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JPS6152018A - switched capacitor circuit - Google Patents

switched capacitor circuit

Info

Publication number
JPS6152018A
JPS6152018A JP17326184A JP17326184A JPS6152018A JP S6152018 A JPS6152018 A JP S6152018A JP 17326184 A JP17326184 A JP 17326184A JP 17326184 A JP17326184 A JP 17326184A JP S6152018 A JPS6152018 A JP S6152018A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
capacitor
input
switch
analog switch
operational amplifier
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP17326184A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yuji Izawa
井沢 裕司
Kazumasa Matsui
松井 一征
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP17326184A priority Critical patent/JPS6152018A/en
Publication of JPS6152018A publication Critical patent/JPS6152018A/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H19/00Networks using time-varying elements, e.g. N-path filters
    • H03H19/004Switched capacitor networks

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Filters That Use Time-Delay Elements (AREA)

Abstract

PURPOSE:To improve the operating accuracy by connecting the 1st and 2nd capacitors to a virtual common input terminal of an operational amplifier and using an analog switch so as to switch a common and an input or output terminal of each capacitor. CONSTITUTION:An input capacitor 11 and a feedback capacitor 12 are connected to the virtual common input terminal of the operational amplifier 18. The analog switches 13, 14 switch the capacitor 11 for the input and the ground. The analog switches 16, 17 switch the capacitor 12 between the output and common. The capacitor 11 is connected to the input the capacitor 12 is connected to the common and the switch 15 is turned on at first. Then the switch 15 is turned off, the capacitor 12 is connected to the output and the capacitor 11 is connected to cmmon. The operation accuracy is improved by eliminating the effect of the clock field-through.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、コンデンサとアナログスイッチおよび演算増
幅器で構成され、各コンデンサに蓄積された電荷を充放
電することにより信号の演算を行なうスイッチドキャパ
シタ回路の高精度化に関するものである。
[Detailed Description of the Invention] [Field of Application of the Invention] The present invention relates to a switched capacitor circuit that is composed of a capacitor, an analog switch, and an operational amplifier, and performs signal calculation by charging and discharging the charge accumulated in each capacitor. This is related to high precision.

〔発明の背景〕[Background of the invention]

スイッチドキャパシタ回路で1段のアナログシフトレジ
スタを構成した例として、例えば昭和58年度のテレビ
ジョン学会総合全国大会講演論・文集15−3の西用他
3名による″画像処理用2次元スイッチドキャパシタフ
ィルタの植成法″がある。
As an example of a one-stage analog shift register configured with a switched capacitor circuit, for example, ``Two-dimensional switched register for image processing'' by Nishiyo et al. There is a method of implanting capacitor filters.

その中に示された回路を第1図に示す。同図において、
1は入力コンデンサ、2はリセット用コンデンサ、3は
帰還用コンデンサ、4〜9は例えば0MO3のトランジ
スタ等を用いたアナログスイッチ、10は演算増幅器で
ある。
The circuit shown therein is shown in FIG. In the same figure,
1 is an input capacitor, 2 is a reset capacitor, 3 is a feedback capacitor, 4 to 9 are analog switches using, for example, 0MO3 transistors, and 10 is an operational amplifier.

4〜9のアナログスイッチは、第2図のタイムチャー1
〜に示すような制御用クロックφ0.φ2により駆動さ
れ、入力コンデンサ1に電荷の形で蓄積された入力信号
は、帰還用コンデンサ3に転送され1タイムスロット分
だけ遅れて、演算増幅器10の出力にあられれる。一般
的な遅延動作を行なうときは各コンデンサ1〜3の容量
値を等しく設定する。
Analog switches 4 to 9 are time chart 1 in Figure 2.
A control clock φ0. The input signal driven by φ2 and stored in the form of charge in the input capacitor 1 is transferred to the feedback capacitor 3, delayed by one time slot, and outputted to the operational amplifier 10. When performing a general delay operation, the capacitance values of capacitors 1 to 3 are set to be equal.

