(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の入力端子と、
少なくとも一つの基準電圧入力端子と、
第一の出力端子と、
第二の出力端子と、
各入力端子と前記第一の出力端子との間に接続され、制御信号に基づいて前記複数の入力端子のいずれか一つと前記第一の出力端子とを導通状態に設定する複数のスイッチを有する第一のスイッチ部と、
前記各入力端子と前記第二の出力端子との間に接続されとともに、非導通状態に設定された複数のスイッチを有する第二のスイッチ部と、
前記基準電圧入力端子と前記第一の出力端子との間に接続されるとともに、非導通状態に設定する少なくとも一つのスイッチを有する第三のスイッチ部と、
前記基準電圧入力端子と前記第二の出力端子との間に接続されるとともに、導通状態に設定する少なくとも一つのスイッチを有する第四のスイッチ部と、
前記第一の出力端子と前記第二の出力端子との差電位を出力する出力部と、を備えるアナログマルチプレクサ。
【請求項２】
前記第一の出力端子は、選択された一つの入力信号と、前記複数の入力端子から前記第一の出力端子へのクロストーク成分とを含む第一の出力信号を出力し、
前記第二の出力端子は、前記クロストーク成分と同じ成分を含む第二の出力信号を出力することを特徴とする請求項１記載のアナログマルチプレクサ。
【請求項３】
前記複数の入力端子をｎ個（ｎ≧２）とすると、
前記第一のスイッチ部は、前記各入力端子と前記第一の出力端子との間に一つずつ接続されるｎ個のスイッチを有し、
前記第二のスイッチ部は、前記各入力端子と前記第二の出力端子との間に一つずつ接続されるｎ個のスイッチを有することを特徴とする請求項１または２記載のアナログマルチプレクサ。
【請求項４】
前記第一のスイッチ部、前記第二のスイッチ部、前記第三のスイッチ部、及び、前記第四のスイッチ部が有するスイッチは、Ｎｃｈ  ＭＯＳトランジスタで形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のアナログマルチプレクサ。
【請求項５】
前記第一のスイッチ部、前記第二のスイッチ部、前記第三のスイッチ部、及び、前記第四のスイッチ部が有するスイッチは、Ｐｃｈ  ＭＯＳトランジスタで形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のアナログマルチプレクサ。
【請求項６】
前記第一のスイッチ部、前記第二のスイッチ部、前記第三のスイッチ部、及び、前記第四のスイッチ部が有するスイッチは、Ｎｃｈ  ＭＯＳトランジスタとＮｃｈ  ＭＯＳトランジスタとを並列に接続して形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のアナログマルチプレクサ。
【請求項７】
前記第一のスイッチ部、前記第二のスイッチ部、前記第三のスイッチ部、及び、前記第四のスイッチ部が有するスイッチは、リレーで形成されていることを特徴とする請求項１または２記載のアナログマルチプレクサ。
【請求項８】
ｍ種類（ｍ≧１）のインピーダンスを、更に備え、
前記各入力端子は、前記ｍ種類のインピーダンスのいずれかを介して入力信号を入力し、
前記少なくとも一つの基準電圧入力端子は、ｍ個の基準電圧入力端子を備え、それぞれ異なる種類のインピーダンスを介して接地され、
前記第三のスイッチ部は、前記ｍ個の基準電圧入力端子と前記第一の出力端子との間に接続されるｍ個のスイッチからなり、
前記第四のスイッチ部は、前記ｍ個の基準電圧入力端子と前記第二の出力端子との間に接続されるｍ個のスイッチからなることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載のアナログマルチプレクサ。
【請求項９】
複数の入力端子と、
少なくとも一つの基準電圧入力端子と、
第一の出力端子と、
第二の出力端子と、
各入力端子と前記第一の出力端子との間に一つずつスイッチが接続され、制御信号に基づいて前記スイッチによって選択された入力信号と、前記複数の入力端子及び前記少なくとも一つの基準電圧入力端子から前記第一の出力端子までに生じるクロストーク成分とを含む第一の出力信号を生成し、前記第一の出力端子へ出力する第一のスイッチ回路部と、
前記複数の入力端子及び前記少なくとも一つの基準電圧入力端子から前記第二の出力端子までに生じるクロストーク成分を用いて、前記第一の出力信号に含まれるクロストーク成分と同じ成分を含む第二の出力信号を生成し、前記第二の出力端子へ出力する第二のスイッチ回路部と、
前記第一の出力端子と前記第二の出力端子との差電位を出力する出力部と、を備えるアナログマルチプレクサ。
【請求項１０】
複数の入力端子、少なくとも一つの基準電圧入力端子、第一の出力端子、及び、第二の出力端子を備えるアナログマルチプレクサの選択信号生成方法であって、
制御信号に基づいて、各入力端子と前記第一の出力端子との間に一つずつ接続されたスイッチによって入力信号を選択し、
選択された入力信号と、前記複数の入力端子及び前記少なくとも一つの基準電圧入力端子から前記第一の出力端子までに生じるクロストーク成分とを含む第一の出力信号を生成して前記第一の出力端子へ出力し、
前記複数の入力端子及び前記少なくとも一つの基準電圧入力端子から前記第二の出力端子までに生じるクロストーク成分を用いて、前記第一の出力信号に含まれるクロストーク成分と同じ成分を含む第二の出力信号を生成して前記第二の出力端子へ出力し、
前記第一の出力端子と前記第二の出力端子との差電位を出力するアナログマルチプレクサの選択信号生成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の入力信号を制御信号に応じて切り換えて出力するマルチプレクサに関し、特に、広帯域なアナログ入力信号の切り換えを行うアナログマルチプレクサに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＴＶセットでは、チューナー出力やＤＶＤプレイヤー出力、さらには、ＰＣ出力などの複数のアナログビデオ入力信号を切り換えて表示できるように、複数のビデオ入力端子と、受けたアナログビデオ入力信号を選択できる機能とを有している。その切り換え機能を実現するために、アナログマルチプレクサが使用される。
【０００３】
このようなビデオ信号用のアナログマルチプレクサは、入力から出力までの周波数特性が、アナログビデオ入力信号帯域に対して十分に広帯域であることが必要であり、同時に、選択されていないビデオ入力端子の入力から出力までの信号の漏れ（クロストーク）が小さいことが必要である。
【０００４】
従来のアナログマルチプレクサ９の回路図を、図１１に示す。図１１に示すように、アナログマルチプレクサ９は、入力信号の切り換えを行うスイッチ部ＡＭＵＸ９と、スイッチ部ＡＭＵＸ９の出力を増幅して出力するバッファアンプＡ９とを有する。
【０００５】
スイッチ部ＡＭＵＸ９は、ｎ個（ｎ＝２、３、４・・・）の入力信号である第１〜第ｎの入力信号Ｅ１〜Ｅｎをそれぞれ受ける第１〜第ｎの入力端子Ｉ１〜Ｉｎと、選択された入力信号を出力する出力端子Ｏ９と、第１〜第ｎの入力端子Ｉ１〜Ｉｎと出力端子Ｏ９の間を接続する第１ａ〜第ｎａのスイッチＭ１ａ〜Ｍｎａ、第１ｂ〜第ｎｂのスイッチＭ１ｂ〜Ｍｎｂ、及び第１ｃ〜第ｎｃのスイッチＭ１ｃ〜Ｍｎｃと、制御入力端子ＩＳで受けた制御信号ＳＥＬに応じてスイッチのＯＮ／ＯＦＦを制御するデコーダＤＥＣ９と、を有する。
バッファアンプＡ９は、スイッチ部ＡＭＵＸ９の出力端子Ｏ９からの出力信号Ｅｏを受けて、バッファアンプ出力端子ＯＵＴに接続する負荷を十分駆動できるように増幅して出力する。
【０００６】
