(57)【要約】【課題】  コンデンサの静電容量を大きくしたり、オフセット検出期間を頻繁に発生させたりしなくても、コンデンサの充電電圧を長時間維持する事が可能な信号維持機能付きのオフセット補正回路を提供する。【解決手段】  第１のスイッチＳＷ２１、コンデンサＣ１０、増幅器ＯＰ１３、第４のスイッチＳＷ３１および第５のスイッチＳＷ３２を具備するオフセット補正回路に対し、第２のスイッチＳＷ４１と第１の電圧供給回路（ＯＰ３１）を有した第１の信号維持回路ＳＨ１と、第３のスイッチＳＷ４２と第２の電圧供給回路（ＯＰ３２）を有した第２の信号維持回路ＳＨ１を追加して接続する。信号維持回路ＳＨ１、ＳＨ２において発生する電流が、コンデンサＣ１０の充電電圧を変動させる原因となるスイッチＳＷ２１、ＳＷ３２の漏洩電流を打ち消すように作用する。【選択図】  図１
2008227674.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つの差動増幅回路を内蔵する電子回路に接続され、該電子回路の出力信号に現れるオフセットに基づく誤差を補正することにより、該電子回路から誤差の少ない該出力信号を得るためのオフセット補正回路であって、
その一端が該電子回路の出力端子に接続され、オフセット検出期間にオン状態になり、動作期間にオフ状態になる第１のスイッチと、
その一端が該第１のスイッチの他端に接続され、該オフセット検出期間に該第１のスイッチを介して供給される電圧に充電されるコンデンサと、
該動作期間に該コンデンサの充電電圧に応じた電圧信号を該電子回路の入力側に負帰還させる帰還ラインと、
その一端が該コンデンサの一端に接続され、動作期間にオフ状態になる第２のスイッチと、動作期間の間、該第２のスイッチを介して該コンデンサから漏洩電流を引き込むような電圧信号を該第２のスイッチの他端に対して供給する第１の電圧供給回路と、を備えた第１の信号維持回路と、
その一端が該コンデンサの一端に接続され、動作期間にオフ状態になる第３のスイッチと、動作期間の間、該第３のスイッチを介して該コンデンサに漏洩電流を押し込むような電圧信号を該第３のスイッチの他端に対して供給する第２の電圧供給回路と、を備えた第２の信号維持回路と、
を具備することを特徴とするオフセット補正回路。
【請求項２】
前記帰還ラインが、前記動作期間の間に、前記コンデンサの蓄積電圧の供給を受け、該蓄積電圧に応じた信号を前記電子回路の入力側に負帰還させる増幅器を具備することを特徴とする、請求項１に記載されたオフセット補正回路。
【請求項３】
前記第１から第３のスイッチが、それぞれ略同一の特性のトランスファーゲートにより構成され、該第２と第３のスイッチが常にオフ状態となっていることを特徴とする、請求項１あるいは請求項２に記載されたオフセット補正回路。
【請求項４】
前記第１の電圧供給回路が、前記第１のスイッチの一端に現れる電圧と同じ大きさで極性が逆となるような電圧信号を前記第２のスイッチの他端に対して供給し、
前記第２の電圧供給回路が、前記コンデンサの充電電圧の３倍の大きさの電圧信号を前記第３のスイッチの他端に対して供給する
ことを特徴とする、請求項３に記載されたオフセット補正回路。
【請求項５】
前記コンデンサの一端と前記増幅器の入力端子の間に接続され、オフセット検出期間においてオフ状態、動作期間においてオン状態となる第４のスイッチと、
前記増幅器の入力端子と基準電位点との間に接続され、オフセット検出期間においてオン状態、動作期間においてオフ状態となる第５のスイッチと、
を具備することを特徴とする、請求項２に記載されたオフセット補正回路。
【請求項６】
前記第１から第５のスイッチが、それぞれ略同一の特性のトランスファーゲートにより構成され、該第２と第３のスイッチが常にオフ状態となっていることを特徴とする、請求項５に記載されたオフセット補正回路。
【請求項７】
前記第１の電圧供給回路が、前記第１のスイッチの一端に現れる電圧と同じ大きさで極性が逆となるような電圧信号を前記第２のスイッチの他端に対して供給し、
前記第２の電圧供給回路が、前記コンデンサの充電電圧の４倍の大きさの電圧信号を前記第３のスイッチの他端に対して供給する
ことを特徴とする、請求項６に記載されたオフセット補正回路。
【請求項８】
少なくとも一つの差動増幅回路を内蔵する電子回路に接続され、該電子回路の出力信号に現れるオフセットに基づく誤差を補正することにより、該電子回路から誤差の少ない該出力信号を得るためのオフセット補正回路であって、
その一端が該電子回路の出力端子に接続され、オフセット検出期間にオン状態になり、動作期間にオフ状態になる第１のスイッチと、
その一端が該第１のスイッチの他端に接続され、該オフセット検出期間に該第１のスイッチを介して供給される電圧に充電されるコンデンサと、
該動作期間に該コンデンサの充電電圧に応じた電圧信号を該電子回路の入力側に負帰還させる帰還ラインと、
その一端が該コンデンサの一端に接続され、動作期間にオフ状態になる第２のスイッチと、動作期間の間、該第２のスイッチの他端に対して漏洩電流による該コンデンサの充電電圧の変動を抑制あるいは防止するような電圧信号を供給する電圧供給回路と、を備えた信号維持回路と、
を具備することを特徴とするオフセット補正回路。
【請求項９】
少なくとも一つの差動増幅回路を内蔵する電子回路に接続され、該電子回路の出力信号に現れるオフセットに基づく誤差を補正することにより、該電子回路から誤差の少ない該出力信号を得るためのオフセット補正回路であって、
