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JP4020515B2 - Track hold circuit and buffer circuit for track hold circuit - Google Patents

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JP4020515B2
JP4020515B2 JP30099998A JP30099998A JP4020515B2 JP 4020515 B2 JP4020515 B2 JP 4020515B2 JP 30099998 A JP30099998 A JP 30099998A JP 30099998 A JP30099998 A JP 30099998A JP 4020515 B2 JP4020515 B2 JP 4020515B2
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JP
Japan
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voltage
mos transistor
circuit
buffer circuit
output
Prior art date
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春夫 小林
安行 木村
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Sanyo Electric Co Ltd
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Sanyo Electric Co Ltd
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    • G11C27/02Sample-and-hold arrangements
    • G11C27/024Sample-and-hold arrangements using a capacitive memory element

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  • Analogue/Digital Conversion (AREA)
  • Electronic Switches (AREA)

Description

【0001】
【発明が属する技術分野】
本発明は、高周波の信号を捕らえる為のトラックホールド回路に関し、特に、ADコンバータの前段に用いて好適なトラックホールド回路に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般的に、非常に早く変化するアナログ信号をADコンバータで高精度にデジタルに変換することは困難である。しかし、ADコンバータの前段に、信号に追随し、あるタイミングでその信号の電圧値を保持するトラックホールド回路を設けることで、高周波の信号を高精度にデジタルに変換することができる。
【0003】
一般的に、トラックホールド回路には、図5に示される開ループ構成のものと、図6に示される閉ループ構成のものがある。図5のトラックホールド回路に於いて、入力バッファ回路1には入力信号Vinが印加され、出力バッファ2の入力には電圧を保持するためのコンデンサ3が接続され、また、入力バッファ1の出力と出力バッファ2の入力との間には、タイミング信号によって制御されるサンプリングスイッチ4が設けられる。一方、図6のトラックホールド回路では、入力バッファ回路5と出力バッファ回路6にオペアンプが用いられ、入力バッファ回路5の一方の入力に入力信号Vinが印加され、他方の入力には出力バッファ回路6の出力が帰還される。出力バッファ回路6の出力とその一方の入力には電圧を保持するためのコンデンサ7が接続され、他方の入力は所定電位、例えば接地電位に接続される。入力バッファ回路5の出力と出力バッファ回路6の一方の入力との間にはサンプリングスイッチ8が設けられる。
【0004】
図5及び図6のトラックホールド回路において、サンプリングスイッチ4及び8がオフの状態では、入力バッファ回路1及び5は入力信号Vinの電圧に追随した出力信号が得られる。サンプリングスイッチ4及び8がオンすると入力バッファ回路1及び5の出力電圧がコンデンサ3及び7に保持される。そして、サンプリングスイッチ4及び8がオフするとコンデンサ3及び7に保持された電圧が出力バッファ回路4及び6から出力され、その電圧が保持され続けられる。