スイッチ部ＡＭＵＸ９において、第１ａ〜第ｎａのスイッチＭ１ａ〜Ｍｎａ、第１ｂ〜第ｎｂのスイッチＭ１ｂ〜Ｍｎｂ、及び、第１ｃ〜第ｎｃのスイッチＭ１ｃ〜Ｍｎｃは、Ｎｃｈ  ＭＯＳトランジスタである。第１〜第ｎの入力端子Ｉ１〜Ｉｎには、第１ａ〜第ｎａのスイッチＭ１ａ〜Ｍｎａのドレイン電極がそれぞれ接続され、出力端子Ｏ９には第１ｂ〜第ｎｂのスイッチＭ１ｂ〜Ｍｎｂのソース電極が共通に接続される。第１ａ〜第ｎａのスイッチのＭ１ａ〜Ｍｎａのソース電極と、第１ｂ〜第ｎｂのスイッチＭ１ｂ〜Ｍｎｂのドレイン電極は、それぞれ共通に接続されるとともに、第１ｃ〜第ｎｃのスイッチＭ１ｃ〜Ｍｎｃのドレイン電極がそれぞれ接続される。第１ｃ〜第ｎｃのスイッチＭ１ｃ〜Ｍｎｃのソース電極は、全て接地される。
【０００７】
第１ａ〜第ｎａのスイッチＭ１ａ〜Ｍｎａ、第１ｂ〜第ｎｂのスイッチＭ１ｂ〜Ｍｎｂ、及び、第１ｃ〜第ｎｃのスイッチＭ１ｃ〜Ｍｎｃのゲート電極は、それぞれデコーダＤＥＣ９の第１ａ〜第１ｎのデコード出力Ｓ１ａ〜Ｓｎａ、第１ｂ〜第ｎｂのデコード出力Ｓ１ｂ〜Ｓｎｂ、第１ｃ〜第ｎｃのデコード出力Ｓ１ｃ〜Ｓｎｃに接続される。
【０００８】
第ｋ（１≦ｋ≦ｎ）の入力信号Ｅｋを選択する場合には、スイッチ部ＡＭＵＸ９において、第ｋａのスイッチＭｋａと、第ｋｂのスイッチＭｋｂとを同時にＯＮにし、また、同時に第ｋｃのスイッチＭｋｃを、ＯＦＦするよう制御される。第ｋａのスイッチＭｋａ、第ｋｂのスイッチＭｋｂは、第ｋの入力端子Ｉｋと出力端子Ｏ９との間にあり、ＯＮにすることによって第ｋの入力端子Ｉｋと出力端子Ｏ９の間を接続する。
【０００９】
同時に、デコーダＤＥＣ９において、選択されていない第ｉの入力端子Ｉｉ（１≦ｉ≦ｎ；ｉ≠ｋ）と出力端子Ｏ９との間にある第ｉａのスイッチＭｉａ、第ｉｂのスイッチＭｉｂを全てＯＦＦする。ＯＦＦした第ｉａのスイッチＭｉａと第ｉｂのスイッチＭｉｂの各電極との間には、図１２に示すような容量が存在する。このため、選択されていない第ｉの入力端子Ｉｉと出力端子Ｏ９の間は、これらの容量を介して接続されている。
【００１０】
図１２は、第１ａ〜第ｎａのスイッチＭ１ａ〜Ｍｎａ、第１ｂ〜第ｎｂのスイッチＭ１ｂ〜Ｍｎｂ、第１ｃ〜第ｎｃのスイッチＭ１ｃ〜Ｍｎｃとして用いるＮｃｈ  ＭＯＳトランジスタの電極間の容量を示す。端子Ｇ、端子Ｄ、端子Ｓ、端子Ｂはそれぞれゲート電極、ドレイン電極、ソース電極、基板電極であり、また、Ｃｇｄ、Ｃｇｓ、Ｃｇｂ、Ｃｄｂ、Ｃｓｂは、それぞれ、ゲート・ドレイン間容量、ゲート・ソース間容量、ゲート・基板間容量、ドレイン・基板間容量、ソース・基板間容量である。選択されていない第ｉの入力端子Ｉｉから出力端子Ｏ９までは、第ｉａのスイッチＭｉａのゲート・ドレイン間容量とゲート・ソース間容量、及び、第ｉｂのスイッチＭｉｂのゲート・ドレイン間容量とゲート・ソース間容量を介して接続されてしまうため、これらの容量を介して選択されていない第ｉの入力端子Ｉｉから出力端子Ｏ９へのクロストークが生ずる。このクロストークを低減させるために、第ｉａのスイッチＭｉａのソース電極および第ｉｂのスイッチＭｉｂのドレイン電極の共通接続点と、接地との間に接続した第ｉｃのスイッチＭｉｃをＯＮさせて、選択されていない第ｉの入力端子Ｉｉから、出力端子Ｏ９に至る信号経路を、その途中で低抵抗を介して接地するようにしている。
【００１１】
次に、アナログマルチプレクサ９の周波数特性について説明する。スイッチ部ＡＭＵＸ９において、Ｎｃｈ  ＭＯＳトランジスタは、第１ａ〜第ｎａのスイッチＭ１ａ〜Ｍｎａ、第１ｂ〜第ｎｂのスイッチＭ１ｂ〜Ｍｎｂ、及び、第１ｃ〜第ｎｃのスイッチＭ１ｃ〜Ｍｎｃとして用いられる。Ｎｃｈ  ＭＯＳトランジスタは、ゲート電極の中心からソース電極側を見た構造と、同じくゲート電極の中心から見たドレイン電極側の構造とが対称である。このため、各電極間の容量のうち、ゲート・ドレイン間容量Ｃｇｄとゲート・ソース間容量Ｃｇｓ、および、ドレイン・基板間容量Ｃｄｂとソース・基板間容量Ｃｓｂは、それぞれ等しくなる。これにより、第１ａ〜第ｎａのスイッチＭ１ａ〜Ｍｎａ、第１ｂ〜第ｎｂのスイッチＭ１ｂ〜Ｍｎｂ、及び、第１ｃ〜第ｎｃのスイッチＭ１ｃ〜ＭｎｃがＯＮした時、および、ＯＦＦした時の等価回路は、それぞれ図１３および図１４のように描くことが出来る。
【００１２】
図１３は、スイッチがＯＮ時の等価回路を示す。端子Ｄと端子Ｓの間の抵抗Ｒは、スイッチＯＮ時のＮｃｈ  ＭＯＳトランジスタのドレイン・ソース間のＯＮ抵抗を示す。第１の容量Ｃ１、第２の容量Ｃ２は、図１２にあるソース・基板間容量Ｃｓｂと、ゲート・ソース間容量Ｃｇｓを含む、以下の（１）、（２）式で表すことが出来る。なお、スイッチがＯＮした時には、ゲートと基板との間に生じているチャネルによりゲートと基板との間が遮蔽されることによって、ゲート・基板間容量Ｃｇｂは存在しない。従って、第１の容量Ｃ１と第２の容量Ｃ２には、ゲート・基板間容量Ｃｇｂの項は含まれない。
【００１３】
【数１】
0005123724.tif 000002
【００１４】
図１４は、スイッチがＯＦＦした時の等価回路を示す。第３の容量Ｃ３、第４の容量Ｃ４は、図１２のソース・基板間容量Ｃｓｂ、ゲート・ソース間容量Ｃｇｓ、ゲート・基板間容量Ｃｇｂを含む、以下の（３）、（４）式で表すことが出来る。
【００１５】
【数２】
0005123724.tif 000003
【００１６】
図１１に示すアナログマルチプレクサ９において、ＯＮしているスイッチとＯＦＦしているスイッチをそれぞれ図１３、図１４に示す等価回路に置き換えることができる。従って、第ｋの入力端子Ｉｋに受けた第ｋの入力信号Ｅｋを選択して出力する場合、出力信号Ｅｏは、以下の（５）式で表すことができる。
【００１７】
【数３】
0005123724.tif 000004
【００１８】
（５）式において、右辺第１項は、出力信号Ｅｏに含まれている選択された第ｋの入力信号Ｅｋの成分を表す。第ｋの入力信号Ｅｋに掛かる係数は、第ｋの入力端子Ｉｋから出力端子Ｏ９、および、バッファアンプ出力端子ＯＵＴまでの周波数特性を示す。また、右辺第２項は、出力信号Ｅｏに含まれている、選択されていない第ｉの入力端子への第ｉの入力信号Ｅｉに由来する成分であり、すなわち、クロストーク成分を表す。第ｉの入力信号Ｅｉ（ｉ≠ｋ）に掛かる係数は、クロストーク成分の周波数特性を表す。なお、（５）式の右辺に含まれる各係数は、以下の（６）、（７）、（８）、（９）式で表される。
【００１９】
【数４】
0005123724.tif 000005
【００２０】
（６）、（７）、（８）、（９）式中のωは角周波数で、その他の定数は、図１３、図１４にある、抵抗Ｒ、第１の容量Ｃ１、第２の容量Ｃ２、第３の容量Ｃ３、第４の容量Ｃ４により、以下の式で表される。
【００２１】
【数５】
0005123724.tif 000006
【００２２】
（５）式を用いて、入力数ｎ＝２の場合の、従来のアナログマルチプレクサ９の周波数特性と、クロストーク成分の周波数特性とを数値計算した結果を、図１５、図１６にそれぞれ示す。数値計算に使ったパラメータは、Ｎｃｈ  ＭＯＳトランジスタの端子間の電気的特性から抽出した下記の数値である。
【００２３】
【数６】
0005123724.tif 000007
【００２４】
図１５は、入力数ｎ＝２の場合の、アナログマルチプレクサ９の周波数特性を示す。図１５は、ωαを基準とした角周波数（ω／ωα）を変数として示したもので、角周波数の増加に伴って電圧利得が低下する低域通過特性を示す。
図１６は、入力数ｎ＝２場合の、アナログマルチプレクサ９のクロストークの周波数特性を示す。図１６は、ωαを基準とした角周波数（ω／ωα）を変数として示したもので、角周波数の増加に伴ってクロストークレベルが上昇する高域通過特性を示す。
【００２５】
次に、アナログマルチプレクサ９において、その入力数ｎを増やした場合の周波数特性の変化を、図１７に示す。図１７は、入力数ｎを変数として、アナログマルチプレクサ９が示す低域通過特性において、通過利得が３ｄＢ低下する角周波数（以下、簡単のために、「カットオフ角周波数」と略す）の変化を示したもので、角周波数はωαを基準とした角周波数（ω／ωα）で示している。カットオフ角周波数は、入力数ｎの増加に伴って低下する。
【００２６】
例えば、特許文献１には、否選択側の入力アナログ信号から選択側の出力信号へのクロストーク量を極力抑え、精度の高いアナログ信号を出力するアナログスイッチが開示されている。特許文献１に開示されたアナログスイッチでは、入力から出力までに二つのスイッチが直列に配置されている。