その一端が該電子回路の出力端子に接続され、オフセット検出期間にオン状態になり、動作期間にオフ状態になる第１のスイッチと、
その一端が該第１のスイッチの他端に接続され、該オフセット検出期間に該第１のスイッチを介して供給される電圧に充電されるコンデンサと、
該動作期間に該コンデンサの充電電圧に応じた電圧信号を該電子回路の入力側に負帰還させる帰還ラインと、
その一端が該コンデンサの一端に接続され、動作期間にオフ状態になる第２のスイッチと、動作期間の間、該第２のスイッチを流れる漏洩電流を引き込むような電圧信号を該第２のスイッチの他端に対して供給する電圧供給回路と、を備えた信号維持回路と、
を具備することを特徴とするオフセット補正回路。
【請求項１０】
前記帰還ラインが、前記動作期間の間に、前記コンデンサの蓄積電圧の供給を受け、該蓄積電圧に応じた信号を前記電子回路の入力側に負帰還させる増幅器、を具備することを特徴とする、請求項８あるいは請求項９に記載されたオフセット補正回路。
【請求項１１】
前記第１と第２のスイッチが、それぞれ略同一の特性のトランスファーゲートにより構成され、該第２のスイッチが常にオフ状態となっていることを特徴とする、請求項１から請求項１０のいずれかに記載されたオフセット補正回路。
【請求項１２】
前記電圧供給回路が、前記第１のスイッチの端子間電圧と前記第２のスイッチの端子間電圧が同じ大きさで極性が逆となるような電圧信号を第２のスイッチの他端に対して供給することを特徴とする、請求項８から請求項１１のいずれかに記載されたオフセット補正回路。
【請求項１３】
前記電圧供給回路が、その反転入力端子に前記第１のスイッチの他端に現れる電圧の供給を受けるように接続構成され、その非反転入力端子に前記コンデンサの充電電圧の２倍の大きさの電圧信号の供給を受けるように接続構成され、出力端子が前記第２のスイッチの他端に接続された誤差増幅器を具備することを特徴とする、請求項１２に記載されたオフセット補正回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オフセットを持つ電子回路と組み合わせて使用されるオフセット補正回路に関し、オフセット検出期間の間にコンデンサに蓄積された情報（充電電圧）を長時間維持するための技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現実の誤差増幅器がオフセットを持つことは良く知られている。このオフセットは、差動対を形成するトランジスタの特性のズレや、それぞれのトランジスタに供給されるバイアスの不整合などにより生じるとされており、誤差増幅器はもとより、差動増幅回路を内蔵した電子回路ではその発生が避けられないものとされている。
オフセットを持つ電子回路の出力信号には、そのオフセットに起因して誤差が生じる。当然、オフセットが大きければ出力信号の誤差も大きくなる。そこで、出力信号に高い精度が要求される場合には、その電子回路にオフセットの小さなものを使用するか、あるいは、オフセットに起因する誤差を補正するための回路を付加することが必要になる。
【０００３】
オフセットに起因する誤差を補正するための回路（以下、オフセットに起因する誤差を補正することを“オフセットの補正”、そのための回路を“オフセット補正回路”と言う）を電子回路に付加するという方法については、従来から様々な構造のオフセット補正回路が提案されてきた。その中で特徴的なものを挙げると、例えば、特許文献１のように、電子回路＝誤差増幅器のオフセットを打ち消すように略同じ特性を持つ素子によって組み立てられた別の回路を接続するというものがあった。これとは別に、特許文献２や特許文献３のように、電子回路＝誤差増幅器のオフセットに基づいて生じた出力電圧をコンデンサに一旦保持しておき、そのコンデンサに保持した電圧で入力信号を補正するというものもあった。
【０００４】
コンデンサに保持された電圧を利用する特許文献２、特許文献３のオフセット補正回路は、電子回路およびオフセット補正回路を作成する際に、その内部の構成や素子配置に特別な注意を払う必要がない。しかも、出力信号に生じるオフセットに基づく誤差をほとんど無くすことができるといった利点がある。このため、電子回路の出力信号に高い精度を要求される場面では、特許文献２、特許文献３に示されたようなオフセット補正回路が使用される機会が増えている。
【０００５】
オフセットを持つ電子回路と、コンデンサに保持された電圧を利用するタイプの従来のオフセット補正回路を組み合わせた装置の一例を、図５に示した。図５において、電流供給端子１ｂに主電流路の一端が接続された制御用トランジスタＭ１と、制御用トランジスタＭ１の主電流路の他端とグランドとの間に接続された検出抵抗Ｒ１と、その出力端子が制御用トランジスタＭ１のゲートに接続され、その非反転入力端子が制御用トランジスタＭ１の主電流路の他端に接続された誤差増幅器ＯＰ１により、オフセットを持つ電子回路としてのドライバ回路１が構成されている。このドライバ回路２の制御信号入力端子１ａにオフセット補正回路２が接続されている。ここでオフセット補正回路２は、次の様に構成されている。
【０００６】
外部からの制御信号が供給される入力端子２ａはスイッチＳＷ１１および抵抗Ｒ１１を介して誤差増幅器ＯＰ１１の反転入力端子に接続されている。スイッチＳＷ１１と抵抗Ｒ１１の接続点とグランドの間にはスイッチＳＷ１２が接続されている。
