(57)【要約】【課題】低消費電力でありかつ信号の切替え時に位相補償容量の電荷状態の遷移時間を短縮できる半導体装置を提供する。【解決手段】半導体装置は、第１および第２の入力部に入力された信号を増幅する増幅段と、第１および第２のノードにおいて増幅段に接続された出力段と、を含む演算増幅部を備える。第１のチョッパスイッチ部は、第１および第２の信号を変調して第１および第２の入力部へ入力する。第１の容量切替部は、第１のノードと第１の出力部との間に第１の位相補償容量を接続しかつ第２のノードと第２の出力部との間に第２の位相補償容量を接続する第１の接続状態と、第２のノードと第２の出力部との間に第１の位相補償容量を接続しかつ第１のノードと第１の出力部との間に第２の位相補償容量を接続する第２の接続状態とを切り替える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１および第２の入力部に入力された信号を増幅して第１および第２のノードへ伝達する増幅段、および、前記第１および第２のノードにおいて前記増幅段に接続され前記増幅段において増幅された信号を第１および第２の出力部から出力する出力段を含む演算増幅部と、
第１および第２の信号を変調して前記第１および第２の入力部へ入力する第１のチョッパスイッチ部と、
前記第１および第２の出力部から出力された信号を復調して出力する第２のチョッパスイッチ部と、
前記第１または第２のノードの一方に伝達された信号の位相補償を行う第１の位相補償容量と、
前記第１または第２のノードの他方に伝達された信号の位相補償を行う第２の位相補償容量と、
前記第１のノードと前記第１の出力部との間に前記第１の位相補償容量を接続しかつ前記第２のノードと前記第２の出力部との間に前記第２の位相補償容量を接続する第１の接続状態と、前記第２のノードと前記第２の出力部との間に前記第１の位相補償容量を接続しかつ前記第１のノードと前記第１の出力部との間に前記第２の位相補償容量を接続する第２の接続状態とを切り替える第１の容量切替部と、を備えた半導体集積回路装置。
【請求項２】
前記第１のチョッパスイッチ部は、第１の信号および第２の信号を第１の周波数で交互に前記第１および第２の入力部に入力し、
前記第１の容量切替部は、前記第１の接続状態と前記第２の接続状態とを前記第１の周波数で切り替え、
前記第２のチョッパスイッチ部は、前記第１および第２の出力部からの信号を前記第１の周波数で復調して出力する、請求項１に記載の半導体集積回路装置。
【請求項３】
前記第１の容量切替部は、前記第１のノードと前記第１の出力部との間において前記第１の位相補償容量を電気的に接続または切断する第１のスイッチ部と、前記第２のノードと前記第２の出力部との間において前記第２の位相補償容量を電気的に接続または切断する第２のスイッチ部と、前記第２のノードと前記第２の出力部との間において前記第１の位相補償容量を電気的に接続または切断する第３のスイッチ部と、前記第１のノードと前記第１の出力部との間において前記第２の位相補償容量を電気的に接続または切断する第４のスイッチ部と、を含む、請求項１または請求項２に記載の半導体集積回路装置。
【請求項４】
前記第１のスイッチ部は、前記第１のノードと前記第１の位相補償容量の一端との間に接続された第１のスイッチと、前記第１の位相補償容量の他端と前記第１の出力部との間に接続された第２のスイッチとを含み、
前記第２のスイッチ部は、前記第２のノードと前記第２の位相補償容量の一端との間に接続された第３のスイッチと、前記第２の位相補償容量の他端と前記第２の出力部との間に接続された第４のスイッチとを含み、
前記第３のスイッチ部は、前記第２のノードと前記第１の位相補償容量の一端との間に接続された第５のスイッチと、前記第１の位相補償容量の他端と前記第２の出力部との間に接続された第６のスイッチとを含み、
前記第４のスイッチ部は、前記第１のノードと前記第２の位相補償容量の一端との間に接続された第７のスイッチと、前記第２の位相補償容量の他端と前記第１の出力部との間に接続された第８のスイッチとを含む、請求項３に記載の半導体集積回路装置。
【請求項５】
前記第１および第２のスイッチ部は、前記第１の周波数で同一のスイッチング動作を行い、
前記第３および第４のスイッチ部は、前記第１の周波数で同一のスイッチング動作を行い、
前記第１のスイッチ部と前記第３のスイッチ部とは、前記第１の周波数で互いに相補にスイッチング動作し、
前記第２のスイッチ部と前記第４のスイッチ部とは、前記第１の周波数で互いに相補にスイッチング動作する、請求項３または請求項４に記載の半導体集積回路装置。
【請求項６】
前記第１のノードと前記第１の出力部との間に接続された第３の位相補償容量と、
前記第２のノードと前記第２の出力部との間に接続された第４の位相補償容量とをさらに備えた、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の半導体集積回路装置。
【請求項７】
前記第１の出力部の信号を前記第１の入力部へフィードバックし、または、前記第２の出力部の信号を前記第２の入力部へフィードバックする第１の帰還容量と、
前記第２の出力部の信号を前記第２の入力部へフィードバックし、または、前記第１の出力部の信号を前記第１の入力部へフィードバックする第２の帰還容量と、
