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Dokumentenidentifikation DE4218619A1 25.02.1993
Titel Abtast- und Haltekreis, Pufferschaltung und Abtast- und Haltevorrichtung unter Verwendung dieser Schaltungen
Anmelder Mitsubishi Denki K.K., Tokio/Tokyo, JP
Erfinder Miki, Takahiro;
Kumamoto, Toshio, Itami, Hyogo, JP
Vertreter Prüfer, L., Dipl.-Phys., Pat.-Anw., 8000 München
DE-Anmeldedatum 05.06.1992
DE-Aktenzeichen 4218619
Offenlegungstag 25.02.1993
Veröffentlichungstag im Patentblatt 25.02.1993
IPC-Hauptklasse G11C 27/00
Zusammenfassung Die positive und die negative Ausgangsseite einer Differentialschaltung (3) in einem Abtast- und Haltekreis (100) sind über Schaltvorrichtungen (4 und 5) mit Kondensatoren (6 und 7) verbunden. Weiter sind die Kollektoren zweier Eingangstransistoren (203 und 204) einer Pufferschaltung (300), die mit dem Abtast- und Haltekreis (100) verbunden sind, durch eine Kollektoransteuerungs-Differentialschaltung (209) derart verbunden, daß die Kollektor-Basis-Spannungen der beiden Eingangstransistoren (203 und 204) einander gleich sind. Damit kann ein Abtast- und Haltekreis mit stabilem Betrieb bei beliebiger Verstärkung bereitgestellt werden. Außerdem sind die (zeitabhängigen) Verschiebungen der Ausgangswerte von den Kondensatoren (6 und 7) bei dem Abtast- und Haltekreis (100) infolge der Wirkung der Pufferschaltung (300) einander gleich.

Beschreibung[de]

Die Erfindung bezieht sich auf einen Abtast- und Haltekreis, eine Pufferschaltung und eine Abtast- und Haltevorrichtung unter Verwendung dieser Schaltungen.

Fig. 7 zeigt einen Abtast- und Haltekreis, wie er z. B. in IEEE International Solid-State Circuit Conference Digest of Technical Papers 1990, S. 164 beschrieben ist. Der Abtast- und Haltekreis nach Fig. 7 ist vom Differential-Typ und liefert eine Ausgangsspannungsdifferenz entsprechend einer Eingangsspannungsdifferenz. Wie die Abbildung zeigt, sind Eingangsanschlüsse 1 und 2 über Schaltvorrichtungen 101 und 102 mit einer positiven Eingangsseite 301 und einer negativen Eingangsseite 302 einer Verstärkerschaltung 3 verbunden. Die positive Eingangsseite 301 und die negative Eingangsseite 302 sind weiter über Schaltvorrichtungen 103 und 104 mit einer positiven Ausgangsseite 303 und einer negativen Ausgangsseite 304 der Differentialschaltung verbunden. Ein Kondensator 105 ist zwischen die positive Ausgangsseite 303 und die negative Ausgangsseite 304geschaltet.

Allgemein umfaßt der Betrieb eines Abtast- und Haltekreises eine Abtastperiode, in der ein Ausgang dem Eingang folgt, und eine Halteperiode, in dem der Ausgang am Ende der Abtastperiode aufrecht erhalten wird. Zuerst wird der Betrieb der Differentialschaltung im allgemeinen beschrieben. Die Differentialschaltung liefert eine Potentialdifferenz entsprechend einer Potentialdifferenz zwischen den Eingangsanschlüssen als Potentialdifferenz zwischen den Ausgangsanschlüssen. Wenn die Potentiale auf der positiven und der negativen Eingangsseite der Differentialschaltung mit Vi&spplus; und Vi&supmin; und die Potentiale auf der positiven und negativen Ausgangsseite mit Vo&spplus; und Vo&supmin; bezeichnet sind, wird der Betrieb der Differentialschaltung durch die folgenden Gleichungen (1) und (2) dargestellt:

Vo&spplus; = Voc + (A/2) (Vi&spplus; - Vi-) (1)

Vo- = Voc - (A/2) (Vi&spplus; - Vi-) (2)

Wenn Vi&spplus; = Vi- ist, sind die Spannungen auf der positiven und negativen Ausgangsseite beide Voc ( im folgenden wird die Spannung Voc als gleichphasige Ausgangsspannung bezeichnet). In den Gleichungen (1) und (2) bezeichnet das Bezugszeichen A die Verstärkung der Ausgangspotentialdifferenz bezüglich der Eingangspotentialdifferenz, d. h. die differentielle Verstärkung.

Im folgenden wird der Betrieb des herkömmlichen Abtast- und Haltekreises nach Fig. 7 beschrieben. Dabei sei angenommen, daß die differentielle Verstärkung A des Differentialkreises auf etwa 1 gesetzt sei.

In der Abtastperiode sind die Schaltvorrichtungen 101 und 102 im EIN-Zustand (leitenden Zustand) und die Schaltvorrichtungen 103 und 104 sind im AUS-Zustand (Trennzustand). Daher folgt die Ausgangspotentialdifferenz zwischen der positiven Ausgangsseite 303 und der negativen Ausgangsseite 304 in der Abtastperiode der zwischen den Eingangsanschlüssen 1 und 2 anliegenden Eingangsspannungsdifferenz derart, daß sie gleich der Eingangsspannungsdifferenz ist.

In der Halteperiode werden die Schaltvorrichtungen 101 und 102 ausgeschaltet, und die Schaltvorrichtungen 103 und 104 werden eingeschaltet. Die Ausgangspotentialdifferenz des Differentialkreises 3 zum Zeitpunkt des Schaltens der Schaltvorrichtungen 101 bis 104 wird durch den Kondensator 105 aufrechterhalten. Danach wird die Ausgangspotentialdifferenz zwischen der positiven der Ausgangsseite 303 und der negativen Ausgangsseite 304 in der Halteperiode aufrechterhalten, bis die Eingangspotentialdifferenz des Differentialkreises 3 sich ändert. In der Halteperiode sind die positive Ausgangsseite 303 und die negative Ausgangsseite 301 durch die Schaltvorrichtungen 103 und 104 verbunden, und die negative Ausgangsseite 304 und die negative Eingangsseite 302 sind miteinander verbunden, und damit ist der Ausgang des Differentialkreises 3 mit dessen Eingangsseite positiv rückgekoppelt. Daher wird, wenn die differentielle Verstärkung A der Differentialschaltung 3 exakt 1 ist, die Eingangspotentialdifferenz des Differentialkreises 3 nicht verändert, und damit kann die Ausgangspotentialdifferenz aufrecht erhalten werden.