誤差増幅器ＯＰ１１の非反転入力端子はグランドに接続され、誤差増幅器ＯＰ１１の出力端子は抵抗Ｒ１３を介して誤差増幅器ＯＰ１２の反転入力端子に接続されている。誤差増幅器ＯＰ１２の非反転入力端子はグランドに接続され、誤差増幅器ＯＰ１２の出力端子はドライバ回路１の制御信号入力端子１ａに接続されている。誤差増幅器ＯＰ１１の反転入力端子と出力端子の間には抵抗Ｒ１２が接続され、誤差増幅器ＯＰ１２の反転入力端子と出力端子の間には抵抗Ｒ１５が接続されている。
【０００７】
誤差増幅器ＯＰ１２の反転入力端子は更に、抵抗Ｒ１４を介して誤差増幅器ＯＰ１３の出力端子に接続されている。誤差増幅器ＯＰ１３の反転入力端子は自身の出力端子に直接接続され、その非反転入力端子はスイッチＳＷ３２を介してグランドに接続されている。誤差増幅器ＯＰ１３の非反転入力端子はスイッチＳＷ３１を介してコンデンサＣ１０の一端に接続され、コンデンサＣ１０の他端はグランドに接続されている。コンデンサＣ１０の一端は、更にスイッチＳＷ２１を介して、制御用トランジスタＭ１と検出抵抗Ｒ１の接続点に接続されている。
【０００８】
以上のような構成とした装置において、オフセット補正回路２は、概ね以下の様に動作する。（なお、図５に示す構成の装置は特許文献４に開示されているので、回路各部の詳細はそちらを参照されたい。）
先ず、オフセット検出期間において、各スイッチは次の状態に設定される。
ＳＷ１１＝オフ、ＳＷ１２＝オン、ＳＷ２１＝オン、ＳＷ３１＝オフ、ＳＷ３２＝オン
このようにスイッチが設定された時、ドライバ回路１の制御用トランジスタＭ１に小さな電流が流れる。この電流によって制御用トランジスタＭ１と抵抗Ｒ１の接続点（以下、Ｍ１−Ｒ１接続点と省略する）に電圧が生じ、オフセット補正回路４のコンデンサ１０は、スイッチＳＷ２１を介して供給されたＭ１−Ｒ１接続点の電圧によって充電される。
【０００９】
ここで、制御用トランジスタＭ１を流れる電流が定常状態にあるとすると、ドライバ回路１の構成上、誤差増幅器ＯＰ１の反転、非反転の各入力端子に供給される電圧はほぼ同じ大きさになる。このため、ドライバ回路１の制御信号入力端子１ａの位置には、等価的にＭ１−Ｒ１接続点に生じた電圧と同じ大きさの電圧が生じていると見なされる。ところで、このオフセット検出期間においては、図５の回路に対し、外部からの信号の供給が全く無い。信号の供給が無い状態であるにもかかわらず、制御用トランジスタＭ１に電流が流れ、Ｍ１−Ｒ１接続点に電圧が現れると言うことは、その電流・電圧はドライバ回路２とオフセット補正回路４の全ての回路部分のオフセットに基づく電流・電圧ということになる。なお、コンデンサＣ１０はＭ１−Ｒ１接続点の電圧によって充電されるため、コンデンサＣ１０の充電電圧と制御信号入力端子２ａに現れる等価電圧は同じ大きさとなる。
【００１０】
オフセット検出期間の後、動作期間になると、各スイッチは次の様に切り換えられる。
ＳＷ１１＝オン、ＳＷ１２＝オフ、ＳＷ２１＝オフ、ＳＷ３１＝オン、ＳＷ３２＝オフ
この時、オフセット補正回路２の内部では、入力端子２ａと誤差増幅器ＯＰ１１を介して供給された外部制御信号と、誤差増幅器ＯＰ１３を介して帰還されたコンデンサＣ１０の充電電圧による電圧信号（以下、充電電圧信号と略す）が、加算回路を構成する誤差増幅器ＯＰ１２において合成される。ここで、誤差増幅器ＯＰ１１とＯＰ１２が反転増幅の回路形態となっているため、制御信号は、極性反転後、充電電圧信号と加算され、さらに極性反転の操作を受けることになり、事実上、負帰還された充電電圧信号と合成される形となる。これにより誤差増幅器ＯＰ１２の出力信号は、外部制御信号から充電電圧信号だけ減じた大きさを持つことになる。
【００１１】
先に説明したように、制御信号入力端子１ａの位置には、コンデンサＣ１０の充電電圧に等しい大きさの電圧が等価的に生じている。このため、誤差増幅器ＯＰ１２の出力信号が誤差増幅器ＯＰ１の非反転入力端子に供給される過程で、減算されたのと等しい大きさの電圧が誤差増幅器ＯＰ１２の出力信号に加算されることになる。これにより誤差増幅器ＯＰ１の非反転入力端子に供給される信号は、オフセット成分を含まない外部制御信号成分のみの信号となる。その結果、制御用トランジスタＭ１を流れる電流は、正に外部制御信号に応じた大きさとなり、このドライバ回路１が駆動する負荷装置（図示せず。例えばモーターなど）に誤差の少ない信号（＝電流）を供給することが可能になる。
【特許文献１】特開平１０−２３３３６３６号
【特許文献２】特開平０６−１６４２５８号
【特許文献３】特開２００５−１５９５１１号
【特許文献４】特願２００７−３５９７２号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
図５のオフセット補正回路を半導体チップ上に実現する場合、通常、図中の各スイッチＳＷ１１〜ＳＷ３２は双方向に導通可能なトランスファーゲートによって構成される。なお、トランスファーゲートは一般に、図６の（ｂ）に示すような構成を持っている。
トランスファーゲートによって構成されたスイッチがオフ状態の時、理論上はその主電流路に電流は流れない。しかし実際には、トランスファーゲートがＣＭＯＳトランジスタで構成されており、その主電流路の端子間に電圧差が生じている場合、オフ状態にあってもその主電流路に漏洩電流が流れてしてしまう。ちなみに、この漏洩電流はサブスレッショルド電流として知られている。このため、オフ状態のトランスファーゲートは、実際には図６の（ｃ）のように高い電気抵抗を持った抵抗素子という見方もできる。
【００１３】