前記第１の帰還容量が前記第１の出力部と前記第１の入力部との間に接続されかつ前記第２の帰還容量が前記第２の出力部と前記第２の入力部との間に接続される第３の接続状態と、前記第１の帰還容量が前記第２の出力部と前記第２の入力部との間に接続されかつ前記第２の帰還容量が前記第１の出力部と前記第１の入力部との間に接続される第４の接続状態とを切り替える第２の容量切替部と、をさらに備えた、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の半導体集積回路装置。
【請求項８】
前記第２の容量切替部は、前記第１の入力部と前記第１の出力部との間において前記第１の帰還容量を電気的に接続または切断する第５のスイッチ部と、前記第２の入力部と前記第２の出力部との間において前記第２の帰還容量を電気的に接続または切断する第６のスイッチ部と、前記第２の入力部と前記第２の出力部との間において前記第１の帰還容量を電気的に接続または切断する第７のスイッチ部と、前記第１の入力部と前記第１の出力部との間において前記第２の帰還容量を電気的に接続または切断する第８のスイッチ部と、を含む、請求項７に記載の半導体集積回路装置。
【請求項９】
前記第５のスイッチ部は、前記第１の入力部と前記第１の帰還容量の一端との間に接続された第９のスイッチと、前記第１の帰還容量の他端と前記第１の出力部との間に接続された第１０のスイッチとを含み、
前記第６のスイッチ部は、前記第２の入力部と前記第２の帰還容量の一端との間に接続された第１１のスイッチと、前記第２の帰還容量の他端と前記第２の出力部との間に接続された第１２のスイッチとを含み、
前記第７のスイッチ部は、前記第２の入力部と前記第１の帰還容量の一端との間に接続された第１３のスイッチと、前記第１の帰還容量の他端と前記第２の出力部との間に接続された第１４のスイッチとを含み、
前記第８のスイッチ部は、前記第１の入力部と前記第２の帰還容量の一端との間に接続された第１５のスイッチと、前記第２の帰還容量の他端と前記第１の出力部との間に接続された第１６のスイッチとを含む、請求項８に記載の半導体集積回路装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明による実施形態は、半導体集積回路装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から演算増幅器（以下、オペアンプともいう）は、ＤＣ（Direct Current）オフセット電圧および１／ｆノイズを発生する場合がある。ＤＣ測定または高精度ＡＤＣ（Analogue Digital Converter）等にオペアンプを用いる場合には、このようなＤＣオフセット電圧および１／ｆノイズは無視できない。そこで、ＤＣオフセット電圧および１／ｆノイズに対処するために、チョッパ安定化を利用したチョッパ型オペアンプがよく用いられる。
【０００３】
しかし、チョッパ型オペアンプのチョッピング動作によって信号が切り替わると、チョッパ型オペアンプに設けられた位相補償容量の電荷状態も遷移する。位相補償容量は比較的大容量であるため、位相補償容量の電荷状態の遷移には長時間がかかる。一方、位相補償容量の電荷状態の遷移を短時間にするためにスルーレートを大きくした場合、消費電力が大きくなってしまう。従って、チョッパ型オペアンプにおいて、消費電力を低く抑えながら、位相補償容量の電荷状態の遷移を短時間ですることが望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−６７０５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
低消費電力であり、かつ、信号の切替え時に位相補償容量の電荷状態の遷移時間を短縮できる半導体集積回路装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本実施形態による半導体集積回路装置は、第１および第２の入力部に入力された信号を増幅して第１および第２のノードへ伝達する増幅段、および、第１および第２のノードにおいて増幅段に接続され増幅段において増幅された信号を第１および第２の出力部から出力する出力段を含む演算増幅部を備える。第１のチョッパスイッチ部は、第１および第２の信号を変調して第１および第２の入力部へ入力する。第２のチョッパスイッチ部は、第１および第２の出力部から出力された信号を復調して出力する。第１の位相補償容量は、第１または第２のノードの一方に伝達された信号の位相補償を行う。第２の位相補償容量は、第１または第２のノードの他方に伝達された信号の位相補償を行う。第１の容量切替部は、第１のノードと第１の出力部との間に第１の位相補償容量を接続しかつ第２のノードと第２の出力部との間に第２の位相補償容量を接続する第１の接続状態と、第２のノードと第２の出力部との間に第１の位相補償容量を接続しかつ第１のノードと第１の出力部との間に第２の位相補償容量を接続する第２の接続状態とを切り替える。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１の実施形態によるチョッパ型オペアンプ装置１の構成の一例を示す図。