In der Abtastperiode taucht beim herkömmlichen Abtast- und Haltekreis das folgende Problem auf, wenn die differentielle Verstärkung der Differentialschaltung 3 nicht exakt 1 ist. Es sei beispielsweise angenommen, daß die Ausgangspotentialdifferenz der Differentialschaltung 3 zum Zeitpunkt des Schaltens der Schaltvorrichtungen 101 und 104 1 und die differentielle Verstärkung 1,01 sei. Es sei angenommen, daß die Differentialschaltung 3 eine Änderung im Eingangspotential binnen 5 ns differentiell auf die Ausgangsseite übertrage, und es sei weiter angenommen, daß es in den Schaltvorrichtungen 101 bis 104 und den anderen Abschnitten keine Verzögerung gebe. Die Ausgangspotentialdifferenz der Differentialschaltung 3 zum Zeitpunkt des Übergangs von der Abtastperiode in die Halteperiode ist 1V. Diese Ausgangspotentialdifferenz wird auf die Eingangsseite der Differentialschaltung 3 übertragen und um die differentielle Verstärkung von 1,01 verstärkt, so daß die Potentialdifferenz auf der Ausgangsseite der Differentialschaltung 3 nach dem Verstreichen von 5 ns 1,01 V wird. Diese Ausgangspotentialdifferenz von 1,01V wird wieder auf die Eingangsseite der Differentialschaltung 3 als Eingangspotentialdifferenz zurückgegeben. Daher nimmt nach dem Verstreichen von weiteren 5 ns die Potentialdifferenz auf der Ausgangsseite einen Wert von 1,0201 V an. Auf diese Weise wächst die im Kondensator 105 gehaltene Potentialdifferenz mit zunehmender Zeitdauer an, wie in Fig. 8 gezeigt. In Fig. 8 zeigen die gepunkteten Linien 106&min; und 107&min; Potentialänderungen im idealen Fall von A = 1, und die durchgezogenen Linien 106 und 107 zeigen Potentialänderungen, wenn A > 1 ist. Die gepunktete Linie 106&min; und die durchgezogene Linie 106 zeigen Potentiale auf der positiven Ausgangsseite 103, und die gepunktete Linie 107&min; und die durchgezogene Linie 107 zeigen Potentiale auf der negativen Ausgansseite 304.

Wie oben beschrieben, gibt es bei dem in Fig. 7 gezeigten herkömmlichen Abtast- und Haltekreis während der Halteperiode eine positive Rückkopplung der Differentialschaltung 3, so daß es unmöglich ist, anfangs die Verstärkung des Abtast- und Haltekreises abweichend von 1 einzustellen, und sogar, wenn die Verstärkung infolge von Abweichungen bei der Herstellung ungewollt geringfügig von 1 abweicht, wird der Ausgang instabil.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 9 und 10 wird nun eine herkömmliche Pufferschaltung unter Verwendung eines Emitterfolgers beschrieben. Eine Emitterfolgerschaltung hat eine hohe Eingangsimpedanz und eine niedrige Ausgangsimpedanz und ist als Einrichtung zur Verbesserung der Treibfähigkeit von Eingangssignalen weitverbreitet. Die in den Fig. 9 und 10 gezeigte Ausgangspufferschaltung enthält zwei Sätze von Emitterfolgerschaltungen. Eine Emitterfolgerschaltung enthält einen npn-Bipolartransistor 203 und eine Konstantstromschaltung 205. Die andere Emitterfolgerschaltung enthält einen npn-Bipolartransistor 204 und eine Konstantstromschaltung 206. Die Kollektoren der Transistoren 203 und 204 sind mit der gleichen Stromversorgung (Stromversorgungsspannung Vcc) verbunden. Der Emitter des Transistors 2o3 ist mit der Konstantstromschaltung 205 verbunden, und der Emitter des Transistors 204 ist mit der Konstantstromschaltung 206 verbunden. Die Konstantstromschaltungen 205 und 206 haben die gleichen Stromwerte. Die Basis des Transistors 203 ist mit einem Eingangsanschluß 201 und die Basis des Transistors 204 ist mit dem Eingangsanschluß 202 verbunden.

Wie Fig. 9 zeigt, sind die Eingangsanschlüsse 201 und 202 der Pufferschaltung 200 mit einer Spannungserzeugungsschaltung 199 mit hoher Ausgangsimpedanz verbunden. Die Spannungserzeugungsschaltung 199 weist Ausgangsimpedanzen 197 und 198 auf, die gleich sind und einen relativ hohen Widerstandswert haben. Wie Fig. 10 zeigt, sind die Eingangsanschlüsse 201 und 202 mit einer Spannungserzeugungsschaltung 180 unter Verwendung von Kondensatoren verbunden. Die Spannungserzeugungsschaltung 180 weist Kondensatoren C1 und C2 auf, die die gleichen Kapazitätswerte haben. Eine Elektrode des Kondensators C1 ist mit dem Eingangsanschluß 201 und eine Elektrode des Kondensators C2 ist mit dem Eingangsanschluß 202 verbunden. Die andere Elektrode beider Kondensatoren C1 und C2 ist mit einer Bezugspotentialquelle, z. B. Masse verbunden. Die Kondensatoren C1 und C2 werden durch einen von Außen angelegten Aufladestrom aufgeladen. Nach der Vollendung des Aufladens der Kondensatoren C1 und C2 werden die in den Kondensatoren C1 und C2 aufrechterhaltenen Spannungen an die Basen der Transistoren 303 bzw. 204 angelegt.

Im folgenden wird der Betrieb der in den Fig. 9 und 10 gezeigten Pufferschaltung 200 beschrieben.

Da die Transistoren 203 und 204 den gleichen Emitterstrom haben, haben die Basis-Emitter-Spannung des Transistors 203 und die Basis-Emitter-Spannung des Transistors 204 den gleichen und einen konstanten Wert. Daher erscheint die Potentialdifferenz zwischen den Eingangsanschlüssen 201 und 202 der Pufferschaltung 200 direkt als Potentialdifferenz zwischen den Ausgangsknoten 207 und 208. Der Einfluß des Basisstroms Ib&spplus;, der durch den Transistor 203 fließt, und des Basisstroms Ib&supmin;, der durch den Transistors 204 fließt, wird im weiteren diskutiert.

Wie Fig. 9 zeigt, wird das Ausgangspotential der Spannungserzeugungsschaltung 199, d. h. die Potentiale an den Eingangsanschlüssen 201 und 202 der Pufferschaltung 200 durch Vx&spplus; bzw. VX- dargestellt, wenn die Basisströme der Transistoren 203 und 204 0 sind. Wie Fig. 9 zeigt, fließen über die Ausgangsimpedanzen bzw. -widerstände 197 und 198 der Spannungserzeugungsschaltung 199 Basisströme Ib&spplus; und Ib&supmin;, die Spannungsabfälle Ib&spplus;Φr und Ib-Φr verursachen. Wenn die Basisströme der Transistoren 203 und 204 gleich sind, sind die Spannungsabfälle ebenfalls gleich. Daher fallen die beiden Ausgangswerte der Spannungserzeugungsschaltung 199 infolge des Einflusses der Basisströme der Transistoren 203 und 204 ab. Die Potentialdifferenz wird jedoch nicht beeinflußt und bei (Vx&spplus;-V&supmin;) gehalten.

