JPS5840918A - 電圧比較回路 - Google Patents
電圧比較回路Info
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- JPS5840918A JPS5840918A JP56138946A JP13894681A JPS5840918A JP S5840918 A JPS5840918 A JP S5840918A JP 56138946 A JP56138946 A JP 56138946A JP 13894681 A JP13894681 A JP 13894681A JP S5840918 A JPS5840918 A JP S5840918A
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- 230000000295 complement effect Effects 0.000 claims description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 13
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 2
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 238000006880 cross-coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K3/00—Circuits for generating electric pulses; Monostable, bistable or multistable circuits
- H03K3/02—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses
- H03K3/353—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use, as active elements, of field-effect transistors with internal or external positive feedback
- H03K3/356—Bistable circuits
- H03K3/356017—Bistable circuits using additional transistors in the input circuit
- H03K3/356034—Bistable circuits using additional transistors in the input circuit the input circuit having a differential configuration
Landscapes
- Manipulation Of Pulses (AREA)
- Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
- Amplifiers (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、主として相補型絶縁ゲート構成の半導体集積
回路上に実現するム/D変換器等に用い微小なる差のあ
る2つの電圧を比較しその大小に応じ九論理電圧を出力
させるのに適した電圧比較回路に関するものである。
回路上に実現するム/D変換器等に用い微小なる差のあ
る2つの電圧を比較しその大小に応じ九論理電圧を出力
させるのに適した電圧比較回路に関するものである。
従来、相補層絶縁ゲート構成の半導体集積回路に用いる
電圧比較回路としては、第1wJに示すとと(Mlを定
電流源とし、M2.Mmlを入力トランジスタとし、M
4.MSを電流it−型負荷として構成し九差動増幅回
路によシ端子λ3に加えられ九電圧の差に比例した出力
電圧を端子6から*b出し、これをM6を定電流負荷と
する反転増111)11によ!7更に増幅する2段構成
の増幅回路を使用していた。
電圧比較回路としては、第1wJに示すとと(Mlを定
電流源とし、M2.Mmlを入力トランジスタとし、M
4.MSを電流it−型負荷として構成し九差動増幅回
路によシ端子λ3に加えられ九電圧の差に比例した出力
電圧を端子6から*b出し、これをM6を定電流負荷と
する反転増111)11によ!7更に増幅する2段構成
の増幅回路を使用していた。
第1図をはじめ零履において使用するシンボル社、pチ
ャンネルトランジスタを第2図i@ 、 sチャンネル
トランジスタを第2図Thlのように定める。
ャンネルトランジスタを第2図i@ 、 sチャンネル
トランジスタを第2図Thlのように定める。
共にGと示したのがゲート、8と示したのがソース、D
と示したのがドレインである。この2段構成の増幅回路
によれば過電2000倍〜5ooo倍の利得が得られる
が、利得の余裕を得るため普通は更に反転増幅器12を
1段付加している。13は前記M1とM6を定電流領域
で動作させる丸めのバイアス電圧供給装置で、例えば第
3図のような回路で実現される。第3図の回路はMO8
) ?ンジスタのゲート電極とドレイン電極とを接続し
たいわゆるダイオード接続され九トランジスタを3個直
列に接続し、端子1と9の間に加えられる電源電圧を分
圧す、るものである。
と示したのがドレインである。この2段構成の増幅回路
によれば過電2000倍〜5ooo倍の利得が得られる
が、利得の余裕を得るため普通は更に反転増幅器12を
1段付加している。13は前記M1とM6を定電流領域
で動作させる丸めのバイアス電圧供給装置で、例えば第
3図のような回路で実現される。第3図の回路はMO8
) ?ンジスタのゲート電極とドレイン電極とを接続し
たいわゆるダイオード接続され九トランジスタを3個直
列に接続し、端子1と9の間に加えられる電源電圧を分
圧す、るものである。
かかる電圧比較回路は入力電圧差が減少するとそれにみ
あって増幅段数を増加させねばならず、集積回路内の占
有面積の増大、消費電力の増大を招く。さらに初段の差
動増幅器の同相電圧除去は万全とは言えず、入力電圧差
が数*V以下の場合、入力電圧の同相電圧成分が変化す
ると節点6の出とがある。また電源電圧が変動すると!
にも同じ現象が発生する。そのためかかる電圧比較回路
では数NY以下の差を識別することは不可能である欠点
を有する。
あって増幅段数を増加させねばならず、集積回路内の占
有面積の増大、消費電力の増大を招く。さらに初段の差
動増幅器の同相電圧除去は万全とは言えず、入力電圧差
が数*V以下の場合、入力電圧の同相電圧成分が変化す
ると節点6の出とがある。また電源電圧が変動すると!
