はじめに

デジタル回路設計において、Dフリップフロップ（DFF）は一般的なデータラッチとして広く使用されています。しかし、特定のアナログ・ミックスドシグナル（AMS）回路やADコンバータのフロントエンドなどでは、DFFの代わりにサンプリングホールド（Sample and Hold, S/H）ブロックを利用することが有効です。本記事では、DFFの代わりにS/Hブロックを使用する利点、動作原理、および具体的な設計について解説します。

DFFとサンプリングホールドブロックの違い

Dフリップフロップ（DFF）

DFFは、クロック信号に同期して入力データをラッチし、次のクロックエッジまで保持するデジタル回路です。

用途: データのレジスタ保持、同期回路、シフトレジスタなど。
特性: クロックが変化するたびにデータを更新。
長所: デジタル信号の正確なタイミング保持が可能。
短所: アナログ信号を直接扱えない。

サンプリングホールド（S/H）ブロック

S/Hブロックは、アナログ信号を一定時間サンプリングし、保持する回路です。

用途: ADコンバータの入力、アナログ信号の時間離散化。
特性: サンプリングタイミングに従ってアナログ値を保持。
長所: アナログ信号の保持が可能で、AD変換やアナログ処理に適用可能。
短所: 高速動作時にホールド容量のリークやチャージインジェクションの影響を受ける可能性。

MATLAB Simulinkでの実装