(57)【要約】【課題】  増幅回路のスルーレートの影響を除去し、スパイクの発生を抑制し、従来例に比較して高調波歪のない、入力信号のみの出力信号を得るチョッパアンプ回路提供する。【解決手段】  本発明のチョッパアンプ回路は、入力信号をチョッパ回路で所定の周波数のパルスにてチョッピングして変調信号とし、変調信号を増幅した後、増幅信号を復調して出力信号として出力する回路であり、互いに半周期位相がずれた第1及び第2のパルスにより入力信号をチョッピングし、入力端子対と出力端子対との接続関係を、チョッピングのタイミングにて入れ替え、変調信号として出力する第1のチョッパ回路と、変調信号を増幅し、増幅信号として出力する増幅回路と、第1のパルスにて増幅信号を保持し、第2のパルスにて増幅信号を出力する第1のサンプルホールド回路と、第2のパルスにて前記増幅信号を保持し、第1のパルスにて増幅信号を出力する第2のサンプルホールド回路とを有する。【選択図】  図１
2007214613.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号をチョッパ回路で所定の周波数のパルスにてチョッピングして変調信号とし、該変調信号を増幅した後、増幅信号を復調して出力信号として出力するチョッパアンプ回路であり、
互いに半周期位相がずれた第１及び第２のパルスにより入力信号をチョッピングし、入力端子対と出力端子対との接続関係を、前記チョッピングのタイミングにて入れ替え、変調信号として出力するチョッパ回路と、
該変調信号を増幅し、増幅信号として出力する増幅回路と、
第１のパルスにて前記増幅信号を保持し、第２のパルスにて増幅信号を出力する第１のサンプルホールド回路と、
第２のパルスにて前記増幅信号を保持し、第１のパルスにて増幅信号を出力する第２のサンプルホールド回路と
を有することを特徴とするチョッパアンプ回路。
【請求項２】
前記第１及び第２のサンプルホールド回路各々が
前記増幅信号が入力される第１のスイッチ対と、
第１のスイッチから入力される増幅信号の電圧レベルを保持するホールド回路と、
該ホールド回路の保持する増幅信号の出力を制御する第２のスイッチ対と
から構成され、
前記第１及び第２のスイッチ対において、いずれかのスイッチ対がオン状態のとき、他方がオフ状態であることを特徴とする請求項１記載のチョッパアンプ回路。
【請求項３】
前記入力端子対が第１及び第２の入力端子からなり、前記出力端子が第１及び第２の出力端子からなり、第１のパルスが入力されたとき、第１の入力端子と第１の出力端子とが、また第２の入力端子と第２の出力端子とが接続され、一方、第２のパルスが入力されたとき、第１の入力端子と第２の出力端子とが、また第２の入力端子と第１の出力端子とが接続されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のチョッパアンプ回路。
【請求項４】
前記第１及び第２のサンプルホールド回路が、増幅信号の電圧レベルを保持する構成がスイッチドキャパシタで構成されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のチョッパアンプ回路。
【請求項５】
前記第１及び第２のスイッチ対の出力端子が接続されており、第１及び第２のパルスにより各ホールド回路から出力される増幅信号を合成して、出力信号として出力することを特徴とする請求項２から請求項４のいずれかに記載のチョッパアンプ回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、増幅回路のＤＣオフセット及びノイズを低減するチョッパアンプ回路に係わり、更に詳しくは、スパイクノイズの影響の軽減に関するチョッパアンプ回路。
【背景技術】
【０００２】
チョッパアンプ回路は、低ノイズ，低ドリフトの直流アンプとして広く用いられている。
従来のチョッパアンプ回路は、低ノイズ増幅を行うため、図９（ａ）に示すように、増幅回路１の前段と後段にそれぞれチョッパ回路１１、１２が設けられている。
このチョッパ回路１１は、図９（ｂ）に示す、位相がずれた方形状のパルスφ1とパルスφ2とによりオンオフする４つのスイッチ手段を用い、入力端子１５及び入力端子１６から入力される入力信号が、増幅回路１の＋入力端子と−入力端子とのいずれかに入力されるかを、パルスφ1及びφ2により周期的に制御する。  
【０００３】
