッパ変調器4の出力に含まれるリップルノイズを低減できる(図9(B)、(C)参照)。 The amplifier device 1C may include a ripple calibration circuit 14 instead of the noise reduction loop circuit 12. The ripple calibration circuit 14 has an input connected to the output of the chopper modulator 4 and an output connected to the input of the chopper modulator 4. The ripple calibration circuit 14 extracts high-frequency noise components (ripple noise) from the output of the chopper modulator 4, modulates the extracted ripple noise into an offset component, and negatively feeds back the modulated offset component to the output of the chopper modulator 3. The ripple calibration circuit 14 reduces the offset component contained in the output of the chopper modulator 3, thereby reducing the ripple noise contained in the output of the chopper modulator 4 (see Figures 9 (B) and (C)).

本実施形態では、リップル校正回路14は、リップル校正回路14に入力される低周波雑音成分を低減し、リップルノイズを検出するハイパスフィルタ141と、ハイパスフィルタ141の出力のリップルノイズを低周波成分に復調してオフセット成分に変調する位相反転オートゼロ増幅器142と、位相反転オートゼロ増幅器142の出力の高周波成分を低減するフィルタ回路143と、フィルタ回路143の出力を増幅する相互コンダクタンス増幅器144とを有する構成である。 In this embodiment, the ripple calibration circuit 14 includes a high-pass filter 141 that reduces low-frequency noise components input to the ripple calibration circuit 14 and detects ripple noise; a phase-inverting auto-zero amplifier 142 that demodulates the ripple noise output from the high-pass filter 141 into low-frequency components and modulates them into offset components; a filter circuit 143 that reduces high-frequency components output from the phase-inverting auto-zero amplifier 142; and a transconductance amplifier 144 that amplifies the output of the filter circuit 143.

位相反転オートゼロ増幅器142は、例えばPing-Pongオートゼロ増幅器を用いて構成される。位相反転オートゼロ増幅器142は、並列に接続された2つのオートゼロ増幅回路142A、142Bを有して構成される。オートゼロ増幅回路142Aは、入力を反転増幅する。オートゼロ増幅回路142Bは、入力を非反転増幅する。オートゼロ増幅回路142A、142Bは各々、動作モードとして、校正モードと増幅モードとを有する。校正モードでは、内蔵された増幅器のオフセット成分及び低周波雑音成分を低減させるような校正電圧をサンプリング容量(図示せず)によりサンプリングする。増幅モードでは、校正電圧によりオフセット成分及び低周波雑音成分を低減された増幅器により入力された信号を増幅する。2つのオートゼロ増幅回路142A、142Bは、一方が校正モードのとき、他方を増幅モードにし、これを交互に切り替えることにより、常に増幅を行うことができる。また、校正モード、増幅モードを交互に切り替えると、位相反転オートゼロ増幅器142は、反転増幅、非反転増幅を交互に切り替える。これにより、位相反転オートゼロ増幅器142は、入力のリップルノイズを低周波のオフセット成分に変調することができる。 The phase-inverting auto-zero amplifier 142 is configured using, for example, a Ping-Pong auto-zero amplifier. The phase-inverting auto-zero amplifier 142 is configured with two auto-zero amplifier circuits 142A, 142B connected in parallel. The auto-zero amplifier circuit 142A inverts and amplifies its input. The auto-zero amplifier circuit 142B non-inverts and amplifies its input. Each of the auto-zero amplifier circuits 142A, 142B has two operating modes: a calibration mode and an amplification mode. In calibration mode, a calibration voltage that reduces the offset and low-frequency noise components of the built-in amplifier is sampled using a sampling capacitor (not shown). In amplification mode, the input signal is amplified by the amplifier, whose offset and low-frequency noise components have been reduced by the calibration voltage. When one of the two auto-zero amplifier circuits 142A, 142B is in calibration mode, the other is in amplification mode; by alternately switching between these modes, amplification can be performed at all times. Furthermore, when the calibration mode and amplification mode are alternately switched, the phase-inverting auto-zero amplifier 142 alternates between inverting amplification and non-inverting amplification. This allows the phase-inverting auto-zero amplifier 142 to modulate input ripple noise into a low-frequency offset component.

フィルタ回路143は、位相反転オートゼロ増幅器142の出力の低周波信号成分を増幅し、高周波信号成分を低減する機能を有する。 The filter circuit 143 has the function of amplifying the low-frequency signal components and reducing the high-frequency signal components in the output of the phase-inverting auto-zero amplifier 142.

