(57)【要約】【課題】チャージ・インジェクション充電誤差を低減することが可能な増幅回路を提供する。【解決手段】メイン増幅回路１０と、オートゼロ増幅回路１１とを備えてメイン増幅回路１０をオフセット補正する増幅回路１００において、メイン増幅回路１０は、アナログ信号（ＶＩＮ＋）を入力する非反転入力端子（＋）と、アナログ信号（ＶＩＮ−）を入力する反転入力端子（−）と、オートゼロ増幅回路１１の非反転出力端子（Ｅ＋）からの非反転出力を入力するオフセット補正用非反転入力端子（Ｚ＋）と、オートゼロ増幅回路１１の反転出力端子（Ｅ−）からの反転出力を入力するオフセット補正用反転入力端子（Ｚ−）とを有する４入力の差動増幅回路を構成している。【選択図】図１
2015019280.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
メイン増幅回路と、オートゼロ増幅回路とを備えて前記メイン増幅回路をオフセット補正する増幅回路において、
前記メイン増幅回路は、
アナログ信号を入力する非反転入力端子と、
アナログ信号を入力する反転入力端子と、
前記オートゼロ増幅回路の非反転出力端子からの非反転出力を入力するオフセット補正用非反転入力端子と、
前記オートゼロ増幅回路）の反転出力端子からの反転出力を入力するオフセット補正用反転入力端子と、
を有する４入力の差動増幅回路を構成したことを特徴とする増幅回路。
【請求項２】
前記オートゼロ増幅回路は、
非反転出力を出力する非反転出力端子と、
反転出力を出力する反転出力端子と、よりなる２つの出力端子と、
前記アナログ信号を入力する非反転入力端子と、
前記アナログ信号を入力する反転入力端子と、
前記オートゼロ増幅回路自身の前記反転出力端子からの前記反転出力を入力するオフセット補正用非反転入力端子と、
前記オートゼロ増幅回路自身の前記非反転出力端子からの前記非反転出力を入力するオフセット補正用反転入力端子と、よりなる４つの入力端子と、
を備えて前記オートゼロ増幅回路自身をオフセット補正する差動増幅回路を構成したことを特徴とする請求項１に記載の増幅回路。
【請求項３】
前記オートゼロ増幅回路は、前記非反転出力端子と前記反転出力端子にそれぞれ設置されるオフセット充電コンデンサに対して、差動によりオートゼロ位相動作することにより、チャージ・インジェクション電荷を、それぞれの前記オフセット充電コンデンサに差動で充電することを特徴とする請求項２に記載の増幅回路。
【請求項４】
前記オートゼロ増幅回路の前記非反転出力端子及び前記反転出力端子から得られる差動出力は、前記メイン増幅回路のオフセット補正用非反転入力端子及びオフセット補正用反転入力端子にそれぞれ差動入力されることにより、前記オフセット充電コンデンサに前記差動で充電されたチャージ・インジェクション電荷を相殺することを特徴とする請求項３に記載の増幅回路。
【請求項５】
前記オートゼロ増幅回路は、一方と他方とで逆位相動作する１対を備え、前記オフセット補正用非反転入力端子及び前記オフセット補正用反転入力端子への差動入力として、
前記一方のオートゼロ増幅回路の非反転出力端子及び反転出力端子から得られる差動出力と、前記他方のオートゼロ増幅回路の非反転出力端子及び反転出力端子から得られる差動出力とのいずれかが入力されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の増幅回路。
【請求項６】
前記一方のオートゼロ増幅回路の非反転出力端子及び反転出力端子から得られる差動出力と、前記他方のオートゼロ増幅回路の非反転出力端子及び反転出力端子から得られる差動出力は、
前記メイン増幅回路のオフセット補正用非反転入力端子及び前記オフセット補正用反転入力端子へそれぞれ差動入力されることにより、前記オフセット充電コンデンサに前記差動で充電されたチャージ・インジェクション電荷を相殺することを特徴とする請求項５に記載の増幅回路。
【請求項７】
前記メイン増幅回路は、出力端子として、非反転出力端子及び反転出力端子よりなる２つの出力端子を有する差動増幅回路を構成することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の増幅回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力オフセット電圧と１／ｆ雑音による低域雑音成分の低減するオートゼロ回路を備える増幅回路に関し、より詳細には、デジタル雑音やスイッチの開閉に伴うチャージ・インジェクション（Ｃｈａｒｇｅ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ）に対して、より強いオートゼロ回路を備える増幅回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、１／ｆ雑音による低域雑音成分を低減するとともに、チャージ・インジェクションの影響を減少させたオートゼロ回路を備える増幅回路等が知られている。なお、１／ｆ雑音（又はピンクノイズ）とは、周波密度が周波数の逆数となるような周波スペクトルをもった信号または過程を指す。