例えば、チョッパ回路１１の各スイッチが「Ｈ」レベルのパルスでオン状態となり、パルスが入力されていない「Ｌ」レベルのときオフ状態となるとした場合、以下の接続状態となる。ここで、チョッパ回路１１は、パルスφ1で制御されるスイッチ１１a及び１１bと、パルスφ2で制御されるスイッチ１１c及び１１dとで構成されている。
時刻ｔ1から時刻ｔ2の間、パルスφ1が「Ｈ」レベルであり、パルスφ2が「Ｌ」レベルであるため、スイッチ１１a及び１１bがオン状態であり、スイッチ１１c及び１１dがオフ状態である。これにより、入力端子１５が増幅器１の＋入力端子に接続され、入力端子１６が増幅器１の−入力端子に接続されている。
一方、時刻ｔ2から時刻ｔ3の間、パルスφ1が「Ｌ」レベルであり、パルスφ2が「Ｈ」レベルであるため、スイッチ１１a及び１１bがオフ状態であり、スイッチ１１c及び１１dがオン状態である。これにより、入力端子１５が増幅器１の−入力端子に接続され、入力端子１６が増幅器１の＋入力端子に接続されている。
【０００４】
また、チョッパ回路１２は、チョッパ回路１１と同様に、位相がずれた方形状のパルスφ1とパルスφ2とによりオンオフする４つのスイッチ手段を用い、増幅回路１の＋出力端子３０及び−出力端子３１から出力される出力信号が、出力端子１７と出力端子１８とのいずれかに入力されるかを、パルスφ1及びφ2により周期的に制御する。
例えば、チョッパ回路１２の各スイッチが、チョッパ回路１１と同様に、「Ｈ」レベルのパルスでオン状態となり、パルスが入力されていない「Ｌ」レベルのときオフ状態となるとした場合、以下の接続状態となる。ここで、チョッパ回路１２は、パルスφ1で制御されるスイッチ１２a及び１２bと、パルスφ2で制御されるスイッチ１２c及び１２dとで構成されている。
【０００５】
時刻ｔ1から時刻ｔ2の間、パルスφ1が「Ｈ」レベルであり、パルスφ2が「Ｌ」レベルであるため、スイッチ１２a及び１２bがオン状態であり、スイッチ１２c及び１２dがオフ状態である。これにより、増幅器１の＋出力端子３０が出力端子１７に接続され、増幅器１の−出力端子３１が出力端子１８に接続されている。
一方、時刻ｔ2から時刻ｔ3の間、パルスφ1が「Ｌ」レベルであり、パルスφ2が「Ｈ」レベルであるため、スイッチ１２a及び１２bがオフ状態であり、スイッチ１２c及び１２dがオン状態である。これにより、増幅器１の−出力端子３１が出力端子１７に接続され、増幅器１の＋出力端子３０が出力端子１８に接続されている。
【０００６】
ここで、図１０を参照して、図９（ａ）に示す従来のチョッパアンプ回路の各部におけるノイズ及び入力信号の周波数特性を説明する。この図１０における（ａ）〜（ｆ）のグラフは、それぞれ各部の周波数特性を示している（縦軸：アンプリチュード、横軸：周波数）。また、（ｇ）はチョッパ回路１１及び１２に入力される図９（ｂ）に示すパルスφ1及びパルスφ2を示している。ここで、増幅器１は（ｃ）に示す入力換算ノイズ及びオフセット電圧を有しており、チョッパ回路１１及び１２は、パルスφ1及びφ2（周波数ｆcの方形波）の周波数により、チョッパ処理において、信号を変調している。
【０００７】
すなわち、入力信号ｖinが（ａ）に示す周波数特性を有して入力された場合、チョッパ回路１１でのパルスφ1及びφ2により入力信号が変調され、（ｂ）に示す周波数特性の変調信号となる。ここで、上記入力信号は、チョッパ回路１１のチョッパ処理を制御するパルスφ1及びφ2の周波数の奇数倍の周波数へ変調される。
そして、増幅器１において、（ｃ）に示す入力換算ノイズ及びオフセット電圧Ｖnが変調信号に重畳し（加算され）、増幅器１は（ｃ）に示す増幅信号を出力する。そして、チョッパ回路１２は、パルスφ1及びφ2により、上記増幅信号を入力信号の周波数帯域（直流を含む低周波数領域）へ復調し、（ｃ）に示す周波数特性の出力信号を出力する。このとき、チョッパ回路１２は、増幅器１の入力換算ノイズ及びオフセット電圧Ｖnを、復調に用いたパルスφ1及びφ2の周波数の奇数倍の周波数に変調する。
【０００８】
上述したように、最終的に、チョッパ回路１２から出力される出力信号には、パルスφ1及びφ2の奇数倍の周波数成分が含まれている。このため、ローパスフィルタ１３を出力段に設けて、出力信号に含まれる高周波成分、すなわちパルスφ1及びφ2の奇数倍の周波数成分を除去し、（ｆ）に示す周波数特性を有する出力信号を得ることができる（例えば、非特許文献１参照）。
すなわち、上述したチョッパアンプ回路は、増幅器１の入力換算ノイズ及びオフセット電圧Ｖinの影響を抑制し、入力信号の周波数成分のみを増幅する。