Wie Fig. 10 zeigt, verlieren während der Entladeperiode der Kondensatoren C1 und C2, wenn von den Kondensatoren C1 und C2 Basisströme Ib&spplus; und Ib&supmin; fließen, die Kondensatoren C1 und C2 ihre Ladungen, und Spannungsverschiebungen (IbΦt/C) und (Ib&supmin;; Φt/C) werden erzeugt. Das Bezugszeichen t stellt die vom Beginn der Entladungsperiode der Kondensatoren C1 und C2verstrichene Zeitspanne dar. Wenn die Basisströme Ib&spplus; und Ib&supmin; der Transistoren 203 und 204 die gleichen sind, sind die Ausgangsspannungsverschiebungen zu einem beliebigen Zeitpunkt gleich. Daher ist - unbeeinflußt durch die Ströme -, obgleich die beiden Ausgangswerte der Spannungserzeugungsschaltung 180 infolge des Einflusses der Basisströme der Transistoren 203 und 204 mit fortlaufender Zeit niedriger werden, die Differenz immer (Vx&spplus;-Vx&supmin;). Die Zeitabhängigkeit der beiden Ausgangsspannungen der Spannungserzeugungsschaltung 180 in diesem Idealfall sind durch die gepunkteten Linien 181&min; und 182&min; in Fig. 11 dargestellt.

Wie oben beschrieben, wird die Ausgangspotentialdifferenz der mit der Pufferschaltung 200 verbundenen Spannungserzeugungsschaltung 199 oder 180, wenn die Basisströme der beiden Transistoren 203 und 204 in der Pufferschaltung 200 dieselben sind, nicht beeinflußt. Wenn jedoch in Bipolartransistoren der Emitterstrom konstant ist, unterscheiden sich infolge eines sogenannten Früheffekts ("Early Effect") die Basisströme etwas, wenn die Kollektor-Basis-Spannungen unterschiedlich sind. Bei der in Fig. 9 und 10 gezeigten herkömmlichen Pufferschaltung 200 sind die Kollektoren der Transistoren 203 und 204 gemeinsam mit einer Stromversorgung mit einem konstanten Potential Vcc verbunden. Wenn jedoch die Basisspannungen sich voneinander unterscheiden, unterscheidet sich die Kollektor-Basis-Spannung des Transistors 203 von derjenigen des Transistors 204. Genauer gesagt gibt es, wenn die Basispotentiale der Transistoren 203 und 204 mit Vb&spplus; und Vb&supmin; und die Kollektor-Basis-Spannungen der Transistoren 203 und 204 mit Vcb&spplus; und Vcb- bezeichnet sind, die folgenden Beziehungen:

Vcb&spplus; = Vcc - Vb&spplus; (3)

Vcb- = Vcc - Vb- (4).

Dementsprechend ist die Differenz zwischen den Kollektor-Basis- Spannungen Vcb&spplus; und Vcb&supmin; dieser Transistoren durch

Vcb&spplus; - Vcb- = Vb&spplus; - Vb- (5)

dargestellt.

Allgemein unterscheidet sich, wenn an die Oberfläche eines pn- Überganges eines Bipolartransistors unterschiedliche Spannungen angelegt werden, wie durch die obige Gleichung ausgedrückt, die Breite der in diesem Bereich erzeugten Verarmungsschicht, wie bekannt ist. (Wenn die Sperrvorspannung groß ist, wird die Verarmungsschicht dick, und wenn die Spannung klein ist, wird die Verarmungsschicht dünner.) Infolge dieser Erscheinung unterscheiden sich die Basisbreiten. Die Fig. 12 und 13 zeigen schematisch diese Erscheinung. Wenn das Basispotential des Bipolartransistors 203 in Fig. 12 höher als das Basispotential des Bipolartransistors 204 in Fig. 13 ist, ist die Potentialdifferenz zwischen dem Kollektor und der Basis des Transistors 203 kleiner als die Potentialdifferenz beim Transistor 204. Daher wird eine dünnere Verarmungsschicht (der schraffierte Abschnitt in der Abbildung) zwischen Kollektor und Basis des Transistors 203 als diejenige des Transistors 204 erzeugt, und entsprechend wird die Basisbreite WB&spplus; des Transistors 203 größer als die Basisbreite WB&supmin; des Transistors 204.

Wenn das Stromverteilungs-Verhältnis des Emitterstroms zu Basis und Kollektor 1 : βF ist, ergibt sich der Wert F aus der folgenden Gleichung (6) (vgl. Gleichung (1.48) in "Analysis and Design of Analog Integrated Circuits" 2nd Edition John Wiley & Sons):

βF = 1/[{WB²/(2 ÓbDn)} + (Dp/Dn) (WB/Lp) (NA/ND)] (6)

in Gleichung (6) stellen die Bezugszeichen Óp, Dn und NA die Lebensdauer der Minoritätsladungsträger, den Diffusionskoeffizienten der Minoritätsladungsträger und die Störstellenkonzentration der Basis dar. Die Bezugszeichen LB, DP und ND bezeichnen die Diffusionslänge der Minoritätsladungsträger, den Diffusionskoeffizienten und die Störstellenkonzentration am Emitter. Wie aus Gleichung (6) deutlich wird, wird βF kleiner, wenn die Basisbreite WB größer wird, und ein größerer Strom wird auf die Basis verteilt. Der Basisstrom unterscheidet sich, wenn die Kollektor-Basis-Spannungen sich unterscheiden, auch dann, wenn die Emitterströme der Bipolartransistoren 203 und 204 die gleichen sind.

Bei dem in Fig. 9 gezeigten herkömmlichen Beispiel, bei dem die Spannungserzeugungsschaltung 199, die eine relativ hohe Ausgangsimpendanz aufweist, mit der Pufferschaltung 200 verbunden ist, bei dem unterschiedliche Basisströme durch die Emittelfolgertransistoren 203 und 204 fließen, erscheinen an den Ausgangsimpendanzen 197 und 198 unterschiedliche Spannungsabfälle, und damit unterscheidet sich die an der Eingangsseite 201, 202 auftretende Potentialdifferenz vom gewünschten Wert (Vx&spplus;-Vx&supmin;). Bei dem herkömmlichen Beispiel nach Fig. 10, bei dem eine Spannungserzeugungsschaltung 180, die mittels der an den Kondensatoren C1 und C2 gehaltenen Spannung eine Ausgangsspannung liefert, mit der Pufferschaltung 200 verbunden ist, sind die Spannungsverschiebungen der Kondensatoren C1 und C2 unterschiedlich voneinander, die Potentialdifferenz an den Eingangsanschlüssen 201 und 202 weicht vom gewünschten Wert (Vx&spplus;-VX&supmin;) ab, und sie verändert sich mit fortlaufender Zeit weiter. Die durchgezogenen Linien 181 und 182 in Fig. 11 zeigen schematisch diese Erscheinung.

Wie oben beschrieben, gibt es bei dem herkömmlichen Abtast- und Haltekreis nach Fig. 7 in der Halteperiode eine positive Rückkopplung zur Differentialschaltung 3, so daß es unmöglich ist, anfänglich die Verstärkung des Abtast- und Haltekreises anders als 1 zu wählen, und wenn die Verstärkung infolge von Herstellungstoleranzen leicht von 1 abweicht, wird der Ausgang instabil.