ここで、このようなスイッチドキャパシタ回路を高速に
動作させる場合に問題となるクロックフィードスルーと
いう現象について説明する。クロックフィールドスルー
とは、制御用のクロックがアナログスイッチの寄生容量
等を介して、信号成分に漏れ込む現象であり、アナログ
スイッチにMoSトランジスタを用いた場合に、トラン
ジスタのチャネルチャージを含めて検討した例として、
昭和59年度、電子通信学会総合全国大会講演論文集4
79の井沢他2名による″スイッチドキャパシタ回路に
おけるグロックフィールドスルーの影響に関する基礎検
討″がある。
Here, a phenomenon called clock feedthrough, which is a problem when operating such a switched capacitor circuit at high speed, will be explained. Clock field-through is a phenomenon in which the control clock leaks into signal components through the parasitic capacitance of analog switches, etc. When MoS transistors are used as analog switches, we investigated this including the channel charge of the transistors. As an example,
1981, IEICE General Conference National Conference Proceedings 4
There is a ``Basic Study on the Effects of Glock Field Through in Switched Capacitor Circuits'' by Izawa et al. 79.

この検討結果によれば、アナログスイッチ4および9の
チャネルチャージが、それぞれ入力用コンデンサ1およ
びリセット用コンデンサ2に流れ込み、遅延回路として
の演算精度の低下をもたらす原因となった。この理由は
、入力コンデンサ1の入力側の電気■□や、リセット用
コンデンサの電圧が、第2図に示すようにφ2がオンの
とき、入力電圧Vtや出力電気v0に伴ない変化するた
めであった。
According to the results of this study, the channel charges of the analog switches 4 and 9 flowed into the input capacitor 1 and the reset capacitor 2, respectively, causing a decrease in the calculation accuracy of the delay circuit. The reason for this is that the electricity on the input side of input capacitor 1 and the voltage of the reset capacitor change with the input voltage Vt and output electricity v0 when φ2 is on, as shown in Figure 2. there were.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明は、このようなりロックフィードスルーの影響を
除去ないしは軽減したスイッチドキャパシタ回路を提供
することにある。
An object of the present invention is to provide a switched capacitor circuit in which the influence of lock feedthrough is eliminated or reduced.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本発明は、一定の電位たとえばグランドレベルで動作す
るアナログスイッチについては、前に述べたクロックフ
ィードスルーはコンデンサ容量を変化させる要因とはな
らず、一定のオフセットとみなせることに着目し、スイ
ッチドキャパシタ回路のハイインピーダンスノード部の
全電荷がタイムスロット間で必ず保存されるようにスイ
ッチを動作させるものである。
The present invention focuses on the fact that for analog switches that operate at a constant potential, such as ground level, the clock feedthrough described above does not change the capacitance, but can be regarded as a constant offset. The switch is operated in such a way that the total charge at the high-impedance node of the circuit is always conserved between time slots.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

以下、本発明の一実施例を第3図および第4図を用いて
説明する。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 3 and 4.

83図(a)において、11は入力コンデンサ、12は
帰還用コンデンサ、13〜17は例えばMOSトランジ
スタ等を用いたアナログスイッチ。
83(a), 11 is an input capacitor, 12 is a feedback capacitor, and 13 to 17 are analog switches using, for example, MOS transistors.

18は演算増幅器である。次にアナログスイッチにNに
O5のトランジスタを使用したものとして、その動作を
説明する、 第3図(a)においてクロックφ1.がH(=V6D)
からL(=vJlj)すなわちオンからオフに移行する
とき、演算増幅器18の出力電圧は、そのオフセット電
圧に、スイッチ15のクロックフィールドスルー分(一
定の値)を加えた値になる。したがって、これらをまと
めてオフセットと呼ぶことにする。言うまでもなく、こ
の電位は入力電圧V工に依存しない、このとき、入力コ
ンデンサ11には、入力電圧とオフセット電圧の差に基
づく電荷が、帰還用コンデンサ12には単にオフセット
電圧分の電荷が保存されることになる。
18 is an operational amplifier. Next, the operation of the analog switch will be explained assuming that an O5 transistor is used for N. In FIG. 3(a), the clock φ1. is H (=V6D)
to L (=vJlj), that is, when transitioning from on to off, the output voltage of the operational amplifier 18 becomes a value obtained by adding the clock field through of the switch 15 (a constant value) to its offset voltage. Therefore, these will be collectively referred to as offsets. Needless to say, this potential does not depend on the input voltage V. At this time, the input capacitor 11 stores a charge based on the difference between the input voltage and the offset voltage, and the feedback capacitor 12 stores a charge corresponding to the offset voltage. That will happen.