【非特許文献１】P．Allen and D.R. Holberg, CMOS Analog Circuit Design, pp.490-494, Saunders College Publishing, 1987.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、非特許文献１に示すチョッパアンプ回路にあっては、出力信号に含まれるスパイク成分がローパスフィルタ１３によって完全に除去することができず、このため、高調波歪を生じる欠点を有している。
ここで、従来のチョッパアンプ回路においては、以下に示すメカニズムによって出力信号にスパイク成分が生じる。
図９（ａ）に示すチョッパアンプ回路において、入力端子１５に対して図１１に示す正弦波の入力信号を供給し、一方入力端子１６に対して図１２に示す正弦波の入力信号を供給する。図１１及び図１２において、縦軸が電圧であり、横軸が時刻である。
【００１０】
上記入力信号がチョッパ回路１１により変調され、増幅器１により増幅され、チョッパ回路１２により復調され、出力端子１７から出力される出力信号を図１３に示す。図１３において、縦軸が電圧であり、横軸が時刻である。
この図１３の波形から判るように、パルスφ1及びφ2により、チョッパ回路１１及び１２の各スイッチが切り替わるタイミングにて、大きなスパイク成分が発生している。
【００１１】
このスパイク成分は、増幅器１のスルーレートに起因して発生する。すなわち、増幅器１の＋出力端子３０から出力される増幅信号を図１４に示し、−出力端子３１から出力される増幅信号を図１５に示す。ここで、図１４及び１５において、縦軸が電圧であり、横軸が時刻である。
これら図１４及び１５から判るように、増幅信号がチョッパ回路１１における変調により、信号レベルが大きく電圧変動している。
【００１２】
チョッパ回路１２は、パルスφ1が「Ｈ」レベル，パルスφ2が「Ｌ」レベルの期間において、上記＋出力端子３０から出力される図１４に示す増幅信号をサンプリングして出力し、一方、パルスφ1が「Ｌ」レベル，パルスφ2が「Ｈ」レベルの期間において、上記−出力端子３１から出力される図１５に示す増幅信号をサンプリングして出力する。
このとき、増幅器１のスルーレートが有限の大きさであるため、チョッパ回路１２で復調する際、＋出力端子３０及び−出力端子３１各々から出力される増幅信号の電圧変動部分が合成されてしまうため、大きなスパイク成分が生成されてしまう。
【００１３】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、増幅回路のスルーレートの影響を除去し、スパイクの発生を抑制し、従来例に比較して高調波歪のない、入力信号のみの出力信号を得るチョッパアンプ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】
【００１４】
上述した課題を解決するため、本発明のチョッパアンプ回路は、入力信号をチョッパ回路で所定の周波数のパルスにてチョッピングして変調信号とし、該変調信号を増幅した後、増幅信号を復調して出力信号として出力するチョッパアンプ回路であり、互いに半周期位相がずれた第１及び第２のパルスにより入力信号をチョッピングし、入力端子対と出力端子対との接続関係を、前記チョッピングのタイミング（例えば、実施形態においては、パルスφ1が「Ｈ」レベルから「Ｌ」レベル、パルスφ2が「Ｌ」レベルから「Ｈ」レベルへと遷移、またパルスφ1が「Ｌレベルから「Ｈ」レベル、パルスφ2が「Ｈ」レベルから「Ｌ」レベルへと遷移する、すなわち半周期位相のずれたパルスφ1及びφ2のパルスのいずれかが出力されるタイミングを示している）にて入れ替え、変調信号として出力するチョッパ回路と、該変調信号を増幅し、増幅信号として出力する増幅回路と、第１のパルスにて前記増幅信号を保持し、第２のパルスにて増幅信号を出力する第１のサンプルホールド回路と、第２のパルスにて前記増幅信号を保持し、第１のパルスにて増幅信号を出力する第２のサンプルホールド回路とを有することを特徴とする。
【００１５】
本発明のチョッパアンプ回路は、前記第１及び第２のサンプルホールド回路各々が
前記増幅信号が入力される第１のスイッチ対と、第１のスイッチから入力される増幅信号の電圧レベルを保持するホールド回路と、該ホールド回路の保持する増幅信号の出力を制御する第２のスイッチ対とから構成され、前記第１及び第２のスイッチ対において、いずれかのスイッチ対がオン状態のとき、他方がオフ状態であることを特徴とする。