【図２】第２の実施形態によるチョッパ型オペアンプ装置２の構成の一例を示す図。
【図３】第３の実施形態によるチョッパ型オペアンプ装置３の構成の一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照して本発明に係る実施形態を説明する。本実施形態は、本発明を限定するものではない。
【０００９】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態によるチョッパ型オペアンプ装置１（以下、単にアンプ装置１ともいう）の構成の一例を示す図である。アンプ装置１は、演算増幅部としてのオペアンプＡＭＰと、第１のチョッパスイッチ部ＳＷｃｈ１と、第２のチョッパスイッチ部ＳＷｃｈ２と、第１の位相補償容量Ｃｐｃ１と、第２の位相補償容量Ｃｐｃ２と、第１の容量切替部ＳＷ０とを備えている。
【００１０】
オペアンプＡＭＰは、第１の入力部Ｉｎ１と、第２の入力部Ｉｎ２と、第１の出力部Ｏｕｔ１と、第２の出力部Ｏｕｔ２と、増幅段Ａ１と、出力段Ａ２とを備えている。第１の入力部Ｉｎ１および第２の入力部Ｉｎ２は、第１のチョッパスイッチ部ＳＷｃｈ１から第１の信号（例えば、正側アナログ信号）および第２の信号（例えば、負側アナログ信号）を受け取る。増幅段Ａ１は、第１の入力部Ｉｎ１および第２の入力部Ｉｎ２で受け取った第１の信号と第２の信号との信号差（電圧差）を増幅する。増幅段Ａ１は、例えば、差動増幅回路で形成してよい。増幅段Ａ１の２つの出力は、ノードＮ１、Ｎ２において出力段Ａ２の２つの入力に接続されている。出力段Ａ２は、増幅段Ａ１において増幅された第１の信号および第２の信号を第１および第２の出力部Ｏｕｔ１、Ｏｕｔ２から出力する。
【００１１】
第１のチョッパスイッチ部ＳＷｃｈ１は、アンプ装置１の入力部ＩｎＰ、ＩｎＮとオペアンプＡＭＰの入力部Ｉｎ１、Ｉｎ２との間に設けられており、スイッチＴｒｃｈ１１〜Ｔｒｃｈ１４を備えている。入力部ＩｎＰには、第１の信号が入力され、入力部ＩｎＮには、第２の信号が入力されるものとする。スイッチＴｒｃｈ１１は、入力部ＩｎＰと入力部Ｉｎ１との間に接続されている。スイッチＴｒｃｈ１２は、入力部ＩｎＮと入力部Ｉｎ２との間に接続されている。スイッチＴｒｃｈ１３は、入力部ＩｎＰと入力部Ｉｎ２との間に接続されている。スイッチＴｒｃｈ１４は、入力部ＩｎＮと入力部Ｉｎ１との間に接続されている。スイッチＴｒｃｈ１１〜Ｔｒｃｈ１４のそれぞれは、例えば、ＣＭＯＳ（Complementally Metal-Oxide Semiconductor）トランジスタからなるスイッチでよい。
【００１２】
スイッチＴｒｃｈ１１、Ｔｒｃｈ１３は、互いに相補にスイッチング動作し、一方がオン状態である場合には他方はオフ状態となる。スイッチＴｒｃｈ１２、Ｔｒｃｈ１４も、互いに相補にスイッチング動作し、一方がオン状態である場合には他方はオフ状態となる。スイッチＴｒｃｈ１１、Ｔｒｃｈ１２は、同期して同一のスイッチング動作を行い、同時にオン状態または同時にオフ状態となる。スイッチＴｒｃｈ１３、Ｔｒｃｈ１４も、同期して同一のスイッチング動作を行い、同時にオン状態または同時にオフ状態となる。同一のスイッチング動作とは、複数のスイッチを全て同時にオン状態にし、または、全て同時にオフ状態にする動作である。スイッチＴｒｃｈ１１〜Ｔｒｃｈ１４は、入力部ＩｎＰ、ＩｎＮに入力される信号の周波数よりも高いチョッピング周波数（第１の周波数）を有する制御信号によってオンおよびオフを繰り返す。これにより、第１のチョッパスイッチ部ＳＷｃｈ１は、入力部ＩｎＰから入力された第１の信号と入力部ＩｎＮから入力された第２の信号とを第１の周波数で入力部Ｉｎ１とＩｎ２とに交互に入力する。即ち、第１のチョッパスイッチ部ＳＷｃｈ１は、第１の信号および第２の信号を第１の周波数で変調して（チョッピングして）オペアンプＡＭＰへ与えることができる。
【００１３】
第２のチョッパスイッチ部ＳＷｃｈ２は、オペアンプＡＭＰの出力部Ｏｕｔ１、Ｏｕｔ２とアンプ装置１の出力部ＯｕｔＮ、ＯｕｔＰとの間に設けられており、スイッチＴｒｃｈ２１〜Ｔｒｃｈ２４を備えている。スイッチＴｒｃｈ２１は、出力部Ｏｕｔ１と出力部ＯｕｔＮとの間に接続されている。スイッチＴｒｃｈ２２は、出力部Ｏｕｔ２と出力部ＯｕｔＰとの間に接続されている。スイッチＴｒｃｈ２３は、出力部Ｏｕｔ１と出力部ＯｕｔＰとの間に接続されている。スイッチＴｒｃｈ２４は、出力部Ｏｕｔ２と出力部ＯｕｔＮとの間に接続されている。スイッチＴｒｃｈ２１〜Ｔｒｃｈ２４のそれぞれは、例えば、ＣＭＯＳトランジスタからなるスイッチでよい。
【００１４】
スイッチＴｒｃｈ２１、Ｔｒｃｈ２３は、互いに相補にスイッチング動作し、一方がオン状態である場合には他方はオフ状態となる。スイッチＴｒｃｈ２２、Ｔｒｃｈ２４も、互いに相補にスイッチング動作し、一方がオン状態である場合には他方はオフ状態となる。スイッチＴｒｃｈ２１、Ｔｒｃｈ２２は、同期してスイッチング動作し、同時にオン状態または同時にオフ状態となる。スイッチＴｒｃｈ２３、Ｔｒｃｈ２４も、同期してスイッチング動作し、同時にオン状態または同時にオフ状態となる。スイッチＴｒｃｈ２１〜Ｔｒｃｈ２４も、チョッピング周波数（第１の周波数）を有する制御信号によってオンおよびオフを繰り返す。即ち、第２のチョッパスイッチ部ＳＷｃｈ２は、第１のチョッパスイッチ部ＳＷｃｈ１と共通の制御信号で制御され、同期して動作する。これにより、第２のチョッパスイッチ部ＳＷｃｈ２は、チョッピングされた第１の信号および第２の信号を増幅後に復調することができる。復調された第１の信号および第２の信号は、それぞれアンプ装置１の出力部ＯｕｔＮ、ＯｕｔＰから出力される。即ち、チョッピング周波数によって変調されかつ増幅された第１および第２の信号は、もとの周波数に戻された後に出力部ＯｕｔＮ、ＯｕｔＰから出力される。