にも同じ現象が発生する。そのためかかる電圧比較回路
では数NY以下の差を識別することは不可能である欠点
を有する。
本発明はかかる欠点を除去するため、非常に高感度な電
圧比較回路を少ない素子数によ〕実現する4のである。
圧比較回路を少ない素子数によ〕実現する4のである。
本発明紘、電流R2−を負荷に持つ差動増幅器と、電流
ミラーを構成するトランジスタと同極性のトランジスタ
2個を交叉結合してその共通ソース電極を電流ミラーの
接地電位まで間欠的に低下させる手段を有する79ツブ
70ツブ回路と、前記フリップ7−ツプ02つO陽極が
間欠的に低下するのに同期して強制的に等電位とする手
段と、これらに電圧を供給する手段と、をそれぞれ相補
瀝絶縁ゲートトラyジスタを用いて構成し、前記フリッ
プフロップ02つのドレイン電極をそれぞれ前記差動増
幅器の出力端に接続して構成した電圧比Ml1路である
。
ミラーを構成するトランジスタと同極性のトランジスタ
2個を交叉結合してその共通ソース電極を電流ミラーの
接地電位まで間欠的に低下させる手段を有する79ツブ
70ツブ回路と、前記フリップ7−ツプ02つO陽極が
間欠的に低下するのに同期して強制的に等電位とする手
段と、これらに電圧を供給する手段と、をそれぞれ相補
瀝絶縁ゲートトラyジスタを用いて構成し、前記フリッ
プフロップ02つのドレイン電極をそれぞれ前記差動増
幅器の出力端に接続して構成した電圧比Ml1路である
。
以下本発明を、具体的な回路例の一例を示す第4図およ
び端子16シよび17に加えるパルスのタイミングの一
例を示す第5図を用いて説明する。
び端子16シよび17に加えるパルスのタイミングの一
例を示す第5図を用いて説明する。
本夷論例では信号入力トランジスタM2 、MSとして
pチャンネルトランジスタを用い、これらのトランジス
タのソース電極に同じくpチャンネルトランジス2M1
のドレイン電極を接続し、さらにMlのソース電極を正
電源に接続しであるOMlのゲート電極には節点4を介
してバイアス電圧供給装置13を接続して一定電圧を供
給し、Mlを定電流回路として動作させるようにしであ
る。
pチャンネルトランジスタを用い、これらのトランジス
タのソース電極に同じくpチャンネルトランジス2M1
のドレイン電極を接続し、さらにMlのソース電極を正
電源に接続しであるOMlのゲート電極には節点4を介
してバイアス電圧供給装置13を接続して一定電圧を供
給し、Mlを定電流回路として動作させるようにしであ
る。
nチャンネルトランジスタM4 、MSは、そのゲート
電極をM4のドレイン電極に接続し、さらにM4 、M
Sのドレイン電極をそれぞれM 2 、 MSのドレイ
ン電極に接続し、カレントミラー負荷を持つC−MO8
差動増幅回路を構成している0M4.MSのドレイン電
極は、出力端5.6として外部に*シ出すと共に、出力
端5には塾チャンネルトランジスタMIOのゲート電極
およびMIIC+ドレイン電極を接続し、出力端6には
MIOのドレイン電極およびMllのダート電極を接続
した交叉結合を威している。MIO,Mllのソース電
極はnチャンネルトランジスタM12のドレイン電極と
接続しである。Ml2のソース電極は負−電源(端子9
)に接続し、そのゲート電極には端子16を介して第5
図に闇と示したようなパルスを供給する装置を接続して
[10,Mllの共通ソースを低下させる手段とする。
電極をM4のドレイン電極に接続し、さらにM4 、M
Sのドレイン電極をそれぞれM 2 、 MSのドレイ
ン電極に接続し、カレントミラー負荷を持つC−MO8
差動増幅回路を構成している0M4.MSのドレイン電
極は、出力端5.6として外部に*シ出すと共に、出力
端5には塾チャンネルトランジスタMIOのゲート電極
およびMIIC+ドレイン電極を接続し、出力端6には
MIOのドレイン電極およびMllのダート電極を接続
した交叉結合を威している。MIO,Mllのソース電
極はnチャンネルトランジスタM12のドレイン電極と
接続しである。Ml2のソース電極は負−電源(端子9
)に接続し、そのゲート電極には端子16を介して第5
図に闇と示したようなパルスを供給する装置を接続して
[10,Mllの共通ソースを低下させる手段とする。
また出力端5.6の間にはそれぞれnチャンネルトラン
ジスタM13のソース、ドレインをそれぞれ接続し、M
l3のゲート電極には第5図に同として示したようなパ
ルスを供給する装置を接続することによシ、フリップフ
ロップのドレイン電極を強制的に等電位とする手段とし
ている。
ジスタM13のソース、ドレインをそれぞれ接続し、M
l3のゲート電極には第5図に同として示したようなパ
ルスを供給する装置を接続することによシ、フリップフ
ロップのドレイン電極を強制的に等電位とする手段とし
ている。
これらの回路においてpチャンネルトランジスタと亀チ
ャンネルトランジスタとを全て逆にして構成することも