(第4実施形態)
次に、第4実施形態について説明する。図13は、第4実施形態の増幅装置の構成を示す図である。図13において、上述した第3実施形態において既に説明した図12に示す増幅装置と同等の部分には、同一符号を付してその詳細な説明を省略する。
(Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment will be described. Fig. 13 is a diagram showing the configuration of an amplifier device of the fourth embodiment. In Fig. 13, parts equivalent to those of the amplifier device shown in Fig. 12 already described in the third embodiment are given the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

第3実施形態では、リップル校正回路14は、チョッパ変調器4の出力に入力が接続されていたが、図13に示すようにツインスイッチ回路5の出力に入力が接続されていてもよい。これにより、リップル校正回路14は、ツインスイッチ回路5の出力を負帰還してツインスイッチ回路5の出力に含まれる高周波雑音成分を低減する。 In the third embodiment, the input of the ripple calibration circuit 14 was connected to the output of the chopper modulator 4, but as shown in FIG. 13, the input may also be connected to the output of the twin switch circuit 5. In this way, the ripple calibration circuit 14 negatively feeds back the output of the twin switch circuit 5, thereby reducing the high-frequency noise components contained in the output of the twin switch circuit 5.

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数、配置箇所、等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and modifications, improvements, etc. are possible as appropriate. Furthermore, the material, shape, dimensions, number, placement location, etc. of each component in the above-described embodiments are arbitrary and not limited as long as they achieve the present invention.

例えば、上述した第2~第4実施形態で示した出力段の増幅器11Aは、相互コンダクタンス増幅器111と、増幅器112とから構成されていたが、これに限ったものではない。例えば、図14に示すように、2つの相互コンダクタンス増幅器114、115から構成された増幅器11Bを設けてもよい。図14に示す例では、位相補償回路116は、2つの容量Cc4、Cc5から構成されている。容量Cc4は、相互コンダクタンス増幅器114の反転入力と正極側の出力との間に接続されている。容量Cc5は、相互コンダクタンス増幅器114の非反転入力と負極側の出力との間に接続されている。 For example, the output stage amplifier 11A shown in the second to fourth embodiments above is composed of a transconductance amplifier 111 and an amplifier 112, but this is not limited to this. For example, as shown in FIG. 14, an amplifier 11B composed of two transconductance amplifiers 114 and 115 may be provided. In the example shown in FIG. 14, the phase compensation circuit 116 is composed of two capacitors Cc4 and Cc5. Capacitor Cc4 is connected between the inverting input and the positive output of transconductance amplifier 114. Capacitor Cc5 is connected between the non-inverting input and the negative output of transconductance amplifier 114.

また、図15に示すように2つのオートゼロ増幅器117A、117Bから構成されたPing-Pongオートゼロ増幅器11Cを増幅器11Aの代わりに設けてもよい。 Alternatively, as shown in Figure 15, a Ping-Pong auto-zero amplifier 11C consisting of two auto-zero amplifiers 117A and 117B may be provided in place of amplifier 11A.

また、上述した実施形態によれば、ツインスイッチ回路5を設けていたが、これに限ったものではない。出力端の短絡が問題なければ、ツインスイッチ回路5は設ける必要がない。 Furthermore, in the above-described embodiment, a twin switch circuit 5 is provided, but this is not limited to this. If short-circuiting of the output terminals is not a problem, there is no need to provide a twin switch circuit 5.

1A~1C 増幅装置
2 チョッパ変調器(第1のチョッパ変調器)
3 相互コンダクタンス増幅器(増幅器)
4 チョッパ変調器(第2のチョッパ変調器)
5 ツインスイッチ回路
6、8 クロック生成回路(クロック供給部)
7、9 NOT回路
10 コモンモードフィードバック回路
S11 スイッチ(第1のスイッチ)
S12 スイッチ(第2のスイッチ)
S13 スイッチ(第3のスイッチ)
S14 スイッチ(第4のスイッチ)
S21 スイッチ(第5のスイッチ)
S22 スイッチ(第6のスイッチ)
S23 スイッチ(第7のスイッチ)
S24 スイッチ(第8のスイッチ)
S31 スイッチ(第9のスイッチ)
S32 スイッチ(第11のスイッチ)
S33 スイッチ(第10のスイッチ)
S34 スイッチ(第12のスイッチ)
1A to 1C Amplification device 2 Chopper modulator (first chopper modulator)
3. Transconductance amplifier (amplifier)
4. Chopper modulator (second chopper modulator)
5 Twin switch circuit 6, 8 Clock generation circuit (clock supply section)
7, 9 NOT circuit 10 Common mode feedback circuit
S11 Switch (first switch)
S12 switch (second switch)
S13 switch (third switch)
S14 switch (fourth switch)
S21 switch (fifth switch)
S22 switch (sixth switch)
S23 switch (seventh switch)
S24 switch (eighth switch)
S31 switch (9th switch)
S32 switch (11th switch)
S33 Switch (10th switch)
S34 switch (12th switch)