Bei der in den Fig. 9 und 10 gezeigten herkömmlichen Pufferschaltung 200 beeinflussen unterschiedliche Basisströme der Transistoren 203 und 204 die Ausgangsspannungsdifferenz der Spannungserzeugungsschaltung, wenn die mit der Pufferschaltung verbundene Spannungserzeugungsschaltung eine relativ hohe Ausgangsimpedanz aufweist oder wenn die Ausgangsspannung durch in Kondensatoren gehaltene Spannungen geliefert wird.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Abtast- und Haltekreis bereitzustellen, bei dem die Verstärkung beliebig eingestellt werden kann und der einen stabilen Ausgang liefert. Es ist weiter Aufgabe der Erfindung, eine Pufferschaltung bereitzustellen, bei der auch dann, wenn sie mit einer Spannungserzeugungsschaltung mit großer Ausgangsimpedanz verbunden ist oder die mit ihr vebundene Spannungserzeugungsschaltung eine durch die Spannungen in Kondensatoren gelieferte Ausgangsspannung abgibt, die Ausgangsspannungsdifferenz stabil ist. Weiter ist es Aufgabe der Erfindung, eine einen solchen Abtast- und Haltekreis und eine solche Pufferschaltung aufweisende, stabil arbeitende Vorrichtung (insbesondere eine Emitterfolgereinrichtung) bereitzustellen.

Der Abtast- und Haltekreis entsprechend der Erfindung weist eine Differentialschaltung, eine erste und eine zweite Schaltvorrichtung und einen ersten und einen zweiten Kondensator auf. Die Differentialschaltung weist einen ersten und einen zweiten Eingangsanschluß und einen ersten und einen zweiten Ausgangsanschluß auf, wobei die Ausgangsspannungsdifferenz zwischen dem ersten und dem zweiten Ausgangsanschluß sich entsprechend einer Eingangsspannungsdifferenz zwischen dem ersten und dem zweiten Eingangsanschluß ändert. Die erste und zweite Schaltvorrichtung werden während einer Abtastperiode eingeschaltet gehalten, und sie werden während einer Halteperiode ausgeschaltet gehalten. Eine Elektrode des ersten Kondensators ist über die erste Schaltvorrichtung mit dem ersten Ausgangsanschluß der Differentialschaltung verbunden, und die andere Elektrode ist mit einer Bezugsspannungsquelle verbunden. Eine Elektrode des zweiten Kondensators ist über die zweite Schaltvorrichtung mit dem zweiten Ausgangsanschluß der Differentialschaltung verbunden, und die andere Elektrode ist mit der Bezugsspannungsquelle verbunden.

Die Pufferschaltung entsprechend der vorliegenden Erfindung weist einen ersten und einen zweiten Bipolartransistor, eine erste und eine zweite Konstantstromquelle und eine Kollektorspannungssteuereinrichtung auf. Der erste Bipolartransistor empfängt an seiner Basis ein erstes Analogsignal. Der zweite Bipolartransistor empfängt an seiner Basis ein zweites Analogsignal. Die erste Konstantstromquelle ist mit dem Emitter des ersten Bipolartransistors verbunden. Die zweite Konstantstromquelle ist mit dem Emitter des zweiten Bipolartransistors verbunden und weist etwa den gleichen Stromwert wie die erste Konstantstromquelle auf. Die Kollektorspannungssteuereinrichtung steuert die Kollektorspannungen des ersten und des zweiten Bipolartransistors derart, daß die Kollektor-Basis-Spannung des ersten Bipolartransistors immer dieselbe wie die Kollektor- Basis-Spannung des zweiten Bipolartransistors ist.

Die Abtast- und Haltevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung enthält einen Abtast- und Haltekreis vom Differentialtyp zum Abtasten und Halten einer Spannungsdifferenz zwischen zwei ihr eingegebenen Analogsignalen und eine Pufferschaltung, die zwei Sätze von Emitterfolgerschaltungen aufweist und zwei Analogsignale aufnimmt, die durch den Abtast- und Haltekreis abgetastet und gehalten wurden, um zwei Analogsignale auszugeben, die eine Spannungsdifferenz aufweisen, die der Spannungsdifferenz zwischen diesen Analogsignalen entspricht. Der Abtast- und Haltekreis enthält eine Differentialschaltung, einen ersten und einen zweiten Schalter und einen ersten und einen zweiten Kondensator. Die Differentialschaltung weist einen ersten und einen zweiten Eingangsanschluß und einen ersten und einen zweiten Ausgangsanschluß auf, und die Ausgangsspannungsdifferenz zwischen dem ersten und dem zweiten Ausgangsanschluß ändert sich in Abhängigkeit von der Eingangsspannungsdifferenz zwischen dem ersten und dem zweiten Eingangsanschluß. Die erste und zweite Schalteinrichtung werden in der Abtastperiode eingeschaltet und in der Halteperiode ausgeschaltet gehalten. Eine Elektrode des ersten Kondensators ist über die erste Schaltvorrichtung mit dem ersten Ausgangsanschluß der Differentialschaltung verbunden, und die andere Elektrode ist mit einer Referenzpotentialquelle verbunden. Eine Elektrode des zweiten Kondensators ist über die zweite Schaltvorrichtung mit dem zweiten Ausgangsanschluß der Differentialschaltung verbunden, und die andere Elektrode ist mit der Referenzpotentialquelle verbunden. Die Pufferschaltung enthält einen ersten und einen zweiten Bipolartransistor, eine erste und eine zweite Konstantstromquelle und eine Kollektorstromsteuereinrichtung. Die Basis des ersten Bipolartransistors ist mit einer Elektrode des ersten Kondensators verbunden. Die Basis des zweiten Bipolartransistors ist mit einer Elektrode des zweiten Kondensators verbunden. Die erste Konstantstromquelle ist mit dem Emitter des ersten Bipolartransistors verbunden. Die zweite Konstantstromquelle ist mit dem Emitter des zweiten Bipolartransistors verbunden und hat etwa den gleichen Stromwert wie die erste Konstantstromquelle. Die Kollektorstromsteuereinrichtung steuert die Kollektorspannungen des ersten und zweiten Bipolartransistors derart, daß die Kollektor-Basis-Spannung des ersten Bipolartransistors immer dieselbe wie die Kollektor-Basis-Spannung des zweiten Bipolartransistors ist.

Bei dem Abtast- und Haltekreis entsprechend der vorliegenden Erfindung werden während des Überganges von der Abtastperoode in die Halteperiode die erste und zweite Schaltvorrichtung ausgeschaltet gehalten, so daß der erste und zweite Kondensator die Ausgangsspannung der Differentialschaltung halten. Demnach sind während der Halteperiode der erste und zweite Kondensator von der Differentialschaltung getrennt, und damit wird die Ausgangsspannung stabil.

Bei der Pufferschaltung entsprechend der Erfindung werden die Kollektorspannungen des ersten und des zweiten Bipolartransistors auch dann, wenn die Basispotentiale des ersten und des zweiten Bipolartransistors nicht dieselben sind, durch die Kollektorspannungssteuereinrichtung gesteuert, und damit sind die Kollektor-Basis-Spannungen des ersten und des zweiten Bipolartransistors immer dieselben. Damit sind die Basisspannungen des ersten und zweiten Bipolartransistors dieselben, und daher wird die Ausgangsspannungsdifferenz der Spannungserzeugungsschaltung, die mit der Pufferschaltung verbunden ist, nicht beeinflußt. Die Abtast- und Haltevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung enthält den Abtast- und Haltekreis und die Pufferschaltung, deren Funktion oben beschrieben wurde. Damit wird ihr stabiler Betrieb erreicht.

Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Erläuterung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren.

Von den Figuren zeigen

Fig. 1 den Aufbau eines Abtast- und Haltekreises entsprechend einer Ausführungsform,

Fig. 2 den Aufbau einer Abtast- und Haltevorrichtung entsprechend einer Ausführungsform,

Fig. 3 den Aufbau einer Abtast- und Haltevorrichtung entsprechend einer weiteren Ausführungsform,

Fig. 4 ein Schaltbild, das ein Beispiel für den Aufbau der in den Fig. 2 und 3 gezeigten Differentialschaltung 209 darstellt,

Fig. 5 ein Schaltbild, das ein weiteres Beispiel des Aufbaus der in den Fig. 2 und 3 dargestellten Differentialschaltung 209 angibt,

Fig. 6 den Aufbau einer Abtast- und Haltevorrichtung entsprechend einer weiteren Ausführungsform,

Fig. 7 den Aufbau eines herkömmlichen Abtast- und Haltekreises,

Fig. 8 die Betriebsweise eines herkömmlichen Abtast- und Haltekreises,

Fig. 9 den Aufbau einer herkömmlichen Pufferschaltung,

Fig. 10 den Aufbau einer herkömmlichen Pufferschaltung,

Fig. 11 den Betrieb einer Spannungserzeugungsschaltung 180, wie sie in Fig. 10 gezeigt ist,

Fig. 12 schematisch die Betriebszustände eines Transistors 203 aus den Fig. 9 und 10 und

Fig. 13 schematisch den Betrieb eines Transistors 204 aus den Fig. 9 und 10.

Fig. 1 zeigt den Aufbau eines Abtast- und Haltekreises nach einer Ausführungsform. Wie die Abbildung zeigt, sind Eingangsanschlüsse 1 und 2 direkt mit einer positiven Eingangsseite 301bzw. einer negativen Eingangsseite 302 einer Differentialschaltung 3 verbunden. Eine positive Ausgangsseite 303 und eine negative Ausgangsseite 304 der Differentialschaltung 3 sind über Schaltvorrichtungen 4 bzw. 5 mit einer Elektrode des Kondensators 6 bzw. einer Elektrode des Kondensators 7 verbunden. Die andere Elektrode des Kondensators 6 und diejenige des Kondensators 7 sind mit einer Bezugsspannungsquelle (z. B. Masse) verbunden. Ein Ausgang des Abtast- und Haltekreises 100 wird an den Ausgangsknoten 8 und 9 bereitgestellt, die mit einer Elektrode des Kondensators 6 bzw. einer Elektrode des Kondensators 7 verbunden sind. Nachfolgend wird der Betrieb der in Fig. 1 gezeigten Abtast- und Halteschaltung 100 beschrieben. In der Abtastperiode sind die Schaltvorrichtungen 4 und 5 eingeschaltet. Damit wird die Potentialdifferenz an den Ausgangsknoten 8 und 9 in der Abtastperiode dieselbe wie die Ausgangspotentialdifferenz der Differentialschaltung 3, und sie folgt der Differenz zwischen den an den Eingangsanschlüssen 1 und 2 angelegten Eingangsspannungen. Wenn die Halteperiode beginnt, werden die Schaltvorrichtungen 4 und 5 ausgeschaltet. Infolgedessen wird die Ausgangspotentialdifferenz im Moment des Umschaltens der Schaltvorrichtungen 4 und 5 durch die Kondensatoren 6 und 7 gehalten. Da die Kondensatoren 6 und 7 von diesem Zeitpunkt an durch die Schaltvorrichtungen 4 und 5 von der Differentialschaltung 3 getrennt sind, wird die Potentialdifferenz an den Ausgangsknoten 8 und 9 auch dann nicht beeinflußt, wenn die Eingangspotentialdifferenz der Differentialschaltung 3 sich ändert und sich demzufolge die Ausgangspotentialdifferenz ändert.

Die oben beschriebene Betriebsweise wird unabhängig von der differentiellen Verstärkung der Differentialschaltung 3 realisiert. Daher ist es, wenn die differentielle Verstärkung des Abtast- und Haltekreises als Ganzes zu erhöhen ist, lediglich erforderlich, die Verstärkung der Differentialschaltung 3 zu erhöhen. Im Vergleich dazu war es beim herkömmlichen Abtast- und Haltekreis nach Fig. 7 notwendig, die differentielle Verstärkung der Differentialschaltung 3 exakt bei 1 festzuhalten. Damit sollten, wenn die differentielle Verstärkung des Abtast- und Haltekreises als Ganzes zu erhöhen ist, Differentialverstärker kaskadenartig neu mit der Ausgangsseite der Differentialschaltung 3 verbunden werden. Wenn eine Pufferschaltung entsprechend der Erfindung, die nachfolgend beschrieben wird, mit den Ausgangsknoten 8 und 9 des Abtast- und Haltekreises nach Fig. 1 verbunden wird, können besonders stabile Ausgangswerte geliefert werden.

Fig. 2 zeigt den Aufbau einer Abtast- und Haltevorrichtung entsprechend einer Ausführungsform. Die in Fig. 2 gezeigte Abtast- und Haltevorrichtung enthält die in Fig. 1 gezeigte Abtast- und Halteschaltung 100, die mit einer Pufferschaltung 300 verbunden ist. Der Aufbau des Abtast- und Haltekreises 100 ist vollständig derselbe wie derjenige des in Fig. 1 gezeigten Abtast- und Haltekreises, und daher wird dessen Beschreibung nicht wiederholt. Nachfolgend wird der Aufbau der Pufferschaltung 300 beschrieben.

Die Pufferschaltung 300 weist - wie die herkömmliche Pufferschaltung 200 nach Fig. 9 und 10 - npn-Bipolartransistoren 203 und 204 und Konstantstromschaltungen 205 und 206 mit dem gleichen Stromwert auf. Die Pufferschaltung 300 enthält weiter eine Differentialschaltung 209. Die Kollektoren der Transistoren 203 und 204 sind mit dem positiven Ausgangsanschluß 210 bzw. negativen Ausgangsanschluß 211 der Differentialschaltung 209 verbunden. Die Basen der Transistoren 203 und 204 sind mit den Eingangsanschlüssen 201 bzw. 202 verbunden. Der Emitter des Transistors 203 ist mit der Konstantstromquelle 205 und dem positiven Eingangsanschluß 207 der Differentialschaltung 209 verbunden. Der Emitter des Transistors 204 ist mit der Konstantstromquelle 206 und dem negativen Eingangsanschluß 208 der Differentialschaltung 209 verbunden. Die Eingangsanschlüsse 201und 202 der Pufferschaltung 300 sind mit den Ausgangsknoten 8 bzw. 9 des Abtast- und Haltekreises 100 verbunden.