【００１５】
これにより、例えば、アンプ装置１は、第１のチョッパスイッチ部ＳＷｃｈ１において直流信号を第１の周波数で交流信号に変調し、この交流信号を増幅した後に、第２のチョッパスイッチ部ＳＷｃｈ２において直流信号に復調することができる。これにより、アンプ装置１は、ＤＣオフセット電圧および１／ｆノイズを除外しながら信号を増幅することができる。
【００１６】
第１の位相補償容量Ｃｐｃ１は、増幅段Ａ１の出力ノードＮ１とオペアンプＡＭＰの出力部Ｏｕｔ１との間、または増幅段Ａ１の出力ノードＮ２とオペアンプＡＭＰの出力部Ｏｕｔ２との間に接続され、変調および増幅された第１の信号の位相補償を行う。第２の位相補償容量Ｃｐｃ２は、増幅段Ａ１の出力ノードＮ２とオペアンプＡＭＰの出力部Ｏｕｔ２との間、または増幅段Ａ１の出力ノードＮ１とオペアンプＡＭＰの出力部Ｏｕｔ１との間に接続され、変調および増幅された第２の信号の位相補償を行う。位相補償は、オペアンプＡＭＰの出力信号とその出力信号をフィードバックしたときの帰還信号との位相差がずれたときに生じる発振を抑制するために行う。
【００１７】
第１の容量切替部ＳＷ０は、第１および第２の位相補償容量Ｃｐｃ１、Ｃｐｃ２の接続を切り替えるために、第１のスイッチ部ＳＷ１と、第２のスイッチ部ＳＷ２と、第３のスイッチ部ＳＷ３と、第４のスイッチ部ＳＷ４とを備えている。第１のスイッチ部ＳＷ１は、増幅段Ａ１の出力ノード（第１のノード）Ｎ１と第１の出力部Ｏｕｔ１との間において第１の位相補償容量Ｃｐｃ１を電気的に接続または切断する。第２のスイッチ部ＳＷ２は、増幅段Ａ１の出力ノード（第２のノード）Ｎ２と第２の出力部Ｏｕｔ２との間において第２の位相補償容量Ｃｐｃ２を電気的に接続または切断する。第３のスイッチ部ＳＷ３は、第２のノードＮ２と第２の出力部Ｏｕｔ２との間において第１の位相補償容量Ｃｐｃ１を電気的に接続または切断する。第４のスイッチ部ＳＷ４は、第１のノードＮ１と第１の出力部Ｏｕｔ１との間において第２の位相補償容量Ｃｐｃ２を電気的に接続または切断する。
【００１８】
第１のスイッチ部ＳＷ１は、第１のスイッチＴｒ１と、第２のスイッチＴｒ２とを備える。第１のスイッチＴｒ１は、第１のノードＮ１と第１の位相補償容量Ｃｐｃ１の一端との間に接続されている。第２のスイッチＴｒ２は、第１の位相補償容量Ｃｐｃ１の他端と第１の出力部Ｏｕｔ１との間に接続されている。第１および第２のスイッチＴｒ１、Ｔｒ２は互いに同じスイッチング動作をする。
【００１９】
第２のスイッチ部ＳＷ２は、第３のスイッチＴｒ３と、第４のスイッチＴｒ４とを備える。第３のスイッチＴｒ３は、第２のノードＮ２と第２の位相補償容量Ｃｐｃ２の一端との間に接続されている。第４のスイッチＴｒ４は、第２の位相補償容量Ｃｐｃ２の他端と第２の出力部Ｏｕｔ２との間に接続されている。第３および第４のスイッチＴｒ３、Ｔｒ４は互いに同じスイッチング動作をする。
【００２０】
第３のスイッチ部ＳＷ３は、第５のスイッチＴｒ５と、第６のスイッチＴｒ６とを備える。第５のスイッチＴｒ５は、第２のノードＮ２と第１の位相補償容量Ｃｐｃ１の一端との間に接続されている。第６のスイッチＴｒ６は、第１の位相補償容量Ｃｐｃ１の他端と第２の出力部Ｏｕｔ２との間に接続されている。第５および第６のスイッチＴｒ５、Ｔｒ６は互いに同じスイッチング動作をする。
【００２１】
第４のスイッチ部ＳＷ４は、第７のスイッチＴｒ７と、第８のスイッチＴｒ８とを備える。第７のスイッチＴｒ７は、第１のノードＮ１と第２の位相補償容量Ｃｐｃ２の一端との間に接続されている。第８のスイッチＴｒ８は、第２の位相補償容量Ｃｐｃ２の他端と第１の出力部Ｏｕｔ１との間に接続されている。第７および第８のスイッチＴｒ７、Ｔｒ８は互いに同じスイッチング動作をする。
【００２２】
第１から第８のスイッチＴｒ１〜Ｔｒ８のそれぞれも、例えば、ＣＭＯＳトランジスタからなるスイッチでよい。
【００２３】
このような構成を有する第１の容量切替部ＳＷ０は、第１および第２の位相補償容量Ｃｐｃ１、Ｃｐｃ２の接続状態を、第１の接続状態と第２の接続状態とのどちらかに切り替える。第１の接続状態とは、第１の位相補償容量Ｃｐｃ１を第１のノードＮ１と第１の出力部Ｏｕｔ１との間に接続し、かつ、第２の位相補償容量Ｃｐｃ２を第２のノードＮ２と第２の出力部Ｏｕｔ２との間に接続した状態である。一方、第２の接続状態とは、第１の位相補償容量Ｃｐｃ１を第２のノードＮ２と第２の出力部Ｏｕｔ２との間に接続し、かつ、第２の位相補償容量Ｃｐｃ２を第１のノードＮ１と第１の出力部Ｏｕｔ１との間に接続した状態である。後述するように、第１および第２の接続状態の両方において、第１の位相補償容量Ｃｐｃ１は第１の信号の位相補償を行いかつ第２の位相補償容量Ｃｐｃ２は第２の信号の位相補償を行う。