【００１６】
本発明のチョッパアンプ回路は、前記入力端子対が第１及び第２の入力端子からなり、前記出力端子が第１及び第２の出力端子からなり、第１のパルスが入力されたとき、第１の入力端子と第１の出力端子とが、また第２の入力端子と第２の出力端子とが接続され、一方、第２のパルスが入力されたとき、第１の入力端子と第２の出力端子とが、また第２の入力端子と第１の出力端子とが接続されることを特徴とする。
【００１７】
本発明のチョッパアンプ回路は、前記第１及び第２のサンプルホールド回路が、増幅信号の電圧レベルを保持する構成がスイッチドキャパシタで構成されていることを特徴とする。
本発明のチョッパアンプ回路は、前記第１及び第２のスイッチ対の出力端子が接続されており、第１及び第２のパルスにより各ホールド回路から出力される増幅信号を合成して、出力信号として出力することを特徴とする。
【００１８】
上述したように、本願発明のチョッパアンプ回路は、半周期位相がずれた第１及び第２のパルスにて、チョッパ回路のスイッチマトリクスを変更し、入力端子及び出力端子の接続関係を切り替え、入力信号をチョッピングした後の変調信号を増幅し、変調信号が増幅された後、上記第１及び第２のパルスにより、２つのサンプルホールド回路、すなわち第１及び第２のサンプルホールド回路に対し、交互に増幅した増幅信号をサンプリングして保持させる。ここで、第１及び第２のサンプルホールド回路のいずれかが保持した増幅信号を出力状態のとき、他方が増幅回路からの出力をサンプリングさせることで、増幅回路から半周期単位に、半周期ずれて出力される増幅信号を合成して（復調して）出力信号とする構成である。
したがって、本発明のチョッパアンプによれば、増幅回路からの増幅信号をサンプリングしたタイミングから、半周期ずれたタイミングにて、ホールド回路から増幅信号を読み出すこととなり、完全に出力状態が安定した状態にて増幅信号が出力され、増幅信号の合成の際に増幅回路のスルーレートの影響を排除し、スパイクの発生を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１９】
以上説明したように、本発明のチョッパアンプ回路によれば、増幅回路の後段に、サンプルホールド回路を縦続接続させることにより、一旦、増幅回路の出力する増幅信号をホールドし、増幅回路のスルーレートの影響を排除して、スパイク成分の発生を防止するため、ローパスフィルタを経た出力信号に含まれる高調波歪を、従来例に比較して低減する効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の一実施形態によるチョッパアンプ回路を図面を参照して説明する。図１は同実施形態によるチョッパアンプ回路の構成例を示すブロック図である。
この図において、図９（ａ）に示す従来の装置と同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。すなわち、チョッパ回路１１及び増幅器１については、図９（ａ）の従来例と同様である。この図に示す装置が従来の装置と異なる点は、増幅回路１の後段に、従来例におけチョッパ回路１２に換え、サンプルホールド回路２及び３が並列に設けられている点である。
【００２１】
動作については従来例と同様のため、チョッパ回路１１の構成について簡単に説明する。
チョッパ回路１１は、スイッチ１１ａ，１１ｂ，１１ｃ及び１１ｄのスイッチマトリクスから構成されている。スイッチ１１ａ及び１１ｂはパルスφ1が「Ｈ」レベルのときオン状態となり、スイッチ１１ｃ及び１１ｄはパルスφ2が「Ｈ」レベルのときオン状態となる。
スイッチ１１ａは入力端子１５と増幅器１の＋入力端子との間に介挿され、スイッチ１１ｂは入力端子１６と増幅器１の−入力端子との間に介挿されている。スイッチ１１ｃは入力端子１５と増幅器１の−入力端子との間に介挿され、スイッチ１１ｂは入力端子１６と増幅器１の＋入力端子との間に介挿されている。
【００２２】
上記サンプルホールド回路２は、パルスφ1が「Ｈ」レベルかつパルスφ2が「Ｌ」レベルの時点において、増幅器１の＋出力端子２０及び−出力端子２１の各々の電圧レベルを各々保持し、パルスφ1が「Ｌ」レベルかつパルスφ2が「Ｈ」レベルの時点において、保持している電圧レベルを出力する。
同様に、サンプルホールド回路２は、パルスφ1が「Ｌ」レベルかつパルスφ2が「Ｈ」レベルの時点において、増幅器１の＋出力端子（正側出力端子）２０及び−出力端子（負側出力端子）２１の各々の電圧レベルを各々保持し、パルスφ1が「Ｈ」レベルかつパルスφ2が「Ｌ」レベルの時点において、保持している電圧レベルを出力する。