可能であシ、電源の極性を逆にすれば同じ機能を実現で
きる。
ャンネルトランジスタとを全て逆にして構成することも
可能であシ、電源の極性を逆にすれば同じ機能を実現で
きる。
−ま時刻−で紘パルス「イ」、「口」共に印加されてい
ない。この時入力端子2に3の電位よシも少し低い電圧
が印加され九とする。するとM2には廊より少し多い電
流が流れるので、出力端5の電圧は少し増加する。一方
、出力端6の方B 、M s K流れる電流社減少する
のに対しMSのゲート電圧は増大するので、通常入力電
圧差050倍以上の電圧降下を生ずる。そこで魁で端子
16に1イ”のパルスを印加してMl3を導通させると
節点Is□電位が降下し、フリップフロップが動作する
。ここでもしMllとMl2とを同一寸法に作りてあ−
)たとすれがゲート電圧が高い側のトランジス月01の
方が先に導通し、第5図に破線で示し大同のごとく出力
端6を低下させる。一方、M12tiゲート電圧が先に
低下していくために電流はほとんど流れず第5図に集線
で示し九r−旧のごとく最初の電圧を維持する。この7
リツプ7aツブは出力端5.60差に感応して動作する
ため、同相成分の変動には影響されない。ここで低電圧
側の最終電圧をトランジスタO閾値電圧よシ低くするた
め、MllおよびM 120チャンネル幅をチャンネル
長で除した商をM4およびMSについて同様にして求め
た値05倍以上にとるのが望ましい。まえ、出力端へ6
に付随する寄生容量が異なる。すなわち5に社M4゜M
Sのゲートが接続され、6に社これに和尚する容量がな
いといりた不均衡が存在するため、節点15の電位の降
下が出力端O電圧低下の速度よル著しく大きくなると動
作に不安定が生ずるので、MllおよびMl2のチャン
ネル幅をチャンネル長で除した商の半分以下とし、かつ
Ml、Mlについて同様にして求めた値よ)も大きくす
るのが望ましい。との電圧比較回路で紘次の比較動作に
入るためには第4図中に10と囲んで示した差動増@器
が純粋O差動増幅器として動作している状態で、第5図
「イ」のパルスを印加させねばならない。「イ」のパル
スを低下させるとMl3がオツし、Mllにはg*が流
れなくなり、出力端6の電位は上昇して差動増幅器に近
づくが、この充電時に%M5を通して電流が多く流れる
ため、差動増幅器の状態に復帰するのに時間がかかる。
ない。この時入力端子2に3の電位よシも少し低い電圧
が印加され九とする。するとM2には廊より少し多い電
流が流れるので、出力端5の電圧は少し増加する。一方
、出力端6の方B 、M s K流れる電流社減少する
のに対しMSのゲート電圧は増大するので、通常入力電
圧差050倍以上の電圧降下を生ずる。そこで魁で端子
16に1イ”のパルスを印加してMl3を導通させると
節点Is□電位が降下し、フリップフロップが動作する
。ここでもしMllとMl2とを同一寸法に作りてあ−
)たとすれがゲート電圧が高い側のトランジス月01の
方が先に導通し、第5図に破線で示し大同のごとく出力
端6を低下させる。一方、M12tiゲート電圧が先に
低下していくために電流はほとんど流れず第5図に集線
で示し九r−旧のごとく最初の電圧を維持する。この7
リツプ7aツブは出力端5.60差に感応して動作する
ため、同相成分の変動には影響されない。ここで低電圧
側の最終電圧をトランジスタO閾値電圧よシ低くするた
め、MllおよびM 120チャンネル幅をチャンネル
長で除した商をM4およびMSについて同様にして求め
た値05倍以上にとるのが望ましい。まえ、出力端へ6
に付随する寄生容量が異なる。すなわち5に社M4゜M
Sのゲートが接続され、6に社これに和尚する容量がな
いといりた不均衡が存在するため、節点15の電位の降
下が出力端O電圧低下の速度よル著しく大きくなると動
作に不安定が生ずるので、MllおよびMl2のチャン
ネル幅をチャンネル長で除した商の半分以下とし、かつ
Ml、Mlについて同様にして求めた値よ)も大きくす
るのが望ましい。との電圧比較回路で紘次の比較動作に
入るためには第4図中に10と囲んで示した差動増@器
が純粋O差動増幅器として動作している状態で、第5図
「イ」のパルスを印加させねばならない。「イ」のパル
スを低下させるとMl3がオツし、Mllにはg*が流
れなくなり、出力端6の電位は上昇して差動増幅器に近
づくが、この充電時に%M5を通して電流が多く流れる
ため、差動増幅器の状態に復帰するのに時間がかかる。
そこで時刻−でパルス(」を零に戻すと同時にパルス「
口」を端子17に印加し、Mloを導通させると出力端
5と6とは短絡され、電圧は短絡前にとの2つの端子に
加わりていえ電圧の中間値となる。すなわち、出力端5
は低下する。するとM4シよびMSのゲート電圧祉低下
する九めM4 、MSO抵抗は増大し、接地側に流れる
電流は減少する。したがって初期状態に戻る時間は、前
記操作をしない場合に比して数百倍以上早くなる。この