Claims (8)

第1の正極側入力と第1の正極側出力との間に接続された第1のスイッチと、第1の負極側入力と第1の負極側出力との間に接続された第2のスイッチと、前記第1の負極側入力と前記第1の正極側出力との間に接続された第3のスイッチと、前記第1の正極側入力と前記第1の負極側出力との間に接続された第4のスイッチとを有し、前記第1のスイッチ及び前記第2のスイッチをオフ、前記第3のスイッチ及び前記第4のスイッチをオンして、入出力が反転接続される反転経路と、前記第3のスイッチ及び前記第4のスイッチをオフ、前記第1のスイッチ及び前記第2のスイッチをオンして、前記入出力が非反転接続される非反転経路とを交互に切り替えて、入力信号を高周波帯域に変調する第1のチョッパ変調器と、
前記第1のチョッパ変調器の出力を増幅する増幅器と、
第2の正極側入力と第2の正極側出力との間に接続された第5のスイッチと、第2の負極側入力と第2の負極側出力との間に接続された第6のスイッチと、前記第2の負極側入力と前記第2の正極側出力との間に接続された第7のスイッチと、前記第2の正極側入力と前記第2の負極側出力との間に接続された第8のスイッチとを有し、前記第5のスイッチ及び前記第6のスイッチをオフ、前記第7のスイッチ及び前記第8のスイッチをオンして、入出力が反転接続される反転経路と、前記第7のスイッチ及び前記第8のスイッチをオフ、前記第5のスイッチ及び前記第6のスイッチをオンして、前記入出力が非反転接続される非反転経路とを交互に切り替えて、前記増幅器の出力のうち前記第1のチョッパ変調器により変調され前記増幅器により増幅された前記入力信号を復調し、前記増幅器のオフセット成分及び低周波雑音成分を高周波帯域に変調する第2のチョッパ変調器と、を備え、
前記第1のチョッパ変調器は、前記反転経路と前記非反転経路とを切り替える際に、前記第1のスイッチ乃至前記第4のスイッチを全てオフして、前記第1の正極側入力と前記第1の正極側出力及び前記第1の負極側出力との接続を切り離すとともに、前記第1の負極側入力と前記第1の正極側出力及び前記第1の負極側出力との接続を切り離して開放状態とするノンオーバーラップ状態に制御され、
前記第2のチョッパ変調器は、前記反転経路と前記非反転経路とを切り替える際に、前記第5のスイッチ乃至前記第8のスイッチの全てをオンして、前記第2の正極側入力と前記第2の正極側出力及び前記第2の負極側出力とを短絡させるとともに、前記第2の負極側入力と前記第2の正極側出力及び前記第2の負極側出力とを短絡させる短絡状態とするオーバーラップ状態に制御され、
前記第1のチョッパ変調器が前記ノンオーバーラップ状態であるときに前記第2のチョッパ変調器が前記オーバーラップ状態となる、
増幅装置。
a first chopper modulator including a first switch connected between a first positive input and a first positive output, a second switch connected between a first negative input and a first negative output, a third switch connected between the first negative input and the first positive output, and a fourth switch connected between the first positive input and the first negative output, wherein the first switch and the second switch are turned off and the third switch and the fourth switch are turned on to alternately switch between an inverting path in which an input and an output are invertedly connected, and a non-inverting path in which the third switch and the fourth switch are turned off and the first switch and the second switch are turned on to modulate an input signal to a high frequency band;
an amplifier for amplifying the output of the first chopper modulator;
a second chopper modulator having a fifth switch connected between a second positive input and a second positive output, a sixth switch connected between a second negative input and a second negative output, a seventh switch connected between the second negative input and the second positive output, and an eighth switch connected between the second positive input and the second negative output, the second chopper modulator alternately switching between an inverting path in which an input and an output are inverted by turning the fifth switch and the sixth switch off and the seventh switch and the eighth switch on and a non-inverting path in which the input and output are non-inverted by turning the seventh switch and the eighth switch off and the fifth switch and the sixth switch on to demodulate the input signal modulated by the first chopper modulator and amplified by the amplifier , and modulating an offset component and a low-frequency noise component of the amplifier to a high-frequency band;
the first chopper modulator is controlled to a non-overlap state in which, when switching between the inverting path and the non-inverting path, all of the first switch to the fourth switch are turned off to disconnect the first positive input from the first positive output and the first negative output, and disconnect the first negative input from the first positive output and the first negative output to be in an open state;