次に第3図(b)のようにアナログスイッチ16゜17
が切り換わり、帰還用コンデンサ12が演算増幅rfi
12の出力端子に接続される。この結果、演算増幅器1
2の出力端子には、それ自身の入力オフセット電圧がキ
ャンセルされ、グランドレベルに近い電圧が発生する。
Next, as shown in Figure 3(b), switch the analog switch 16°17.
is switched, and the feedback capacitor 12 becomes operational amplifier rfi.
12 output terminals. As a result, operational amplifier 1
At the output terminal of 2, its own input offset voltage is canceled and a voltage close to ground level is generated.

その後、アナログスイッチ13.14が切り換わり入力
コンデンサ11に蓄積された電荷が、帰還用コンデンサ
12に転送され、コンデンサの容量値が等しい場合には
、入力電圧に、アナログスイッチ15のクロックフィー
ルドスルー分(一定の値)を加えた電圧が、出力端子に
発生する。注目すべきことは、アナログスイッチ13〜
14゜16〜17のクロックフィールドスルー分はこの
出力電圧に影響を与えないことである。とくに入力に接
続するアナログスイッチ13を先にオフとした場合のフ
ィードスルーは入力電圧に依存するため、入力コンデン
サ11の容量が実効的に変化したような結果をもたらす
ことになる。したがって、ここで説明したような手順で
スイッチを切換えることにより、演算精度の低下が極め
て少ないスイツチトキャパシタ回路を実現することがで
きる。
Thereafter, the analog switches 13 and 14 are switched, and the charge accumulated in the input capacitor 11 is transferred to the feedback capacitor 12. If the capacitance values of the capacitors are equal, the clock field through of the analog switch 15 is added to the input voltage. (a certain value) is generated at the output terminal. What should be noted is that analog switch 13~
The clock field through portion of 14 degrees 16 to 17 does not affect this output voltage. In particular, when the analog switch 13 connected to the input is turned off first, the feedthrough depends on the input voltage, so the result is as if the capacitance of the input capacitor 11 has effectively changed. Therefore, by switching the switches according to the procedure described here, it is possible to realize a switched capacitor circuit in which the deterioration in calculation accuracy is extremely small.

以上のスイッチ切換えの手順をタイムチャー1・により
示したのが、第4図である。ここで要重なことは、φ4
2.φ1゜がオフになる前にφ11をオフとすることで
ある。これにより演算増幅器18の反転入力端子(仮想
接地)の全電荷量は、入力電圧V、によらず一定の値に
保持される。したがって、φ□、とφ11のオフになる
タイミングは、必ずしも第4図のようでなくてもさしつ
かえない。ただし、その際は、帰還がかからない時間が
長くなるので1反転入力端子の電圧がグランドレベルか
ら大きくずれないための配慮が必要である。
FIG. 4 shows the above switch switching procedure using time chart 1. The important thing here is φ4
2. φ11 is turned off before φ1° is turned off. As a result, the total amount of charge at the inverting input terminal (virtual ground) of the operational amplifier 18 is held at a constant value regardless of the input voltage V. Therefore, the timing at which φ□ and φ11 are turned off does not necessarily have to be as shown in FIG. 4. However, in this case, since the time during which feedback is not applied becomes long, consideration must be given to prevent the voltage at the 1-inverting input terminal from deviating significantly from the ground level.