【0005】
図5に示された開ループ構成のトラックホールド回路の特徴は、簡単な構造と高速性があげられるが、フィードバックループがないために精度が悪いという欠点がある。また、図6に示された閉ループ構成のトラックホールド回路の特徴は、帰還路を含むため高い精度が得られることがあげられるが、この帰還路の影響で動作スピードが遅くなってしまう欠点がある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、高速性と高精度を兼ね備えたトラックホールド回路を得んとするものであり、図5に示された開ループ構成のトラックホールド回路における精度を高めることを目的とする。そこで、開ループ構成のトラックホールド回路の精度が悪化する原因を検討した結果、2つの大きな要因が把握できた。1つは、サンプリングスイッチ4として通常使用されるMOSトランジスタの浮遊容量によるチャージインジェクションの影響であり、もう1つは、入力バッファと出力バッファに用いられるソースフォロアバッファの非線形性の影響である。
【0007】
チャージインジェクションは、MOSトランジスタがオフしたときに、ソースとゲート間の浮遊容量にコンデンサ3に蓄積された電荷が取られる現象であり、これにより出力バッファ2の出力電圧が変化してしまう。この変化量は、バッファ回路1の出力信号電圧に非線形に依存する。即ち、NチャネルMOSトランジスタの場合、ゲートに電源電圧Vddが印加された状態でMOSトランジスタがオンするが、この時、入力バッファ回路1の出力信号電圧がMOSトランジスタを介して、コンデンサ3にチャージされるとともに、ゲートとソース間の浮遊容量にもチャージされる。従って、ゲートとソース間の浮遊容量にチャージされる電荷は、出力信号の電圧値と電源電圧Vddの差電圧に従うことになり、出力信号電圧が変化すれば浮遊容量にチャージされる電荷量が変化する。この状態からMOSトランジスタのゲートに接地電圧が印加されると、MOSトランジスタはオフし、バッファ回路1とバッファ回路2が切り離される。この時、ゲート電圧が接地電位となるために、浮遊容量にチャージされた電荷に応じてコンデンサ3から電荷が流出してしまい、出力バッファ2の信号入力電圧が低下し、出力信号電圧Voutの電圧も低下してしまう。この出力信号電圧の低下量は、浮遊容量の電荷量、即ち、入力バッファ回路1の出力信号電圧の大きさに依存することになる。従って、トラックホールド回路全体が非線形特性となり、精度が劣化する原因となっていた。
【0008】
一方、入力バッファ回路1や出力バッファ回路2は、図7に示される如く、PチャネルMOSトランジスタ9のソースフォロアバッファ回路で構成される。出力電圧Voutは、定電流回路10によってMOSトランジスタ9に定電流を流すために必要なゲート・ソース間電圧だけ入力電圧Vinより高い電圧になるが、ソース・ドレイン間電圧は、入力電圧Vinの関数として表されるため、チャネル長変調効果により出力電圧は、入力電圧に関して非線形特性となってしまう。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上述した点に鑑みて、創作されたものであり、第1に、入力電圧が印加される第1及び第2のバッファ回路と、前記第2のバッファ回路の出力に接続されたスイッチ回路と、該スイッチ回路の出力に接続された電圧保持手段と、前記スイッチ回路の制御電極に前記第1のバッファ回路の出力電圧に所定電圧を加算した電圧を印加する電圧加算手段を備えることにより、高速で且つ高精度なトラックホールド回路を実現する。
【0010】
第2に、入力電圧が印加される第1及び第2のバッファ回路と、前記第2のバッファ回路の出力に接続されたMOSスイッチと、該MOSスイッチの他端に接続された第1のコンデンサと、所定の電圧を保持する第2のコンデンサと、該第2のコンデンサの一端を所定電位に接続し、他端を接地電位に接続すると共に前記MOSスイッチの制御電極を接地電位に接続する第1のスイッチ群と、前記第2のコンデンサの一端を前記MOSスイッチの制御電極に接続し、他端を前記第1のバッファ回路の出力に接続する第2のスイッチ群を備えることにより、高速で高精度のトラックホールド回路を実現する。
【0011】
第3に、前述のトラックホールド回路において、前記第1のスイッチ群と第2のスイッチ群は、相補的に動作するものである。
【0012】