【００２４】
このような第１および第２の接続状態を実現するために、第１のスイッチ部ＳＷ１と第３のスイッチ部ＳＷ３とは同期しつつ互いに相補にスイッチング動作する。第２のスイッチ部ＳＷ２と第４のスイッチ部ＳＷ４も同期しつつ互いに相補にスイッチング動作する。また、第１および第２のスイッチ部ＳＷ１、ＳＷ２は、ともに同期して同一のスイッチング動作（オン／オフ動作）を行う。第３および第４のスイッチ部ＳＷ３、ＳＷ４は、ともに同期して同一のスイッチング動作（オン／オフ動作）を行う。
【００２５】
例えば、第１の接続状態を実現するために、第１のスイッチ部ＳＷ１および第２のスイッチ部ＳＷ２がオン状態となり、かつ、第３のスイッチ部ＳＷ３および第４のスイッチ部ＳＷ４がオフ状態となる。第２の接続状態を実現するために、第３のスイッチ部ＳＷ３および第４のスイッチ部ＳＷ４がオン状態となり、かつ、第１のスイッチ部ＳＷ１および第２のスイッチ部ＳＷ２がオフ状態となる。
【００２６】
第１および第２の接続状態の切替え周期は、上記チョッピング周波数（第１の周波数）と同一周波数である。即ち、第１の容量切替部ＳＷ０は、第１および第２の位相補償容量Ｃｐｃ１、Ｃｐｃ２の接続状態を第１の周波数で相補に切り替える。これにより、第１および第２の位相補償容量Ｃｐｃ１、Ｃｐｃ２は、それぞれ、第１の信号および第２の信号の位相補償を行う。
【００２７】
（第１の接続状態）
図１に示す接続状態が第１の接続状態とする。この場合、第１のチョッパスイッチ部ＳＷｃｈ１において、スイッチＴｒｃｈ１１、Ｔｒｃｈ１２がオン状態であり、スイッチＴｒｃｈ１３、Ｔｒｃｈ１４がオフ状態である。また、第１の容量切替部ＳＷ０において、スイッチＴｒ１〜Ｔｒ４がオン状態であり、スイッチＴｒ５〜Ｔｒ８がオフ状態である。このような第１の接続状態において、第１のチョッパスイッチＳＷｃｈ１は、入力部ＩｎＰ、ＩｎＮをそれぞれ入力部Ｉｎ１、Ｉｎ２へ接続し、第１の信号を入力部ＩｎＰから入力部Ｉｎ１へ伝達し、第２の信号を入力部ＩｎＮから入力部Ｉｎ２へ伝達する。増幅段Ａ１で増幅された第１の信号および第２の信号は、それぞれノードＮ１、Ｎ２に伝達され、出力部Ｏｕｔ１、Ｏｕｔ２から出力される。
【００２８】
この場合、ノードＮ１と出力部Ｏｕｔ１との間に接続された第１の位相補償容量Ｃｐｃ１は、第１の信号を位相補償する。ノードＮ２と出力部Ｏｕｔ２との間に接続された第２の位相補償容量Ｃｐｃ２は、第２の信号を位相補償する。即ち、第１の接続状態において、第１の位相補償容量Ｃｐｃ１は、第１の信号を位相補償するために必要な電荷を保持し、第２の位相補償容量Ｃｐｃ２は、第２の信号を位相補償するために必要な電荷を保持する。
【００２９】
（第２の接続状態）
一方、第２の接続状態では、第１のチョッパスイッチ部ＳＷｃｈ１において、スイッチＴｒｃｈ１３、Ｔｒｃｈ１４がオン状態であり、スイッチＴｒｃｈ１１、Ｔｒｃｈ１２がオフ状態である。また、第１の容量切替部ＳＷ０において、スイッチＴｒ５〜Ｔｒ８がオン状態であり、スイッチＴｒ１〜Ｔｒ４がオフ状態である。このような第２の接続状態において、第１のチョッパスイッチＳＷｃｈ１は、入力部ＩｎＰ、ＩｎＮをそれぞれ入力部Ｉｎ２、Ｉｎ１へ接続（クロス接続）し、第１の信号を入力部ＩｎＰから入力部Ｉｎ２へ伝達し、第２の信号を入力部ＩｎＮから入力部Ｉｎ１へ伝達する。増幅段Ａ１で増幅された第１の信号および第２の信号は、それぞれノードＮ２、Ｎ１に伝達され、出力部Ｏｕｔ２、Ｏｕｔ１から出力される。
【００３０】
この場合、ノードＮ２と出力部Ｏｕｔ２との間に接続された第１の位相補償容量Ｃｐｃ１は、第１の信号を位相補償する。ノードＮ１と出力部Ｏｕｔ１との間に接続された第２の位相補償容量Ｃｐｃ２は、第２の信号を位相補償する。即ち、第２の接続状態においても、やはり、第１の位相補償容量Ｃｐｃ１は、第１の信号を位相補償するために必要な電荷を保持し、第２の位相補償容量Ｃｐｃ２は、第２の信号を位相補償するために必要な電荷を保持する。
【００３１】
（第１および第２の接続状態の切替え）
ここで、第１の容量切替部ＳＷ０のスイッチング周波数は、第１のチョッピングスイッチＳＷｃｈ１のスイッチング周波数（第１の周波数）とほぼ等しい。このため、第１のチョッピングスイッチＳＷｃｈ１のチョッピング動作によって第１の信号と第２の信号との入力部がＩｎ１とＩｎ２とで入れ替わっても、そのチョッピング動作と同期して第１の容量切替部ＳＷ０は、第１および第２の位相補償容量Ｃｐｃ１、Ｃｐｃ２の接続を切り替える。即ち、第１の容量切替部ＳＷ０は、第１のチョッピングスイッチＳＷｃｈ１のチョッピング動作に同期して、第１および第２の接続状態を交互に切り替える。従って、第１の信号および第２の信号がチョッピングされているにも関わらず、第１の位相補償容量Ｃｐｃ１は第１の信号を位相補償し、第２の位相補償容量Ｃｐｃ２は第２の信号を位相補償する。これにより、第１および第２の位相補償容量Ｃｐｃ１、Ｃｐｃ２のそれぞれの電荷状態（電圧状態）は、ほとんど変更する必要が無い。
【００３２】