Fig. 3 zeigt den Aufbau einer Abtast- und Haltevorrichtung nach einer weiteren Ausführungsform. Bei der in Fig. 3 gezeigten Abtast- und Haltevorrichtung ist eine Pufferschaltung 400 mit einem Abtast- und Haltekreis 100 verbunden. Der positive Eingangsanschluß 207 der Differentialschaltung 209 in der Pufferschaltung 400 ist mit der Basis des Transistors 203 und dem Eingangsanschluß 201 verbunden. Der negative Eingangsanschluß 208 der Differentialschaltung 209 ist mit der Basis des Transistors 204 und dem Eingangsanschluß 202 verbunden. Der verbleibende Aufbau der Abtast- und Haltevorrichtung nach Fig. 3 ist derselbe wie der in Fig. 2 gezeigten Abtast- und Haltevorrichtung, und einander entsprechende Teile sind mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet. Daher wird deren Beschreibung nicht wiederholt.

Der Betrieb des Abtast- und Haltekreises nach Fig. 2 und 3 ist vollständig derselbe wie derjenige des in Fig. 1 gezeigten Abtast- und Haltekreises 100. Daher wird nachfolgend nur der Betrieb der in Fig. 2 gezeigten Pufferschaltung 300 und der in Fig. 3 gezeigten Pufferschaltung 400 beschrieben.

Wie die Fig. 2 und 3 zeigen, haben, da die Emitterströme der Transistoren 203 und 204 dieselben sind, die Basis-Emitter- Spannungen der Transistoren 203 und 204 denselben und einen konstanten Wert. Daher erscheint die Potentialdifferenz zwischen den Eingangsanschlüssen 201 und 202 direkt als die Potentialdifferenz zwischen dem positiven Eingangsanschluß 207 und dem negativen Eingangsanschluß 208 der Differentialschaltung 209. Die positiven und negativen Eingänge der Differentialschaltung 209 sind mit den Emittern der Transistoren 203 und 204 in Fig. 2 und direkt mit den Eingangsanschlüssen 201 und 202 in Fig. 3 verbunden. Daher ist bei der Pufferschaltung 300 nach Fig. 2 oder der Pufferschaltung 400 nach Fig. 3 die Eingangspotentialdifferenz der Differentialschaltung 209 gleich der Potentialdifferenz zwischen den Eingangsanschlüssen 201 und 202. Zu diesem Zeitpunkt werden positive und negative Ausgänge von der Differentialschaltung 209 entsprechend den obigen Geichungen (1) und (2) angelegt.

Genauer gesagt gelten, wenn die Basispotentiale der Transistoren 203 und 204 durch Vb&spplus; und Vb&supmin; und die Kollektor-Basis- Spannungen der Transistoren 203 und 204 durch Vcb&spplus; und Vcb- dargestellt sind, die folgenden Gleichungen:

Vcb&spplus; = Voc + (A/2) (Vb&spplus; - Vb-) - Vb&spplus; (7)

Vcb- = Voc + (A/2) (Vb&spplus; - Vb-) - Vn- (8)

Damit wird die Differenz zwischen den Kollektor-Basis-Spannungen Vcb&spplus; und Vcb&supmin; der Transistoren 203 und 204 durch:

Vcb&spplus; - Vcb- = (A - 1) (Vb&spplus; - Vb-) (9)

dargestellt.

In den obigen Gleichungen (7) bis (9) stellt das Bezugszeichen Voc die gleichphasige Ausgangsspannung der Differentialschaltung 209 dar, und A stellt die differentielle Verstärkung der Differentialschaltung 209 dar. Im Vergleich zur weiter oben angeführten Gleichung (5) ist, wenn die differentielle Verstärkung der Differentialschaltung 209 größer als 0 und kleiner als 2 ist, die Differenz zwischen der Kollektor-Basis-Spannung des Transistors 202 und der Kollektor-Basis-Spannung des Transistors 204 in der Pufferschaltung 300 oder 400 gemäß der Erfindung kleiner als bei der herkömmlichen Pufferschaltung 200. Infolgedessen ist bei den Pufferschaltungen 300 und 400 auch die Differenz zwischen den Basisströmen der Transistoren 203 und 204 kleiner. Daher sind in der Halteperiode die Verschiebungen der Ausgangsspannungen der Kondensatoren 6 und 7 im Abtast- und Haltekreis 100 etwa die gleichen. Infolgedessen beeinflussen die Pufferschaltungen 300 und 400 die Ausgangspotentialdifferenz der Abtast- und Halteschaltung 100 nicht, was einen stabilen Ausgang der Abtast- und Halteschaltung 100 gewährleistet. Besonders wenn die differentielle Verstärkung A der Differentialschaltung 209 nahe 1 ist, wird die Differenz zwischen der Kollektor-Basis-Spannung des Transistors 203 und der Kollektor-Basis-Spannung des Transistors 204 etwa 0, was einen bemerkenswerten Effekt erbringt. Die Ausgänge von den Pufferschaltungen 300 und 400 werden vom Emitter oder Kollektor des Transistors 203 bzw. dem Emitter oder Kollektor des Transistors 204, abgenommen.

In der Fachliteratur sind verschiedene Differentialschaltungen 209 mit der durch die obigen Gleichungen (1) und (2) dargestellten Funktion beschrieben. Dazu zählt das erwähnte Werk "Analysis and Design of Analog Integrated Circuits".

Fig. 4 ist ein Schaltbild, das ein Beispiel für den Aufbau der in den Fig. 2 und 3 dargestellten Differentialschaltung 209 zeigt. Da eine solche Differentialschaltung 209 bekannt ist, wird nur deren Betriebsweise kurz beschrieben. Wenn die Potentiale am positiven Eingangsanschluß 219 und dem negativen Eingangsanschluß 218 der Differentialschaltung 209 mit Vi&spplus; und Vi&supmin; bezeichnet sind, ist die Potentialdifferenz an beiden Enden des Widerstandes r1 (mit dem Widerstandswert REE) etwa dieselbe wie (Vi&spplus;-Vi&supmin;), und ein Strom (Vi&spplus;-Vi&supmin;)/REE fließt durch den Widerstand r1. Daher ist der durch den Lastwiderstand r2 (mit dem Widerstandswert RL), der mit dem Kollektor des Transistors Q1 verbunden ist, fließende Strom der Ausgangsstrom I der Konstantstromschaltung 209a, die mit dem Emitter des Transistors Q1 verbunden ist, plus dem Strom (Vi&spplus;-Vi&supmin;)/REE. Der zu einem Lastwiderstand r3 (mit dem Widerstandswert RL), der mit dem Kollektor des Transistors Q2 verbunden ist, fließende Strom ist der Ausgangsstrom I der Konstantstromschaltung 209b, die mit dem Emitter des Transistors Q2 verbunden ist, minus dem Strom (Vi&spplus;-Vi&supmin;)/REE. Damit folgt die Basisspannung Vb3 des Transistors Q3 und die Basisspannung Vb4 des Transistors Q4 den Gleichungen

Vb3 = Vcc - IΦRL + (RL/REE) (Vi&spplus; - Vi-) (10)

Vb4 = Vcc - IΦRL - (RL/REE) (Vi&spplus; - Vi-) (11),

wobei das Potential auf der Stromversorgungsseite der Lastwiderstände r2 und r3 Vcc ist.