第4に、入力信号が印加された第1のMOSトランジスタと、該第1のMOSトランジスタのソースと一方の電源との間に設けられた定電流源を備え、前記第1のMOSトランジスタのソースから出力が取り出されるバッファ回路において、前記第1のMOSトランジスタのドレインと他方の電源との間に第2のMOSトランジスタを設け、入力信号の電圧値との差が一定値となる電圧を前記第2のMOSトランジスタのゲートに印加することにより、高精度のトラックホールド回路用バッファ回路を実現する。
【0013】
第5に、入力信号が印加された第1のMOSトランジスタと、該第1のMOSトランジスタのソースと一方の電源との間に設けられた第1の定電流源と、前記第1のMOSトランジスタと他方の電源との間に直列接続された第2のMOSトランジスタと、前記入力信号がゲートに印加された第3のMOSトランジスタと、該第3のMOSトランジスタのソースに接続された第2の定電流源とを備え、前記第3のMOSトランジスタと第2の定電流源の接続点が前記第2のMOSトランジスタのゲートに接続されることにより、高精度のトラックホールド回路用バッファ回路を実現する。
【0014】
【発明の実施の形態】
図1は、本発明の実施形態を示すトラックホールド回路のブロック図である。入力信号Vinは、第1のバッファ回路11及び第2のバッファ回路12の入力に印加される。第3のバッファ回路13の入力には信号電圧保持用のコンデンサ14が接続され、また、バッファ回路12とバッファ回路13の入力の間には、サンプリングスイッチであるNチャネルのMOSトランジスタ15が接続される。コンデンサ16は、電源電圧Vddを保持し、入力信号Vinに加算してMOSトランジスタ15のゲートに印加するためのコンデンサであり、コンデンサ16の一端と電源電圧VddにスイッチSW1が設けられ、コンデンサ16の一端とMOSトランジスタ15のゲートの間には、スイッチSW2が設けられる。また、コンデンサ16の他端と接地GNDとの間にはスイッチSW3が設けられ、コンデンサ16とバッファ回路1の出力との間には、スイッチSW4が設けられる。更に、MOSトランジスタ15のゲートと接地GNDとの間にはスイッチSW5が設けられる。これらのスイッチの内、第1のスイッチ群であるスイッチSW1、SW3、及びSW5のオン及びオフが連動して駆動され、また、第2のスイッチ群であるスイッチSW2とSW4のオン及びオフが連動して駆動されるが、第1のスイッチ群と第2のスイッチ群は、互いに相補的に動作する。
【0015】
次に、動作を説明する。
【0016】
先ず、ホールドモードの場合、スイッチSW1、SW3、SW5がオンで、SW2、SW4がオフとなり、コンデンサ16は、電源電圧Vddと接地GNDの間に接続されるため、コンデンサ16には電源電圧Vddが充電される。MOSトランジスタ15のゲートには接地電位が印加されるため、MOSトランジスタ15は、オフであり、バッファ回路13の出力電圧Voutは、コンデンサ14に保持された電圧に従う電圧となる。
【0017】
次に、トラックモードの場合、スイッチSW1、SW3、SW5がオフし、SW2、SW4がオンとなり、コンデンサ16は、バッファ回路1とMOSトランジスタ15のゲートの間に接続されることになる。従って、MOSトランジスタ15のゲートには、コンデンサ16に充電された電圧がバッファ回路11の出力電圧V1に加算された電圧が印加され、MOSトランジスタ15はオンする。バッファ回路11及び12は、同一構成で形成されるため、その出力電圧V1及びV2は、同一となる。従って、MOSトランジスタ15のゲート電圧は、コンデンサ14にチャージされる電圧V2より電源電圧Vddだけ高い電圧になる。即ち、MOSトランジスタ15のゲート・ソース間の浮遊容量にチャージされる電圧は、バッファ回路12の出力電圧に拘わらず常に、電源電圧Vddがチャージされる。従って、ホールドモードに移行したとき、即ち、スイッチSW2とSW4がオフし、スイッチSW1、SW3、SW5がオンした時、MOSトランジスタ15のゲートに接地電位GNDが印加されても、コンデンサ14から浮遊容量に引き抜かれる電荷は、電源電圧Vddに応じたほぼ一定の電荷となるため、バッファ回路13の入力に印加される信号電圧の変化は一定となり、線形性が維持される。更に、MOSトランジスタ15のゲートには、電源電圧Vdd以上の電圧が印加されるため、MOSトランジスタのオン抵抗が減少する効果もある。
【0018】
図2は、図1に示された実施形態の具体的な回路図である。