例えば、第１の容量切替部ＳＷ０が第１および第２の位相補償容量Ｃｐｃ１、Ｃｐｃ２の接続状態を切り替え無い場合、第１のチョッピングスイッチＳＷｃｈ１のチョッピング動作によって第１の信号と第２の信号との入力部がＩｎ１とＩｎ２とで入れ替わると、それに伴い、第１および第２の位相補償容量Ｃｐｃ１、Ｃｐｃ２が位相補償する信号も第１の信号と第２の信号との間で交替する。即ち、第１の信号および第２の信号がチョッピングされていると、第１の位相補償容量Ｃｐｃ１は第１の信号と第２の信号とを交互に位相補償し、第２の位相補償容量Ｃｐｃ２は第２の信号と第１の信号とを交互に位相補償する。この場合、第１および第２の位相補償容量Ｃｐｃ１、Ｃｐｃ２のそれぞれの電荷状態（電圧状態）は、第２の信号を位相補償する状態と第１の信号を位相補償する状態とで交互に遷移させる必要がある。第１および第２の位相補償容量Ｃｐｃ１、Ｃｐｃ２の電荷状態を遷移させるためには、電源からの電力供給を受ける必要がある。ここで、消費電力を低く抑制するためにスルーレート（単位時間あたりの蓄積電荷量）を小さく抑えている場合、第１および第２の位相補償容量Ｃｐｃ１、Ｃｐｃ２の電荷状態の遷移に長時間がかかる。一方、第１および第２の位相補償容量Ｃｐｃ１、Ｃｐｃ２の電荷状態を短時間で遷移させるためにスルーレートを大きくすると、消費電力が大きくなってしまう。
【００３３】
これに対し、本実施形態によるアンプ装置１では、第１および第２の信号がチョッピングされても、第１の位相補償容量Ｃｐｃ１は第１の信号を継続的に位相補償し、第２の位相補償容量Ｃｐｃ２は第２の信号を継続的に位相補償する。換言すると、第１および第２の接続状態において、第１および第２の位相補償容量Ｃｐｃ１、Ｃｐｃ２はそれぞれ電荷状態を保存したまま信号の位相補償をすることができる。これにより、接続状態の切り替え時に、第１および第２の位相補償容量Ｃｐｃ１、Ｃｐｃ２のそれぞれの電荷状態をほとんど変更させる必要が無い。即ち、接続状態の切り替え時に、第１および第２の位相補償容量Ｃｐｃ１、Ｃｐｃ２を充放電する必要が無い。従って、本実施形態によるアンプ装置１は、スルーレートを小さくしたままで、第１の接続状態と第２の接続状態との間の電荷遷移（電圧遷移）時間を短くまたは無くすことができる。その結果、本実施形態によるアンプ装置１は、低消費電力のまま、動作速度を速くすることができる。
【００３４】
（第２の実施形態）
図２は、第２の実施形態によるチョッパ型オペアンプ装置２（以下、単にアンプ装置２ともいう）の構成の一例を示す図である。アンプ装置２は、第３の位相補償容量Ｃｐｃ３と、第４の位相補償容量Ｃｐｃ４とをさらに備えている。第３の位相補償容量Ｃｐｃ３は、ノードＮ１と出力部Ｏｕｔ１との間に接続されている。第４の位相補償容量Ｃｐｃ４は、ノードＮ２と出力部Ｏｕｔ２との間に接続されている。第２の実施形態のその他の構成は、第１の実施形態の対応する構成と同様でよい。
【００３５】
第２の実施形態によれば、第１のチョッパスイッチＳＷｃｈ１および第１の容量切替部ＳＷ０のスイッチング動作に関わらず、第３の位相補償容量Ｃｐｃ３は、ノードＮ１と出力部Ｏｕｔ１との間に定常的に接続されている。第４の位相補償容量Ｃｐｃ４は、ノードＮ２と出力部Ｏｕｔ２との間に定常的に接続されている。
【００３６】
上述の通り、第１のスイッチ部ＳＷ１と第３のスイッチ部ＳＷ３とは互いに相補にスイッチング動作し、第２のスイッチ部ＳＷ２と第４のスイッチ部ＳＷ４とは互いに相補にスイッチング動作する。第１のスイッチ部ＳＷ１および第３のスイッチ部ＳＷ３は瞬間的に両方ともオフ状態になる期間がある。また、第２のスイッチ部ＳＷ２および第４のスイッチ部ＳＷ４も瞬間的に両方ともオフ状態になる期間がある。このような場合、第３および第４の位相補償容量Ｃｐｃ３、Ｃｐｃ４が無いと、オペアンプＡＭＰが発振するおそれがある。
【００３７】
これに対し、第２の実施形態では、第３の位相補償容量Ｃｐｃ３はノードＮ１と出力部Ｏｕｔ１との間に定常的に接続されており、第４の位相補償容量Ｃｐｃ４はノードＮ２と出力部Ｏｕｔ２との間に定常的に接続されている。これにより、第１の接続状態と第２の接続状態との間の遷移において、オペアンプＡＭＰが発振することを抑制することができ、アンプ装置２の動作を安定させることができる。
【００３８】
第２の実施形態のその他の動作は、第１の実施形態の動作と同様である。従って、第２の実施形態は、さらに第１の実施形態の効果をも得ることができる。
【００３９】
（第３の実施形態）
図３は、第３の実施形態によるチョッパ型オペアンプ装置３（以下、単にアンプ装置３ともいう）の構成の一例を示す図である。アンプ装置３は、第１の帰還容量Ｃｆｂ１と、第２の帰還容量Ｃｆｂ２と、第２の容量切替部ＳＷ１０とをさらに備えている。第３の実施形態のその他の構成は、第１または第２の実施形態の対応する構成と同様とすることができる。
【００４０】
第１の帰還容量Ｃｆｂ１は、出力部Ｏｕｔ１の信号を入力部Ｉｎ１へフィードバックし、または、出力部Ｏｕｔ２の信号を入力部Ｉｎ２へフィードバックする。第２の帰還容量Ｃｆｂ２は、出力部Ｏｕｔ２の信号を入力部Ｉｎ２へフィードバックし、または、出力部Ｏｕｔ１の信号を入力部Ｉｎ１へフィードバックする。
【００４１】