the second chopper modulator is controlled to an overlap state in which, when switching between the inverting path and the non-inverting path, all of the fifth switch to the eighth switch are turned on to short-circuit the second positive input and the second positive output and the second negative output, and also short-circuit the second negative input and the second positive output and the second negative output;
When the first chopper modulator is in the non-overlap state, the second chopper modulator is in the overlap state.
Amplification device.
請求項1に記載の増幅装置であって、
前記第2のチョッパ変調器の前記第2の正極側出力に第3の正極側入力が接続され、前記第2の負極側出力に第3の負極側入力とが接続されたツインスイッチ回路をさらに備え、
前記ツインスイッチ回路は、前記第3の正極側入力と第3の正極側出力との間に互いに並列接続された第9のスイッチ及び第10のスイッチと、前記第3の負極側入力と第3の負極側出力との間に互いに並列接続された第11のスイッチ及び第12のスイッチとを有し、前記第9のスイッチ及び前記第11のスイッチをオン、前記第10のスイッチ及び前記第12のスイッチをオフして、入出力が非反転接続された第1の経路と、前記第10のスイッチ及び前記第12のスイッチをオン、前記第9のスイッチ及び前記第11のスイッチをオフして、入出力が非反転接続された第2の経路とを切り替える際に、前記第9のスイッチ乃至第12のスイッチの全てをオフして、前記第3の正極側入力と前記第3の正極側出力とを切り離すとともに、前記第3の負極側入力と前記第3の負極側出力と切り離す開放状態とするノンオーバーラップ状態に制御され、
前記第2のチョッパ変調器が前記オーバーラップ状態であるときに前記ツインスイッチ回路がノンオーバーラップ状態となる、
増幅装置。
2. The amplifier device according to claim 1,
a twin switch circuit having a third positive input connected to the second positive output of the second chopper modulator and a third negative input connected to the second negative output of the second chopper modulator,
the twin switch circuit includes a ninth switch and a tenth switch connected in parallel between the third positive input and the third positive output, and an eleventh switch and a twelfth switch connected in parallel between the third negative input and the third negative output, and is controlled to a non-overlapping state in which all of the ninth switch to the twelfth switch are turned off to disconnect the third positive input from the third positive output and to disconnect the third negative input from the third negative output, when switching between a first path in which input and output are connected in a non-inverting manner by turning the ninth switch and the eleventh switch on and the tenth switch and the twelfth switch off, and a second path in which input and output are connected in a non-inverting manner by turning the tenth switch and the twelfth switch on and the ninth switch and the eleventh switch off ;
when the second chopper modulator is in the overlap state, the twin switch circuit is in the non-overlap state;
Amplification device.
請求項1又は2に記載の増幅装置であって、
前記第2のチョッパ変調器を、前記反転経路が接続され、前記非反転経路が切断される反転状態、前記オーバーラップ状態、前記非反転経路が接続され、前記反転経路が切断された非反転状態、前記オーバーラップ状態、の順に周期的に遷移させるオーバーラップクロックを前記第5のスイッチ乃至前記第8のスイッチに供給するクロック供給部を備えた、
増幅装置。
3. The amplifier device according to claim 1,
a clock supply unit that supplies an overlap clock to the fifth switch to the eighth switch, which causes the second chopper modulator to periodically transition from an inverting state in which the inverting path is connected and the non-inverting path is disconnected, to the overlap state, to a non-inverting state in which the non-inverting path is connected and the inverting path is disconnected, and to the overlap state, in that order;
Amplification device.
請求項2に記載の増幅装置であって、
前記ツインスイッチ回路を、前記第1の経路が接続され、前記第2の経路が切断される第1の経路状態、前記ノンオーバーラップ状態、前記第2の経路が接続され、前記第1の経路が切断される第2の経路状態、前記ノンオーバーラップ状態、の順に周期的に遷移させるノンオーバーラップクロックを前記第9のスイッチ乃至前記第12のスイッチに供給するクロック供給部を備えた、
増幅装置。
3. The amplifier device according to claim 2,