バッファ回路11及び12は、同一構成であり、電源Vddと接地GNDの間に、PチャネルMOSトランジスタが4個直列接続された構成である。バイアス電圧Vb1とVb2がゲートに印加されたMOSトランジスタ17、18、19、20は、各々定電流源を形成し、入力信号Vinが印加されたMOSトランジスタ21、22のソースから各々出力が取り出され、ソースフォロアが形成される。更に、MOSトランジスタ23、24のゲートには、入力信号Vinの電圧から固定電圧Eだけ低下される電圧が印加される。このMOSトランジスタ23、24を設けることにより、MOSトランジスタ21、22のソース・ドレイン間電圧が入力信号Vinの電圧値に拘わらず一定となる。
【0019】
スイッチSW1、SW3、SW5は、NチャネルMOSトランジスタで構成され、そのゲートには、制御クロックCLK1が印加される。スイッチSW2はPチャネルMOSトランジスタで構成され、また、SW4はトランスミッションゲートで構成され、そのゲートには制御クロックCLK2及びその反転信号*CLK2が印加される。
【0020】
図3は、CLK1及びCLK2のタイミング図である。CLK1がHレベルの期間は、スイッチSW1、SW3、SW5がオンとなるホールドモードであり、CLK2がHレベルとなる期間は、スイッチSW2、SW4がオンとなるトラックモードである。このCLK1とCLK2のHレベルのタイミングは、重ならないように設定される。
【0021】
図4は、図1に示されたバッファ回路11、12の説明をするための回路図である。定電流源24は、図2に示されたMOSトランジスタ12、19で形成された定電流源であり、定電流源24、MOSトランジスタ21、及び23が電源Vddと接地GND間に直列接続される。一方、固定電圧Eを発生する回路は、電源Vddと接地GND間に直列接続されたNチャネルのMOSトランジスタ25と、定電流源26によって構成され、MOSトランジスタ25のゲートにはMOSトランジスタ21のゲートと同じ入力信号Vinが印加される。また、MOSトランジスタ25のソースと定電流源26の接続点がMOSトランジスタ23のゲートに接続される。即ち、MOSトランジスタ25の出力は、ソースフォロアとなるため、MOSトランジスタ23のゲートに印加される電圧は、入力信号VinからMOSトランジスタ25のゲート・ソース間電圧Eだけ低下した電圧となる。更に、MOSトランジスタ21のドレイン電圧は、MOSトランジスタ23のゲート・ソース間電圧だけ高い電圧となる。従って、MOSトランジスタ21のドレイン・ソース間電圧は、入力信号Vinの電圧値によらず一定となるので、出力Voutへの影響が防止でき、線形性を保ったバッファ回路が実現できる。
【0022】
【発明の効果】
上述の如く、本発明によれば、MOSスイッチ15の浮遊容量に基づくチャージインジェクションによるコンデンサ14の電荷変化がバッファ回路12の出力電圧の電圧値、言い換えれば、入力信号Vinの電圧値に依存することが防止でき、トラックホールド回路の線形性が改善される。また、MOSスイッチ15のゲートに電源電圧以上の電圧が印加されるので、オン抵抗が減少し、トラックホールド回路の高周波特性が向上する。
【0023】
また、バッファ回路のソースフォロアを構成するMOSトランジスタのソース・ドレイン間の入力電圧による変動が、出力に与える影響を防止できるので、バッファ回路の線形性が向上するものである。
【0024】
以上により、高速及び高精度のCMOSトラックホールド回路が実現できた。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態を示すブロック図である。
【図2】図1に示された実施形態の具体的回路図である。
【図3】図2に示された回路の動作を説明するためのタイミング図である。
【図4】トラックホールド回路に使用されるバッファ回路の回路図である。
【図5】従来の開ループ型トラックホールド回路を示すブロック図である。
【図6】従来の閉ループ型トラックホールド回路を示すブロック図である。
【図7】従来のバッファ回路を示す回路図である。
【符号の説明】
11 第1のバッファ回路
12 第2のバッファ回路
13 第3のバッファ回路
14 コンデンサ
15 サンプリング用MOSトランジスタ
16 コンデンサ
24 定電流源
26 定電流源
[0001]
[Technical field to which the invention belongs]
The present invention relates to a track hold circuit for capturing a high-frequency signal, and more particularly to a track hold circuit suitable for use in a preceding stage of an AD converter.