また、チャージ・インジェクションとは、例えば、サンプルホールド回路中のスイッチ部分において、１０〜２０ｐＣの小さな電荷を蓄えていることを原因とする過渡的誤差要因を意味する。そして、チャージ・インジェクションを回避するために、ホールド時刻から必要な解消時間経過後にＡＤサンプリングを開始するようにし、チャージ・インジェクションによるホールド電圧の変化を除去することにより、サンプリング・スイッチのチャージ・インジェクションの影響を減少させたサンプルホールド回路が知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１に記載された全差動構成サンプルホールド（Ｓ／Ｈ）／比較回路は、デジタル雑音やスイッチのオンオフに伴うチャージ・インジェクション等に強くして、比較誤差の少ない差動構成Ｓ／Ｈ比較回路である。この差動構成Ｓ／Ｈ比較回路は、差動増幅器に対して、差動入力信号Ｖｉｎ，Ｖｉｎバーと、差動基準電位Ｖｒｅｆ，Ｖｒｅｆバーとを入力として供給し、正相入力信号Ｖｉｎと正相基準電位Ｖｒｅｆとを差動増幅し、また、逆相差動入力信号Ｖｉｎバーと逆相基準電位Ｖｒｅｆバーとを差動増幅する。これら差動出力を一対の差動出力としてＳ／Ｈ回路へ供給してホールドする。この差動ホールド出力を、オフセットキャンセル用のオートゼロ用コンデンサを介して差動比較器へ供給する。そして、サンプル／ホールド用に差動入力信号Ｖｉｎ，Ｖｉｎバーそれぞれに係るスイッチを同時にオンオフ制御し、また、差動基準電位Ｖｒｅｆ，Ｖｒｅｆバーそれぞれに係るスイッチを同時にオンオフ制御することで、デジタル雑音やスイッチのオンオフに伴うチャージ・インジェクション等を軽減できるというものである。
【０００４】
また、オートゼロ回路を有する増幅回路として図５に示す増幅回路も知られている。
図５は、特許文献２の図１に記載されている増幅回路の図である。図５に示す増幅回路５００は、２つの増幅回路で構成され、１つはメイン増幅回路９０、もう一つはオートゼロ増幅回路１０１として使用される。メイン増幅回路９０とオートゼロ増幅回路１０１とは、それぞれ３つの入力端子を持つ加算増幅回路となっている。図５の増幅回路５００は、二者択一のスイッチ動作により、オートゼロ動作と入力信号増幅動作の２つの動作モードが択一される。先ず、オートゼロ動作では、ＳＷ１０１及びＳＷ１０２のスイッチが接続される。この接続状態で、オフセット充電コンデンサＣ１００にオートゼロ増幅回路１０１のオフセットが充電される。その結果、増幅回路５００は、オートゼロ増幅回路１０１のオートゼロ機能によって、オフセット補正される。次に、入力信号増幅動作では、ＳＷ１００及びＳＷ１０３のスイッチが接続される。そして、この接続状態で、入力信号はオフセット補正されたオートゼロ増幅回路１０１とメイン増幅回路９０の利得の乗算分増幅される。さらに、この入力信号増幅動作において、メイン増幅回路９０とオートゼロ増幅回路１０１のオフセット電圧は、共にオートゼロ増幅回路１０１の利得分圧縮される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−１５０４５４号公報
【特許文献２】特開２００９−０１７２４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１のオートゼロ回路では、オートゼロ動作の一環となるＳＷ１により、差動増幅回路は入力信号から切り離されるフェーズが発生するため、出力信号が離散信号になるという課題がある。また、最終段にある差動比較器のオフセットについては、低減されずそのまま出力されるという課題もある。
また、特許文献２のオートゼロ回路では、一つの基準電位と一つの入力電圧とを比較する構成であるために、デジタル回路部から発生する雑音やスイッチの開閉に伴うチャージ・インジェクション等により、オフセット補正誤差が発生し易くなるという問題があった。例えば、図５に示す従来のオートゼロ回路の場合、オートゼロ増幅回路１０１からメイン増幅回路９０へのオフセット補正は、オフセット補正コンデンサＣ１０１のみで実行されている。また、オートゼロ位相動作から信号増幅位相動作への遷移過程において、ＳＷ１０３が閉じる際に発生するチャージ・インジェクションにより、オフセット充電コンデンサＣ１００に充電誤差が生じる。この充電誤差は、信号増幅位相における自動補正効果によりオートゼロ増幅回路１０１の利得分乗算された補正誤差となり、メイン増幅回路９０のオフセット補正信号として入力されることになる。最終的にオートゼロ増幅回路１０１の利得分乗算されたＳＷ１０３のチャージ・インジェクション充電誤差が、メイン増幅回路９０のオフセットとして出力される。つまり、図５に示す従来のオートゼロ回路の場合、メイン増幅回路９０にオフセットが残ってしまうという問題があった。