【００２３】
上記サンプルホールド回路２は、入力側の入力スイッチ対を構成するスイッチ２８ａ及び２８ｂと、ホールド回路２６と、出力側の出力スイッチ対を構成するスイッチ２８ｃ及びスイッチ２８ｄとから構成されている。
上記スイッチ２８ａは、増幅器１とホールド回路２６との間に直列に介挿され、入力側端子が増幅器１の＋出力端子２０に接続され、出力側端子がホールド回路２６の入力端子２６ａへ接続されている。また、スイッチ２８ｂは、増幅器１とホールド回路２６との間に直列に介挿され、入力側端子が増幅器１の−出力端子２１に接続され、出力側端子がホールド回路２６の入力端子２６ｂへ接続されている。
【００２４】
上記スイッチ２８ｃは、ホールド回路２６と出力端子１７との間に直列に介挿され、入力側端子がホールド回路２６の出力端子２２（正側出力端子）に接続され、出力側端子が出力端子１７へ接続されている。また、スイッチ２８ｄは、ホールド回路２６と出力端子１８との間に直列に介挿され、入力側端子がホールド回路２６の出力端子２３（負側出力端子）に接続され、出力側端子が出力端子１８へ接続されている。
また、上記スイッチ２８ａ及び２８ｂは、パルスφ1が「Ｈ」レベルのときオン状態となり、パルスφ2が「Ｈ」レベルのときオフ状態となる。上記スイッチ２８ｃ及び２８ｄは、パルスφ1が「Ｈ」レベルのときオフ状態となり、パルスφ2が「Ｈ」レベルのときオン状態となる。
【００２５】
同様に、上記サンプルホールド回路３は、入力側の入力スイッチ対を構成するスイッチ２９ａ及び２９ｂと、ホールド回路２７と、出力側の出力スイッチ対を構成するスイッチ２９ｃ及びスイッチ２９ｄとから構成されている。
上記スイッチ２９ａは、増幅器１とホールド回路２７との間に直列に介挿され、入力側端子が増幅器１の−出力端子２１に接続され、出力側端子がホールド回路２７の入力端子２７ａへ接続されている。また、スイッチ２９ｂは、増幅器１とホールド回路２７との間に直列に介挿され、入力側端子が増幅器１の＋出力端子２０に接続され、出力側端子がホールド回路２７の入力端子２７ｂへ接続されている。
【００２６】
上記スイッチ２９ｃは、ホールド回路２７と出力端子１７との間に直列に介挿され、入力側端子がホールド回路２７の出力端子２４（負側出力端子）に接続され、出力側端子が出力端子１７へ接続されている。また、スイッチ２９ｄは、ホールド回路２７と出力端子１８との間に直列に介挿され、入力側端子がホールド回路２７の出力端子２５（正側出力端子）に接続され、出力側端子が出力端子１８へ接続されている。
また、上記スイッチ２９ａ及び２９ｂは、パルスφ1が「Ｈ」レベルのときオフ状態となり、パルスφ2が「Ｈ」レベルのときオン状態となる。上記スイッチ２９ｃ及び２９ｄは、パルスφ1が「Ｈ」レベルのときオン状態となり、パルスφ2が「Ｈ」レベルのときオフ状態となる。
【００２７】
次に、図１を参照し、一実施形態の動作例を説明する。
従来例の説明と同様に、図１に示す一実施形態のチョッパアンプ回路において、入力端子１５に対して図１１に示す正弦波の入力信号を供給し、一方入力端子１６に対して図１２に示す正弦波の入力信号を供給する。チョッパ回路１１及び増幅器１における動作については従来例と同様のため省略する。また、パルスφ1及びφ2は、従来例と同様に、それぞれ半周期、すなわち「π（１８０°）」位相がずれている（異なっている）。
各入力信号は、チョッパ回路１１により変調された後、増幅器１により所定の倍率、例えば１０倍に増幅され、＋出力端子２０及び−出力端子２１へ出力する。
【００２８】
ここで、チョッパ回路１１におけるスイッチマトリクス（スイッチ１１a〜スイッチ１１d）により、パルスφ1が「Ｈ」レベルで、パルスφ2が「Ｌ」レベルの際、増幅器１において、入力端子１５から入力される電圧Ｖinpと入力端子１６から入力される入力端子Ｖinnとの電圧差「Ｖinp−Ｖinn」が増幅され、増幅された電圧差Ｖoutpが＋出力端子２０から出力され、その反転された電圧差Ｖoutnが−出力端子２１から出力される。
同様に、パルスφ1が「Ｌ」レベルで、パルスφ2が「Ｈ」レベルの際、増幅器１において、入力端子１５から入力される電圧Ｖinpと入力端子１６から入力される入力端子Ｖinnとの電圧差「Ｖinn−Ｖinp」が増幅され、増幅された電圧差Ｖoutpが＋出力端子２０から出力され、その反転された電圧差Ｖoutnが−出力端子２１から出力される。