【特許文献１】特開平８−２９３７７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２７】
従来のアナログマルチプレクサ９では、選択された入力端子Ｉｋと出力端子Ｏ９との間に、２個のスイッチのＯＮ抵抗が直列に接続されていた。また、出力端子Ｏ９には、入力端子数分のスイッチのソース電極が共通に接続（入力端子数分のスイッチのソース電極がすべて接続）されていた。このため、アナログマルチプレクサ９は、２個のスイッチのＯＮ抵抗と出力端子Ｏ９に接続される全てのスイッチのソース・基板間容量からなる低域通過回路となっているという問題があった。また、アナログプレクサは、入力端子数の増加に伴って、出力端子に接続される全てのスイッチのソース・基板間容量が増加していた。これに伴い、低域通過回路のカットオフ周波数が低下するという問題があった。
このように、アナログマルチプレクサの周波数特性を広帯域化しにくいという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【００２８】
本発明に係るアナログマルチプレクサの一態様は、複数の入力端子と、少なくとも一つの基準電圧入力端子と、第一の出力端子と、第二の出力端子と、各入力端子と前記第一の出力端子との間に接続され、制御信号に基づいて前記複数の入力端子のいずれか一つと前記第一の出力端子とを導通状態に設定する複数のスイッチを有する第一のスイッチ部と、各入力端子と前記第二の出力端子との間に接続されとともに、非導通状態に設定された複数のスイッチを有する第二のスイッチ部と、前記基準電圧入力端子と前記第一の出力端子との間に接続されるとともに、非導通状態に設定する少なくとも一つのスイッチを有する第三のスイッチ部と、前記基準電圧入力端子と前記第二の出力端子との間に接続されるとともに、導通状態に設定する少なくとも一つのスイッチを有する第四のスイッチ部と、前記第一の出力端子と前記第二の出力端子との差電位を出力する出力部と、を備える
【００２９】
このようなアナログマルチプレクサを構成することにより、入力から出力までのスイッチを一個としたため、入力から出力までのスイッチを複数とするアナログマルチプレクサ回路に比べ、低域通過回路のカットオフ周波数を高くすることが可能になる。また、第一の出力端子は、選択された入力端子の入力信号とクロストーク信号とが含まれる第一の出力信号を出力し、第二の出力端子は、第一の出力信号に含まれるクロストーク成分と同じクロストーク成分を含む第二の出力信号を出力することができる。出力部によって、前記第一の出力信号と前記第二の出力信号との差分を出力することにより、アナログマルチプレクサは、クロストーク成分を除いた信号を出力することができる。これにより、アナログマルチプレクサは、入力から出力までの周波数特性を広帯域化することが可能になる。
【００３０】
また、本発明に係るアナログマルチプレクサの別の一態様は、複数の入力端子と、少なくとも一つの基準電圧入力端子と、第一の出力端子と、第二の出力端子と、各入力端子と前記第一の出力端子との間に一つずつスイッチが接続され、制御信号に基づいて前記スイッチによって選択された入力信号と、前記複数の入力端子及び前記少なくとも一つの基準電圧入力端子から前記第一の出力端子までに生じるクロストーク成分とを含む第一の出力信号を生成し、前記第一の出力端子へ出力する第一のスイッチ回路部と、前記複数の入力端子及び前記少なくとも一つの基準電圧入力端子から前記第二の出力端子までに生じるクロストーク成分を用いて、前記第一の出力信号に含まれるクロストーク成分と同じ成分を含む第二の出力信号を生成し、前記第二の出力端子へ出力する第二のスイッチ回路部と、前記第一の出力端子と前記第二の出力端子との差電位を出力する出力部と、を備える。
【００３１】
本発明に係るアナログマルチプレクサの選択信号生成方法の一態様は、複数の入力端子、少なくとも一つの基準電圧入力端子、第一の出力端子、及び、第二の出力端子を備えるアナログマルチプレクサの選択信号生成方法であって、制御信号に基づいて、各入力端子と前記第一の出力端子との間に一つずつ接続されたスイッチによって入力信号を選択し、選択された入力信号と、前記複数の入力端子及び前記少なくとも一つの基準電圧入力端子から前記第一の出力端子までに生じるクロストーク成分とを含む第一の出力信号を生成して前記第一の出力端子へ出力し、前記複数の入力端子及び前記少なくとも一つの基準電圧入力端子から前記第二の出力端子までに生じるクロストーク成分を用いて、前記第一の出力信号に含まれるクロストーク成分と同じ成分を含む第二の出力信号を生成して前記第二の出力端子へ出力し、前記第一の出力端子と前記第二の出力端子との差電位を出力する。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、アナログマルチプレクサの周波数特性を広帯域化することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略、及び簡略化がなされている。各図面において同一の構成または機能を有する構成要素および相当部分には、同一の符号を付し、その説明は省略する。
【００３４】
本発明にかかるアナログマルチプレクサは、複数の入力端子と二つの出力端子（第１の出力端子、第２の出力端子）を設け、各入力端子と第１の出力端子との間に接続され、入力の切り換えを行うスイッチを１個とする。また、各入力端子と第２の出力端子間、第１の出力端子と基準電圧入力端子間、及び、第２の出力端子と基準電圧入力端子間のそれぞれに接続するダミースイッチ回路を設け、第１の出力端子と第２の出力端子間の差電圧を出力とする。
【００３５】
具体的に、本発明に係るアナログマルチプレクサの一態様を、後述する図１に示す実施例１のアナログマルチプレクサ１の構成を用いて説明する。アナログマルチプレクサの一態様は、複数の入力端子Ｉ１〜Ｉｎ（ｎ≧２）、少なくとも一つの基準電圧入力端子ＲＥＦ、第一の出力端子Ｏ１、及び、第二の出力端子Ｏ２を備えるアナログマルチプレクサであって、第一から第四のスイッチ部１１〜１４と、出力部（バッファアンプＡ１）とを備える。第一のスイッチ部１１は、各入力端子と第一の出力端子との間に接続され、制御信号に基づいて複数の入力端子Ｉ１〜Ｉｎのいずれか一つと第一の出力端子Ｏ１とを導通状態に設定する複数のスイッチを有する。第二のスイッチ部１２は、各入力端子Ｉ１〜Ｉｎと第二の出力端子Ｏ２との間に接続されとともに、非導通状態に設定された複数のスイッチを有する。第三のスイッチ部１３は、基準電圧入力端子ＲＥＦと第一の出力端子Ｏ１との間に接続されるとともに、非導通状態に設定する少なくとも一つのスイッチを有する。第四のスイッチ部１４は、基準電圧入力端子ＲＥＦと第二の出力端子Ｏ２との間に接続されるとともに、導通状態に設定する少なくとも一つのスイッチを有する。
【００３６】
このような第一から第四のスイッチ部１１〜１４の構成により、第一の出力端子Ｏ１は、複数の入力端子Ｉ１〜Ｉｎの入力信号から選択された入力信号と、複数の入力端子Ｉ１〜Ｉｎから第一の出力端子Ｏ１へのクロストーク成分とを含む第一の出力信号Ｅｏ１を出力する。第二の出力端子Ｏ２は、第一の出力信号Ｅｏ１のクロストーク成分と同じ成分を含む第二の出力信号Ｅｏ２を出力する。また、出力部は、第一の出力端子Ｏ１と第二の出力端子Ｏ２との差電位を出力する。
このような構成により、アナログマルチプレクサの入力から出力までの周波数特性を広帯域化する。以下、具体的な実施例を説明する。
【００３７】
（実施例１）
図１に実施例１にかかるアナログマルチプレクサ１の回路図を示す。本発明の実施例１にかかるアナログマルチプレクサ１は、入力信号の切り換えを行うスイッチ部ＡＭＵＸ１と、スイッチ部ＡＭＵＸ１の出力を受けて、増幅して出力するバッファアンプＡ１（出力部）を有する。
【００３８】