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、チャージ・インジェクション充電誤差を低減するように構成した増幅回路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、このような目的を達成するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、メイン増幅回路（１０）と、オートゼロ増幅回路（１１）とを備えて前記メイン増幅回路（１０）をオフセット補正する増幅回路（１００〜４００）において、前記メイン増幅回路（１０）は、アナログ信号（ＶＩＮ＋）を入力する非反転入力端子（＋）と、アナログ信号（ＶＩＮ−）を入力する反転入力端子（−）と、前記オートゼロ増幅回路（１１）の非反転出力端子（Ｅ＋）からの非反転出力を入力するオフセット補正用非反転入力端子（Ｚ＋）と、前記オートゼロ増幅回路（１１）の反転出力端子（Ｅ−）からの反転出力を入力するオフセット補正用反転入力端子（Ｚ−）と、を有する４入力の差動増幅回路を構成したことを特徴とする。（実施例１乃至４：図１乃至図４）
【０００８】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記オートゼロ増幅回路（１１，１２）は、非反転出力を出力する非反転出力端子（Ｅ＋）と、反転出力を出力する反転出力端子（Ｅ−）と、よりなる２つの出力端子と、前記アナログ信号（ＶＩＮ＋）を入力する非反転入力端子（＋）と、前記アナログ信号（ＶＩＮ−）を入力する反転入力端子（−）と、前記オートゼロ増幅回路（１１，１２）自身の前記反転出力端子（Ｅ−）からの前記反転出力を入力するオフセット補正用非反転入力端子（Ｃ＋，Ｃ１＋，Ｃ２＋）と、前記オートゼロ増幅回路（１１，１２）自身の前記非反転出力端子（Ｅ＋）からの前記非反転出力を入力するオフセット補正用反転入力端子（Ｃ−，Ｃ１−，Ｃ２−）と、よりなる４つの入力端子と、を備えて前記オートゼロ増幅回路（１１，１２）自身をオフセット補正する差動増幅回路を構成したことを特徴とする。（実施例３：図３、実施例４：図４）
【０００９】
また、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記オートゼロ増幅回路（１１，１２）は、前記非反転出力端子（Ｅ＋）と前記反転出力端子（Ｅ−）にそれぞれ設置されるオフセット充電コンデンサ（Ｃ２０，Ｃ３０），（Ｃ１０，Ｃ４０）に対して、差動によりオートゼロ位相動作することにより、チャージ・インジェクション電荷を、それぞれの前記オフセット充電コンデンサ（Ｃ２０，Ｃ３０），（Ｃ１０，Ｃ４０）に差動で充電することを特徴とする。（実施例３：図３、実施例４：図４）
また、請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、前記オートゼロ増幅回路（１１，１２）の前記非反転出力端子（Ｅ＋）及び前記反転出力端子（Ｅ−）から得られる差動出力は、前記メイン増幅回路（１０）のオフセット補正用非反転入力端子（Ｚ＋）及びオフセット補正用反転入力端子（Ｚ−）にそれぞれ差動入力されることにより、前記オフセット充電コンデンサ（Ｃ２０，Ｃ３０），（Ｃ１０，Ｃ４０）に前記差動で充電されたチャージ・インジェクション電荷を相殺することを特徴とする。（実施例３：図３、実施例４：図４）
【００１０】
また、請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれかに記載の発明において、前記オートゼロ増幅回路（１１，１２）は、一方と他方とで逆位相動作する１対を備え、前記オフセット補正用非反転入力端子（Ｚ＋）及び前記オフセット補正用反転入力端子（Ｚ−）への差動入力として、前記一方のオートゼロ増幅回路（１１）の非反転出力端子（Ｅ＋）及び反転出力端子（Ｅ−）から得られる差動出力と、前記他方のオートゼロ増幅回路（１２）の非反転出力端子（Ｅ＋）及び反転出力端子（Ｅ−）から得られる差動出力とのいずれかが入力されることを特徴とする。（実施例３：図３、実施例４：図４）
【００１１】
また、請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の発明において、前記一方のオートゼロ増幅回路（１１）の非反転出力端子（Ｅ＋）及び反転出力端子（Ｅ−）から得られる差動出力と、前記他方のオートゼロ増幅回路（１２）の非反転出力端子（Ｅ＋）及び反転出力端子（Ｅ−）から得られる差動出力は、前記メイン増幅回路（１０）のオフセット補正用非反転入力端子（Ｚ＋）及び前記オフセット補正用反転入力端子（Ｚ−）へそれぞれ差動入力されることにより、前記オフセット充電コンデンサ（Ｃ２０，Ｃ３０），（Ｃ１０，Ｃ４０）に前記差動で充電されたチャージ・インジェクション電荷を相殺することを特徴とする。（実施例３：図３、実施例４：図４）
また、請求項７に記載の発明は、請求項１乃至６のいずれかに記載の発明において、前記メイン増幅回路（１０）は、出力端子として、非反転出力端子（Ｆ＋）及び反転出力端子（Ｆ−）よりなる２つの出力端子を有する差動増幅回路を構成することを特徴とする。（実施例２：図２、実施例４：図４）