図５に示す構成のオフセット補正回路２に限らず、コンデンサに保持された電圧を利用してオフセットを補正するタイプのオフセット補正回路は、（１）オフセット検出期間にはコンデンサを充電する回路状態を、（２）動作期間には充電電圧信号を供給する回路状態を、それぞれスイッチの切り替えによって作り出している。当然、動作期間中、すなわち充電電圧信号を供給する回路状態においては、コンデンサの充電電圧は保持され、維持されなければならない。
【００１４】
ところが、実現された装置においては、例えば図５中のスイッチＳＷ２１とＳＷ３２がトランスファーゲートによって構成されていると、動作期間中にオフ状態にあるスイッチＳＷ２１とＳＷ３２に漏洩電流が流れる。すると、電流の流入あるいは流出によりコンデンサＣ１０の充電電圧が変化してしまうことになる。
コンデンサＣ１０の充電電圧が変化すると、制御入力端子１ａの位置に等価的に生じている電圧と大きさが異なってしまう。すると、ドライバ回路２の出力信号にオフセットに基づく誤差が残留してしまうという問題が生じる。
【００１５】
このような問題を解決するには、コンデンサＣ１０の静電容量を大きくする、オフセット検出期間を頻繁に発生させるなどの対策を施さなければならない。しかし、コンデンサＣ１０の静電容量を大きくすると、装置が大型化してしまう、オフセット検出期間を長くしなければならない、といった新たな問題が発生してしまう。また、オフセット検出期間を頻繁に発生させると、装置の動作が遅くなる、装置の消費電力が大きくなる、などの別の問題が発生してしまう。
そこで本発明は、コンデンサの静電容量を大きくしたり、オフセット検出期間を頻繁に発生させたりしなくても、コンデンサの充電電圧を長時間維持する事が可能な信号維持機能付きのオフセット補正回路を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記課題を解決するための本発明は、少なくとも一つの差動増幅回路を内蔵する電子回路に接続され、電子回路の出力信号に現れるオフセットに基づく誤差を補正することにより、電子回路から誤差の少ない出力信号を得るためのオフセット補正回路であって；  その一端が電子回路の出力端子に接続され、オフセット検出期間にオン状態になり、動作期間にオフ状態になる第１のスイッチと；  その一端が第１のスイッチの他端に接続され、オフセット検出期間に第１のスイッチを介して供給される電圧に充電されるコンデンサと；  動作期間にコンデンサの充電電圧に応じた電圧信号を電子回路の入力側に負帰還させる帰還ラインと；  その一端がコンデンサの一端に接続され、動作期間にオフ状態になる第２のスイッチと、動作期間の間、第２のスイッチを流れる漏洩電流を引き込むような電圧信号を第２のスイッチの他端に対して供給する第１の電圧供給回路と、を備えた第１の信号維持回路と；  その一端がコンデンサの一端に接続され、動作期間にオフ状態になる第３のスイッチと、動作期間の間、第３のスイッチを流れる漏洩電流を押し込むような電圧信号を第３のスイッチの他端に対して供給する第２の電圧供給回路と、を備えた第２の信号維持回路と；  を具備することを特徴とする。
【００１７】
また、信号維持回路を追加して設けた本発明によるオフセット補正回路の別の構成は、少なくとも一つの差動増幅回路を内蔵する電子回路に接続され、電子回路の出力信号に現れるオフセットに基づく誤差を補正することにより、電子回路から誤差の少ない出力信号を得るためのオフセット補正回路であって；  その一端が電子回路の出力端子に接続され、オフセット検出期間にオン状態になり、動作期間にオフ状態になる第１のスイッチと；  その一端が第１のスイッチの他端に接続され、オフセット検出期間に第１のスイッチを介して供給される電圧に充電されるコンデンサと；  動作期間にコンデンサの充電電圧に応じた電圧信号を電子回路の入力側に負帰還させる帰還ラインと；  その一端がコンデンサの一端に接続され、動作期間にオフ状態になる第２のスイッチと、動作期間の間、第２のスイッチの他端に対して漏洩電流によるコンデンサの充電電圧の変動を抑制あるいは防止するような電圧信号を供給する電圧供給回路と、を備えた信号維持回路と；を具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
信号維持回路（一つの信号維持回路、あるいは第１の信号維持回路と第２の信号維持回路）によって発生する電流が、コンデンサの充電電圧を変動させる原因となるスイッチの漏洩電流を打ち消すように作用する。このため、コンデンサの静電容量を大きくしなくてもコンデンサの充電電圧を長時間維持できる。また、コンデンサの充電電圧が長時間維持できるため、オフセット検出期間を頻繁に実施する必要が無い。
さらに、本発明のオフセット補正回路を装置に適用した場合、その装置は小型化や省電力化、動作の高速化が可能になるといった付帯的な効果も得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明の第１の形態は、電子回路の出力端子に接続され、オフセット検出期間にオン状態、動作期間にオフ状態になる第１のスイッチと、その第１のスイッチの他端に接続されて、オフセット検出期間に第１のスイッチを介して供給される電圧により充電されるコンデンサと、動作期間にコンデンサの充電電圧に応じた電圧信号を電子回路の入力側に負帰還させる増幅器と、コンデンサの一端と増幅器の入力端子の間に接続され、オフセット検出期間にオフ状態、動作期間にオン状態となる第４のスイッチと、増幅器の入力端子と基準電位点の間に接続され、オフセット検出期間にオン状態、動作期間にオフ状態となる第５のスイッチを具備するオフセット補正回路に対し、第２のスイッチと第１の電圧供給回路を有した第１の信号維持回路と、第３のスイッチと第２の電圧供給回路を有した第２の信号維持回路を更に付加する。