[0002]
[Prior art]
In general, it is difficult to convert an analog signal that changes very quickly to digital with an AD converter with high accuracy. However, by providing a track hold circuit that follows the signal and holds the voltage value of the signal at a certain timing before the AD converter, a high-frequency signal can be converted to digital with high accuracy.
[0003]
Generally, the track hold circuit includes an open loop configuration shown in FIG. 5 and a closed loop configuration shown in FIG. In the track hold circuit of FIG. 5, an input signal Vin is applied to the input buffer circuit 1, a capacitor 3 for holding a voltage is connected to the input of the output buffer 2, and the output of the input buffer 1 is A sampling switch 4 controlled by a timing signal is provided between the input of the output buffer 2. On the other hand, in the track hold circuit of FIG. 6, an operational amplifier is used for the input buffer circuit 5 and the output buffer circuit 6, the input signal Vin is applied to one input of the input buffer circuit 5, and the output buffer circuit 6 is applied to the other input. Is returned. A capacitor 7 for holding a voltage is connected to the output of the output buffer circuit 6 and one input thereof, and the other input is connected to a predetermined potential, for example, a ground potential. A sampling switch 8 is provided between the output of the input buffer circuit 5 and one input of the output buffer circuit 6.
[0004]
5 and FIG. 6, when the sampling switches 4 and 8 are OFF, the input buffer circuits 1 and 5 can obtain an output signal that follows the voltage of the input signal Vin. When the sampling switches 4 and 8 are turned on, the output voltages of the input buffer circuits 1 and 5 are held in the capacitors 3 and 7. When the sampling switches 4 and 8 are turned off, the voltage held in the capacitors 3 and 7 is output from the output buffer circuits 4 and 6, and the voltage is continuously held.
[0005]
The track-hold circuit having the open loop configuration shown in FIG. 5 has a simple structure and high speed, but has a drawback that accuracy is poor because there is no feedback loop. Further, the feature of the track-and-hold circuit of the closed loop configuration shown in FIG. 6 is that high accuracy can be obtained because it includes a feedback path, but there is a disadvantage that the operation speed is slowed down due to the influence of this feedback path. .
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to obtain a track-hold circuit having both high speed and high accuracy, and an object thereof is to improve the accuracy of the track-hold circuit having the open loop configuration shown in FIG. Thus, as a result of examining the cause of the deterioration of the accuracy of the track-and-hold circuit of the open loop configuration, two major factors were grasped. One is the influence of charge injection due to the stray capacitance of a MOS transistor normally used as the sampling switch 4, and the other is the influence of the nonlinearity of the source follower buffer used for the input buffer and the output buffer.
[0007]
Charge injection is a phenomenon in which, when the MOS transistor is turned off, the charge accumulated in the capacitor 3 is taken to the stray capacitance between the source and the gate, whereby the output voltage of the output buffer 2 changes. This amount of change depends nonlinearly on the output signal voltage of the buffer circuit 1. That is, in the case of an N-channel MOS transistor, the MOS transistor is turned on with the power supply voltage Vdd being applied to the gate. At this time, the output signal voltage of the input buffer circuit 1 is charged to the capacitor 3 via the MOS transistor. In addition, the stray capacitance between the gate and the source is charged. Therefore, the charge charged in the stray capacitance between the gate and the source follows the difference voltage between the voltage value of the output signal and the power supply voltage Vdd, and the amount of charge charged in the stray capacitance changes when the output signal voltage changes. To do. When a ground voltage is applied to the gate of the MOS transistor from this state, the MOS transistor is turned off and the buffer circuit 1 and the buffer circuit 2 are disconnected. At this time, since the gate voltage becomes the ground potential, the charge flows out from the capacitor 3 according to the charge charged in the stray capacitance, the signal input voltage of the output buffer 2 decreases, and the voltage of the output signal voltage Vout Will also decline. The amount of decrease in the output signal voltage depends on the charge amount of the stray capacitance, that is, the magnitude of the output signal voltage of the input buffer circuit 1. Therefore, the entire track hold circuit has non-linear characteristics, which causes a deterioration in accuracy.