【００２９】
上述したパルスφ1及びφ2によるチョッピングの制御により、増幅器１の＋出力端子２０からは図２に示す信号波形の電圧差Ｖoutpが出力され、増幅器１の−出力端子２１からは図３に示す信号波形の電圧差Ｖoutnが出力される。図２及び図３ともに、縦軸が電圧であり、横軸が時刻である。
【００３０】
パルスφ1が「Ｈ」レベルで、かつパルスφ2が「Ｌ」レベルのとき、サンプルホールド回路２における入力スイッチ対のスイッチ２８ａ及びスイッチ２８ｂと、サンプルホールド回路３における出力スイッチ対のスイッチ２９ｃ及びスイッチ２９ｄとがオン状態であり、一方、サンプルホールド回路２における出力スイッチ対のスイッチ２８ｃ及びスイッチ２８ｄと、サンプルホールド回路３における入力スイッチ対のスイッチ２９ａ及びスイッチ２９ｂとがオン状態である。
【００３１】
これにより、ホールド回路２６は、入力端子２６ａが増幅器１の＋側出力端子２０と、また、入力端子２６ｂが増幅器１の−側出力端子２１と接続され、入力端子２６ａから入力される電圧差Ｖoutpを保持し、出力端子２２から出力し、また、入力端子２６ｂから入力される電圧差Ｖoutnを保持し、出力端子２３から出力する。
しかしながら、ホールドサンプル回路２は、出力スイッチ対のスイッチ２８ｃ及び２８ｄがオフ状態のため、ホールド回路２６の出力している電圧レベルを出力端子１７及び出力端子１８へ出力信号として出力しない。すなわち、サンプルホールド回路２は、増幅器１の増幅信号の電圧レベルをサンプリングする状態にある。
【００３２】
このとき、ホールド回路２７は、出力端子２４が出力端子１７と、また、出力端子２５が出力端子１８と接続され、保持されている電圧差Ｖoutnを出力端子２４を介して出力端子１７へ出力し、保持されている電圧差Ｖoutpを出力端子２５を介して出力端子１８へ出力する。
また、ホールドサンプル回路３は、入力スイッチ対のスイッチ２９ａ及び２９ｂがオフ状態のため、増幅器１が出力している増幅信号の電圧レベルが、ホールド回路２７の入力端子２７ａ及び２７ｂへ入力されないため、ホールド回路２７が保持状態にある。すなわち、サンプルホールド回路３は、ホールド回路２７に保持されている増幅信号の電圧レベルを出力する状態にある。
【００３３】
パルスφ1が「Ｌ」レベルで、かつパルスφ2が「Ｈ」レベルのとき、サンプルホールド回路２における出力スイッチ対のスイッチ２８ｃ及びスイッチ２８ｄと、サンプルホールド回路３における入力スイッチ対のスイッチ２９ａ及びスイッチ２９ｂとがオン状態であり、一方、サンプルホールド回路２における入力スイッチ対のスイッチ２８ａ及びスイッチ２８ｂと、サンプルホールド回路３における出力スイッチ対のスイッチ２９ｃ及びスイッチ２９ｄとがオン状態である。
【００３４】
これにより、ホールド回路２６は、出力端子２２が出力端子１７と、また、出力端子２３が出力端子１８と接続され、保持されている電圧差Ｖoutpを出力端子２２を介して出力端子１７へ出力し、保持されている電圧差Ｖoutnを出力端子２３を介して出力端子１８へ出力する。
また、ホールドサンプル回路２は、入力スイッチ対のスイッチ２８ａ及び２８ｂがオフ状態のため、増幅器１が出力している増幅信号の電圧レベルが、ホールド回路２６の入力端子２６ａ及び２６ｂへ入力されないため、ホールド回路２６が保持状態にある。すなわち、サンプルホールド回路２は、ホールド回路２６に保持されている増幅信号の電圧レベルを出力する状態にある。
【００３５】
このとき、ホールド回路２７は、入力端子２７ａが増幅器１の−側出力端子２１と、また、入力端子２７ｂが増幅器１の＋側出力端子２０と接続され、入力端子２７ａから入力される電圧差Ｖoutnを保持し、出力端子２４から出力し、また、入力端子２７ｂから入力される電圧差Ｖoutpを保持し、出力端子２５から出力する。
しかしながら、サンプルホールド回路３は、出力スイッチ対のスイッチ２９ｃ及び２９ｄがオフ状態のため、ホールド回路２７の出力している電圧レベルを出力端子１７及び出力端子１８へ出力信号として出力しない。すなわち、サンプルホールド回路３は、増幅器１の増幅信号の電圧レベルをサンプリングする状態にある。
【００３６】
上述したように、パルスφ1及びφ2が「Ｈ」レベルで入力されるか否かにより、サンプルホールド回路２及びサンプルホールド回路３のいずれかがサンプリング状態のとき、他方が保持している電圧レベルを出力する状態になっており、半周期毎に、この状態が入れ替わることになる。