スイッチ部ＡＭＵＸ１は、ｎ個（ｎ＝２、３、４・・・）の入力信号である第１〜第ｎの入力信号Ｅ１〜Ｅｎをそれぞれ受ける第１〜第ｎの入力端子Ｉ１〜Ｉｎと、接地電位に固定した基準電圧入力端子ＲＥＦと、第１の出力端子Ｏ１と、第２の出力端子Ｏ２と、第１〜第ｎの入力端子Ｉ１〜Ｉｎと第１の出力端子Ｏ１との間に接続する第１ｘ〜第ｎｘのスイッチＭ１ｘ〜Ｍｎｘと、第１〜第ｎの入力端子Ｉ１〜Ｉｎと第２の出力端子Ｏ２との間に接続する第１ｘ〜第ｎｘのダミースイッチＭＤ１ｘ〜ＭＤｎｘと、基準電圧入力端子ＲＥＦと第１の出力端子Ｏ１との間に接続する第１ｙのダミースイッチＭＤ１ｙと、基準電圧入力端子ＲＥＦと第２の出力端子Ｏ２との間に接続する第１ｙのスイッチＭ１ｙと、制御入力端子ＩＳで受けた制御信号ＳＥＬに応じてスイッチのＯＮ／ＯＦＦを制御するデコーダＤＥＣ１を有する。
【００３９】
バッファアンプＡ１は、スイッチ部ＡＭＵＸ１の第１の出力端子Ｏ１の第１の出力信号Ｅｏ１と、第２の出力端子Ｏ２からの第２の出力信号Ｅｏ２を受けて、第１の出力端子Ｏ１の出力と第２の出力端子Ｏ２の出力の差電圧Ｅｏ１−Ｅｏ２を生成して、バッファアンプ出力端子ＯＵＴに接続する負荷を十分駆動できるように増幅して出力する。
【００４０】
スイッチ部ＡＭＵＸ１において、第１ｘ〜第ｎｘのスイッチＭ１ｘ〜Ｍｎｘ、第１ｘ〜第ｎｘのダミースイッチＭＤ１ｘ〜ＭＤｎｘ、第１ｙのダミースイッチＭＤ１ｙ、及び、第１ｙのスイッチＭ１ｙは、Ｎｃｈ  ＭＯＳトランジスタである。第１〜第ｎの入力端子Ｉ１〜Ｉｎには第１ｘ〜第ｎｘのスイッチＭ１ｘ〜Ｍｎｘのドレイン電極と、第１ｘ〜第ｎｘのダミースイッチＭＤ１ｘ〜ＭＤｎｘのドレイン電極がそれぞれ共通に接続され、基準電圧入力端子ＲＥＦには、第１ｙのダミースイッチＭＤ１ｙと第１ｙのスイッチＭ１ｙのドレイン電極が共通に接続される。第１の出力端子Ｏ１には、第１ｘ〜第ｎｘのスイッチＭ１ｘ〜Ｍｎｘのソース電極と第１ｙのダミースイッチＭＤ１ｙのソース電極が全て共通に接続される。第２の出力端子Ｏ２には、第１ｘ〜第ｎｘのダミースイッチＭＤ１ｘ〜ＭＤｎｘのソース電極と第１ｙのスイッチＭ１ｙのソース電極が全て共通に接続される。第１ｘ〜第ｎｘのスイッチＭ１ｘ〜Ｍｎｘ、及び、第１ｘ〜第ｎｘのダミースイッチＭＤ１ｘ〜ＭＤｎｘのゲート電極は、それぞれデコーダＤＥＣ１の第１ｘ〜第ｎｘのデコード出力Ｓ１ｘ〜Ｓｎｘ、第１ｘ〜第ｎｘのクランプ出力ＣＬ１ｘ〜ＣＬｎｘに接続される。第１ｙのスイッチＭ１ｙと第１ｙのダミースイッチＭＤ１ｙのゲート電極とは、それぞれデコーダＤＥＣ１の第１ｙのデコード出力Ｓ１ｙと、第１ｙのクランプ出力ＣＬ１ｙに接続される。
【００４１】
続いて、図１に示す本発明の実施例１にかかるアナログマルチプレクサ１において、第ｋ（１≦ｋ≦ｎ）の入力信号Ｅｋを選択する場合の動作について説明する。選択されていない入力信号、入力端子、スイッチ等を、ｉ（１≦ｉ≦ｎ；ｉ≠ｋ）を用いて表す。デコーダＤＥＣ１の第１ｘ〜第ｎｘのデコード出力Ｓ１ｘ〜Ｓｎｘは，第ｋｘのスイッチＭｋｘをＯＮさせて、同時に、第ｉｘのスイッチＭｉｘを全てＯＦＦさせるように制御される。第ｋｘのスイッチＭｋｘは、第ｋの入力端子Ｉｋと第１の出力端子Ｏ１との間にあり、ＯＮさせることによって、第ｋの入力端子Ｉｋと第１の出力端子Ｏ１の間を接続する。第ｉｘのスイッチＭｉｘは、選択されていない第ｉの入力端子に接続されている。
【００４２】
また、第１ｘ〜第ｎｘのダミースイッチＭＤ１ｘ〜ＭＤｎｘ、第１ｙのダミースイッチＭＤ１ｙ、及び、第１ｙのスイッチＭ１ｙは、常にＯＮ／ＯＦＦ状態を固定した入力切り換えに関わらないダミースイッチ回路を構成し、それぞれ常時ＯＦＦ、常時ＯＦＦ、常時ＯＮとなるように、デコーダＤＥＣ１の第１ｘ〜第ｎｘのクランプ出力ＣＬ１ｘ〜ＣＬｎｘ、第１ｙのクランプ出力ＣＬ１ｙ、及び、第１ｙのデコード出力Ｓ１ｙにより制御される。
【００４３】
図１に示す本発明の実施例１にかかるアナログマルチプレクサ１において、ＯＮ状態である第ｋｘのスイッチＭｋｘと第１ｙのスイッチＭ１ｙは、共に図１３に示す等価回路に置き換えることができる。また、ＯＦＦ状態の第ｉｘのスイッチＭｉｘと第１ｘ〜第ｎｘのダミースイッチＭＤ１ｘ〜ＭＤｎｘと第１ｙのダミースイッチＭＤ１ｙは、図１４に示す等価回路に置き換えることができる。これらの置き換えによって、第ｋの入力端子Ｉｋに受けた第ｋの入力信号Ｅｋを選択して出力する場合の第１の出力端子Ｏ１の出力信号Ｅｏ１と第２の出力端子Ｏ２の出力信号Ｅｏ２とは、それぞれ以下の（１６）式と（１７）式で表すことができる。
【００４４】
【数７】
0005123724.tif 000008
【００４５】
ここで、（１６）式、（１７）式の右辺に含まれる係数は、それぞれ（６）式と（７）式のｎ−１をｎに置き換えたものであり、以下の（１８）、（１９）式で表される。
【００４６】
【数８】
0005123724.tif 000009
【００４７】
（１６）式において、右辺第１項は、第１の出力端子Ｏ１の出力信号Ｅｏ１に含まれる選択された第ｋの入力信号Ｅｋの成分を表す。Ｅｋに掛かる係数は、第ｋの入力端子Ｉｋから第１の出力端子Ｏ１までの周波数特性を示す。また、（１６）式の右辺第２項は、第１の出力端子Ｏ１の出力信号Ｅｏ１に含まれる選択されていない第ｉの入力信号Ｅｉに由来する成分で、クロストーク成分を表す。Ｅｉに掛かる係数は、クロストーク成分の周波数特性を表す。（１７）式の右辺は、（１６）式の右辺第２項と同一で、第１の出力端子の出力信号Ｅｏ１に含まれるクロストーク成分と全く同じである。このことから、バッファアンプ出力端子ＯＵＴへの出力信号Ｅｏ１−Ｅｏ２には、以下の（２０）のように、クロストーク成分は含まれない。
【００４８】
【数９】
0005123724.tif 000010
【００４９】
（２０）式を用いて、本発明の実施例１にかかるアナログマルチプレクサ１において、入力数ｎ＝２とした場合の周波数特性を数値計算した結果を図２に示す。また、図２には、図１１に示すアナログマルチプレクサ９の周波数特性を計算した結果を併せて示す。数値計算に使ったパラメータは、図１１に示すアナログマルチプレクサ９の周波数特性の計算で使った以下の数値とした。
【００５０】
【数１０】
0005123724.tif 000011
【００５１】
図２はωαを基準とした角周波数（ω／ωα）を変数として示した周波数特性のグラフで、実線が本発明の実施例１にかかるアナログマルチプレクサ１の周波数特性、破線が図１１に示すアナログマルチプレクサ９の周波数特性である。図２において、実施例１にかかるアナログマルチプレクサ１の周波数特性は、図１１に示すアナログマルチプレクサ９の周波数特性と比較して、角周波数の増加に伴う電圧利得の低下が少なくなっている。これから、実施例１にかかるアナログマルチプレクサの周波数特性は、図１１に示すアナログマルチプレクサ９と比較して、改善されていることが分かる。
【００５２】
次に、実施例１にかかるアナログマルチプレクサ１において、入力数ｎを増やした場合の周波数特性の変化を図３に示す。図３には、図１１に示すアナログマルチプレクサ９の周波数特性の変化を併せて示す。図３は、入力数ｎを変数として、実施例１にかかるアナログマルチプレクサ１と、図１１に示すアナログマルチプレクサ９が示す低域通過特性のカットオフ角周波数の変化を示している。角周波数はωαを基準とした角周波数（ω／ωα）で示す。実線が本発明の実施例１にかかるアナログマルチプレクサ１のカットオフ角周波数、破線が図１１に示すアナログマルチプレクサ９のカットオフ角周波数である。入力数ｎが２から１０までの範囲において、本発明の実施例１に係るアナログマルチプレクサ１のカットオフ角周波数は、図１１に示すアナログマルチプレクサ９のカットオフ角周波数と比較して、１．８倍程度高くなっている。このことから、実施例１にかかるアナログマルチプレクサ１の周波数特性が広帯域化されていることが分かる。
【００５３】