ようにするとパルスを零に戻す第5図の時刻−〇タイき
、ングの後すぐ次の比較に入るととができるようになる
ため、高速の()返し比較が可能となる。
口」を端子17に印加し、Mloを導通させると出力端
5と6とは短絡され、電圧は短絡前にとの2つの端子に
加わりていえ電圧の中間値となる。すなわち、出力端5
は低下する。するとM4シよびMSのゲート電圧祉低下
する九めM4 、MSO抵抗は増大し、接地側に流れる
電流は減少する。したがって初期状態に戻る時間は、前
記操作をしない場合に比して数百倍以上早くなる。この
ようにするとパルスを零に戻す第5図の時刻−〇タイき
、ングの後すぐ次の比較に入るととができるようになる
ため、高速の()返し比較が可能となる。
次に入力端子2が3よ〉少し高い場合について説明する
。この場合にはMlのゲート・ソース間電圧がMSのそ
れよりも小さいので、Mlに流れる電流はMSに流れる
電流よシも少なくなる。するとM4に流れる電流も減少
するから、出力端5の電圧が低下する。一方、MSに流
れる電流は増加するがゲート電圧は低下する大め、出力
端子6の電圧社入力電圧差に対し50倍以上増加する。
。この場合にはMlのゲート・ソース間電圧がMSのそ
れよりも小さいので、Mlに流れる電流はMSに流れる
電流よシも少なくなる。するとM4に流れる電流も減少
するから、出力端5の電圧が低下する。一方、MSに流
れる電流は増加するがゲート電圧は低下する大め、出力
端子6の電圧社入力電圧差に対し50倍以上増加する。
ここで端子16にパルス「イ」を印加すると節点15の
電圧が低下し、フリップ70ツブが動作する。これは館
511の時刻−のタイiyグである。すなわちMl2が
先に導通し、出力端5の電圧を急速に低下させる。する
とM4.M50ゲート電圧が低下しこの両ト2ンジスタ
に流れる電流を減少させるため、出力端6の電圧は上昇
し、MS 、MSのソース電圧に等しい電圧まで上昇す
る。一方出力端5はMl2.M130#ylll奮抵抗
と定電流源の電流との積で定まる電圧まで低下し、論理
状態が定まる。
電圧が低下し、フリップ70ツブが動作する。これは館
511の時刻−のタイiyグである。すなわちMl2が
先に導通し、出力端5の電圧を急速に低下させる。する
とM4.M50ゲート電圧が低下しこの両ト2ンジスタ
に流れる電流を減少させるため、出力端6の電圧は上昇
し、MS 、MSのソース電圧に等しい電圧まで上昇す
る。一方出力端5はMl2.M130#ylll奮抵抗
と定電流源の電流との積で定まる電圧まで低下し、論理
状態が定まる。
初期状態への復帰は時tstso場金と同じく端子17
にパルス「口」が印加されMIOが導通すると、出力端
へ6の電圧は論理状態での両出力電圧の中間O電圧とな
る。%/%壕中間電圧がパルス「イ」が印加される前よ
)も低ければ、M4.MSの抵抗値が増大してこれらに
流れる電流がパルス【」が印加される前よシも減少して
充電を加速し、高社れば抵抗値が減少して流れる電流が
増大するので放電が加速されるので、初期状態への復帰
が早くなる。
にパルス「口」が印加されMIOが導通すると、出力端
へ6の電圧は論理状態での両出力電圧の中間O電圧とな
る。%/%壕中間電圧がパルス「イ」が印加される前よ
)も低ければ、M4.MSの抵抗値が増大してこれらに
流れる電流がパルス【」が印加される前よシも減少して
充電を加速し、高社れば抵抗値が減少して流れる電流が
増大するので放電が加速されるので、初期状態への復帰
が早くなる。
第1図は従来用いられている差動増幅器lOと反転増幅
I! 11 、12を用いた電圧比較回路で、13はバ
イアス電圧供給装置である。第2図−1,(bla)ラ
ンジスタのシンぽルの説明図である。第3図はバイアス
電圧供給装置の回路例である。第4図は本発明の実施の
一例について示した回路図であシ、第5 IWI 、
H、$1 、 Hmは第4図の端子16および17に加
えるパルスのタインング図および出力電圧波形の一例を
示したものである。 図中MXXと記したのはトランジスタであシ、数字のみ
を付したのは節点もしくは端子である。 慴16a 第31 /F520
I! 11 、12を用いた電圧比較回路で、13はバ
イアス電圧供給装置である。第2図−1,(bla)ラ
ンジスタのシンぽルの説明図である。第3図はバイアス
電圧供給装置の回路例である。第4図は本発明の実施の
一例について示した回路図であシ、第5 IWI 、
H、$1 、 Hmは第4図の端子16および17に加
えるパルスのタインング図および出力電圧波形の一例を
示したものである。 図中MXXと記したのはトランジスタであシ、数字のみ
を付したのは節点もしくは端子である。 慴16a 第31 /F520
Claims (1)
- 電流ξ2−を負荷に持つ差動増幅器と、前記電流R2−
を構成するトランジスタと同極性のトランジスタ2個を
交さ結合してその共通ソース電極を電流!!フッ−接地