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、メイン増幅回路と、オートゼロ増幅回路とを備えてメイン増幅回路をオフセット補正する増幅回路において、メイン増幅回路は、非反転入力端子と、反転入力端子と、オートゼロ増幅回路の非反転出力端子からの非反転出力を入力するオフセット補正用非反転入力端子と、オートゼロ増幅回路の反転出力端子からの反転出力を入力するオフセット補正用反転入力端子とを有する４入力の差動増幅回路を構成したので、チャージ・インジェクション充電誤差を低減した増幅回路を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る増幅回路の実施例１を説明するための回路図である。
【図２】本発明に係る増幅回路の実施例２を説明するための回路図である。
【図３】本発明に係る増幅回路の実施例３を説明するための回路図である。
【図４】本発明に係る増幅回路の実施例４を説明するための回路図である。
【図５】特許文献２の図１に記載されている増幅回路の図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明の各実施例について説明する。
【実施例１】
【００１５】
図１は、本発明に係る増幅回路の実施例１を説明するための回路図である。実施例１の増幅回路１００は、メイン増幅回路１０と、オートゼロ増幅回路１１とを備え、メイン増幅回路１０をオフセット補正するものである。その増幅回路１００に備えられたメイン増幅回路１０は、合計４つの入力端子を有する。すなわち、メイン増幅回路１０は、第１に、アナログ信号（ＶＩＮ＋）を入力する非反転入力端子（＋）、第２に、アナログ信号（ＶＩＮ−）を入力する反転入力端子（−）、第３に、オートゼロ増幅回路１１の非反転出力端子（Ｅ＋）からの非反転出力を入力するオフセット補正用非反転入力端子（Ｚ＋）、第４に、オートゼロ増幅回路１１の反転出力端子（Ｅ−）からの反転出力を入力するオフセット補正用反転入力端子（Ｚ−）による４入力の差動増幅回路を構成している。
【００１６】
また、オートゼロ増幅回路１１は、アナログ信号（ＶＩＮ＋）を入力する非反転入力端子（＋）、アナログ信号（ＶＩＮ−）を入力する反転入力端子（−）、オートゼロ増幅回路１１の反転出力を入力するオフセット補正用非反転入力端子（Ｃ＋）、オートゼロ増幅回路１１の非反転出力を入力するオフセット補正用反転入力端子（Ｃ−）を有する。また、出力端子として非反転出力端子（Ｅ＋）、反転出力端子（Ｅ−）を有する。
【００１７】
そして、オートゼロ増幅回路１１の非反転入力端子（＋）には、アナログ信号（ＶＩＮ＋）との間にＳＷ１０が接続されるとともに、基準電位Ｒｅｆとの間にＳＷ１２が接続されている。オートゼロ増幅回路１１の反転入力端子（−）には、アナログ信号（ＶＩＮ−）との間にＳＷ２０が接続され、基準電位Ｒｅｆとの間にＳＷ２２が接続される。
また、オートゼロ増幅回路１１の反転出力端子（Ｅ−）と非反転入力端子（Ｃ＋）との間には、ＳＷ１３が接続されている。非反転入力端子（Ｃ＋）と基準電位Ｒｅｆの間には、オフセット充電コンデンサＣ１０が設置される。オートゼロ増幅回路１１の非反転出力端子（Ｅ＋）と反転入力端子（Ｃ−）の間にはＳＷ２３が接続され、反転入力端子（Ｃ−）と基準電位Ｒｅｆの間には、オフセット充電コンデンサＣ２０が接続されている。
【００１８】
オートゼロ増幅回路１１の反転出力端子（Ｅ−）とメイン増幅回路１０のオフセット補正用反転入力端子（Ｚ−）との間にはＳＷ１４が接続されている。また、メイン増幅回路１０のオフセット補正用反転入力端子（Ｚ−）と、基準電位Ｒｅｆの間にオフセット補正コンデンサＣ１１が接続されている。そして、オートゼロ増幅回路１１の非反転出力端子（Ｅ＋）とメイン増幅回路１０のオフセット補正用非反転入力端子（＋）の間にはＳＷ２４が接続されている。また、オフセット補正用非反転入力端子（Ｚ＋）と、基準電位Ｒｅｆとの間には、オフセット補正コンデンサＣ２１が接続されている。
【００１９】
以下、本実施例１に係る増幅回路のオートゼロ動作について説明する。
増幅回路１００は、オートゼロ位相動作時に、スイッチＳＷ１２，ＳＷ１３，ＳＷ２２，ＳＷ２３が閉じ、スイッチＳＷ１０，ＳＷ１４，ＳＷ２０，ＳＷ２４が開く。このような増幅回路１００の接続状態において、オートゼロ増幅回路１１は、メイン増幅回路１０の信号増幅ループから除外される。このオートゼロ増幅回路１１における各端子の状態は、以下のとおりである。非反転入力端子（＋）及び反転入力端子（−）は、基準電位Ｒｅｆになる。また、オートゼロ増幅回路１１のオフセット補正用非反転入力端子（Ｃ＋）は、反転出力端子（Ｅ−）にフィードバック・ループを形成する。同様に、オートゼロ増幅回路１１のオフセット補正用反転入力端子（Ｃ−）は非反転出力端子（Ｅ＋）にフィードバック・ループを形成する。したがって、このような増幅回路１００の接続状態において、オフセット充電コンデンサＣ１０，Ｃ２０に充電される電荷量が、オートゼロ増幅回路１１のオフセットを補正する信号量となる。
【００２０】
後述するように、増幅回路１００は、オートゼロ位相動作と信号増幅位相動作とを周期的に繰り返すことで、オートゼロ回路としての自動補正効果を得るものである。以下に、オートゼロ位相動作と信号増幅位相動作とを説明する。