以上説明したように、実施例１にかかるアナログマルチプレクサ１のスイッチ部ＡＭＵＸ１は、選択する入力信号とクロストーク成分を含む第１の出力端子Ｏ１の出力と、クロストーク成分と同じ成分のみを含む第２の出力端子Ｏ２の出力とを生成し、二つの出力を用いてクロストーク成分を除去するようにした。ここでのクロストーク成分は、第１の出力端子Ｏ１に生ずる、選択されていない入力から出力への成分である。具体的には、スイッチ部ＡＭＵＸ１は、ダミースイッチ回路と第２の出力端子Ｏ２を設けて、第１の出力端子Ｏ１に生ずるクロストーク成分と同じ成分を生成し、第２の出力端子Ｏ２に出力する。バッファアンプＡ１は、第１の出力端子Ｏ１の出力と第２の出力端子Ｏ２の差電圧をとってクロストーク成分を相殺することができる。
【００５４】
このように、入力端子と第２の出力端子間、第１の出力端子と基準電圧入力端子間、及び、第２の出力端子と基準電圧入力端子間のそれぞれに接続するスイッチからなるダミースイッチ回路を設けたことによって、入力端子と第１の出力端子間で生ずるクロストーク成分と、入力端子と第２の出力間で生ずるクロストーク成分とを同じにすることができる。第１の出力端子と第２の出力端子間の差電圧を出力とすることによって、第１の出力端子に生ずるクロストーク成分は第２の出力端子に生ずるクロストーク成分により相殺され、出力電圧にクロストーク成分が含まれないようにすることが可能になる。
【００５５】
また、本実施例では、クロストーク成分を相殺できる構成としたため、実施例１に係るアナログマルチプレクサ１のスイッチ部ＡＭＵＸ１は、入力から出力までの間において、１個のスイッチを用いて入力信号を選択することができる。具体的には、図１１に示すアナログマルチプレクサ９のスイッチ部ＡＭＵＸ９では、入力から出力の間に２個の縦続接続したスイッチを接続するとともに、２個の縦続接続したスイッチの共通接続点と接地と間にスイッチを設けていた。スイッチ部ＡＭＵＸ９では、入力が選択されない場合には、入力と出力間に接続する２個のスイッチを両方ともにＯＦＦさせるとともに、２個の縦続接続したスイッチの共通接続点と接地との間に設けたスイッチをＯＮさせることでクロストーク成分を接地にバイパスしていた。本実施例のアナログマルチプレクサ１では、このようなバイパス機能を設ける必要がないため、１個のスイッチを用いることによって、入力信号を選択することが可能になる。
【００５６】
さらに、本実施例のアナログマルチプレクサ１は、選択された入力から出力の間に１個のスイッチを接続することにより実現したことにより、選択された入力と出力との間に入る抵抗は、スイッチ１個分のＯＮ抵抗となる。例えば、入力端子と出力端子間を接続するスイッチのＯＮ抵抗は、同一スイッチを用い、同一入力端子数とした場合、図１１のアナログマルチプレクサ９の入力と出力との間に縦続接続した２個分のスイッチのＯＮ抵抗の１／２倍にすることができる。このため、選択された入力と出力の間の抵抗と、出力に接続される入力数分のスイッチのソース電極に付随するソース・基板間容量で形成される低域通過回路のカットオフ周波数は、図１１に示すアナログマルチプレクサ９の２倍程度となり、アナログマルチプレクサの周波数特性の広帯域化を図ることができる。
【００５７】
（実施例２）
次に、実施例２に係るアナログマルチプレクサ２の説明を行う。アナログマルチプレクサ２は、図１に示すアナログマルチプレクサ１において、スイッチ部ＡＭＵＸ１の第１ｘ〜第ｎｘのスイッチＭ１ｘ〜Ｍｎｘ、第１ｘ〜第ｎｘのダミースイッチＭＤ１ｘ〜ＭＤｎｘ、第１ｙのダミースイッチＭＤ１ｙ、及び、第１ｙのスイッチＭ１ｙを、それぞれ、Ｎｃｈ  ＭＯＳトランジスタからＰｃｈ  ＭＯＳトランジスタに置き換えたものである。実施例２の構成は、図１を用いて説明する。また、図１において、アナログマルチプレクサ１をアナログマルチプレクサ２に置き換えて説明する。実施例１にかかるアナログマルチプレクサ１と同一のブロックについては、同一の符号を付して説明を省略する。また、Ｐｃｈ  ＭＯＳトランジスタに置き換えたスイッチの符号についても図１と同じものを使用して説明する。
【００５８】
Ｐｃｈ  ＭＯＳトランジスタにおいても、Ｎｃｈ  ＭＯＳトランジスタと同じく、ゲート・ドレイン間容量Ｃｇｄ、ゲート・ソース間容量Ｃｇｓ、ゲート・基板間容量Ｃｇｂ、ドレイン・基板間容量Ｃｄｂ、ソース・基板間容量Ｃｓｂの電極間の容量を有している。従って、そのＯＮ時の等価回路は、図１３に示す等価回路と同じとなり、また、そのＯＦＦ時の等価回路は、図１４に示す等価回路と同じとなる。本発明の実施例２にかかるアナログマルチプレクサ２の入力から出力までの周波数特性は、本発明の実施例１にかかるアナログマルチプレクサ１と同じく、（２０）式で表すことができる。また、その出力にはクロストーク成分は含まれないことは、実施例１と同様である。
【００５９】
（２０）式を用いて、入力数を２とした場合の周波数特性を数値計算した結果を図４に示す。また、図４には、図１１に示すアナログマルチプレクサ９の周波数特性を計算した結果を併せて示す。数値計算に使うパラメータは、トランジスタスイッチをＮｃｈ  ＭＯＳトランジスタからＰｃｈ  ＭＯＳトランジスタに置き換えたため、Ｐｃｈ  ＭＯＳトランジスタの端子間の電気的特性から抽出した以下の数値を使用する。
【００６０】
【数１１】
0005123724.tif 000012
【００６１】
図４はωαを基準とした角周波数（ω／ωα）を変数として示した周波数特性のグラフで、実線が本発明の実施例２にかかるアナログマルチプレクサ２の周波数特性、破線が図１１に示すアナログマルチプレクサ９の周波数特性である。図４において、実施例２にかかるアナログマルチプレクサ２の周波数特性は、図１１に示すアナログマルチプレクサの周波数特性よりも角周波数の増加に伴う電圧利得の低下が少なくなっている。これから、実施例２にかかるアナログマルチプレクサ２の周波数特性は、図１１に示すアナログマルチプレクサ９と比較して、改善されていることが分かる。
【００６２】
次に、実施例２にかかるアナログマルチプレクサ２において、入力数ｎを増やした場合の周波数特性の変化を図５に示す。図５には、図１１に示すアナログマルチプレクサ９の周波数特性の変化を併せて示す。図５は、入力数ｎを変数として、実施例２にかかるアナログマルチプレクサ２と、図１１に示すアナログマルチプレクサ９が示す低域通過特性のカットオフ角周波数の変化を示している。角周波数はωαを基準とした角周波数（ω／ωα）としている。実線が本発明の実施例２にかかるアナログマルチプレクサ２のカットオフ角周波数、破線が図１１に示すアナログマルチプレクサ９のカットオフ角周波数である。入力数ｎが２から１０までの範囲において、本発明の実施例２に係るアナログマルチプレクサ２のカットオフ角周波数は、図１１に示すアナログマルチプレクサ９のカットオフ角周波数と比較して、１．８倍程度高くなっており、このことから、実施例２にかかるアナログマルチプレクサ２の周波数特性が広帯域化されていることが分かる。
【００６３】
以上説明したように、実施例２にかかるアナログマルチプレクサ２では、Ｐｃｈ  ＭＯＳトランジスタを用いたため、実施例１にかかるアナログマルチプレクサ１で用いたＮｃｈ  ＭＯＳトランジスタとは、そのＯＮ抵抗値、および、電極間の容量値が同一ではない。しかし、実施例１に掛かるアナログマルチプレクサ１と同様に、周波数特性の改善を行うことができる。
【００６４】
また、Ｎｃｈ  ＭＯＳトランジスタを用いたスイッチ（ダミースイッチを含む）は、ソース電極とドレイン電極の電位が共にゲート電極の電位に近い値となるとＯＦＦしてしまうため、入力信号電圧の範囲は、ゲート電圧より低い電圧に制限される。これに対して、Ｐｃｈ  ＭＯＳトランジスタを用いたスイッチは、ゲート電圧より高い入力信号電圧の範囲でＯＮ／ＯＦＦを行うことができる。このため、実施例２では、実施例１では扱えない電圧範囲の入力信号を扱うことができる。
【００６５】