以上の説明では、アナログスイッチにNHO2トランジ
スタを用いたが、PM(JSもしくはCMO3の場合で
も同様の効果が得られることは明らかである。
In the above explanation, an NHO2 transistor is used as an analog switch, but it is clear that similar effects can be obtained using PM (JS or CMO3).

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上述べてきたように、本発明によれば、雇速動作を行
なうスイッチドキャパシタ回路で問題となるタロツクブ
イ−トスルーの影響を除去ないしは軽減することができ
、その演算苛度を向とさせることが可能になる。
As described above, according to the present invention, it is possible to eliminate or reduce the influence of tallock buy-through, which is a problem in switched capacitor circuits that perform high-speed operation, and to improve the computational complexity. It becomes possible.

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

第1図は、従来例の構成を示す回路図、第2図はその動
作説明のタイ11チヤート、第3図は、本発明の一実施
例の構成および動作を示す回路図、第4図はその動作説
明のためのタイムチャートである。 1・・・入力コンデンサ、2・・・リセット用コンデン
サ、3・・・帰還用コンデンサ、4〜9・・・アナログ
スイッチ、10・・・演算増幅器、11・・・入力コン
デンサ。 12・・・帰還用コンデンサ、13〜17・・・アナロ
グ第 1 図 第2図 第4図 箔 3 図 (a−) (bン (C)
FIG. 1 is a circuit diagram showing the configuration of a conventional example, FIG. 2 is a tie-11 chart explaining its operation, FIG. 3 is a circuit diagram showing the configuration and operation of an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a circuit diagram showing the configuration and operation of an embodiment of the present invention. It is a time chart for explaining the operation. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Input capacitor, 2... Capacitor for reset, 3... Capacitor for feedback, 4-9... Analog switch, 10... Operational amplifier, 11... Input capacitor. 12... Feedback capacitor, 13-17... Analog Figure 1 Figure 2 Figure 4 Foil 3 Figure (a-) (b-n (C)

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] コンデンサとアナログスイッチおよび演算増幅器で構成
されるスイッチドキャパシタ回路であつて、演算増幅器
の仮想接地入力端子に接続する第1および第2のコンデ
ンサと、第1のコンデンサの残る一方の端子を入力端子
とグランドに選択的に接続する第1のアナログスイッチ
と、第2のコンデンサの残る一方の端子を演算増幅器の
出力端子とグランドに選択的に接続する第2のアナログ
スイッチと、演算増幅器の仮想接地入力端子と出力端子
を接続する第3のアナログスイッチをもち、第1のタイ
ムスロットで、第1のアナログスイッチを入力側に、第
2のアナログスイッチをグランド側に、第3のアナログ
スイッチをオンの状態にする手段と、第2のタイムスロ
ットで第3のアナログスイッチをオフにした後、第2の
アナログスイッチを演算増幅器の出力端子に接続する手
段と、第1のアナログスイッチをグランド側に接続する
手段を有することを特徴とするスイッチドキャパシタ回
路。
A switched capacitor circuit consisting of a capacitor, an analog switch, and an operational amplifier, wherein the first and second capacitors are connected to the virtual ground input terminal of the operational amplifier, and the remaining terminal of the first capacitor is connected to the input terminal. and a second analog switch that selectively connects the remaining terminal of the second capacitor to the output terminal of the operational amplifier and the ground, and a virtual ground of the operational amplifier. It has a third analog switch that connects the input terminal and the output terminal, and in the first time slot, the first analog switch is set to the input side, the second analog switch is set to the ground side, and the third analog switch is turned on. means for connecting the second analog switch to the output terminal of the operational amplifier after turning off the third analog switch in the second time slot; and means for connecting the first analog switch to the ground side. A switched capacitor circuit comprising means for connecting.
JP17326184A 1984-08-22 1984-08-22 switched capacitor circuit Pending JPS6152018A (en)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2131494A1 (en) * 2008-06-06 2009-12-09 Dolphin Integration Circuit with switched capacitances with reduced consumption
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