【００２０】
ここで、第１から第５のスイッチは略同じ特性を持ち、第２と第３のスイッチは、共にその一端がコンデンサの一端に接続され、フルオフ状態となっているものとする。
また、第１の電圧供給回路は、第２のスイッチを介してコンデンサから漏洩電流を引き込むように、第１のスイッチの一端に現れる電圧と同じ大きさで極性が逆となるような電圧信号を第２のスイッチの他端に供給するものとする。一方、第２の電圧供給回路は、第３のスイッチを介してコンデンサに漏洩電流を押し込むように、コンデンサの充電電圧の４倍の大きさの電圧信号を第３のスイッチの他端に供給するものとする。
【００２１】
本発明の第２の形態は、電子回路の出力端子に接続され、オフセット検出期間にオン状態、動作期間にオフ状態になる第１のスイッチと、その第１のスイッチの他端に接続されて、オフセット検出期間に第１のスイッチを介して供給される電圧により充電されるコンデンサと、動作期間にコンデンサの充電電圧に応じた電圧信号を電子回路の入力側に負帰還させる帰還ラインを具備するオフセット補正回路に対し、第２のスイッチと第１の電圧供給回路を有した第１の信号維持回路と、第３のスイッチと第２の電圧供給回路を有した第２の信号維持回路を更に付加する。
【００２２】
ここで第２と第３のスイッチは、共にその一端がコンデンサの一端に接続され、第１のスイッチと略同じ特性を持ち、フルオフ状態となっているものとする。
また、第１の電圧供給回路は、第２のスイッチを介してコンデンサから漏洩電流を引き込むように、第１のスイッチの一端に現れる電圧と同じ大きさで極性が逆となるような電圧信号を第２のスイッチの他端に供給するものとする。一方、第２の電圧供給回路は、第３のスイッチを介してコンデンサに漏洩電流を押し込むように、コンデンサの充電電圧の３倍の大きさの電圧信号を第３のスイッチの他端に供給するものとする。
【００２３】
本発明の第３の実施の形態は、電子回路の出力端子に接続され、オフセット検出期間にオン状態、動作期間にオフ状態になる第１のスイッチと、その第１のスイッチの他端に接続されて、オフセット検出期間に第１のスイッチを介して供給される電圧により充電されるコンデンサと、動作期間にコンデンサの充電電圧に応じた電圧信号を電子回路の入力側に負帰還させる帰還ラインを具備するオフセット補正回路に対し、第２のスイッチと電圧供給回路を有した信号維持回路を更に付加する。
【００２４】
ここで第２のスイッチは、その一端がコンデンサの一端に接続され、第１のスイッチと略同じ特性を持ち、フルオフ状態となっているものとする。
また、電圧供給回路は、第１のスイッチの端子間電圧と第２のスイッチの端子間電圧が同じ大きさで極性が逆となるような電圧信号を第２のスイッチの他端に供給するものとする。具体的には、反転入力端子に第１のスイッチの他端に現れる電圧が供給され、非反転入力端子にコンデンサの充電電圧の２倍の電圧が供給されるように接続構成された誤差増幅器を設け、その誤差増幅器の出力を第２のスイッチの他端に供給するように接続構成する。
【実施例】
【００２５】
コンデンサの静電容量を大きくしたり、オフセット検出期間を頻繁に発生させたりしなくても、コンデンサの充電電圧を長時間維持する事が可能な、本発明による信号維持機能付きオフセット補正回路の第１の構成を図１に示した。なお、図１には、図５と同様に、オフセットを持つ電子回路としてのドライバ回路１と共に示してある。
図１に示すオフセット補正回路３は、第１の信号維持回路ＳＨ１と第２の信号維持回路ＳＨ２を、それぞれコンデンサＣ１０とスイッチＳＷ１１の接続点、コンデンサＣ１０とスイッチＳＷ３１の接続点に接続している。なお、その他の回路部分は図５のオフセット補正回路２と同じ構造となっている。
【００２６】
図１において、第１の信号維持回路ＳＨ１と第２の信号維持回路ＳＨ２は次のような構成としている。
常にオフ状態を維持するスイッチＳＷ４１を設け、スイッチＳＷ４１の一端をコンデンサＣ１０とスイッチＳＷ２１の接続点に接続する。このスイッチＳＷ４１の他端を誤差増幅器ＯＰ３１の出力端子に接続する。誤差増幅器ＯＰ３１の非反転入力端子は基準電位点としてのグランドに接続し、反転入力端子は抵抗Ｒ３１を介してスイッチＳＷ２１と抵抗Ｒ１の接続点に接続する。誤差増幅器ＯＰ３１の反転入力端子と出力端子の間に抵抗Ｒ３２を接続する。このスイッチＳＷ４１、誤差増幅器ＯＰ３１、抵抗Ｒ３１および抵抗Ｒ３２により第１の信号維持回路ＳＨ１が構成されている。
【００２７】
また、常にオフ状態を維持するスイッチＳＷ４２を設け、スイッチＳＷ４２の一端をコンデンサＣ１０とスイッチＳＷ３１の接続点に接続する。なお、スイッチＳＷ４２の一端はコンデンサＣ１０の一端とスイッチＳＷ３２の一端との間の回路接点に接続されていれば良く、例えば、スイッチＳＷ３１とＳＷ３２の接続点に接続しても構わない。このスイッチＳＷ４２の他端を誤差増幅器ＯＰ３２の出力端子に接続する。誤差増幅器ＯＰ３２の反転入力端子は抵抗Ｒ３３を介してグランドに接続し、非反転入力端子は誤差増幅器ＯＰ１３の出力端子に接続する。誤差増幅器ＯＰ３２の反転入力端子と出力端子の間に抵抗Ｒ３４を接続する。このスイッチＳＷ４２、誤差増幅器ＯＰ３２、抵抗Ｒ３３および抵抗Ｒ３４により第２の信号維持回路ＳＨ２が構成されている。
【００２８】