[0008]
On the other hand, the input buffer circuit 1 and the output buffer circuit 2 are constituted by a source follower buffer circuit of a P-channel MOS transistor 9 as shown in FIG. The output voltage Vout is higher than the input voltage Vin by a gate-source voltage necessary for causing a constant current to flow through the MOS transistor 9 by the constant current circuit 10, but the source-drain voltage is a function of the input voltage Vin. Therefore, the output voltage becomes non-linear with respect to the input voltage due to the channel length modulation effect.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has been created in view of the above points. First, the first and second buffer circuits to which an input voltage is applied are connected to the output of the second buffer circuit. A switch circuit; voltage holding means connected to the output of the switch circuit; and voltage addition means for applying a voltage obtained by adding a predetermined voltage to the output voltage of the first buffer circuit to the control electrode of the switch circuit. Thus, a high-speed and high-accuracy track hold circuit is realized.
[0010]
Second, first and second buffer circuits to which an input voltage is applied, a MOS switch connected to the output of the second buffer circuit, and a first capacitor connected to the other end of the MOS switch A second capacitor for holding a predetermined voltage; one end of the second capacitor connected to a predetermined potential; the other end connected to a ground potential; and a control electrode of the MOS switch connected to a ground potential. 1 switch group and a second switch group in which one end of the second capacitor is connected to the control electrode of the MOS switch and the other end is connected to the output of the first buffer circuit. A highly accurate track hold circuit is realized.
[0011]
Third, in the track hold circuit described above, the first switch group and the second switch group operate in a complementary manner.
[0012]
Fourth, a first MOS transistor to which an input signal is applied, a constant current source provided between the source of the first MOS transistor and one power source, and the source of the first MOS transistor In the buffer circuit in which the output is taken out from the first MOS transistor, a second MOS transistor is provided between the drain of the first MOS transistor and the other power source, and the voltage at which the difference from the voltage value of the input signal becomes a constant value is applied By applying the voltage to the gates of the two MOS transistors, a highly accurate buffer circuit for a track hold circuit is realized.
[0013]
Fifth, a first MOS transistor to which an input signal is applied, a first constant current source provided between the source of the first MOS transistor and one power source, and the first MOS transistor A second MOS transistor connected in series between the first power source and the other power source, a third MOS transistor having the input signal applied to the gate, and a second MOS transistor connected to the source of the third MOS transistor. A high-precision buffer circuit for a track hold circuit is realized by connecting a connection point between the third MOS transistor and the second constant current source to the gate of the second MOS transistor. To do.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a block diagram of a track and hold circuit showing an embodiment of the present invention. The input signal Vin is applied to the inputs of the first buffer circuit 11 and the second buffer circuit 12. A signal voltage holding capacitor 14 is connected to the input of the third buffer circuit 13, and an N-channel MOS transistor 15 as a sampling switch is connected between the inputs of the buffer circuit 12 and the buffer circuit 13. The The capacitor 16 is a capacitor for holding the power supply voltage Vdd, adding it to the input signal Vin, and applying it to the gate of the MOS transistor 15. A switch SW1 is provided at one end of the capacitor 16 and the power supply voltage Vdd. A switch SW 2 is provided between one end and the gate of the MOS transistor 15. Further, a switch SW3 is provided between the other end of the capacitor 16 and the ground GND, and a switch SW4 is provided between the capacitor 16 and the output of the buffer circuit 1. Further, a switch SW5 is provided between the gate of the MOS transistor 15 and the ground GND. Among these switches, the switches SW1, SW3, and SW5 that are the first switch group are driven on and off in conjunction with each other, and the switches SW2 and SW4 that are the second switch group are on and off in conjunction with each other. However, the first switch group and the second switch group operate complementarily to each other.