第２の容量切替部ＳＷ１０は、第５〜第８のスイッチ部ＳＷ５〜ＳＷ８を含む。第５のスイッチ部ＳＷ５は、入力部Ｉｎ１と出力部Ｏｕｒ１との間において第１の帰還容量Ｃｆｂ１を電気的に接続または切断する。第６のスイッチ部ＳＷ６は、入力部Ｉｎ２と出力部Ｏｕｔ２との間において第２の帰還容量Ｃｆｂ２を電気的に接続または切断する。第７のスイッチ部ＳＷ７は、入力部Ｉｎ２と出力部Ｏｕｔ２との間において第１の帰還容量Ｃｆｂ１を電気的に接続または切断する。第８のスイッチ部ＳＷ８は、入力部Ｉｎ１と出力部Ｏｕｔ１との間において第２の帰還容量Ｃｆｂ２を電気的に接続または切断する。
【００４２】
第５のスイッチ部ＳＷ５は、第９のスイッチＴｒ９と、第１０のスイッチＴｒ１０とを備える。第９のスイッチＴｒ９は、入力部Ｉｎ１と第１の帰還容量Ｃｆｂ１の一端との間に接続されている。第１０のスイッチＴｒ１０は、第１の帰還容量Ｃｆｂ１の他端と出力部Ｏｕｔ１との間に接続されている。第９および第１０のスイッチＴｒ９、Ｔｒ１０は互いに同じスイッチング動作をする。
【００４３】
第６のスイッチ部ＳＷ６は、第１１のスイッチＴｒ１１と、第１２のスイッチＴｒ１２とを備える。第１１のスイッチＴｒ１１は、入力部Ｉｎ２と第２の帰還容量Ｃｆｂ２の一端との間に接続されている。第１２のスイッチＴｒ１２は、第２の帰還容量Ｃｆｂ２の他端と出力部Ｏｕｔ２との間に接続されている。第１１および第１２のスイッチＴｒ１１、Ｔｒ１２は互いに同じスイッチング動作をする。
【００４４】
第７のスイッチ部ＳＷ７は、第１３のスイッチＴｒ１３と、第１４のスイッチＴｒ１４とを備える。第１３のスイッチＴｒ１３は、入力部Ｉｎ２と第１の帰還容量Ｃｆｂ１の一端との間に接続されている。第１４のスイッチＴｒ１４は、第１の帰還容量Ｃｆｂ１の他端と出力部Ｏｕｔ２との間に接続されている。第１３および第１４のスイッチＴｒ１３、Ｔｒ１４は互いに同じスイッチング動作をする。
【００４５】
第８のスイッチ部ＳＷ８は、第１５のスイッチＴｒ１５と、第１６のスイッチＴｒ１６とを備える。第１５のスイッチＴｒ１５は、入力部Ｉｎ１と第２の帰還容量Ｃｆｂ２の一端との間に接続されている。第１６のスイッチＴｒ１６は、第２の帰還容量Ｃｆｂ２の他端と出力部Ｏｕｔ１との間に接続されている。第１５および第１６のスイッチＴｒ１５、Ｔｒ１６は互いに同じスイッチング動作をする。
【００４６】
第９から第１６のスイッチＴｒ９〜Ｔｒ１６のそれぞれは、例えば、ＣＭＯＳトランジスタからなるスイッチでよい。
【００４７】
このような構成を有する第２の容量切替部ＳＷ１０は、第１および第２の帰還容量Ｃｆｂ１、Ｃｆｂ２の接続状態を、第３の接続状態と第４の接続状態との間で切り替える。第３の接続状態とは、第１の帰還容量Ｃｆｂ１を出力部Ｏｕｔ１と入力部Ｉｎ１との間に接続し、かつ、第２の帰還容量Ｃｆｂ２を出力部Ｏｕｔ２と入力部Ｉｎ２との間に接続している状態である。第３の接続状態において、第１の帰還容量Ｃｆｂ１は出力部Ｏｕｔ１の出力信号を入力部Ｉｎ１へフィードバックし、第２の帰還容量Ｃｆｂ２は出力部Ｏｕｔ２の出力信号を入力部Ｉｎ２へフィードバックする。第４の接続状態とは、第１の帰還容量Ｃｆｂ１を出力部Ｏｕｔ２と入力部Ｉｎ２との間に接続し、かつ、第２の帰還容量Ｃｆｂ２を出力部Ｏｕｔ１と入力部Ｉｎ１との間に接続している状態である。第４の接続状態において、第１の帰還容量Ｃｆｂ１は出力部Ｏｕｔ２の出力信号を入力部Ｉｎ２へフィードバックし、第２の帰還容量Ｃｆｂ２は出力部Ｏｕｔ１の出力信号を入力部Ｉｎ１へフィードバックする。
【００４８】
このような第３および第４の接続状態を実現するために、第５のスイッチ部ＳＷ５と第７のスイッチ部ＳＷ７とは同期しつつ互いに相補にスイッチング動作する。第６のスイッチ部ＳＷ６と第８のスイッチ部ＳＷ８も同期しつつ互いに相補にスイッチング動作する。また、第５および第６のスイッチ部ＳＷ５、ＳＷ６は、ともに同期して同一のスイッチング動作（オン／オフ動作）を行う。第７および第８のスイッチ部ＳＷ７、ＳＷ８は、ともに同期して同一のスイッチング動作（オン／オフ動作）を行う。
【００４９】
例えば、第３の接続状態を実現するために、第５のスイッチ部ＳＷ５および第６のスイッチ部ＳＷ６がオン状態となり、かつ、第７のスイッチ部ＳＷ７および第８のスイッチ部ＳＷ８がオフ状態となる。第４の接続状態を実現するために、第７のスイッチ部ＳＷ７および第８のスイッチ部ＳＷ８がオン状態となり、かつ、第５のスイッチ部ＳＷ５および第６のスイッチ部ＳＷ６がオフ状態となる。
【００５０】
第３および第４の接続状態の切替え周期は、上記チョッピング周波数（第１の周波数）と同一周波数である。即ち、第２の容量切替部ＳＷ１０は、第１および第２の帰還容量Ｃｆｂ１、Ｃｆｂ２の接続状態を第１の周波数で相補に切り替えることによって、第１の信号および第２の信号のフィードバックを行う。
【００５１】
（第３の接続状態）
図３に示す接続状態が第３の接続状態とする。この場合、第１のチョッパスイッチ部ＳＷｃｈ１において、スイッチＴｒｃｈ１１、Ｔｒｃｈ１２がオン状態であり、スイッチＴｒｃｈ１３、Ｔｒｃｈ１４がオフ状態である。また、第２の容量切替部ＳＷ１０において、スイッチＴｒ９〜Ｔｒ１２がオン状態であり、スイッチＴｒ１３〜Ｔｒ１６がオフ状態である。このような第３の接続状態において、第１のチョッパスイッチＳＷｃｈ１は、入力部ＩｎＰ、ＩｎＮをそれぞれ入力部Ｉｎ１、Ｉｎ２へ接続し、第１の信号を入力部ＩｎＰから入力部Ｉｎ１へ伝達し、第２の信号を入力部ＩｎＮから入力部Ｉｎ２へ伝達する。オペアンプＡＭＰで増幅された第１の信号および第２の信号は、それぞれ出力部Ｏｕｔ１、Ｏｕｔ２から出力される。