なお、図１の回路において、コンデンサＣ１０の周囲に配置されているスイッチＳＷ２１〜ＳＷ４２のスイッチは同じ特性を持つものとする。また、誤差増幅器ＯＰ３１の増幅率は１倍に設定され、誤差増幅器ＯＰ３２の増幅率は４倍に設定されているものとする。
以上のような構成とした第１と第２の信号維持回路ＳＨ１、ＳＨ２は、スイッチＳＷ２１とスイッチＳＷ３２のサブスレッショルド電流による漏洩電流とほぼ同じ大きさの電流を作り出す。そして、その電流をコンデンサＣ１０の一端に供給することにより、動作期間の間にコンデンサＣ１０の充電電圧が変化するのを抑制し、防止するように動作する。
この第１と第２の信号維持回路ＳＨ１、ＳＨ２の具体的な動作は、以下に説明するようになっている。
【００２９】
動作期間にある時、第１と第２の信号維持回路ＳＨ１、ＳＨ２、およびコンデンサＣ１０周辺の回路部分に発生する電流及び電圧は図２のような状態になる。
図２に示すように、スイッチＳＷ２１とスイッチＳＷ３２はオフ状態であるが、その端子間の電圧差により、サブスレッショルド電流による漏洩電流Ｉ21、Ｉ32が生じている。また、各信号維持回路内に設けられたスイッチＳＷ４１、スイッチＳＷ４２もフルオフ状態であるが、その端子間の電圧差により、漏洩電流Ｉ41、Ｉ42が生じている。一方、スイッチＳＷ２１の一端には、制御用トランジスタＭ１と抵抗Ｒ１に外部制御信号に応じた電流が流れることで電圧ＶＳが現れている。また、コンデンサＣ１０の一端には、オフセット検出期間に充電されることで生じた充電電圧ＶＣが現れている。
【００３０】
ここで、理解を容易にするため、オフ状態のスイッチを抵抗値の高い抵抗素子と考える。各スイッチが同じ特性を持つものであれば、その抵抗値は略同一となる。便宜上、その抵抗値をＲとしておく。すると、スイッチＳＷ２１の漏洩電流Ｉ21、スイッチＳＷ３２の漏洩電流Ｉ32は、それぞれ次の様になる。（なお、以下の各式はコンデンサＣ１０の一端を基準点としている）
Ｉ21＝（ＶＳ−ＶＣ）／Ｒ
Ｉ32＝（０−ＶＣ）／Ｒ
【００３１】
ところで、第１の信号維持回路ＳＨ１内に設けられた誤差増幅器ＯＰ３１は、その増幅率が１倍に設定され、その反転入力端子が電圧ＶＳの供給を受けるようにスイッチＳＷ２１の一端に接続されている。このため、スイッチＳＷ４１の他端には、誤差増幅器ＯＰ３１から、スイッチＳＷ２１の一端に現れる電圧と同じ大きさで極性が逆の電圧、すなわち（−ＶＳ）が供給される。その結果、漏洩電流Ｉ41は次の様になる。
Ｉ41＝（−ＶＳ−ＶＣ）／Ｒ
上の式で、漏洩電流Ｉ41の符号がマイナスになっているが、これは、漏洩電流Ｉ41がコンデンサＣ１０の一端側から誤差増幅器ＯＰ３１側に引き込まれる方向に流れていることを示している。
【００３２】
一方、第２の信号維持回路ＳＨ２内の誤差増幅器ＯＰ３２は、その増幅率が４倍に設定され、その非反転入力端子が電圧ＶＣの供給を受けるように誤差増幅器ＯＰ１３の出力端子に接続されている。このため、スイッチＳＷ４２の他端には誤差増幅器ＯＰ３２からコンデンサＣ１０の充電電圧の４倍の電圧（４ＶＣ）が供給され、その漏洩電流Ｉ42は次の様になる。
Ｉ42＝（４ＶＣ−ＶＣ）／Ｒ
上の式で、漏洩電流Ｉ42の符号がＩ41とは逆にプラスになっている。これは、漏洩電流Ｉ42が誤差増幅器ＯＰ３２側からコンデンサＣ１０の一端側に押し込まれる方向に流れていることを示している。
【００３３】
上に示した４つのスイッチの漏洩電流を合算するとゼロになる。
Ｉ21＋Ｉ32＋Ｉ41＋Ｉ42
＝｛（ＶＳ−ＶＣ）＋（０−ＶＣ）＋（−ＶＳ−ＶＣ）＋（４ＶＣ−ＶＣ）｝／Ｒ
＝０
これから分かるように、スイッチＳＷ２１、スイッチＳＷ３２のサブスレッショルド電流による漏洩電流は、第１と第２の信号維持回路ＳＨ１、ＳＨ２において発生した電流によって打ち消される。これにより、動作期間の間、少なくともサブスレッショルド電流に基づく漏洩電流がコンデンサＣ１０に流入出せず、コンデンサの充電電圧を長時間維持する事が可能となる。
【００３４】
実際には、スイッチのサブスレッショルド電流以外にも、例えば、スイッチや誤差増幅器が形成される半導体基板のＰＮ接合部に漏洩する電流、誤差増幅器ＯＰ１３の非反転入力端子に流入する電流、等によって、コンデンサ１０の充電電圧が変化する可能性がある。ただし、これらサブスレッショルド電流以外の漏洩電流は、半導体基板内に形成された接合部の面積や各領域の電位状態などを適切に設計する事で、サブスレッショルド電流に比べて非常に小さくすることができる。したがって、本発明のように信号維持回路を設けた場合、少なくともコンデンサＣ１０の電圧変動を抑制することができ、半導体基板の構造設計によってはほぼ電圧変動を防止できることになる。
【００３５】
なお、オフセット検出期間における図２の回路は、ＳＷ２１がオン、ＳＷ３１がオフ、ＳＷ３２がオン、となる。コンデンサＣ１０は、この期間中にスイッチＳＷ２１を介して供給されるＭ１−Ｒ１接続点に現れた電圧によって充電される。ここで、制御用トランジスタＭ１の電流供給能力は、スイッチに生じる漏洩電流とは比べ物にならないほど桁違いに大きい。このため、オフ状態のスイッチに生じる漏洩電流の影響は無視でき、オフセット検出期間におけるオフセット補正回路の動作は、図５の回路と何ら変わるところは無い。このため、オフセット検出期間における回路動作の説明は省略する。
【００３６】
本発明は、コンデンサと、コンデンサの一端に接続されたスイッチを具備するオフセット補正回路であれば基本的に適用可能である。図３は、特許文献２の図３に示された従来のオフセット補正回路に対して本発明を適用した場合の回路構成を示している。