先ず、前の信号増幅位相動作時に、オートゼロ増幅回路１１の反転出力端子（Ｅ−）の反転出力値が、オフセット補正コンデンサＣ１１に充電されている。その充電された反転出力値が、メイン増幅回路１０のオフセット補正用反転入力端子（Ｚ−）に入力される。同様に、前の信号増幅位相動作時に、オートゼロ増幅回路１１の非反転出力端子（Ｅ＋）の非反転出力値が、オフセット補正コンデンサＣ２１に充電されている。その充電された反非転出力値が、メイン増幅回路１０のオフセット補正用非反転入力端子（Ｚ＋）に入力される。
【００２１】
次に、信号増幅位相動作時に、スイッチＳＷ１２，ＳＷ１３，ＳＷ２２，ＳＷ２３が開き、スイッチＳＷ１０，ＳＷ１４，ＳＷ２０，ＳＷ２４が閉じる。このような接続状態において、オートゼロ増幅回路１１が、メイン増幅回路１０の信号増幅ループに組み込まれる。この時、オフセット充電コンデンサＣ１０，Ｃ２０の電荷は放電されないため、オートゼロ増幅回路１１の非反転出力端子（Ｅ＋）と反転出力端子（Ｅ−）とには、オートゼロ位相動作時の出力電圧に等しくなる。そのため、増幅回路１００は、メイン増幅回路１０がオフセット補正される前に、オートゼロ増幅回路１１自身が、オフセット補正されている。
【００２２】
このように、オートゼロ増幅回路１１自身がオフセット補正された状態の増幅回路１００において、オートゼロ増幅回路１１の非反転入力端子（＋）と、メイン増幅回路１０の非反転入力端子（＋）とは、共通にアナログ信号（ＶＩＮ＋）が入力される。同様に、オートゼロ増幅回路１１の反転入力端子（−）と、メイン増幅回路１０の反転入力端子（−）とには、共通にアナログ信号（ＶＩＮ−）が入力される。そして、メイン増幅回路１０のオフセット補正用非反転入力端子（Ｚ＋）に、オートゼロ増幅回路１１の非反転出力端子（Ｅ＋）の非反転出力値が入力される。同様に、メイン増幅回路１０のオフセット補正用反転入力端子（Ｚ−）に、オートゼロ増幅回路１１の反転出力端子（Ｅ−）の反転出力値が入力される。このような接続関係で信号処理されることにより、メイン増幅回路１０のオフセット電圧は、オートゼロ増幅回路１１の利得分だけ除算される。
【００２３】
以降、増幅回路１００は、上述したように、オートゼロ位相動作と信号増幅位相動作を周期的に繰り返すことで、オートゼロ回路としての自動補正効果を得る。
上述した実施例１の増幅回路１００は、メイン増幅回路１０と、オートゼロ増幅回路１１とを備えている。これらのうち、オートゼロ増幅回路１１は、差動出力構成である。このオートゼロ増幅回路１１は、オフセット補正用非反転入力端子（Ｃ＋）とオフセット補正用反転入力端子（Ｃ−）とを備えている。これら、オフセット補正用非反転入力端子（Ｃ＋）及びオフセット補正用反転入力端子（Ｃ−）の機能により、オフセット充電コンデンサＣ１０，Ｃ２０に対し、差動でオートゼロ位相動作を行う。
【００２４】
一方、上述したように、メイン増幅回路１０は、差動入力端子として機能するオフセット補正用非反転入力端子（Ｚ＋）とオフセット補正用反転入力端子（Ｚ−）とを備えている。これら、オフセット補正用非反転入力端子（Ｚ＋）及びオフセット補正用反転入力端子（Ｚ−）の機能により、メイン増幅回路１０は差動で信号増幅位相動作を行う。
そのため、スイッチＳＷ１３，ＳＷ２３のチャージ・インジェクションに関しては、オフセット充電コンデンサＣ１０，Ｃ２０に生じた充電誤差が、それぞれ差動構成により相殺されるため低減される。その結果、スイッチＳＷ１３，ＳＷ２３のチャージ・インジェクションは、最終的に低減された良好な状態でメイン増幅回路１０に出力される。
【００２５】
以上説明したように、実施例１の増幅回路１００によれば、メイン増幅回路１０に出力されるチャージ・インジェクション充電誤差が低減される効果が得られる。すなわち、本発明によれば、メイン増幅回路と、オートゼロ増幅回路とを備えてメイン増幅回路をオフセット補正する増幅回路において、メイン増幅回路は、非反転入力端子と、反転入力端子と、オートゼロ増幅回路の非反転出力端子からの非反転出力を入力するオフセット補正用非反転入力端子と、オートゼロ増幅回路の反転出力端子からの反転出力を入力するオフセット補正用反転入力端子とを有する４入力の差動増幅回路を構成したので、チャージ・インジェクション充電誤差を低減した増幅回路を実現できる。
なお、実施例１の増幅回路１００は、デジタル回路部から発生する雑音や電源雑音に対しても、同様に低減する効果が得られる。
【実施例２】
【００２６】
図２は、本発明に係る増幅回路の実施例２を説明するための回路図である。実施例２の増幅回路２００は、図１に示した実施例１におけるメイン増幅回路１０が、差動出力構成ではなかったところを、差動出力構成にしたものである。また、それ以外の構成は同等である。
すなわち、メイン増幅回路１０は、出力端子として、非反転出力端子（Ｆ＋）及び反転出力端子（Ｆ−）よりなる２つの出力端子を有する差動増幅回路を構成する。
【００２７】
なお、この実施例２に係る増幅回路２００におけるオートゼロ回路位相動作は、実施例１に係る増幅回路１００におけるオートゼロ回路位相動作と同等であるため、その説明は省略する。
