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JPH0518290B2 - - Google Patents
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JPH0518290B2 - - Google Patents

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JPH0518290B2
JPH0518290B2 JP59111791A JP11179184A JPH0518290B2 JP H0518290 B2 JPH0518290 B2 JP H0518290B2 JP 59111791 A JP59111791 A JP 59111791A JP 11179184 A JP11179184 A JP 11179184A JP H0518290 B2 JPH0518290 B2 JP H0518290B2
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JP
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transistor
gate
voltage
mos transistor
sample
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Takashi Mitsuida
Akira Takei
Kyoshi Tashiro
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 発明の技術分野 本発明は、サンプルホールド機能付きのソース
ホロア型MOSアナログアンプ回路に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Technical Field of the Invention The present invention relates to a source follower type MOS analog amplifier circuit with a sample and hold function.

従来技術と問題点 出力信号に各種ノイズがのつている場合その信
号成分を取出すのにサンプルホールドがよく用い
られる。第1図にその一例を示す。この回路は
CCD(電荷結合装置)の出力段に用いられるもの
で、ダイオードマークのDはCCDの出力部を示
す。この出力部はMOSトランジスタのソース・
ドレインと同様な拡散層で、半導体基板とは反対
の導電型であるから該基板と拡散層で接合型ダイ
オードを構成する。この拡散層は、常時は高抵抗
でありそしてリセツトクツクφRが入力するとカ
ツトオンするデイプリーシヨン型MOSトランジ
スタQ1を通して電源VDDへ接続され、こうして該
ダイオードは逆バイアスされる。CCDのチヤネ
ル即ち転送電極下の半導体基板表面を転送されて
きた電荷(電子)は拡散層Dに入り、該拡散層の
電位を変える(本例では下げる)。トランジスタ
Q1とCCD出力部Dとの接続部Tが出力端となり、
上記電位変化が出力端Tより取出される。
Prior Art and Problems When an output signal contains various types of noise, a sample hold is often used to extract the signal components. An example is shown in FIG. This circuit is
It is used in the output stage of a CCD (charge-coupled device), and the diode mark D indicates the output section of the CCD. This output section is the source of the MOS transistor.
It is a diffusion layer similar to the drain, and has a conductivity type opposite to that of the semiconductor substrate, so the substrate and the diffusion layer constitute a junction diode. This diffusion layer is connected to the power supply V DD through a depletion type MOS transistor Q 1 which normally has a high resistance and is turned on when the reset gate φ R is input, thus making the diode reverse biased. Charges (electrons) transferred through the CCD channel, that is, the surface of the semiconductor substrate under the transfer electrode, enter the diffusion layer D, and change the potential of the diffusion layer (lower in this example). transistor
The connection part T between Q 1 and CCD output part D becomes the output end,
The above potential change is taken out from the output terminal T.

出力端Tより取出される電圧の波形は第3図a
の如き形をしている。この波形のピーク部分P1
は、リセツトクロツクφRを受けてトランジスタ
Q1がターンオンしたことによるもので、このと
き出力部Dは電源VDDの電位へ固定される。リセ
ツトクロツクφRが去ると即ちH(ハイ)レベルか
らL(ロー)レベルへ戻ると、トランジスタQ1
ゲート・ソース間容量で出力端Tがプルダウンさ
れ、該出力端Tの電位は部分P2の如く若干下る。
次いで転送されてきた電荷が出力部Dに入ると出
力端Tの電位は部分P3の如く下る。これらのP2
P3のレベル差が転送されてきた電荷の量、従つ
て信号の大きさを示す。
The waveform of the voltage taken out from the output terminal T is shown in Figure 3a.
It has a shape like. The peak part of this waveform P 1
is the transistor that receives the reset clock φR .
This is because Q1 is turned on, and at this time, the output section D is fixed to the potential of the power supply VDD . When the reset clock φ R leaves, that is, returns from the H (high) level to the L (low) level, the output terminal T is pulled down by the gate-source capacitance of the transistor Q1 , and the potential of the output terminal T becomes a portion P. Slightly lower like 2 .
Next, when the transferred charge enters the output section D, the potential at the output terminal T drops as shown in the section P3 . These P 2 ,
The level difference of P 3 indicates the amount of charge transferred and therefore the magnitude of the signal.