電位まで間欠的に低下させる手段を有する7リツプフロ
ツプ回路と、前記フリップ70ツブの2−)のドレイン
電極が間欠的に低下するのに同期して強制的に勢電位と
する手段とこれらに電圧を供給する手段と、をそれぞれ
相補型絶縁ゲートトランジスタを用いて前記7vツブフ
ロツプの2つの陽極をそれぞれ前記差動増幅器の出力端
に接続し良、ことを特徴とする電圧比較回路。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP56138946A JPS5840918A (ja) | 1981-09-03 | 1981-09-03 | 電圧比較回路 |
US06/414,724 US4511810A (en) | 1981-09-03 | 1982-09-03 | Voltage comparator circuit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP56138946A JPS5840918A (ja) | 1981-09-03 | 1981-09-03 | 電圧比較回路 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5840918A true JPS5840918A (ja) | 1983-03-10 |
JPH0345576B2 JPH0345576B2 (ja) | 1991-07-11 |
Family
ID=15233843
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP56138946A Granted JPS5840918A (ja) | 1981-09-03 | 1981-09-03 | 電圧比較回路 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4511810A (ja) |
JP (1) | JPS5840918A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103187957A (zh) * | 2011-12-28 | 2013-07-03 | 华润矽威科技(上海)有限公司 | 用于开关电源电路的复用器 |
Families Citing this family (31)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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JPS61107594A (ja) * | 1984-10-31 | 1986-05-26 | Toshiba Corp | センス増幅回路 |
US4716312A (en) * | 1985-05-07 | 1987-12-29 | California Institute Of Technology | CMOS logic circuit |
DE3565351D1 (en) * | 1985-06-28 | 1988-11-03 | Itt Ind Gmbh Deutsche | Inverter circuit realized by using cmos transistor technique |
JPS62192997A (ja) * | 1986-02-20 | 1987-08-24 | Toshiba Corp | カレントミラ−型センスアンプ |
US4717838A (en) * | 1986-11-14 | 1988-01-05 | National Semiconductor Corporation | High input impedance, high gain CMOS strobed comparator |
US4749955A (en) * | 1986-12-29 | 1988-06-07 | Delco Electronics Corporation | Low voltage comparator circuit |
BE1000707A7 (nl) * | 1987-06-30 | 1989-03-14 | Bell Telephone Mfg | Tweetoestandsinrichting en vergelijkingsinrichting waarin deze wordt gebruikt. |
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US4814642A (en) * | 1987-09-10 | 1989-03-21 | Trw Inc. | Switched impedance comparator |
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