[0015]
Next, the operation will be described.
[0016]
First, in the hold mode, the switches SW1, SW3, and SW5 are turned on, the switches SW2 and SW4 are turned off, and the capacitor 16 is connected between the power supply voltage Vdd and the ground GND. Charged. Since the ground potential is applied to the gate of the MOS transistor 15, the MOS transistor 15 is off, and the output voltage Vout of the buffer circuit 13 becomes a voltage according to the voltage held in the capacitor 14.
[0017]
Next, in the track mode, the switches SW1, SW3, SW5 are turned off, SW2, SW4 are turned on, and the capacitor 16 is connected between the buffer circuit 1 and the gate of the MOS transistor 15. Therefore, a voltage obtained by adding the voltage charged in the capacitor 16 to the output voltage V1 of the buffer circuit 11 is applied to the gate of the MOS transistor 15, and the MOS transistor 15 is turned on. Since the buffer circuits 11 and 12 are formed with the same configuration, the output voltages V1 and V2 are the same. Therefore, the gate voltage of the MOS transistor 15 is higher than the voltage V2 charged in the capacitor 14 by the power supply voltage Vdd. That is, the voltage charged in the floating capacitance between the gate and source of the MOS transistor 15 is always charged with the power supply voltage Vdd regardless of the output voltage of the buffer circuit 12. Accordingly, when the switch enters the hold mode, that is, when the switches SW2 and SW4 are turned off and the switches SW1, SW3, and SW5 are turned on, even if the ground potential GND is applied to the gate of the MOS transistor 15, the stray capacitance is supplied from the capacitor 14. Since the electric charge drawn out to becomes an almost constant electric charge according to the power supply voltage Vdd, the change of the signal voltage applied to the input of the buffer circuit 13 becomes constant, and the linearity is maintained. Further, since a voltage equal to or higher than the power supply voltage Vdd is applied to the gate of the MOS transistor 15, the ON resistance of the MOS transistor is also reduced.
[0018]
FIG. 2 is a specific circuit diagram of the embodiment shown in FIG.
The buffer circuits 11 and 12 have the same configuration, in which four P-channel MOS transistors are connected in series between the power supply Vdd and the ground GND. The MOS transistors 17, 18, 19, and 20 to which the bias voltages Vb1 and Vb2 are applied to the gates form constant current sources, respectively, and outputs are respectively taken out from the sources of the MOS transistors 21 and 22 to which the input signal Vin is applied. A source follower is formed. Further, a voltage that is lowered by a fixed voltage E from the voltage of the input signal Vin is applied to the gates of the MOS transistors 23 and 24. By providing the MOS transistors 23 and 24, the source-drain voltages of the MOS transistors 21 and 22 become constant regardless of the voltage value of the input signal Vin.
[0019]
The switches SW1, SW3, SW5 are composed of N-channel MOS transistors, and a control clock CLK1 is applied to their gates. The switch SW2 is composed of a P-channel MOS transistor, and SW4 is composed of a transmission gate, to which a control clock CLK2 and its inverted signal * CLK2 are applied.
[0020]
FIG. 3 is a timing diagram of CLK1 and CLK2. The period when CLK1 is at H level is a hold mode in which the switches SW1, SW3 and SW5 are on, and the period when CLK2 is at H level is a track mode in which the switches SW2 and SW4 are on. The H level timings of CLK1 and CLK2 are set so as not to overlap.