出力端Tの電圧は2段のソースホロア回路を介
して出力される。エンハンスメント型MOSトラ
ンジスタQ2,Q3が第1のソースホロア回路を構
成し、同Q5,Q7が第2のソースホロアを構成す
る。トランジスタQ3,Q7はソースホロアの負荷
抵抗となり、その抵抗値はバイアス電圧発生回路
Q8,Q9より与えられる電圧により適当に定めら
れる。バイアス電圧発生回路のMOSトランジス
タQ8,Q9はエンハンスメント型で、ゲートをド
レインへ接続され、直列接続点Cより電源VDD
電圧を分割した(VSSはグランドレベル)電圧を
発生し、これをトランジスタQ3,Q7のゲートへ
加える。Q4は第1のソースホロアの出力端Aを
第2のソースホロアの入力端即ちトランジスタ
Q6のゲートへ接続する結合用MOSトランジスタ
で、信号サンプリング機能を有する。Q5もMOS
トランジスタで、トランジスタQ3とQ7の変調回
路へ挿入されるが、これは本発明で加えたもので
あり、従来回路ではこの部分は直結である。この
2段のソースホロアの出力端はBである。
The voltage at the output terminal T is outputted via a two-stage source follower circuit. Enhancement type MOS transistors Q 2 and Q 3 constitute a first source follower circuit, and transistors Q 5 and Q 7 constitute a second source follower circuit. Transistors Q 3 and Q 7 serve as load resistances for the source follower, and their resistance values are determined by the bias voltage generation circuit.
It is determined appropriately by the voltage given by Q 8 and Q 9 . The MOS transistors Q 8 and Q 9 of the bias voltage generation circuit are enhancement type, and have their gates connected to their drains, and generate a voltage by dividing the voltage of the power supply V DD from the series connection point C (V SS is the ground level). is applied to the gates of transistors Q 3 and Q 7 . Q 4 connects the output terminal A of the first source follower to the input terminal of the second source follower, that is, the transistor
This is a coupling MOS transistor connected to the gate of Q6 , and has a signal sampling function. Q5 is also MOS
The transistor is inserted into the modulation circuit of transistors Q3 and Q7 , but this is added in the present invention, and in the conventional circuit, this part is directly connected. The output end of this two-stage source follower is B.

周知のようにソースホロア回路は利得は1以下
であるがインピーダンス変換によく用いられ、本
例でもそうである。第1ソースホロアの出力端A
の電圧はCCDの出力端Tの電圧と同様であり
(若干レベルが下る)、従つて第3図aの如き波形
をしている。トランジスタQ4のゲートに第3図
dの如きサンプルホールド信号S/Hを加えると
出力波形の部分P3の電位(転送されてきた電荷
がCCD出力部Dに入力したときの出力端Tの電
位)が次段ソースホロアに加えられ、出力端Bの
電圧Voutは第3図bの如くなる。即ち細幅パル
スであるサンプルホールド信号S/Hが加わると
そのパルス幅相当期間だけトランジスタQ4はオ
ンになつて出力端Aの電位をトランジスタQ6
ゲートに伝え、信号S/Hが消滅するとトランジ
スタQ4はオフとなり、トランジスタQ6のゲート
はフローテイングになつて信号S/Hを加えられ
たとき電位を保つ。このため出力電圧Voutは図
示のように入力信号の部分P3の各々を連ねたも
のになる。
As is well known, a source follower circuit has a gain of 1 or less, but is often used for impedance conversion, and this is also the case in this example. Output end A of the first source follower
The voltage is similar to the voltage at the output terminal T of the CCD (slightly lower in level), and therefore has a waveform as shown in FIG. 3a. When a sample and hold signal S/H as shown in Fig. 3d is applied to the gate of transistor Q4 , the potential of part P3 of the output waveform (the potential of output terminal T when the transferred charge is input to CCD output section D) ) is applied to the next-stage source follower, and the voltage Vout at the output terminal B becomes as shown in FIG. 3b. That is, when the sample and hold signal S/H, which is a narrow pulse, is applied, the transistor Q4 is turned on for a period corresponding to the pulse width, transmitting the potential of the output terminal A to the gate of the transistor Q6 , and when the signal S/H disappears. Transistor Q 4 is turned off, and the gate of transistor Q 6 becomes floating and maintains a potential when signal S/H is applied. Therefore, the output voltage Vout becomes a concatenation of each of the input signal portions P3 as shown.