a clock supply unit that supplies a non-overlapping clock to the ninth switch to the twelfth switch, which causes the twin switch circuit to periodically transition in the order of a first path state in which the first path is connected and the second path is disconnected, the non-overlapping state, a second path state in which the second path is connected and the first path is disconnected, and the non-overlapping state;
Amplification device.
第1の正極側入力と第1の正極側出力との間に接続された第1のスイッチと、第1の負極側入力と第1の負極側出力との間に接続された第2のスイッチと、前記第1の負極側入力と前記第1の正極側出力との間に接続された第3のスイッチと、前記第1の正極側入力と前記第1の負極側出力との間に接続された第4のスイッチとを有し、前記第1のスイッチ及び前記第2のスイッチをオフ、前記第3のスイッチ及び前記第4のスイッチをオンして、入出力が反転接続される反転経路と、前記第3のスイッチ及び前記第4のスイッチをオフ、前記第1のスイッチ及び前記第2のスイッチをオンして、前記入出力が非反転接続される非反転経路とを交互に切り替えて、入力信号を高周波帯域に変調する第1のチョッパ変調器と、
前記第1のチョッパ変調器の出力を増幅する増幅器と、
第2の正極側入力と第2の正極側出力との間に接続された第5のスイッチと、第2の負極側入力と第2の負極側出力との間に接続された第6のスイッチと、前記第2の負極側入力と前記第2の正極側出力との間に接続された第7のスイッチと、前記第2の正極側入力と前記第2の負極側出力との間に接続された第8のスイッチとを有し、前記第5のスイッチ及び前記第6のスイッチをオフ、前記第7のスイッチ及び前記第8のスイッチをオンして、入出力が反転接続される反転経路と、前記第7のスイッチ及び前記第8のスイッチをオフ、前記第5のスイッチ及び前記第6のスイッチをオンして、前記入出力が非反転接続される非反転経路とを交互に切り替えて、前記増幅器の出力のうち前記第1のチョッパ変調器により変調され前記増幅器により増幅された前記入力信号を復調し、前記増幅器のオフセット成分及び低周波雑音成分を高周波帯域に変調する第2のチョッパ変調器と、を備え、
前記第1のチョッパ変調器は、前記反転経路と前記非反転経路とを切り替える際に、前記第1のスイッチ乃至前記第4のスイッチを全てオフして、前記第1の正極側入力と前記第1の正極側出力及び前記第1の負極側出力との接続を切り離すとともに、前記第1の負極側入力と前記第1の正極側出力及び前記第1の負極側出力との接続を切り離して開放状態とするノンオーバーラップ状態に制御され、
前記第2のチョッパ変調器は、前記反転経路と前記非反転経路とを切り替える際に、前記第5のスイッチ乃至前記第8のスイッチの全てをオンして、前記第2の正極側入力と前記第2の正極側出力及び前記第2の負極側出力とを短絡させるとともに、前記第2の負極側入力と前記第2の正極側出力及び前記第2の負極側出力とを短絡させる短絡状態とするオーバーラップ状態に制御され、
前記第2のチョッパ変調器が前記オーバーラップ状態になった後、前記第1のチョッパ変調器が前記ノンオーバーラップ状態となる、
増幅装置。
a first chopper modulator including a first switch connected between a first positive input and a first positive output, a second switch connected between a first negative input and a first negative output, a third switch connected between the first negative input and the first positive output, and a fourth switch connected between the first positive input and the first negative output, wherein the first switch and the second switch are turned off and the third switch and the fourth switch are turned on to alternately switch between an inverting path in which an input and an output are invertedly connected, and a non-inverting path in which the third switch and the fourth switch are turned off and the first switch and the second switch are turned on to modulate an input signal to a high frequency band;
an amplifier for amplifying the output of the first chopper modulator;
a second chopper modulator having a fifth switch connected between a second positive input and a second positive output, a sixth switch connected between a second negative input and a second negative output, a seventh switch connected between the second negative input and the second positive output, and an eighth switch connected between the second positive input and the second negative output, the second chopper modulator alternately switching between an inverting path in which an input and an output are inverted by turning the fifth switch and the sixth switch off and the seventh switch and the eighth switch on and a non-inverting path in which the input and output are non-inverted by turning the seventh switch and the eighth switch off and the fifth switch and the sixth switch on to demodulate the input signal modulated by the first chopper modulator and amplified by the amplifier , and modulating an offset component and a low-frequency noise component of the amplifier to a high-frequency band;
the first chopper modulator is controlled to a non-overlap state in which, when switching between the inverting path and the non-inverting path, all of the first switch to the fourth switch are turned off to disconnect the first positive input from the first positive output and the first negative output, and disconnect the first negative input from the first positive output and the first negative output to be in an open state;