図３において、その非反転入力端子が制御信号入力端子４ａに接続され、出力端子が信号出力端子４ｂに接続された誤差増幅器ＯＰ２と、誤差増幅器ＯＰ２の反転入力端子と出力端子の間に接続された抵抗Ｒ１６と、一端が誤差増幅器ＯＰ２の反転入力端子に接続された抵抗Ｒ１７によって、オフセットを持つ電子回路としての増幅回路４が構成されている。
【００３７】
また、誤差増幅器ＯＰ２の出力端子はスイッチＳＷ２２の一端に接続され、スイッチＳＷ２２の他端はコンデンサＣ１１の一端に接続されている。コンデンサＣ１１の一端は更に誤差増幅器ＯＰ１４の非反転入力端子に接続され、コンデンサＣ１１の他端は基準電位点としてのグランドに接続されている。誤差増幅器ＯＰ１４の出力端子は、自身の反転入力端子と抵抗Ｒ１７の他端に接続されている。そして、コンデンサＣ１１の一端に、それぞれ第１と第２の信号維持回路ＳＨ３、ＳＨ４が接続されている。このスイッチＳＷ２２、コンデンサＣ１１、誤差増幅器ＯＰ１４、第１の信号維持回路ＳＨ３および第２の信号維持回路ＳＨ４により、オフセット補正回路５が構成されている。
【００３８】
ここで、第１の信号維持回路ＳＨ３は、コンデンサＣ１１の一端にその一端が接続された常にオフ状態を維持するスイッチＳＷ５１と、その出力端子がスイッチＳＷ５１の他端に接続され、その非反転入力端子がグランドに接続された誤差増幅器ＯＰ４１と、誤差増幅器ＯＰ２の出力端子と誤差増幅器ＯＰ４１の反転入力端子の間に接続された抵抗Ｒ４１と、誤差増幅器ＯＰ４１の反転入力端子と出力端子の間に接続された抵抗Ｒ４２により構成されている。
【００３９】
また、第２の信号維持回路ＳＨ４は、コンデンサＣ１１の一端にその一端が接続された常にオフ状態を維持するスイッチＳＷ５２と、その出力端子がスイッチＳＷ５２の他端に接続され、その非反転入力端子が誤差号副器ＯＰ１４の出力端子に接続された誤差増幅器ＯＰ４２と、グランドと誤差増幅器ＯＰ４１の反転入力端子の間に接続された抵抗Ｒ４３と、誤差増幅器ＯＰ４２の反転入力端子と出力端子の間に接続された抵抗Ｒ４４により構成されている。
なお、図３の回路において、各スイッチＳＷ２２、ＳＷ５１、ＳＷ５２は同じ特性を持つものとする。また、誤差増幅器ＯＰ４１の増幅率は１倍に設定され、誤差増幅器ＯＰ４２の増幅率は３倍に設定されているものとする。
【００４０】
以上のような構成を持つ図３のオフセット補正回路５は、図２の回路からスイッチＳＷ３１、ＳＷ３２を取り除き、誤差増幅器ＯＰ４２の増幅率を３倍に変更したものにほぼ等しい。このため第１と第２の信号維持回路ＳＨ３、ＳＨ４は、図１の回路と同様に、スイッチＳＷ２２のサブスレッショルド電流による漏洩電流とほぼ同じ大きさの電流を作り出す。そして、その電流をコンデンサＣ１１の一端に供給することにより、動作期間の間にコンデンサＣ１１の充電電圧が変化するのを抑制し、防止するように動作する。
【００４１】
すなわち、図３の回路が動作期間にある時、スイッチＳＷ２２の一端には誤差増幅器ＯＰ２の出力信号により電圧ＶＳが現れている。また、コンデンサＣ１１の一端には、オフセット検出期間に充電されることで生じた充電電圧ＶＣが現れている。そして、スイッチＳＷ２２はオフ状態であるが、サブスレッショルド電流による漏洩電流が生じている。
ここで、スイッチＳＷ５１の他端には、増幅率が１倍で反転増幅の形態となっている誤差増幅器ＯＰ４１から電圧（−ＶＳ）が供給される。一方、スイッチＳＷ５２の他端には、増幅率が３倍で非反転増幅の形態となっている誤差増幅器ＯＰ４２から電圧（３ＶＣ）が供給される。
【００４２】
図３の回路の所定位置に生じている電流と電圧から各スイッチを流れる漏洩電流を求めると、以下のようになる。
Ｉ22＝（ＶＳ−ＶＣ）／Ｒ
Ｉ51＝（−ＶＳ−ＶＣ）／Ｒ
Ｉ52＝（３ＶＣ−ＶＣ）／Ｒ
ただし、Ｉ22はスイッチＳＷ２２の漏洩電流、Ｉ51はスイッチＳＷ５１の漏洩電流、Ｉ52はスイッチＳＷ５２の漏洩電流である。
【００４３】
これら３つのスイッチの漏洩電流を合算するとゼロになる。
Ｉ22＋Ｉ51＋Ｉ52
＝｛（ＶＳ−ＶＣ）＋（−ＶＳ−ＶＣ）＋（３ＶＣ−ＶＣ）｝／Ｒ
＝０
このように、スイッチＳＷ２２のサブスレッショルド電流による漏洩電流は、第１と第２の信号維持回路ＳＨ３、ＳＨ４において発生した電流によって打ち消される。これにより、動作期間の間、少なくともサブスレッショルド電流に基づく漏洩電流がコンデンサＣ１１に流入出せず、コンデンサの充電電圧を長時間維持する事が可能となる。
【００４４】
ところで、図３の回路において、スイッチＳＷ２２、ＳＷ５１、ＳＷ５２は同じ特性を持つものとしている。ここで、同じ特性を持ち、常にオフ状態を維持する二つのスイッチＳＷ５１とＳＷ５２は、一つのスイッチで共用できる可能性がある。
例えば、図３の回路において、スイッチＳＷ２２とスイッチＳＷ５１を流れる漏洩電流は以下のようであった。
Ｉ22＝（ＶＳ−ＶＣ）／Ｒ
Ｉ51＝（−ＶＳ−ＶＣ）／Ｒ
【００４５】
上の二つの電流を合算すると、式の分子には次のように（−２ＶＣ）が残る。
Ｉ22＋Ｉ51
＝｛（ＶＳ−ＶＣ）＋（−ＶＳ−ＶＣ）｝／Ｒ
＝（−２ＶＣ）／Ｒ
この計算式から解るように、図３のスイッチＳＷ５１の他端に対し、電圧（−ＶＳ）の他に更に電圧（２ＶＣ）を供給できれば、一つの信号維持回路でスイッチＳＷ２２の漏洩電流を打ち消すことが可能となる。
【００４６】
二つの信号維持回路ＳＨ３、ＳＨ４に代わる一つの信号維持回路でスイッチＳＷ２２の漏洩電流を打ち消すようにしたオフセット補正回路を図４に示した。