増幅回路２００によれば、増幅回路１００と同様に、メイン増幅回路１０に出力されるチャージ・インジェクション充電誤差が低減される効果が得られる。さらに、メイン増幅回路１０の差動出力、すなわち反転出力（ＶＯＵＴ−）と、非反転出力（ＶＯＵＴ＋）との差動オフセットを低減する効果も得られる。なお、実施例２の増幅回路２００も、デジタル回路部から発生する雑音や電源雑音に対して、同様に低減する効果が得られる。
【実施例３】
【００２８】
図３は、本発明に係る増幅回路の実施例３を説明するための回路図である。実施例３の増幅回路３００は、１つのメイン増幅回路１０と、２つのオートゼロ回路（以下、単にオートゼロともいう）とを備えて構成されている。２つのオートゼロ回路は、オートゼロ１とオートゼロ２で構成されており、これらオートゼロ１とオートゼロ２とは、互いに逆位相動作するように設定されている。なお、オートゼロ１，２の中には、オートゼロ増幅回路１１，１２が、それぞれ配置されている。このように、増幅回路３００におけるオートゼロ増幅回路１１，１２は、一方と他方とで逆位相動作する１対を備え、オフセット補正用非反転入力端子（Ｚ＋）及びオフセット補正用反転入力端子（Ｚ−）への差動入力として、一方のオートゼロ増幅回路（１１）の非反転出力（Ｅ＋）及び反転出力端子（Ｅ−）から得られる差動出力と、他方のオートゼロ増幅回路１２の非反転出力（Ｅ＋）及び反転出力端子（Ｅ−）から得られる差動出力とのいずれかが入力される。
【００２９】
増幅回路３００は、このような構成であるため、実施例１（図１）及び実施例２（図２）に示したオフセット補正コンデンサＣ１１，Ｃ２１（従来例（図５のＣ１０１））を不要とする効果が得られる。このように、増幅回路３００には、オフセット補正用コンデンサを無くしたことの代わりに、次のことを行っている。メイン増幅回路１０において、オフセット補正用非反転入力端子（Ｚ＋）と、オフセット補正用反転入力端子（Ｚ−）とには、差動入力として、オートゼロ１の差動出力と、オートゼロ２の差動出力とのいずれか一方の出力値が入力される。
【００３０】
オートゼロ１の差動出力とは、オートゼロ増幅回路１１の非反転出力端子（Ｅ＋）と、反転出力端子（Ｅ−）との差動出力のことである。また、オートゼロ２の差動出力とは、オートゼロ増幅回路１２の非反転出力（Ｅ＋）と反転出力端子（Ｅ−）との差動出力のことである。
このように、増幅回路３００は、メイン増幅回路１０において、オフセット補正用非反転入力端子（Ｚ＋）と、オフセット補正用反転入力端子（Ｚ−）とには、差動入力として、オートゼロ１の差動出力と、オートゼロ２の差動出力とのいずれかの出力値が入力される。そのため、メイン増幅回路１０に対するオートゼロ増幅回路の利得が一定となる効果が得られる。
【００３１】
図３の増幅回路３００において、オートゼロ１を構成するオートゼロ増幅回路１１は、アナログ信号（ＶＩＮ＋）を入力する非反転入力端子（＋）と、アナログ信号（ＶＩＮ−）を入力する反転入力端子（−）と、オートゼロ増幅回路１１自身の反転出力を入力するオフセット補正用非反転入力端子（Ｃ１＋）と、オートゼロ増幅回路１１自身の非反転出力を入力するオフセット補正用反転入力端子（Ｃ１−）を有する。
【００３２】
そして、オートゼロ増幅回路１１の非反転入力端子（＋）には、アナログ信号（ＶＩＮ＋）との間にＳＷ１０が接続されるとともに、基準電位Ｒｅｆとの間にＳＷ１２が接続されている。オートゼロ増幅回路１１の反転入力端子（−）には、アナログ信号（ＶＩＮ−）との間にＳＷ２０が接続され、基準電位Ｒｅｆとの間にＳＷ２２が接続される。
また、オートゼロ増幅回路１１の反転出力端子（Ｅ−）と非反転入力端子（Ｃ１＋）との間には、ＳＷ１３が接続されている。非反転入力端子（Ｃ１＋）と基準電位Ｒｅｆの間には、オフセット充電コンデンサＣ１０が設置される。オートゼロ増幅回路１１の非反転出力端子（Ｅ＋）と反転入力端子（Ｃ１−）の間にはＳＷ２３が接続され、反転入力端子（Ｃ１−）と基準電位Ｒｅｆの間には、オフセット充電コンデンサＣ２０が接続されている。
【００３３】
オートゼロ増幅回路１１の反転出力端子（Ｅ−）とメイン増幅回路１０のオフセット補正用反転入力端子（Ｚ−）との間にはＳＷ１４が接続されている。そして、オートゼロ増幅回路１１の非反転出力端子（Ｅ＋）と、メイン増幅回路１０のオフセット補正用非反転入力端子（Ｚ＋）の間には、ＳＷ２４が接続されている。
オートゼロ２を構成するオートゼロ増幅回路１２は、アナログ信号（ＶＩＮ＋）を入力する反転入力端子（−）と、アナログ信号（ＶＩＮ−）を入力する非反転入力端子（＋）と、オートゼロ増幅回路１２自身の反転出力を入力するオフセット補正用非反転入力端子（Ｃ２＋）と、オートゼロ増幅回路１２自身の非反転出力を入力するオフセット補正用反転入力端子（Ｃ２−）を有する。
【００３４】
オートゼロ増幅回路１２の反転入力端子（−）には、アナログ信号（ＶＩＮ＋）の発生源との間にＳＷ３０が接続されるとともに、基準電位Ｒｅｆとの間にＳＷ３２が接続されている。また、オートゼロ増幅回路１２の非反転入力端子（＋）には、アナログ信号（ＶＩＮ−）の発生源との間にＳＷ４０が接続されるとともに、基準電位Ｒｅｆとの間にＳＷ４２が接続される。
【００３５】