[0021]
FIG. 4 is a circuit diagram for explaining the buffer circuits 11 and 12 shown in FIG. The constant current source 24 is a constant current source formed by the MOS transistors 12 and 19 shown in FIG. 2, and the constant current source 24 and the MOS transistors 21 and 23 are connected in series between the power supply Vdd and the ground GND. . On the other hand, the circuit for generating the fixed voltage E is constituted by an N-channel MOS transistor 25 connected in series between the power supply Vdd and the ground GND, and a constant current source 26. The gate of the MOS transistor 25 is connected to the gate of the MOS transistor 21. The same input signal Vin is applied. The connection point between the source of the MOS transistor 25 and the constant current source 26 is connected to the gate of the MOS transistor 23. That is, since the output of the MOS transistor 25 is a source follower, the voltage applied to the gate of the MOS transistor 23 is a voltage that is reduced by the gate-source voltage E of the MOS transistor 25 from the input signal Vin. Further, the drain voltage of the MOS transistor 21 is higher than the gate-source voltage of the MOS transistor 23. Therefore, the drain-source voltage of the MOS transistor 21 is constant regardless of the voltage value of the input signal Vin, so that the influence on the output Vout can be prevented and a linear buffer circuit can be realized.
[0022]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the charge change of the capacitor 14 due to charge injection based on the stray capacitance of the MOS switch 15 depends on the voltage value of the output voltage of the buffer circuit 12, in other words, the voltage value of the input signal Vin. Can be prevented, and the linearity of the track and hold circuit is improved. In addition, since a voltage higher than the power supply voltage is applied to the gate of the MOS switch 15, the on-resistance is reduced and the high-frequency characteristics of the track hold circuit are improved.
[0023]
In addition, since the influence of the input voltage between the source and drain of the MOS transistors constituting the source follower of the buffer circuit on the output can be prevented, the linearity of the buffer circuit is improved.
[0024]
As described above, a high-speed and high-precision CMOS track hold circuit can be realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a specific circuit diagram of the embodiment shown in FIG. 1;
FIG. 3 is a timing chart for explaining the operation of the circuit shown in FIG. 2;
FIG. 4 is a circuit diagram of a buffer circuit used in a track hold circuit.
FIG. 5 is a block diagram showing a conventional open loop type track hold circuit.
FIG. 6 is a block diagram showing a conventional closed-loop type track hold circuit.
FIG. 7 is a circuit diagram showing a conventional buffer circuit.
[Explanation of symbols]
11 First buffer circuit 12 Second buffer circuit 13 Third buffer circuit 14 Capacitor 15 Sampling MOS transistor 16 Capacitor 24 Constant current source 26 Constant current source

Claims (2)

入力電圧が印加される第1及び第2のバッファ回路と、前記第2のバッファ回路の出力に接続されたMOSスイッチと、該MOSスイッチの他端に接続された第1のコンデンサと、所定の電圧を保持する第2のコンデンサと、該第2のコンデンサの一端を所定電位に接続し、他端を接地電位に接続すると共に前記MOSスイッチの制御電極を接地電位に接続する第1のスイッチ群と、前記第2のコンデンサの一端を前記MOSスイッチの制御電極に接続し、他端を前記第1のバッファ回路の出力に接続する第2のスイッチ群を備えたトラックホールド回路。  A first and a second buffer circuit to which an input voltage is applied; a MOS switch connected to the output of the second buffer circuit; a first capacitor connected to the other end of the MOS switch; A second capacitor for holding a voltage, and a first switch group in which one end of the second capacitor is connected to a predetermined potential, the other end is connected to the ground potential, and the control electrode of the MOS switch is connected to the ground potential. And a track hold circuit including a second switch group in which one end of the second capacitor is connected to the control electrode of the MOS switch and the other end is connected to the output of the first buffer circuit. 前記第1のスイッチ群と第2のスイッチ群は、相補的に動作することを特徴とする請求項1記載のトラックホールド回路。  2. The track hold circuit according to claim 1, wherein the first switch group and the second switch group operate complementarily.
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