【００５２】
この場合、出力部Ｏｕｔ１と入力部Ｉｎ１との間に接続された第１の帰還容量Ｃｆｂ１は、第１の信号をフィードバックする。出力部Ｏｕｔ２と入力部Ｉｎ２との間に接続された第２の帰還容量Ｃｆｂ２は、第２の信号をフィードバックする。即ち、第３の接続状態において、第１の帰還容量Ｃｆｂ１は、第１の信号をフィードバックするために必要な電荷を保持し、第２の帰還容量Ｃｆｂ２は、第２の信号をフィードバックするために必要な電荷を保持する。
【００５３】
（第４の接続状態）
一方、第４の接続状態では、第１のチョッパスイッチ部ＳＷｃｈ１において、スイッチＴｒｃｈ１３、Ｔｒｃｈ１４がオン状態であり、スイッチＴｒｃｈ１１、Ｔｒｃｈ１２がオフ状態である。また、第２の容量切替部ＳＷ１０において、スイッチＴｒ１３〜Ｔｒ１６がオン状態であり、スイッチＴｒ９〜Ｔｒ１２がオフ状態である。このような第４の接続状態において、第１のチョッパスイッチＳＷｃｈ１は、入力部ＩｎＰ、ＩｎＮをそれぞれ入力部Ｉｎ２、Ｉｎ１へ接続（クロス接続）し、第１の信号を入力部ＩｎＰから入力部Ｉｎ２へ伝達し、第２の信号を入力部ＩｎＮから入力部Ｉｎ１へ伝達する。オペアンプＡＭＰで増幅された第１の信号および第２の信号は、それぞれ出力部Ｏｕｔ２、Ｏｕｔ１から出力される。
【００５４】
この場合、出力部Ｏｕｔ２と入力Ｉｎ２との間に接続された第１の帰還容量Ｃｆｂ１は、第１の信号をフィードバックする。出力部Ｏｕｔ１と入力部Ｉｎ１の間に接続された第２の帰還容量Ｃｆｂ２は、第２の信号をフィードバックする。即ち、第４の接続状態においても、やはり、第１の帰還容量Ｃｆｂ１は、第１の信号をフィードバックするために必要な電荷を保持し、第２の帰還容量Ｃｆｂ２は、第２の信号をフィードバックするために必要な電荷を保持する。
【００５５】
（第３および第４の接続状態の切替え）
ここで、第２の容量切替部ＳＷ１０のスイッチング周波数は、第１のチョッピングスイッチＳＷｃｈ１のスイッチング周波数（第１の周波数）とほぼ等しい。このため、第１のチョッピングスイッチＳＷｃｈ１のチョッピング動作によって第１の信号と第２の信号との入力部がＩｎ１とＩｎ２とで入れ替わっても、それと同期して第２の容量切替部ＳＷ１０は、第１および第２の帰還容量Ｃｆｂ１、Ｃｆｂ２の接続を切り替える。即ち、第２の容量切替部ＳＷ１０は、第１のチョッピングスイッチＳＷｃｈ１のチョッピング動作に同期して、第３および第４の接続状態を交互に切り替える。従って、第１の信号および第２の信号がチョッピングされているにも関わらず、第１の帰還容量Ｃｐｃ１は第１の信号をフィードバックし、第２の帰還容量Ｃｐｃ２は第２の信号をフィードバックする。これにより、第１および第２の帰還容量Ｃｆｂ１、Ｃｆｂ２のそれぞれの電荷状態（電圧状態）を、ほとんど変更させる必要が無い。
【００５６】
従って、第３の実施形態では、第１および第２の信号がチョッピングされても、第１の帰還容量Ｃｆｂ１は第１の信号を継続的にフィードバックし、第２の帰還容量Ｃｆｂ２は第２の信号を継続的にフィードバックする。換言すると、第３および第４の接続状態において、第１および第２の帰還容量Ｃｆｂ１、Ｃｆｂ２はそれぞれ電荷状態を保存したまま信号をフィードバックすることができる。これにより、接続状態の切り替え時に、第１および第２の帰還容量Ｃｆｂ１、Ｃｆｂ２のそれぞれの電荷状態をほとんど変更させる必要が無い。即ち、接続状態の切り替え時に、第１および第２の帰還容量Ｃｆｂ１、Ｃｂｆ２を充放電する必要が無い。従って、第３の実施形態によるアンプ装置３では、スルーレートを小さくしたまま、第３の接続状態と第４の接続状態との間の電荷遷移（電圧遷移）時間を短くまたは無くすことができる。その結果、第３の実施形態によるアンプ装置３は、低消費電力のまま、動作速度を速くすることができる。第３の実施形態によるアンプ装置３は、能動フィルタ等でオペアンプＡＭＰに帰還容量を追加する場合に適用することができる。帰還容量は、例えば、信号の高周波を抑制してローパスフィルタを構成するために設けられる。
【００５７】
第３の実施形態は、第１または第２の実施形態と組み合わせることができる。これにより、第３の実施形態は、第１または第２の実施形態の効果も得ることができる。
【００５８】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００５９】
１〜３・・・アンプ装置、ＡＭＰ・・・オペアンプ、ＳＷｃｈ１・・・第１のチョッパスイッチ部、ＳＷｃｈ２・・・第２のチョッパスイッチ部、Ｃｐｃ１・・・第１の位相補償容量、Ｃｐｃ２・・・第２の位相補償容量、ＳＷ０・・・第１の容量切替部、Ａ１・・・増幅段、Ａ２・・・出力段、Ｉｎ１・・・第１の入力部、Ｉｎ２・・・第２の入力部、Ｏｕｔ１・・・第１の出力部、Ｏｕｔ２・・・第２の出力部、Ｎ１、Ｎ２・・・ノード
【図１】
2015186129.tif 000003
【図２】
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【図３】
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