オートゼロ増幅回路１２において、非反転出力端子（Ｅ＋）と、オフセット補正用反転入力端子（Ｃ２−）の間には、ＳＷ３３が接続されるとともに、オフセット補正用反転入力端子（Ｃ２−）と基準電位Ｒｅｆとの間には、オフセット充電コンデンサＣ３０が接続されている。
オートゼロ増幅回路１２において、反転出力端子（Ｅ−）とオフセット補正用非反転入力端子（Ｃ２＋）との間には、ＳＷ４３が接続されるとともに、オフセット補正用非反転入力端子（Ｃ２＋）と基準電位Ｒｅｆとの間には、オフセット充電コンデンサＣ４０が接続されている。
【００３６】
オートゼロ増幅回路１２の非反転出力端子（Ｅ＋）とメイン増幅回路１０のオフセット補正用反転入力端子（Ｚ−）の間にはＳＷ３４が接続される。オートゼロ増幅回路１２の反転出力端子（Ｅ−）とメイン増幅回路１０のオフセット補正用非反転入力端子（Ｚ＋）との間にはＳＷ４４が接続されている。
【００３７】
上述したように、実施例３の増幅回路３００におけるオートゼロ増幅回路１１，１２は、非反転出力を出力する非反転出力端子（Ｅ＋）と、反転出力を出力する反転出力端子（Ｅ−）と、よりなる２つの出力端子と、アナログ信号（ＶＩＮ＋）を入力する非反転入力端子（＋）と、アナログ信号（ＶＩＮ−）を入力する反転入力端子（−）と、オートゼロ増幅回路（１１，１２）自身の反転出力端子（Ｅ−）からの反転出力を入力するオフセット補正用非反転入力端子（Ｃ１＋，Ｃ２＋）と、オートゼロ増幅回路（１１，１２）自身の非反転出力端子（Ｅ＋）からの非反転出力を入力するオフセット補正用反転入力端子（Ｃ１−，Ｃ２−）と、よりなる４つの入力端子と、を備えている。この増幅回路３００は、上述した構成のオートゼロ増幅回路（１１，１２）によって、オートゼロ増幅回路（１１，１２）自身をオフセット補正する差動増幅回路を構成している。
【００３８】
以下、図３に示すオートゼロ回路の動作について説明する。
オートゼロ１について、オートゼロ位相動作時に、スイッチＳＷ１２，ＳＷ１３，ＳＷ２２，ＳＷ２３が閉じ、スイッチＳＷ１０，ＳＷ１４，ＳＷ２０，ＳＷ２４は開く。このような増幅回路３００の接続状態において、オートゼロ増幅回路１１は、メイン増幅回路１０の信号増幅ループから除外される。そして、オートゼロ増幅回路１１の非反転入力端子（＋）と反転入力端子（−）は、基準電位Ｒｅｆになるとともに、オフセット補正用非反転入力端子（Ｃ１＋）は反転出力（Ｅ−）にフィードバック・ループを形成し、オフセット補正用反転入力端子（Ｃ１−）は非反転出力（＋）にフィードバック・ループを形成する。
【００３９】
したがって、この状態でのオフセット充電コンデンサＣ１０、Ｃ２０に充電される電荷量が、オートゼロ増幅回路１１のオフセットを補正する信号量となる。
次に信号増幅位相動作時に、ＳＷ１２とＳＷ１３、ＳＷ２２とＳＷ２３が開き、ＳＷ１０とＳＷ１４、ＳＷ２０とＳＷ２４が閉じ、オートゼロ増幅回路１１がメイン増幅回路１０の信号増幅ループに組み込まれる。この時、オフセット充電コンデンサＣ１０，Ｃ２０の電荷は放電されないため、オートゼロ増幅回路１１の非反転出力（Ｅ＋）と反転出力（Ｅ−）は、オートゼロ位相動作時の出力電圧と等しくなる。
【００４０】
これにより、増幅回路３００において、オートゼロ増幅回路１１は、メイン増幅回路１０のオフセット補正が実行される前に、オートゼロ増幅回路１１自身のオフセット補正が実行されていることになる。
この状態で、オートゼロ増幅回路１１の非反転入力端子（＋）と、メイン増幅回路１０の非反転入力端子（＋）とには、アナログ信号（ＶＩＮ＋）が、共通に入力される。
【００４１】
また、オートゼロ増幅回路１１の反転入力端子（−）と、メイン増幅回路１０の反転入力端子（−）とには、アナログ信号（ＶＩＮ−）が、共通に入力される。
そして、メイン増幅回路１０のオフセット補正用非反転入力端子（Ｚ＋）に、オートゼロ増幅回路１１の非反転出力端子（Ｅ＋）の非反転出力値が入力される。同様に、メイン増幅回路１０のオフセット補正用反転入力端子（Ｚ−）に、オートゼロ増幅回路１１の反転出力端子（Ｅ−）の反転出力値が入力される。このような接続関係で信号処理することにより、メイン増幅回路１０のオフセット電圧は、オートゼロ増幅回路１１の利得分だけ除算される。
【００４２】
オートゼロ２のオートゼロ動作については、オートゼロ１と逆位相で実行される。なお、その動作説明は省略する。
以降、上述したオートゼロ位相動作と信号増幅位相動作とを周期的に繰り返すことにより、メイン増幅回路１０に対するオートゼロ増幅回路１１，１２の利得は、実質上一定に保持される。すなわち、メイン増幅回路１０は、オートゼロ回路１，２から自動補正される効果を得る。つまり、実施例３の増幅回路３００は、オートゼロの自動補正効果を得る。
【００４３】
実施例３の増幅回路３００は、実施例１の増幅回路１００と同様に、メイン増幅回路１０に出力されるチャージ・インジェクション充電誤差は差動構成により相殺される。その結果、増幅回路３００において、メイン増幅回路１０に出力されるチャージ・インジェクション充電誤差は低減される。
