[发明专利]模拟先入先出存储器和开关器件

说明书

本发明涉及模拟先入先出(FIFO)存储器，特别是涉及消除写入时和读出时的模拟信号的误差，提高模拟先入先出(FIFO)存储器的精度的技术。

如所周知，现有的电视信号处理技术用模拟电路实现。在电视信号处理技术中，也是近年来最新发展起来的一种技术是Y/C分离技术。所谓Y/C分离，就是从彩电信号中分离辉度信号(Y信号)和色差信号(C信号)的技术。Y/C分离以往用现有的模拟带通滤波器或模拟带阻滤波器来进行。但近些年实现了巧妙地利用彩电信号性质的Y/C分离。

用图26说明上述Y/C分离。图26(a)示出的是NTSC(制式)彩电信号的频谱。如图26(a)所示，NTSC彩电信号之内辉度信号的频谱，用NTSC彩电信号水平同步信号的频率调制之后，分布在从DC到4.2MHz附近。对此，色差信号的频谱，同样地用NTSC彩电信号水平同步信号的频率进行调制后分布为使得对以3.57954MHz为中心的辉度信号变成宛如套管(いれこ)一样。因此，为了分离出这一辉度信号(Y信号)和色差信号(C信号)，只要能实现具有图26(c)所示的那种传输函数的滤波器即可。

为此，如图27(a)所示，只要使NTSC彩电信号(NTSC composite)仅仅延迟该NTSC彩电信号的水平同步信号的一个周期后再与原来的NTSC彩电信号进行加法或减法运算即可。就是说，为了实现上述那样的Y/C分离，就需要模拟的存储器电路，以使NTSC彩电信号的水平同步信号延迟一个周期。  

现有技术把CCD电路用作这样的模拟的存储器电路。然而，由于CCD电路要用与制造双极晶体管、CMOS晶体管的硅工艺不同的工艺技术进行制造，故存在着不能与双极晶体管或CMOS晶体管在同一个硅大圆片上形成的这样的问题。为此，在现有的TV信号LSI中，如图27(b)所示，必须外加一个用CCD电路构成的模拟存储器来实现NTSC彩电信号处理电路。

于是，进行了用双极晶体管或CMOS晶体管电路构成模拟FIFO存储器，企图实现图27(c)所示的那种单片TV信号LSI的尝试。

图28(a)是现有的模拟FIFO存储器的基本构成图(发表于Ken A.Nishimura et al.“A Monolithic Analog Video Comb Filter in 1.2-μmCMOS”，IEEE Journal of Solid-State，Vol.28，No.12，December 1993，pp1331-1339)。在图28(a)中，标号1是具有连接存储单元10的存储器总线13A，13B的存储器总线电路；2是向存储器总线电路1的存储单元10中写入输入信号的，具有带开关的电容采样保持(SCSH)电路20和运放25的写入电路；3是从存储器总线电路1的存储单元10中读出输出信号的读出电路。存储器总线电路1具备有控制来自写入电路2的信号输入的输入装置15和控制输往读出电路3的信号输出的输出装置16。在这里，示于图28(a)的现有的模拟FIFO存储器，假定是用示于图28(b)的那种高电平有效的二相时钟信号φ1，φ2进行驱动的存储器。

在时钟信号φ1有效时，SCSH电路20使开关22a、22c变成导通状态并把输入模拟信号采样保持于电容元件21中。由于输出装置16的开关16A、16B变成导通状态，存储器总线13A、13B都变成模拟地电位，故已储存于存储单元10的电容元件11中的电荷，遵从电荷守恒定律，被转移到读出电路3的电容元件31上去。

其次，当时钟信号φ2变得有效时，由于SCSH电路20使开关22b、22d变成导通状态，电容元件21的两端变成模拟地电位，故电容元件21的电荷遵守电荷守恒定律被转移到存储单元10的电容元件11。不用说这时的输入装置15的开关15A、15B已变为导通状态。另外，这时读出电路3的模拟开关32也变成导通状态，已贮存于电容元件31中的电荷进行放电。当时钟信号φ1再次变成有效时，与上一次相同，已贮存于存储单元10的电容元件11中的电荷将遵守电荷守恒定律被转移到电容元件31上去。

借助于这种工作，由SCSH电路20所采样的模拟信号先暂存于存储单元10中，然后转移到读出电路3的电容元件31。在此倘令电容元件21的电容值的C1，令输入信号电压为Vin，则贮于电容元件21中的电荷量Qin将变为下式。