これにより、ホールド回路２６の正側出力である出力端子２２から出力される信号波形を図４に示す。図４において、縦軸が電圧であり、横軸が時刻である。この図４から判るように、パルスφ2が「Ｈ」レベルから「Ｌ」レベルに遷移し、パルスφ1が「Ｌ」レベルから「Ｈ」レベルに遷移する際、出力端子２２の出力する出力信号に大きなスパイク成分が確認されるが、逆に、パルスφ2が「Ｌ」レベルから「Ｈ」レベルに遷移し、パルスφ1が「Ｈ」レベルから「Ｌ」レベルに遷移する際、出力端子２２の出力する出力信号にごく僅かなスパイク成分しか確認されない。
【００３７】
すなわち、ホールド回路２６がパルスφ1にて増幅信号をサンプリングする際、増幅器１のスルーレートによりスパイク成分が生成され、ホールド回路２６に保持される電圧がスパイク成分により大きく変動する。
一方、パルスφ2にてスイッチ２８ｃを介し、ホールド回路２６が保持している増幅信号を、出力端子１７へ出力する際、増幅器１のスルーレートには全く関係なく、スイッチ２８ｃのスイッチングノイズ等の影響による電圧変動しか影響しないため、スパイク成分を有した出力信号がサンプルホールド回路２から出力されることはない。
【００３８】
同様に、ホールド回路２７の負側出力である出力端子２４から出力される信号波形を図５に示す。図５において、縦軸が電圧であり、横軸が時刻である。この図５から判るように、パルスφ1が「Ｈ」レベルから「Ｌ」レベルに遷移し、パルスφ2が「Ｌ」レベルから「Ｈ」レベルに遷移する際、出力端子２４の出力する出力信号に大きなスパイク成分が確認されるが、逆に、パルスφ1が「Ｌ」レベルから「Ｈ」レベルに遷移し、パルスφ2が「Ｈ」レベルから「Ｌ」レベルに遷移する際、出力端子２４の出力する出力信号にごく僅かなスパイク成分しか確認されない。
【００３９】
すなわち、ホールド回路２７がパルスφ2にて増幅信号をサンプリングする際、増幅器１のスルーレートによりスパイク成分が生成され、ホールド回路２７に保持される電圧がスパイク成分により大きく変動する。
一方、パルスφ１にてスイッチ２９ｄを介し、ホールド回路２７が保持している増幅信号を、出力端子１８へ出力する際、増幅器１のスルーレートには全く関係なく、スイッチ２９ｄのスイッチングノイズ等の影響による電圧変動しか影響しないため、スパイク成分を有した出力信号がサンプルホールド回路３から出力されることはない。
【００４０】
上述したように、パルスφ1及びφ2による各スイッチの制御により、サンプルホールド回路２及び３において、パルスφ2が「Ｈ」レベルであり、パルスφ1が「Ｌ」レベルであるとき、出力端子１７に対して、ホールド回路２６の出力端子２２の出力信号が出力され、出力端子１８に対して、出力端子２３の出力信号が出力される。
また、パルスφ1及びφ2による各スイッチの制御により、サンプルホールド回路２及び３において、パルスφ1が「Ｈ」レベルであり、パルスφ2が「Ｌ」レベルであるとき、出力端子１７に対して、ホールド回路２７の出力端子２４の出力信号が出力され、出力端子１８に対して、出力端子２５の出力信号が出力される。
【００４１】
これにより、パルスφ1及びφ2のタイミングにより、サンプルホールド回路２及び３が交互に出力状態となり出力される出力信号を合成し、この合成結果として出力端子１７から出力される出力信号には、図６に示す波形図から判るように、図４及び図５に示した波形図における大きなスパイク成分を確認することができず、正弦波信号が得られている。
同様に、パルスφ1及びφ2のタイミングにより、サンプルホールド回路２及び３が交互に出力状態となり出力される出力信号を合成し、この合成結果として出力端子１８から出力される出力信号には、図７に示す波形図から判るように、図４及び図５に示した波形図における大きなスパイク成分を確認することができず、正弦波信号が得られている。図６及び図７において、縦軸が電圧であり、横軸が時刻である。
したがって、上述したサンプルホールド回路２及び３を設けたチョッパアンプ回路の構成により、入力信号をチョッピングして、増幅した後に合成した出力信号における高調波歪を、従来例に比較して大幅に抑制することができる。
【００４２】
上述したホールド回路２６としては、図８に示すように、コンデンサ２６１及びオペアンプ２６２で構成される、増幅器１の＋側出力端子２０の電圧レベルをホールドするホールド部と、コンデンサ２６３及びオペアンプ２６４で構成される、増幅器１の−側出力端子２１の電圧レベルをホールドするホールド部とから構成するようにしてもよい。