さらに、Ｐｃｈ  ＭＯＳトランジスタからなるスイッチとＮｃｈ  ＭＯＳトランジスタからなるスイッチとを並列に接続して、スイッチ部分を形成することも可能である。具体的には、図１に示すスイッチ部ＡＭＵＸ１に含まれるスイッチ及びダミースイッチそれぞれを、Ｐｃｈ  ＭＯＳトランジスタからなるスイッチとＮｃｈ  ＭＯＳトランジスタからなるスイッチとを並列に接続したスイッチに置き換える。Ｎｃｈ  ＭＯＳトランジスタによるスイッチがＯＦＦする入力電圧の範囲ではＰｃｈ  ＭＯＳトランジスタによるスイッチをＯＮ／ＯＦＦさせるとともに、Ｐｃｈ  ＭＯＳトランジスタからなるスイッチがＯＦＦする入力電圧の範囲ではＮｃｈ  ＭＯＳトランジスタによるスイッチをＯＮ／ＯＦＦさせる。これにより、実施例１にかかるアナログマルチプレクサ１と比較して、入力電圧の範囲を拡大することが可能となる。
【００６６】
（実施例３）
次に、実施例３にかかるアナログマルチプレクサ３の説明を行う。図６に実施例３に係るアナログマルチプレクサの回路図を示す。実施例３にかかるアナログマルチプレクサ３は、図１に示すアナログマルチプレクサ１において、スイッチおよびダミースイッチとして使用するＮｃｈ  ＭＯＳトランジスタを全てリレーに置き換えたものである。図６に示すスイッチ部ＡＭＵＸ３は、図１に示したスイッチ部ＡＭＵＸ１の第１ｘ〜第ｎｘのスイッチＭ１ｘ〜Ｍｎｘ、第１ｘ〜第ｎｘのダミースイッチＭＤ１ｘ〜ＭＤｎｘ、第１ｙのダミースイッチＭＤ１ｙ、第１ｙのスイッチＭ１ｙを、それぞれ、第１ｘ〜第ｎｘのリレーＲＬ１ｘ〜ＲＬｎｘ、第１ｘ〜第ｎｘのダミーリレーＲＬＤ１ｘ〜ＲＬＤｎｘ、第ｎ１ｙのダミーリレーＲＬＤ１ｙ、第１ｙのリレーＲＬ１ｙに置き換えたものである。なお、実施例１にかかるアナログマルチプレクサ１と同一のブロックについては、同一の符号を付して説明を省略する。
【００６７】
接点の開閉を行うリレーは、開閉を行う接点間と、接点・ケースとの間に容量を有しており、接点が閉じている時の等価回路は、図１３に示す等価回路において、第１の容量Ｃ１を接点・ケース間容量、第２の容量Ｃ２を接点間容量とし、また、抵抗Ｒを接点間の接触抵抗としたものと同様である。また、接点が開いている時の等価回路は、図１４に示す等価回路において、第３の容量Ｃ３を接点・ケース間容量、第４の容量Ｃ４を接点間容量としたものと同様である。以上により、接点の開閉を行うリレーの等価回路は、図１３、図１４に示すＮｃｈ  ＭＯＳトランジスタの等価回路として使用したものと同様である。
【００６８】
これから、本発明の実施例３にかかるアナログマルチプレクサ３の周波数特性は、実施例１にかかるアナログマルチプレクサ１と同じく、（２０）式で表すことができる。また、バッファアンプ出力端子ＯＵＴの出力にはクロストーク成分を含まない。
【００６９】
入力数を２とした場合の周波数特性を数値計算した結果を図７に示す。また、図７には、図１１に示すアナログマルチプレクサ９の周波数特性を計算した結果を併せて示す。数値計算に使うパラメータは、リレーの接点間容量、接点・ケース間容量、接点の接触抵抗から算出した以下の数値を用いる。
【００７０】
【数１２】
0005123724.tif 000013
【００７１】
図７は、ωαを基準とした角周波数（ω／ωα）を変数として示した周波数特性のグラフで、実線が本発明の実施例３にかかるアナログマルチプレクサ３の周波数特性、破線が図１１に示すアナログマルチプレクサの周波数特性である。図７において、実施例３にかかるアナログマルチプレクサ３の周波数特性のカーブは、図１１に示すアナログマルチプレクサ９の周波数特性のカーブとは形状が異なるが、カットオフ角周波数以下の通過帯域においては、図１１に示すアナログマルチプレクサ９の電圧利得を上回っている。このことから、実施例３にかかるアナログマルチプレクサ３の周波数特性は、図１１に示すアナログマルチプレクサ９と比較して、改善されていることが分かる。
【００７２】
次に、実施例３にかかるアナログマルチプレクサ３において、入力数ｎを増やした場合の周波数特性の変化を図８に示す。図８には、図１１に示すアナログマルチプレクサ９の周波数特性の変化を併せて示す。図８は、入力数ｎを変数として、実施例３にかかるアナログマルチプレクサ３と、図１１に示すアナログマルチプレクサ９が示す低域通過特性のカットオフ角周波数の変化を示している。角周波数はωαを基準とした角周波数（ω／ωα）としている。実線が本発明の実施例３にかかるアナログマルチプレクサ３のカットオフ角周波数、破線が図１１に示すアナログマルチプレクサ９のカットオフ角周波数である。入力数ｎが２から１０までの範囲において、本発明の実施例３に係るアナログマルチプレクサのカットオフ角周波数は、図１１に示すアナログマルチプレクサのカットオフ角周波数と比較して、１．８倍程度高くなっており、このことから、実施例２にかかるアナログマルチプレクサ３の周波数特性が広帯域化されていることが分かる。
【００７３】
以上説明したように、実施例３にかかるアナログマルチプレクサ３におけるリレーを用いたスイッチでは、実施例１にかかるアナログマルチプレクサ１で用いたＮｃｈ  ＭＯＳトランジスタとは、そのＯＮ抵抗値、および、電極に付随する容量の値が同一ではない。しかし、実施例１に係るアナログマルチプレクサ１と同様に、周波数特性の改善を行うことができる。
【００７４】
また、接点の開閉を行うリレーでは、接点の開閉を行うことが出る電圧値までの入力信号を扱うことが可能となる。通常、Ｎｃｈ  ＭＯＳトランジスタやＰｃｈ  ＭＯＳトランジスタからなるスイッチが扱える電圧値よりも大きくすることができるので、本発明の実施例１および本発明の実施例２では扱えないような入力電圧の範囲を扱うことができる。
【００７５】
（実施例４）
次に、本発明の実施例４にかかるアナログマルチプレクサ４の説明を行う。図９に本発明の実施例４にかかるアナログマルチプレクサ４の回路図を示す。本発明の実施例４にかかるアナログマルチプレクサ４は、入力信号の切り換えを行うスイッチ部ＡＭＵＸ４と、スイッチ部ＡＭＵＸ４の出力を受けて、増幅して出力するバッファアンプＡ１を有する。
【００７６】
スイッチ部ＡＭＵＸ４は、ｎ個（ｎ＝２、３、４・・・）の第１〜第ｎの入力端子Ｉ１〜Ｉｎと、ｍ個（ｍ＝２、３、４・・・）の第１〜第ｍの基準電圧入力端子ＲＥＦ１〜ＲＥＦｍと、第１の出力端子Ｏ１と、第２の出力端子Ｏ２と、第１〜第ｎの入力端子Ｉ１〜Ｉｎと第１の出力端子Ｏ１との間に接続する第１ｘ〜第ｎｘのスイッチＭ１ｘ〜Ｍｎｘ（第一のスイッチ部）と、第１〜第ｍの基準電圧入力端子ＲＥＦ１〜ＲＥＦｍと第１の出力端子Ｏ１との間に接続する第１ｙ〜第ｍｙのダミースイッチＭＤ１ｙ〜ＭＤｍｙ（第三のスイッチ部）と、第１〜第ｎの入力端子Ｉ１〜Ｉｎと第２の出力端子Ｏ２との間に接続する第１ｘ〜第ｎｘのダミースイッチＭＤ１ｘ〜ＭＤｎｘ（第二のスイッチ部）と、基準電圧入力端子ＲＥＦ１〜ＲＥＦｍと第２の出力端子Ｏ２との間に接続する第１ｙ〜第ｍｙのスイッチＭ１ｙ〜Ｍｍｙ（第四のスイッチ部）と、制御入力端子ＩＳで受けた制御信号ＳＥＬに応じてスイッチのＯＮ／ＯＦＦを制御するデコーダＤＥＣ４を有する。
【００７７】
スイッチ部ＡＭＵＸ４の第１〜第ｎの入力端子Ｉ１〜Ｉｎには、それぞれ第１〜第ｎの入力信号Ｅ１〜Ｅｎが、第１ｘ〜第ｎｘのインピーダンスＺ１ｘ〜Ｚｎｘを介して入力されており、また、第１〜第ｍの基準電圧入力端子ＲＥＦ１〜ＲＥＦｍは、それぞれ第１ｙ〜第ｍｙのインピーダンスＺ１ｙ〜Ｚｍｙを介して接地される。
【００７８】
バッファアンプＡ１は、スイッチ部ＡＭＵＸ４の第１の出力端子Ｏ１の出力信号Ｅｏ１と、第２の出力端子Ｏ２からの出力信号Ｅｏ２を受けて、第１の出力端子Ｏ１の出力と第２の出力端子Ｏ２の出力の差電圧Ｅｏ１−Ｅｏ２を生成して、バッファアンプ出力端子ＯＵＴに接続する負荷を十分駆動できるように増幅して出力する。
【００７９】