the second chopper modulator is controlled to an overlap state in which, when switching between the inverting path and the non-inverting path, all of the fifth switch to the eighth switch are turned on to short-circuit the second positive input and the second positive output and the second negative output, and also short-circuit the second negative input and the second positive output and the second negative output;
After the second chopper modulator is in the overlap state, the first chopper modulator is in the non-overlap state.
Amplification device.
請求項2に記載の増幅装置であって、
前記第2のチョッパ変調器を、前記反転経路が接続され、前記非反転経路が切断された反転状態、前記オーバーラップ状態、前記非反転経路が接続され、前記反転経路が切断された非反転状態、前記オーバーラップ状態、の順に周期的に遷移させるオーバーラップクロックを前記第5のスイッチ乃至前記第8のスイッチに供給するクロック供給部と、
前記クロック供給部から供給される前記オーバーラップクロックが入力されるNOT回路と、を備え、
前記NOT回路は、入力された前記オーバーラップクロックを反転させたノンオーバーラップクロックを出力し、
前記NOT回路から出力された前記ノンオーバーラップクロックを前記第9のスイッチ乃至第12のスイッチに供給する、
増幅装置。
3. The amplifier device according to claim 2,
a clock supply unit that supplies an overlap clock to the fifth switch to the eighth switch, which causes the second chopper modulator to periodically transition from an inverting state in which the inverting path is connected and the non-inverting path is disconnected, to the overlap state, to a non-inverting state in which the non-inverting path is connected and the inverting path is disconnected, and back to the overlap state;
a NOT circuit to which the overlap clock supplied from the clock supply unit is input,
The NOT circuit outputs a non-overlapping clock obtained by inverting the input overlapping clock,
supplying the non-overlapping clocks output from the NOT circuit to the ninth switch to the twelfth switch;
Amplification device.
請求項4に記載の増幅装置であって、
前記クロック供給部から供給される前記ノンオーバーラップクロックが入力されるNOT回路を備え、
前記NOT回路は、入力された前記ノンオーバーラップクロックを反転させたオーバーラップクロックを出力し、
前記NOT回路から出力された前記オーバーラップクロックを前記第5のスイッチ乃至前記第8のスイッチに供給する、
増幅装置。
5. The amplifier device according to claim 4,
a NOT circuit to which the non-overlapping clocks supplied from the clock supply unit are input,
The NOT circuit outputs an overlapping clock obtained by inverting the input non-overlapping clock,
supplying the overlap clocks output from the NOT circuit to the fifth switch to the eighth switch;
Amplification device.
請求項1~7の何れか1項に記載の増幅装置であって、
前記第2のチョッパ変調器の出力から同相信号を検出し、前記同相信号を基準値に保つフィードバック信号を前記増幅器の出力に供給するコモンモードフィードバック回路を備えた、
増幅装置。
The amplifier device according to any one of claims 1 to 7,
a common-mode feedback circuit that detects a common-mode signal from the output of the second chopper modulator and supplies a feedback signal to the output of the amplifier to keep the common-mode signal at a reference value;
Amplification device.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006518131A (en) 2003-01-21 2006-08-03 シーラス ロジック,インコーポレイテッド Signal processing system with timing baseband noise modulation chopper circuit for noise reduction
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Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006518131A (en) 2003-01-21 2006-08-03 シーラス ロジック,インコーポレイテッド Signal processing system with timing baseband noise modulation chopper circuit for noise reduction
JP2007214613A (en) 2006-02-07 2007-08-23 Seiko Instruments Inc Amplifier circuit
JP2014216705A (en) 2013-04-23 2014-11-17 株式会社リコー Chopper amplification device
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