図４に示す回路は、２つの信号維持回路、すなわち図３の第１と第２の信号維持回路ＳＨ３、ＳＨ４に代えて一つの信号維持回路ＳＨ５を設けている。その他の回路部分については、図４と図３は同じ構成となっている。ここで信号維持回路ＳＨ５は次のような構成としている。
【００４７】
コンデンサＣ１１の一端にスイッチＳＷ６１の一端を接続し、スイッチＳＷ６１の他端を誤差増幅器ＯＰ５１の出力端子に接続する。誤差増幅器ＯＰ５１の反転入力端子と誤差増幅器ＯＰ２の出力端子の間に抵抗Ｒ５１を接続し、誤差増幅器ＯＰ５１の反転入力端子と自身の出力端子の間に抵抗Ｒ５２を接続する。誤差増幅器ＯＰ５１の非反転入力端子を誤差増幅器ＯＰ５２の出力端子に接続し、誤差増幅器ＯＰ５２の非反転入力端子を誤差増幅器ＯＰ１４の出力端子に接続する。誤差増幅器ＯＰ５２の反転入力端子とグランドの間には抵抗Ｒ５３を接続し、誤差増幅器ＯＰ５２の反転入力端子と自身の出力端子の間には抵抗Ｒ５４を接続する。
【００４８】
なお、スイッチＳＷ６１は、常にオフ状態を維持し、スイッチＳＷ２２と同じ特性を持つものとする。また、誤差増幅器ＯＰ５１の増幅率は１倍に設定され、誤差増幅器ＯＰ５２の増幅率は２倍に設定されているものとする。
このような構成とした信号維持回路ＳＨ５では、誤差増幅器ＯＰ５１の反転入力端子にスイッチＳＷ２２の一端に現れた電圧、すなわち（ＶＳ）が供給される。一方、誤差増幅器ＯＰ５１の非反転入力端子には誤差増幅器ＯＰ５２の出力信号が供給される。ここで誤差増幅器ＯＰ５２の出力信号は、非反転入力端子に供給されたコンデンサＣ１１の充電電圧ＶＣを、その増幅率に従って２倍の大きさにした電圧信号であるため、（２ＶＣ）の大きさを持っている。
【００４９】
したがって、誤差増幅器ＯＰ５１の出力信号は｛−ＶＳ＋２ＶＣ｝の大きさを持つことになり、図４の回路においてスイッチＳＷ２２とスイッチＳＷ６１を流れる漏洩電流Ｉ22、Ｉ61は以下のようになる。
Ｉ22＝（ＶＳ−ＶＣ）／Ｒ
Ｉ61＝｛（−ＶＳ＋２ＶＣ）−ＶＣ｝／Ｒ
＝（−ＶＳ＋ＶＣ）／Ｒ
【００５０】
ここで、スイッチＳＷ６１の漏洩電流Ｉ61を示す式を参照すると、その分子、すなわちスイッチＳＷ６１の端子間電圧は（−ＶＳ＋ＶＣ）となっている。これはスイッチＳＷ２２の端子間電圧（ＶＳ−ＶＣ）と大きさが同じで極性が逆の電圧であることを示している。このため２つの電流を合算すると以下のようにゼロになる。
Ｉ22＋Ｉ61
＝｛（ＶＳ−ＶＣ）＋（−ＶＳ＋ＶＣ）｝／Ｒ
＝０
【００５１】
このように、スイッチＳＷ２２のサブスレッショルド電流による漏洩電流は、事実上、一つの信号維持回路ＳＨ５において発生した電流によって打ち消すことができる。これにより、動作期間の間、少なくともサブスレッショルド電流に基づく漏洩電流がコンデンサＣ１１に流入出せず、コンデンサの充電電圧を長時間維持する事が可能となる。
なお、図１に示したオフセット補正回路も、２つの信号維持回路ＳＨ１、ＳＨ２を設けた時と同様に、一つの信号維持回路でスイッチＳＷ２１とＳＷ３２の漏洩電流を打ち消すことが可能である。具体的には、第２の信号維持回路ＳＨ２を図１の回路から取り除き、第１の信号維持回路ＳＨ１を図４の信号維持回路ＳＨ５と同じ回路構成とし、更に、その内部に設けられる誤差増幅器ＯＰ５２の増幅率を３倍とすれば良い。
【００５２】
また、図１に示す実施例の回路は、入力端子３ａを介して外部から供給される信号の極性を誤差増幅ＯＰ１１において反転させている。外部から供給される信号が負論理信号である場合、図１の回路から誤差増幅ＯＰ１１を省略することも可能である。また、入力端子３ａを介して供給される信号の極性が正であっても、その後段の誤差増幅器ＯＰ１２を含む回路部分が“加算回路”でなくて“減算回路”を構成する場合、誤差増幅ＯＰ１１を省略できる。なお、誤差増幅器ＯＰ１１を省略する場合、抵抗Ｒ１１、Ｒ１２も一緒に省略されることになる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明によるオフセット補正回路の第１の実施例の構成を示す回路図。
【図２】図１の回路の各回路位置に発生する電流と電圧を示す図。
【図３】本発明によるオフセット補正回路の第２の実施例の構成を示す回路図。
【図４】本発明によるオフセット補正回路の第３の実施例の構成を示す回路図。
【図５】従来におけるオフセット補正回路の構成と、それが接続されるドライバ回路の構成を示す回路図。
【図６】コンデンサに接続されるスイッチの一般的な構成を示す図。
【符号の説明】
【００５４】
１：ドライバ回路（オフセットを持つ電子回路）
２：オフセット補正回路（従来）
３、５、６：オフセット補正回路
Ｃ１０、Ｃ１１：コンデンサ
ＳＷ２１、ＳＷ２２：スイッチ（第１のスイッチ）
ＳＷ４１、ＳＷ５１、ＳＷ６１：スイッチ（第２のスイッチ）
ＳＷ４２、ＳＷ５２：スイッチ（第３のスイッチ）
ＳＨ１、ＳＨ３：第１の信号維持回路
ＳＨ２、ＳＨ４：第２の信号維持回路
ＳＨ５：信号維持回路
ＯＰ１３：誤差増幅器（帰還ライン）
ＯＰ３１、ＯＰ４１：誤差増幅器（第１の電圧供給回路）
ＯＰ３２、ＯＰ４２：誤差増幅器（第２の電圧供給回路）
【図１】
2008227674.tif 000003
【図２】
2008227674.tif 000004
【図３】
2008227674.tif 000005
【図４】
2008227674.tif 000006
【図５】
2008227674.tif 000007
【図６】
2008227674.tif 000008