上述した、実施例３の増幅回路３００におけるオートゼロ増幅回路１１，１２は、差動出力構成である。このオートゼロ増幅回路１１，１２は、オフセット補正用非反転入力端子（Ｃ１＋，Ｃ２＋）及び反転入力端子（Ｃ１−，Ｃ２−）を備えている。さらに、これらオフセット補正用非反転入力端子（Ｃ１＋，Ｃ２＋）及び反転入力端子（Ｃ１−，Ｃ２−）それぞれには、オフセット充電コンデンサＣ２０，Ｃ１０，Ｃ３０，Ｃ４０が接続されている。そして、これらオフセット補正用非反転入力端子（Ｃ１＋，Ｃ２＋）及び反転入力端子（Ｃ１−，Ｃ２−）の機能により、オフセット充電コンデンサＣ１０，Ｃ２０に対し、差動でオートゼロ位相動作を行う。すなわち、チャージ・インジェクション電荷を、それぞれのオフセット充電コンデンサＣ２０，Ｃ１０，Ｃ３０，Ｃ４０に差動で充電する。
【００４４】
一方、上述したように、メイン増幅回路１０は、差動入力端子として機能するオフセット補正用非反転入力端子（Ｚ＋）とオフセット補正用反転入力端子（Ｚ−）とを備えている。これら、オフセット補正用非反転入力端子（Ｚ＋）及びオフセット補正用反転入力端子（Ｚ−）の機能を有した状態で、メイン増幅回路１０は差動で信号増幅位相動作を行う。
【００４５】
そのため、スイッチＳＷ１３，ＳＷ２３，ＳＷ３３，ＳＷ４３のチャージ・インジェクションに関しては、オフセット充電コンデンサＣ１０，Ｃ２０，Ｃ３０，Ｃ４０に生じた充電誤差が、それぞれ差動構成により相殺されるため低減される。その結果、スイッチＳＷ１３，ＳＷ２３，ＳＷ３３，ＳＷ４３のチャージ・インジェクションは、最終的に低減された良好な状態でメイン増幅回路１０に出力される。
【００４６】
そして、増幅回路３００におけるオートゼロ増幅回路１１，１２の非反転出力端子（Ｅ＋）及び反転出力端子（Ｅ−）から得られる差動出力は、メイン増幅回路１０のオフセット補正用非反転入力（Ｚ＋）及びオフセット補正用反転入力（Ｚ−）にそれぞれ差動入力されることにより、オフセット充電コンデンサＣ２０，Ｃ３０，Ｃ１０，Ｃ４０に差動で充電されたチャージ・インジェクション電荷を相殺する。
【００４７】
また、実施例３の増幅回路３００における一方のオートゼロ増幅回路１１の非反転出力（Ｅ＋）及び反転出力端子（Ｅ−）から得られる差動出力と、他方のオートゼロ増幅回路１２の非反転出力（Ｅ＋）及び反転出力端子（Ｅ−）から得られる差動出力は、メイン増幅回路１０のオフセット補正用非反転入力（Ｚ＋）及びオフセット補正用反転入力端子（Ｚ−）へそれぞれ差動入力されることにより、オフセット充電コンデンサＣ２０，Ｃ３０，Ｃ１０，Ｃ４０に差動で充電されたチャージ・インジェクション電荷を相殺する。
【００４８】
以上説明したように、実施例３の増幅回路３００によれば、メイン増幅回路１０に出力されるチャージ・インジェクション充電誤差が低減される効果が得られる。なお、実施例３の増幅回路３００は、デジタル回路部から発生する雑音や電源雑音に対しても、同様に低減する効果が得られる。
【実施例４】
【００４９】
図４は、本発明に係る増幅回路の実施例４を説明するための回路図である。実施例４の増幅回路４００は、図３に示した実施例３におけるメイン増幅回路１０が、差動出力構成でなかったところを、差動出力構成にしたものである。それ以外の構成は同等である。すなわち、メイン増幅回路１０は、出力端子として、非反転出力端子（Ｆ＋）及び反転出力端子（Ｆ−）よりなる２つの出力端子を有する差動増幅回路を構成する。
【００５０】
なお、この実施例４に係る増幅回路４００におけるオートゼロ回路位相動作は、実施例３に係る増幅回路３００におけるオートゼロ回路位相動作と同等であるため、その説明は省略する。
増幅回路４００によれば、増幅回路３と同様に、メイン増幅回路１０に出力されるチャージ・インジェクション充電誤差が低減される効果が得られる。さらに、メイン増幅回路１０の差動出力、すなわち反転出力（ＶＯＵＴ−）と、非反転出力（ＶＯＵＴ＋）との差動オフセットを低減する効果も得られる。なお、実施例４の増幅回路４００も、デジタル回路部から発生する雑音や電源雑音に対して、同様に低減する効果が得られる。
【符号の説明】
【００５１】
１，２  オートゼロ回路
１０  メイン増幅回路
１１，１２，１０１  オートゼロ増幅回路
１００，２００，３００，４００  増幅回路
Ｃ１０，Ｃ２０，Ｃ３０，Ｃ４０  オフセット充電コンデンサ
Ｃ１１，Ｃ２１，Ｃ１０１  オフセット補正コンデンサ
（Ｃ＋），（Ｃ１＋），（Ｃ２＋），（Ｚ＋）  オフセット補正用非反転入力端子
（Ｃ−），（Ｃ１−），（Ｃ２−），（Ｚ−）  オフセット補正用反転入力端子
（Ｅ＋）  オートゼロ増幅回路１１，１２の非反転出力端子
（Ｅ−）  オートゼロ増幅回路１１，１２の反転出力端子
（Ｆ＋）  メイン増幅回路１０の非反転出力端子
（Ｆ−）  メイン増幅回路１０の反転出力端子
（ＶＩＮ＋），（ＶＩＮ−）  アナログ信号
（Ｚ＋）  メイン増幅回路１０のオフセット補正用非反転入力端子
（Ｚ−）  メイン増幅回路１０のオフセット補正用反転入力端子
（＋）  非反転入力端子
（−）  反転入力端子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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