しかしこの出力電圧Voutには点線で示すよう
に雑音がのるという問題がある。トランジスタ
Q4に第3図dに示す如くサンプルホールド信号
S/Hを加えると、該トランジスタのゲートとソ
ース・ドレイン間容量を介して、出力端Aとトラ
ンジスタQ6のゲートを結ぶ信号回路に電圧が生
じ、これは雑音となる。この雑音電圧の発生を回
避するためのトランジスタQ4は図示のように、
ゲート電極G1の両側にシールド用のゲート電極
G2,G3を設けられている。シールド用ゲート電
極G2,G3は実際には第2図に示すように一体に
なつており、電源VDDへ接続される。このように
すれば、ゲート電極G1はトランジスタのソース
領域SR及びドレイン領域DRに対して静電遮蔽さ
れることになり、ゲート電極電位の変化がソー
ス、ドレイン領域SR,DRに雑音電圧を誘起する
ことがない。しかし、ゲート電極G1にサンプル
ホールド信号S/Hが加わるとき該電極の下部の
半導体基板に電荷が集つてチヤネルができ(トラ
ンジスタがオンになる)、該信号S/Hが消滅す
るとき該チヤネルを構成していた電荷が四散して
チヤネルが消滅し(トランジスタはオフになる)、
こうして信号S/Hの印加、消滅で電荷の移動が
あり、この電荷の移動により雑音電圧の発生があ
る。この電荷の流入、流出により生じる電圧が第
3図bに点線に示す電圧で、フイードスルーノイ
ズと呼ばれる。フイードスルーノイズの消去は極
めて難しい。例えば、この電圧は電荷の流出入で
生じるからチヤネル幅を小にしたりして該電荷を
少量にすることが考えられるが、これではトラン
ジスタのgmが小になつてしまうためにサンプル
ホールド信号S/Hのパルス幅のマージンが劣化
するという問題がある。
However, there is a problem in that this output voltage Vout contains noise as shown by the dotted line. transistor
When a sample and hold signal S/H is applied to Q4 as shown in Figure 3d, a voltage is applied to the signal circuit connecting the output terminal A and the gate of transistor Q6 via the gate and source-drain capacitance of the transistor. This results in noise. Transistor Q4 to avoid the generation of this noise voltage is as shown in the figure.
Gate electrodes for shielding on both sides of gate electrode G1
G 2 and G 3 are provided. The shielding gate electrodes G 2 and G 3 are actually integrated as shown in FIG. 2, and are connected to the power supply V DD . In this way, the gate electrode G1 will be electrostatically shielded from the source region SR and drain region DR of the transistor, and a change in gate electrode potential will induce noise voltage in the source and drain regions SR and DR. Never. However, when the sample and hold signal S/H is applied to the gate electrode G1, charges are collected on the semiconductor substrate below the electrode to form a channel (the transistor is turned on), and when the signal S/H disappears, the channel is closed. The constituent charges are dispersed and the channel disappears (the transistor turns off),
In this way, the application and disappearance of the signal S/H causes movement of charges, and this movement of charges causes the generation of noise voltage. The voltage generated by this inflow and outflow of charges is the voltage shown by the dotted line in FIG. 3b, and is called feed-through noise. Eliminating feedthrough noise is extremely difficult. For example, since this voltage is generated by the inflow and outflow of charge, it is possible to reduce the amount of charge by reducing the channel width, but this would reduce the gm of the transistor, so the sample and hold signal S/ There is a problem that the H pulse width margin deteriorates.