スイッチ部ＡＭＵＸ４の第１〜第ｎのスイッチＭ１ｘ〜Ｍｎｘ、第１ｙ〜第ｍｙのスイッチＭ１ｙ〜Ｍｍｙ、第１ｘ〜第ｎｘのダミースイッチＭＤ１ｘ〜ＭＤｎｘ、第１ｙ〜第ｍｙのダミースイッチＭＤ１ｙ〜ＭＤｍｙは、Ｎｃｈ  ＭＯＳトランジスタである。第１〜第ｎの入力端子Ｉ１〜Ｉｎには、第１ｘ〜第ｎｘのスイッチＭ１ｘ〜Ｍｎｘのドレイン電極と、第１ｘ〜第ｎｘのダミースイッチＭＤ１ｘ〜ＭＤｎｘのドレイン電極がそれぞれ共通に接続され、第１〜第ｍの基準電圧入力端子ＲＥＦ１〜ＲＥＦｍには、第１ｙ〜第ｍｙのスイッチＭ１ｙ〜Ｍｍｙのドレイン電極と、第１ｙ〜第ｍｙのダミースイッチＭＤ１ｙ〜ＭＤｍｙのドレイン電極が共通に接続される。第１の出力端子Ｏ１には、第１ｘ〜第ｎｘのスイッチＭ１ｘ〜Ｍｎｘのソース電極と第１ｙ〜第ｍｙのダミースイッチＭＤ１ｙ〜ＭＤｍｙのソース電極が全て共通に接続され、第２の出力端子Ｏ２には、第１ｘ〜第ｎｘのダミースイッチＭＤ１ｘ〜ＭＤｎｘのソース電極と、第１ｙ〜第ｍｙのスイッチＭ１ｙ〜Ｍｍｙのソース電極が全て共通に接続される。第１ｘ〜第ｎｘのスイッチＭ１ｘ〜Ｍｎｘ、第１ｙ〜第ｍｙのスイッチＭ１ｙ〜Ｍｍｙ、第１ｘ〜第ｎｘのダミースイッチＭＤ１ｘ〜ＭＤｎｘ、第１ｙ〜第ｍｙのダミースイッチＭＤ１ｙ〜ＭＤｍｙのゲートは、それぞれデコーダＤＥＣ４の第１ｘ〜第ｎｘのデコード出力Ｓ１ｘ〜Ｓｎｘ、第１ｙ〜第ｍｙのデコード出力Ｓ１ｙ〜Ｓｍｙ、第１ｘ〜第ｎｘのクランプ出力ＣＬ１ｘ〜ＣＬｎｘ、第１ｙ〜第ｍｙのクランプ出力ＣＬ１ｙ〜ＣＬｍｙに、それぞれ接続される。
【００８０】
続いて、図９に示す本発明の実施例４にかかるアナログマルチプレクサ４において、第ｐ（１≦ｐ≦ｎ）の入力信号Ｅｐを選択する場合の動作について説明する。選択されていない入力信号、入力端子、スイッチ等を、ｉ（１≦ｉ≦ｎ；ｉ≠ｐ）を用いて表す。デコーダＤＥＣ４の第１ｘ〜第ｎｘのデコード出力Ｓ１ｘ〜Ｓｎｘは、第ｐｘのスイッチＭｐｘをＯＮさせて、同時に、第ｉｘのスイッチＭｉｘは全てＯＦＦさせるように制御される。第ｐｘのスイッチＭｐｘは、デコーダＤＥＣ４の第ｐの入力端子Ｉｐと第１の出力端子Ｏ１との間にあり、ＯＮさせることによって、第ｐの入力端子Ｉｐと第１の出力端子Ｏ１の間を接続する。第ｉｘのスイッチＭｉｘは、選択されていない第ｉ（１≦ｉ≦ｎ；ｉ≠ｐ）の入力端子に接続されている。
【００８１】
同時に、デコーダＤＥＣ４の出力Ｓ１ｙ〜Ｓｍｙは、スイッチＭｑｙ（１≦ｑ≦ｍ）をＯＮさせて、第ｈｙ（１≦ｈ≦ｍ；ｈ≠ｑ）のスイッチＭｈｙをＯＦＦさせるように制御される。ここで、スイッチＭｑｙは、第ｑｙのインピーダンスＺｑｙが接続された第ｑの基準電圧入力端子ＲＥＦｑと、第２の出力端子Ｏ２との間にあり、第ｑｙのインピーダンスＺｑｙは、第ｐの入力端子Ｉｐに接続される第ｐｘのインピーダンスＺｐｘと等しいインピーダンスを有するものである。スイッチＭｑｙをＯＮさせることによって、第ｑの基準電圧入力端子ＲＥＦｑと第２の出力端子Ｏ２の間を接続する。また、第ｈｙのスイッチＭｈｙは、選択されていない第ｈの基準電圧入力端子ＲＥＦｈに接続されている。
【００８２】
また、デコーダＤＥＣ４の第１ｘ〜第ｎｘのクランプ出力ＣＬ１ｘ〜ＣＬｎｘ、第１ｙ〜第ｎｙのクランプ出力ＣＬ１ｙ〜ＣＬｍｙは、第１ｘ〜第ｎｘのダミースイッチＭＤ１ｘ〜ＭＤｎｘ、第１ｙ〜第ｍｙのダミースイッチＭＤ１ｙ〜ＭＤｍｙを、それぞれ常時ＯＦＦするように制御される。これにより。第１ｘ〜第ｎｘのダミースイッチＭＤ１ｘ〜ＭＤｎｘ、第１ｙ〜第ｍｙのダミースイッチＭＤ１ｙ〜ＭＤｍｙは、常にＯＦＦ状態に固定した、入力切り換えに関わらないダミースイッチ回路を構成する。
【００８３】
図９に示す本発明の実施例４にかかるアナログマルチプレクサ４において、第１ｘ〜第ｎｘのインピーダンスＺ１ｘ〜Ｚｎｘを介して第１〜第ｎの入力信号Ｅ１〜Ｅｎがそれぞれ与えられている第１〜第ｎの入力端子Ｉ１〜Ｉｎには、それぞれ、第１ｘ〜第ｎｘの端子電圧Ｅ１ｘ〜Ｅｎｘが生じ、また、第１ｙ〜第ｍｙのインピーダンスＺ１ｙ〜Ｚｍｙを介して接地した第１〜第ｍの基準電圧入力端子ＲＥＦ１〜ＲＥＦｍには、それぞれ、第１ｙ〜第ｍｙの基準電圧入力端子電圧Ｅ１ｙ〜Ｅｍｙの端子電圧が生じている。また、ＯＮ状態のスイッチである第ｐｘのスイッチＭｐｘと第ｑｙのスイッチＭｑｙは、図１３に示す等価回路に置き換えることができ、これら以外の全てのＯＦＦ状態のスイッチは、図１４に示す等価回路に置き換えることができる。
【００８４】
以上の第１〜第ｎの入力端子電圧Ｅ１ｘ〜Ｅｎｘ、第１〜第ｍの基準電圧入力端子電圧Ｅ１ｙ〜Ｅｍｙをもとに、トランジスタスイッチおよびダミートランジスタスイッチを全てそのＯＮ／ＯＦＦ状態に応じて等価回路への置き換えを行うことで、第ｐの入力端子Ｉｐと第ｑの基準電圧入力端子ＲＥＦｑを選択した場合の第１の出力端子Ｏ１の出力信号Ｅｏ１と、第２の出力端子Ｏ２の出力信号Ｅｏ２を、それぞれ以下の（２１）式と（２２）式で表すことができる。
【００８５】
【数１３】
0005123724.tif 000014
【００８６】
ここで、（２１）式、（２２）式の右辺に含まれる係数は、それぞれ（６）式と（７）式のｎ−１をｎ＋ｍ−１に置き換えたもので、以下の（２３）、（２４）式で表される。
【００８７】
【数１４】
0005123724.tif 000015
【００８８】
バッファアンプＡ１により生成される第１の出力端子Ｏ１の出力信号Ｅｏ１と第２の出力端子Ｏ２の出力信号Ｅｏ２の差電圧Ｅｏ１−Ｅｏ２は、（２１）式と（２２）式から、以下の（２５）式で表される。
【００８９】
【数１５】
0005123724.tif 000016
【００９０】
ここで、第ｐの入力端子電圧Ｅｐｘ、第ｑの基準電圧入力端子電圧Ｅｑｙは、それぞれ以下の（２６）式、（２７）式で表すことができる。
【００９１】
【数１６】
0005123724.tif 000017
【００９２】
（２６）式、（２７）式中の各係数は、以下の（２８）式、（２９）式、（３０）式、（３１）式、（３２）式で表される。
【００９３】
【数１７】
0005123724.tif 000018
【００９４】
ここで、第ｐの入力端子Ｉｐに接続される第ｐのインピーダンスＺｐｘと、第ｑの基準電圧入力端子ＲＥＦｐに接続される第ｑのインピーダンスＺｑｙが等しくなるように選んでいるので、以下の（３３）式、（３４）式が成り立つ。
【００９５】
【数１８】
0005123724.tif 000019
【００９６】
（３３）式と（３４）式を用いて（２５）式を書き直すと、以下の（３５）式となる。右辺の、第ｐの入力信号Ｅｐに掛かる係数は、第ｐの入力端子Ｉｐに接続されている第ｐｘのインピーダンスＺｐｘを介して入力を与えた場合の、バッファアンプ出力端子ＯＵＴまでの周波数特性を示す。また、（３５）式の右辺には、選択されていない第ｉの入力端子Ｉｉ（ｉ≠ｐ）に第ｉｘのインピーダンスＺｉｘを介して与えられた入力信号Ｅｉを含まない形となるので、バッファアンプＡ１の出力にはクロストーク成分は含まれない。
【００９７】
【数１９】
0005123724.tif 000020
【００９８】
次に、入力端子数ｎを３とした場合の入力から出力端子ＯＵＴまでの周波数特性を数値計算した結果を図１０に示す。また、図１０には、図１１に示すアナログマルチプレクサ９の周波数特性を計算した結果を併せて示す。数値計算に使うパラメータは、Ｎｃｈ  ＭＯＳトランジスタの端子間の電気的特性から抽出した数値とし、本発明の実施例４にかかるアナログマルチプレクサ４の基準電圧入力端子数ｍは２、入力端子および基準電圧入力端子に接続するインピーダンスは純抵抗とし、その値は、スイッチのＯＮ抵抗の０．３倍とした。
【００９９】
【数２０】
0005123724.tif 000021
【０１００】
図１０は、ωαを基準とした角周波数（ω／ωα）を変数として示した周波数特性のグラフで、実線が本発明の実施例４にかかるアナログマルチプレクサ４の周波数特性、破線が図１１に示すアナログマルチプレクサ９の周波数特性である。図１０において、実施例４にかかるアナログマルチプレクサ４の周波数特性のカーブは、図１１に示すアナログマルチプレクサの周波数特性のカーブと形状が異なるが、カットオフ角周波数以下の通過帯域においては、図１１に示すアナログマルチプレクサ９の電圧利得を上回っており、これから、実施例４にかかるアナログマルチプレクサ４の周波数特性は、図１１に示すアナログマルチプレクサ９と比較して、改善されていることが分かる。
【０１０１】
アナログマルチプレクサの入力に接続される信号源の出力インピーダンスは一般的には"０"ではないが、実施例４にかかるアナログマルチプレクサ４では、信号源インピーダンスと同じインピーダンスを基準電圧入力端子と接地との間に接続することで、クロストーク成分を完全に排除することができる。