同様に、ホールド回路２７としては、図８に示すように、コンデンサ２７１及びオペアンプ２７２で構成される、増幅器１の−側出力端子２１の電圧レベルをホールドするホールド部と、コンデンサ２７３及びオペアンプ２７４で構成される、増幅器１の＋側出力端子２０の電圧レベルをホールドするホールド部とから構成するようにしてもよい。
【００４３】
コンデンサ２６１は一端がオペアンプ２６２の＋入力端子に、他端が接地点に接続され、コンデンサ２６３は一端がオペアンプ２６２の−出力端子に、他端が接地点に接続されている。コンデンサ２６１は増幅器１の出力端子２０の電圧レベルをスイッチ２８ａがオン状態の際に保持し、コンデンサ２６３は増幅器１の出力端子２１の電圧レベルをスイッチ２８ｂがオン状態の際に保持する。コンデンサ２７１は一端がオペアンプ２７２の＋入力端子に、他端が接地点に接続され、コンデンサ２７３は一端がオペアンプ２７２の−出力端子に、他端が接地点に接続されている。コンデンサ２７１は増幅器１の出力端子２１の電圧レベルをスイッチ２９ａがオン状態の際に保持し、コンデンサ２７３は増幅器１の出力端子２０の電圧レベルをスイッチ２９ｂがオン状態の際に保持する。
また、サンプルホールド回路２及び３各々は、それぞれホールド回路２６及び２７を使用した上述の構成に限らず、利得１以上の利得を有するサンプルホールド回路を用いても、上述した本実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００４４】
また、図８に示す増幅器１は、増幅率を１０倍としたときの、構成を示している。オペアンプ１ａの出力端子（出力端子２０）と−側入力端子との間に９０ｋΩの抵抗１ｃを介挿し、オペアンプ１ａの＋側入力端子がスイッチ１１ａの出力側端子に接続されている。オペアンプ１ｂの出力端子（出力端子２１）と−側入力端子との間に９０ｋΩの抵抗１ｄを介挿し、オペアンプ１ｂの＋側入力端子がスイッチ１１ｂの出力側端子に接続されている。オペアンプ１ａの−側入力端子と、オペアンプ１ｂの−側入力端子との間に２０ｋΩの抵抗１ｅが介挿されている。ここで、増幅率及び増幅器１の構成はこれに限るものではない。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の一実施形態によるチョッパアンプ回路の構成例を示すブロック図である。
【図２】図１に示す増幅器１における＋出力端子２０から出力される増幅信号の波形図である。
【図３】図１に示す増幅器１における−出力端子２１から出力される増幅信号の波形図である。
【図４】図１に示すホールド回路２６における出力端子２２から出力される信号の波形図である。
【図５】図１に示すホールド回路２７における出力端子２４から出力される信号の波形図である。
【図６】図１に示す出力端子１７から出力される出力信号の波形図である。
【図７】図１に示す出力端子１８から出力される出力信号の波形図である。
【図８】本発明の一実施形態によるチョッパアンプ回路の構成例の詳細を示すブロック図である。
【図９】従来のチョッパアンプ回路の構成を示すブロック図である。
【図１０】図９におけるチョッパアンプ回路の各部における信号の周波数特性を説明する概念図である。
【図１１】入力端子１５に与える入力信号の波形を示す波形図である。
【図１２】入力端子１６に与える入力信号の波形を示す波形図である。
【図１３】図９の出力端子１７から出力される出力信号の波形を示す波形図である。
【図１４】図９の増幅回路１の＋出力端子３０から出力される増幅信号の波形を示す波形図である。
【図１５】図９の増幅回路１の−出力端子３１から出力される増幅信号の波形を示す波形図である。
【符号の説明】
【００４６】
１…増幅器
１ａ，１ｂ，２６２，２６４，２７２，２７４…オペアンプ
１ｃ，１ｄ，１ｅ…抵抗
２，３…サンプルホールド回路
１１…チョッパ回路
１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ…スイッチ
１５，１６…入力端子
１７，１８…出力端子
２６，２７…ホールド回路
２８ａ，２８ｂ，２８ｃ，２８ｄ…スイッチ
２９ａ，２９ｂ，２９ｃ，２９ｄ…スイッチ
２６１，２６３，２７１，２７３…コンデンサ
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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