発明の目的 本発明はかゝる点に鑑みてなされたもので、ト
ランジスタのgmなどの支障を与えることなく、
フイードスルーノイズを低減させようとするもの
である。
Purpose of the Invention The present invention has been made in view of the above points, and it can be used without causing problems such as the GM of the transistor.
This is intended to reduce feedthrough noise.

発明の構成 本発明は、サンプルホールド信号によりオンオ
フする第1のMOSトランジスタを介して入力信
号を与えられ、第2のMOSトランジスタを負荷
抵抗とするMOSソースホロアを備えるアナログ
アンプ回路において、前記サンプルホールド信号
を加えられる第3のMOSトランジスタを設け、
この第3のMOSトランジスタを前記第2のMOS
トランジスタのゲートを接続して、前記第1の
MOSトランジスタのサンプルホールド信号によ
るオンオフ時に生じる雑音電圧と同種の電圧を該
第2のMOSトランジスタのゲートへ与えるよう
にしてなることを特徴とするが、次に実施例を参
照しながらこれを説明する。
Structure of the Invention The present invention provides an analog amplifier circuit provided with a MOS source follower that receives an input signal through a first MOS transistor that is turned on and off by a sample and hold signal, and has a second MOS transistor as a load resistance. Provide a third MOS transistor that can add
This third MOS transistor is connected to the second MOS transistor.
Connecting the gates of the transistors to the first
The present invention is characterized in that the same type of voltage as the noise voltage generated when the MOS transistor is turned on and off by the sample-and-hold signal is applied to the gate of the second MOS transistor, and this will be explained next with reference to examples. .

発明の実施例 本発明では第1図に示すようにソースホロアの
負荷トランジスタQ3,Q7のゲート回路に、サン
プリング用トランジスタQ4と同様構造のトラン
ジスタQ5を挿入する。このトランジスタQ5のゲ
ート電極G5にもサンプルホールド信号S/Hを
加え、シールド用ゲート電極G6,G7には電源VDD
の電圧を加える。このようにすればサンプルホー
ルド信号S/Hの印加、消滅で発生する電荷の流
入、流出はトランジスタQ5でも生じ、これによ
り発生する電圧はトランジスタQ3,Q7のゲート
電圧を上げる。第3図cがトランジスタQ3,Q7
のゲート電圧を示す。ゲート電圧が上ればトラン
ジスタQ3,Q7の抵抗が下り、出力Voutの点線部
即ちフイードスルーノイズは除去される。勿論、
完全に除去するにはトランジスタQ3,Q7の利得、
トランジスタQ4のサイズなどを考慮してトラン
ジスタQ5のサイズを適当に選定する必要がある。
Embodiments of the Invention In the present invention, as shown in FIG. 1, a transistor Q5 having the same structure as the sampling transistor Q4 is inserted into the gate circuit of the source follower load transistors Q3 and Q7 . A sample and hold signal S/H is also applied to the gate electrode G5 of this transistor Q5 , and a power supply VDD is applied to the shielding gate electrodes G6 and G7 .
Apply voltage. In this way, the charge inflow and outflow caused by the application and disappearance of the sample hold signal S/H also occurs in the transistor Q5 , and the voltage generated thereby increases the gate voltages of the transistors Q3 and Q7 . Figure 3c shows transistors Q 3 and Q 7
Indicates the gate voltage of When the gate voltage increases, the resistance of transistors Q 3 and Q 7 decreases, and the dotted line portion of the output Vout, that is, the feed-through noise is removed. Of course,
To completely eliminate the gain of transistors Q 3 and Q 7 ,
It is necessary to appropriately select the size of transistor Q5 , taking into account the size of transistor Q4 , etc.

この方法によるフイードスルーノイズの低減は
トランジスタQ4のサイズに依存せずに行なえ、
発生源と同じものを消去源にするもので確実なノ
イズ低減が期待できる。
Feedthrough noise reduction using this method is independent of the size of transistor Q4 ,
Since the same thing as the generation source is used as the cancellation source, reliable noise reduction can be expected.