【０１０２】
異なる出力インピーダンスを持つ複数の信号源がアナログマルチプレクサ４の入力となる場合は、その出力インピーダンスの種類の数と同じ数の基準電圧入力端子を設けて、選択された信号源の出力インピーダンスにあわせて、基準電圧入力端子に接続するインピーダンスの切り換えを行うことで、クロストークを完全に排除することが出来る。さらに、一つの信号源であっても、その出力インピーダンスが何通りかで切り換わるものが含まれる場合には、その数の分の基準電圧入力端子を増設して、その信号源の出力インピーダンスの切り替わりにあわせて、基準電圧入力端子に接続するインピーダンスの切り換えを行うことで、クロストークを完全に排除することも出来る。また、一つの信号源であっても、その出力インピーダンスが連続的に変化するものが含まれる場合には、対応する基準電圧入力端子に接続するインピーダンスを可変インピーダンスに置き換えても良い。
【０１０３】
また、本実施例において、インピーダンスは、純抵抗成分だけではなく、容量性もしくは誘導性のリアクタンス成分をもつものであってもかまわない。
【０１０４】
（その他の実施例）
上記各実施例では、具体的な回路構成を用いて説明したが、上記回路構成に限られることはない。図１に示した第一から第四のスイッチ部１１〜１４が実現する機能をスイッチ回路部とすると、スイッチ回路部は次のような機能を実現する構成であれば、上記各実施例以外の構成であってもよい。
【０１０５】
例えば、スイッチ回路部は、第一のスイッチ回路部と第二のスイッチ回路部とからなる。第一のスイッチ回路部は、各入力端子と第一の出力端子との間に一つずつスイッチが接続される。第一のスイッチ回路部は、入力端子及び基準電圧入力端子と第一の出力端子との間を接続する。第一のスイッチ回路部は、制御信号に基づいてスイッチによって選択された入力信号と、複数の入力端子及び基準電圧入力端子から第一の出力端子までに生じるクロストーク成分とを含む第一の出力信号を生成し、第一の出力端子へ出力する。第二のスイッチ回路部は、複数の入力端子及び基準電圧入力端子と第二の出力端子との間を接続する。第二のスイッチ回路部は、複数の入力端子及び基準電圧入力端子から第二の出力端子までに生じるクロストーク成分を用いて、第一の出力信号に含まれるクロストーク成分と同じ成分を含む第二の出力信号を生成し、第二の出力端子へ出力する。ここで、基準電圧入力端子は一つまたは複数のいずれの場合でもかまわない。
【０１０６】
第一スイッチ回路部と第二スイッチ回路部とにおいて、クロストーク成分が同じになること、第一スイッチ回路部において、各入力端子と第一の出力端子との間それぞれに一つのスイッチが配置されてことが満たされればよい。これらを満たせば、上記各実施例以外のスイッチの配置によって、第一のスイッチ回路部と第二のスイッチ回路部とを実現してもかまわない。実施例１では、図１に示すように、第一のスイッチ回路部は、第一のスイッチ部１１及び第三のスイッチ部１３によって、第二のスイッチ回路部は、第二のスイッチ部１２及び第四のスイッチ部１４によって実現する態様を示した。
【０１０７】
なお、本発明のアナログマルチプレクサで用いるスイッチとしては、Ｎｃｈ  ＭＯＳトランジスタだけではなく、Ｐｃｈ  ＭＯＳトランジスタ、または、Ｎｃｈ  ＭＯＳトランジスタとＰｃｈ  ＭＯＳトランジスタの並列回路を使用してもよく、さらに、機械的な接点の開閉を行うリレーを使用しても良い。
【０１０８】
以上説明したように、本発明は、各入力端子と第１の出力端子との間に接続して入力の切り換えを行うスイッチを１個とし、また、各入力端子と第２の出力端子間と、第１の出力端子と基準電圧入力端子間と、第２の出力端子と基準電圧入力端子間のそれぞれに接続するスイッチからなるダミー回路を設け、第１の出力端子と第２の出力端子間の差電圧を出力としたことで、出力に生ずるクロストーク成分を排除するとともに、入出力間の周波数特性の広帯域化を図ることができる。
【０１０９】
なお、本発明は上記に示す実施形態に限定されるものではない。本発明の範囲において、上記実施形態の各要素を、当業者であれば容易に考えうる内容に変更、追加、変換することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１１０】
【図１】実施例１に係るアナログマルチプレクサの回路図である。
【図２】図１に示すアナログマルチプレクサの実施例１における入出力周波数特性を示すグラフである。
【図３】図１に示すアナログマルチプレクサの実施例１における入力数とカットオフ角周波数の関係を示すグラフである。
【図４】図１に示すアナログマルチプレクサの実施例２における入出力周波数特性を示すグラフである。
【図５】図１に示すアナログマルチプレクサの実施例２における入力数とカットオフ角周波数の関係を示すグラフである。
【図６】実施例３に係るアナログマルチプレクサの回路図である。
【図７】図６に示すアナログマルチプレクサの入出力周波数特性を示すグラフである。
【図８】図６に示すアナログマルチプレクサの入力数とカットオフ角周波数の関係を示すグラフである。
【図９】実施例４に係るアナログマルチプレクサの回路図である。
【図１０】図９に示すアナログマルチプレクサの入出力周波数特性を示すグラフである。
【図１１】従来のアナログマルチプレクサの回路図である。
【図１２】図１１に示すＮｃｈ  ＭＯＳトランジスタの端子間の容量を示す回路図である。
【図１３】図１１のＮｃｈ  ＭＯＳトランジスタのＯＮ時の等価回路を示す回路図である。
【図１４】図１１のＮｃｈ  ＭＯＳトランジスタのＯＦＦ時の等価回路を示す回路図である。
【図１５】図１１に示すアナログマルチプレクサの入出力周波数特性を示すグラフである。
【図１６】図１１に示すアナログマルチプレクサのクロストークの周波数特性を示すグラフである。
【図１７】図１１に示すアナログマルチプレクサの入力数とカットオフ角周波数の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【０１１１】
１、３、４  アナログマルチプレクサ
１１  第一のスイッチ部
１２  第二のスイッチ部
１３  第三のスイッチ部
１４  第四のスイッチ部
Ａ１  バッファアンプ
ＡＭＵＸ１、ＡＭＵＸ３、ＡＭＵＸ４  スイッチ部
ＤＥＣ１、ＤＥＣ４  デコーダ
Ｅｏ１、Ｅｏ２  出力信号
Ｅ１〜Ｅｎ  第１〜第ｎの入力信号
Ｉ１〜Ｉｎ  第１〜第ｎの入力端子
ＩＳ  制御入力端子
Ｍ１ｘ〜Ｍｎｘ  第１ｘ〜第ｎｘのスイッチ
ＭＤ１ｘ〜ＭＤｎｘ  第１ｘ〜第ｎｘのダミースイッチ
ＭＤ１ｙ  第１ｙのダミースイッチ
Ｍ１ｙ  第１ｙのスイッチ
Ｏ１  第１の出力端子
Ｏ２  第２の出力端子
ＯＵＴ  バッファアンプ出力端子
ＲＥＦ  基準電圧入力端子
ＳＥＬ  制御信号
【図１】
0005123724.tif 000022
【図２】
0005123724.tif 000023
【図３】
0005123724.tif 000024
【図４】
0005123724.tif 000025
【図５】
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【図６】
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【図７】
0005123724.tif 000028
【図８】
0005123724.tif 000029
【図９】
0005123724.tif 000030
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
0005123724.tif 000033
【図１３】
0005123724.tif 000034
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
0005123724.tif 000037
【図１７】
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