Weiterhin sind, da infolge der Konstantstromschaltungen 205 und 206 (siehe Fig. 2 und 3) etwa derselbe Emitterstrom durch die Transistoren Q3 und Q4 fließt, die Beträge der Spannungsverschiebung längs Basis/Emitter der Transistoren Q3 und Q4 einander gleich. Dieser Verschiebungs-Betrag ist durch VBE dargestellt. Das Potential Vo&spplus; an der positiven Ausgangsseite 210 und das Potential Vo&supmin; an der negativen Ausgangsseite 211 der Differentialschaltung 209 werden jeweils dargestellt durch

Vo&spplus; = Vcc - IΦRL - VBE + (RL/REE) (Vi&spplus; - Vi-) (12)

Vo- = Vcc - IΦRL - VBE - (RL/REE) (Vi&spplus; - Vi-) (13).

Die obigen Gleichungen (12) und (13) sind dieselben wie die Gleichungen (1) und (2), wenn Voc = Vcc - IΦRL-VBE, A=2rL/REE. Wenn der Wert REE als REE = 2RL eingestellt wird, wird die differentielle Verstärkung A = 1.

Bei der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform müssen, da die Eingangsanschlüsse 207 und 208 der Differentialschaltung 209 direkt mit den Eingangsanschlüssen 201 und 202 der Pufferschaltung 400 verbunden sind, die Eingangsströme in die Differentialschaltung 209 einander gleich sein.

Fig. 5 zeigt einen Aufbau, bei den Sourcefolgerschaltungen 209c und 209d mit MOS-Transistoren dem Eingangsteil der in Fig. 4 gezeigten Schaltung hinzugefügt sind. Bei der in Fig. 5 gezeigten Differentialschaltung sind die Eingangsströme der Eingangsanschlüsse 218 und 219 beide 0, und damit ist sie für eine Ausführungsform wie die in Fig. 3 gezeigte brauchbar.

Fig. 6 zeigt einen Aufbau einer Abtast- und Haltevorrichtung entsprechend einer weiteren Ausführungsform. Anstelle der Differentialschaltung 209 in den oben beschriebenen Pufferschaltungen 300 und 400 enthält hier eine Pufferschaltung 500 npn-Bipolartransistoren Q5 und Q6 und Konstantstromschaltungen 212 und 213. Der Emitter des Transistors Q5 ist mit dem Kollektor des Transistors 203 und der Konstantstromschaltung 212 verbunden, und seine Basis ist mit dem Emitter des Transistors 203 verbunden. Der Emitter des Transistors Q6 ist mit dem Kollektor des Transistors 204 und der Konstantstromschaltung 213 verbunden, und seine Basis ist mit dem Emitter des Transistors 204 verbunden. Die Kollektoren der Transistoren Q5 und Q6 sind mit einer Bezugsspannungsquelle (z. B. Masse) verbunden. Die Ausgangsstromwerte der Konstantstromschaltungen 212 und 213 sind die gleichen, und sie werden größer als die Ausgangsstromwerte der Konstantstromschaltungen 205 und 206 gewählt.

Nachfolgend wird der Betrieb der in Fig. 6 gezeigten Pufferschaltung 500 beschrieben. Wie bei den Ausführungsformen nach den Fig. 2 und 3 fließt infolge der Konstantstromschaltungen 205 und 206 der gleiche und konstante Strom zu den Emittern der Transistoren 203 und 204. Daher sind die Basis-Emitter-Spannungen der Transistoren 203 und 204 die gleichen und konstant. Da der gleiche und konstante Strom infolge der Konstantstromschaltungen 212 und 213 zu den Emittern der Transistoren Q5 und Q6 fließt, haben die Basis-Emitter-Spannungen der Transistoren Q5 und Q6 den gleichen und einen konstanten Wert. Daher haben die Kollektor-Emitter-Spannungen der Transistoren 203 und 204 den gleichen und einen konstanten Wert. Da die Basis-Emitter-Spannungen der Transistoren 203 und 204 den gleichen und einen konstanten Wert haben, haben die Kollektor-Basis-Spannungen der Transistoren 203 und 204 den gleichen und konstanten Wert. Infolgedessen werden die Basisströme der Transistoren 203 und 204 gleich, und damit beeinflussen sie nicht die Ausgangspotentialdifferenz des Abtast- und Haltekreises 100.

Obwohl die in den Fig. 2, 3 und 6 gezeigten Pufferschaltungen 300, 400 und 500 mit dem Abtast- und Haltkreis 100 gemäß der Erfindung verbunden sind, können sie auch mit einer Spannungserzeugungsschaltung 199 mit hoher Ausgangsimpedanz wie nach Fig. 9 verbunden sein, wobei der gleiche Effekt erreicht wird.

Wie oben beschrieben, werden entsprechend der vorliegenden Erfindung die jeweiligen Ausgangsseiten einer Differentialschaltung über Schalteinrichtungen mit Kondensatoren verbunden, wodurch ein stabil arbeitender Abtast- und Haltekreis mit einer beliebigen Verstärkung bereitgestellt werden kann.

Außerdem sind bei der vorliegenden Erfindung die Kollektorspannungen zweier Emitterfolgertransistoren in einer Pufferschaltung durch Spannungssteuereinrichtungen derart gesteuert, daß die Kollektor-Basis-Spannungen der Emitterfolgertransistoren die gleiche werden und dadurch die Differenz der Eingangsströme der Basen der Emitterfolgertransistoren verringert werden kann. Dadurch wird eine Pufferschaltung bereitgestellt, bei der auch dann, wenn eine Spannungserzeugungsschaltung angeschlossen ist, die eine von den in einem Kondensator gehaltenen Spannungen abgeleitete Ausgangsspannung liefert oder eine hohe Ausgangsimpedanz aufweist, die Ausgangsspannungsdifferenz der Spannungserzeugungsschaltung nicht beeinflußt ist.


Anspruch[de]
  1. 1. Abtast- und Haltekreis vom Differentialtyp zum Abtasten und Halten einer Spannungsdifferenz zwischen zwei eingegebenen Analogsignalen mit

    einer ersten Differentialschaltung (3) mit einem ersten und zweiten Eingangsanschluß (301, 302) und einem ersten und einem zweiten Ausgangsanschluß (303, 304), bei der eine Differenz zwischen Ausgangsspannungen am ersten und zweiten Ausgangsanschluß entsprechend einer Differenz zwischen Eingangsspannungen am ersten und zweiten Eingangsanschluß verändert wird,

    einer ersten und einer zweiten Schaltvorrichtung (4, 5), die in einer Abtastperiode eingeschaltet und in einer Halteperiode ausgeschaltet sind,

    einem erstem Kondensator (6), dessen eine Elektrode über die erste Schalteinrichtung (4) mit dem ersten Ausgangsanschluß (303) der ersten Differentialschaltung (3) und dessen andere Elektrode mit einer Bezugsspannungsquelle verbunden ist und einem zweiten Kondensator (7), dessen eine Elektrode über die zweite Schalteinrichtung (5) mit dem zweiten Ausgangsanschluß (304) der ersten Differentialschaltung und dessen andere Elektrode mit der Bezugsspannungsquelle verbunden ist, wobei der erste und zweite Kondensator (6, 7) eine Ausgangsspannung der ersten Differentialschaltung (3) halten, wenn die erste und zweite Schalteinrichtung (4, 5) ausgeschaltet sind.
  2. 2. Abtast- und Haltekreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die differentielle Verstärkung der Differentialschaltung (3) auf einen beliebigen Wert gesetzt ist.
  3. 3. Pufferschaltung mit zwei Sätzen von Emitterfolgerschaltungen zur Ausgabe zweier analoger Signale mit einer Spannungsdifferenz, die der Spannungsdifferenz zwischen zwei eingegebenen analogen Signalen entspricht, mit