なおフイードスルーノイズキヤンセル用のトラ
ンジスタQ5は図面ではトランジスタQ3のゲート
をトランジスタQ7のゲートへ結ぶ回路中に挿入
しているが、要はQ4と同様な雑音電圧をQ5に発
生させてこれをトランジスタQ7のゲートへ加え
ればよく、この機能が失なわれない範囲でQ5
挿入箇所は適宜変更してよい。Q5の図示挿入位
置はパターンレイアウト上有利なものである。な
お図示挿入位置では、サンプルホールド信号S/
HによりトランジスタQ5がオンオフするとトラ
ンジスタQ3のゲートはバイアス電圧発生回路Q8
Q9の出力電圧を与えられたり、与えられなかつ
たりするが、ゲートには寄生容量があるのでこれ
により保持されてQ3のゲート電圧が大きく変動
するようなことはない。またバイアス電圧発生回
路Q6,Q9のトランジスタの抵抗は高く、従つて
トランジスタQ5がフイードスルーノイズを発生
してもそれがバイアス電圧発生回路Q8,Q9によ
り抑えられてしまうようなことはない。
Note that transistor Q5 for feed-through noise cancellation is inserted in the circuit connecting the gate of transistor Q3 to the gate of transistor Q7 in the drawing, but the point is that the same noise voltage as Q4 is generated in Q5 . This can be added to the gate of transistor Q7 , and the insertion point of Q5 can be changed as appropriate as long as this function is not lost. The illustrated insertion position of Q 5 is advantageous in terms of pattern layout. In addition, at the illustrated insertion position, the sample hold signal S/
When transistor Q 5 is turned on and off by H, the gate of transistor Q 3 is connected to bias voltage generating circuit Q 8 ,
The output voltage of Q 9 is sometimes applied and sometimes not, but since the gate has parasitic capacitance, it is held by this and the gate voltage of Q 3 does not fluctuate greatly. Furthermore, the resistance of the transistors in the bias voltage generation circuits Q 6 and Q 9 is high, so even if the transistor Q 5 generates feedthrough noise, it will be suppressed by the bias voltage generation circuits Q 8 and Q 9 . Never.

発明の効果 以上説明したように本発明によれば、サンプル
ホールド用トランジスタのgmなどに悪影響なく
フイードスルーノイズを確実に低減できる利点が
ある。
Effects of the Invention As explained above, according to the present invention, there is an advantage that feed-through noise can be reliably reduced without adversely affecting the GM of the sample-and-hold transistor.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の実施例を示す回路図、第2図
はトランジスタの要部構造を示す説明図、第3図
は動作説明用の波形図である。 図面でS/Hはサンプルホールド信号、Q4
第1のMOSトランジスタ、Q7は第2のMOSトラ
ンジスタ、Q5は第3のMOSトランジスタであ
る。
FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an explanatory diagram showing the main structure of a transistor, and FIG. 3 is a waveform diagram for explaining operation. In the drawing, S/H is a sample and hold signal, Q 4 is a first MOS transistor, Q 7 is a second MOS transistor, and Q 5 is a third MOS transistor.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 サンプルホールド信号によりオンオフする第
1のMOSトランジスタを介して入力信号を与え
られ、第2のMOSトランジスタを負荷抵抗とす
るMOSソースホロアを備え、且つ前記サンプル
ホールド信号を加えられる第3のMOSトランジ
スタを有し、この第3のMOSトランジスタを前
記第2のMOSトランジスタのゲートに接続して、
前記第1のMOSトランジスタのサンプルホール
ド信号によるオンオフ時に生じる雑音電圧と同種
の電圧を該第2のMOSトランジスタのゲートへ
与えるようにしてなることを特徴とするMOSア
ナログアンプ回路。
1. A third MOS transistor is provided with an input signal through a first MOS transistor that is turned on and off by a sample-and-hold signal, and has a MOS source follower with a second MOS transistor as a load resistance, and to which the sample-and-hold signal is applied. and connecting this third MOS transistor to the gate of the second MOS transistor,
A MOS analog amplifier circuit characterized in that a voltage of the same type as a noise voltage generated when the first MOS transistor is turned on and off by a sample-and-hold signal is applied to the gate of the second MOS transistor.
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JPS60254903A JPS60254903A (en) 1985-12-16
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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