    einem ersten Bipolartransistor (203), der mit seiner Basis das erste analoge Signal aufnimmt,

    einem zweiten Bipolartransistor (204), der mit seiner Basis das zweite analoge Signal aufnimmt,

    einer ersten Konstantstromquelle (205), die mit dem Emitter des ersten Bipolartransistors (203) verbunden ist,

    einer zweiten Konstantstromquelle (206), die mit dem Emitter des zweiten Bipolartransistors (204) verbunden ist und etwa den gleichen Stromwert wie die erste Konstantstromquelle hat, und

    einer Kollektorspannungssteuereinrichtung (209, 212, 213, Q5, Q6) zum Steuern der Kollektorspannungen des ersten und des zweiten Bipolartransistors derart, daß die Kollektor-Basis- Spannung des ersten Bipolartransistors konstant dieselbe wie die Kollektor-Basis-Spannung des zweiten Bipolartransistors ist.
  4. 4. Pufferschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kollektorspannungssteuereinrichtung die Kollektorspannungen des ersten und zweiten Bipolartransistors auf der Grundlage der Emitterspannungen des ersten und zweiten Bipolartransistors steuert.
  5. 5. Pufferschaltung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kollektorspannungssteuereinrichtung eine zweite Differentialschaltung (209) zum Verändern der Differenz zwischen der Kollektorspannung des ersten Bipolartransistors und der Kollektorspannung des zweiten Bipolartransistors entsprechend einer Differenz zwischen der Emitterspannung des ersten Bipolartransistors und der Emitterspannung des zweiten Bipolartransistors aufweist.
  6. 6. Pufferschaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die differentielle Verstärkung der zweiten Differentialschaltung (209) zu etwa 1 gewählt ist.
  7. 7. Pufferschaltung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kollektorspannungssteuereinrichtung einen dritten Bipolartransistor (Q5), dessen Emitter mit dem Kollektor des ersten Bipolartransistors (203), dessen Basis mit dem Emitter des ersten Bipolartransistors und dessen Kollektor mit einer Bezugsspannungsquelle verbunden ist,

    einen vierten Bipolartransistor (Q6), dessen Emitter mit dem Kollektor des zweiten Bipolartransistors (204), dessen Basis mit dem Emitter des zweiten Bipolartransistors und dessen Kollektor mit der Bezugsspannungsquelle verbunden ist,

    eine dritte Konstantstromquelle (212), die mit dem Kollektor des ersten Bipolartransistors (203) und dem Emitter des dritten Bipolartransistors (Q5) verbunden ist, und

    eine vierte Konstantstromquelle (213), die mit dem Kollektor des zweiten Bipolartransistors (204) und dem Emitter des vierten Bipolartransistors (Q6) verbunden ist und annähernd den gleichen Stromwert wie die dritte Konstantstromquelle (212) hat, aufweist.
  8. 8. Pufferschaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und zweite Bipolartransistor (203, 204) npn-Bipolartransistoren und der dritte und vierte Bipolartransistor (Q5, Q6) pnp-Bipolartransistoren aufweisen.
  9. 9. Pufferschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kollektorspannungssteuereinrichtung die Kollektorspannungen des ersten und zweiten Bipolartransistors (203, 204) auf der Grundlage der Basisspannungen des ersten und zweiten Bipolartransistors steuert.
  10. 10. Pufferschaltung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kollektorspannungssteuereinrichtung eine dritte Differentialschaltung (209) zum Verändern einer Differenz zwischen der Kollektorspannung des ersten Bipolartransistors (203) und der Kollektorspannung des zweiten Bipolartransistors (204) entsprechend einer Differenz zwischen der Basisspannung des ersten Bipolartransistors und der Basisspannung des zweiten Bipolartransistors aufweist.
  11. 11. Pufferschaltung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die differentielle Verstärkung der dritten Differential-schaltung (209) zu etwa 1 gewählt ist.
  12. 12. Abtast- und Haltevorrichtung mit

    einem Abtast- und Haltekreis vom Differentialtyp (100) zum Abtasten und Halten einer Differenz zwischen den Spannungen zweier angelegter analoger Signale und

    einer Pufferschaltung (300, 400, 500), die zwei Sätze von Emitterfolgerschaltungen aufweist, die zwei analoge Signale, die durch den Abtast- und Haltekreis abgetastet und gehalten werden, aufnimmt und eine Spannungsdifferenz entsprechend der Spannungsdifferenz zwischen diesen beiden analogen Signalen hat, wobei der Abtast- und Haltekreis aufweist:

    eine erste Differentialschaltung (3) mit einem ersten und einem zweiten Eingangsanschluß (301, 302) und einem ersten und einem zweiten Ausgangsanschluß (303, 304), wobei eine Differenz zwischen den Ausgangsspannugen am ersten und zweiten Ausgangsanschluß entsprechend einer Differenz zwischen den Eingangsspannungen am ersten und zweiten Eingangsanschluß verändert wird,

    eine erste und eine zweite Schaltvorrichtung (4, 5), die in einer Abtastpriode eingeschaltet und in einer Halteperiode ausgeschaltet sind,

    einen ersten Kondensator (6), dessen eine Elektrode über die erste Schalteinrichtung (4) mit dem ersten Ausgangsanschluß (303) der ersten Differentialschaltung (3) und dessen andere Elektrode mit einer Bezugsspannungsquelle verbunden ist, und

    einen zweiten Kondensator (7), dessen eine Elektrode über die zweite Schaltvorrichtung (5) mit dem zweiten Ausgangsanschluß (304) der ersten Differentialschaltung (3) und dessen andere Elektrode mit der Bezugsspannungsquelle verbunden ist, wobei der erste und zweite Kondensator (6, 7) eine Ausgangsspannung von der ersten Differentialschaltung (3) halten, wenn die erste und die zweite Schaltvorrichtung (4, 5) ausgeschaltet sind, und die Pufferschaltung aufweist:

    einen ersten Bipolartransistor (203), dessen Basis mit einer Elektrode des ersten Kondensators (6) verbunden ist,

    einen zweiten Bipolartransistor (204), dessen Basis mit einer Elektrode des zweiten Kondensators (7) verbunden ist,

    eine erste Konstantstromquelle (205), die mit dem Emitter des ersten Bipolartransistors (203) verbunden ist,

    eine zweite Konstantstromquelle (206), die mit dem Kollektor des zweiten Bipolartransistors (204) verbunden ist und etwa den gleichen Stromwert wie die erste Konstantstromquelle (205) hat, und

    eine Kollektorspannungssteuereinrichtung (209, 212, 213, Q5, Q6) zum Steuern der Kollektorspannungen des ersten und zweiten Bipolartransistors derart, daß die Kollektor-Basis-Spannung des ersten Bipolartransistors konstant die gleiche wie die Kollektor-Basis-Spannung des zweiten Bipolartransistors ist.






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