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JPS5840918A - 電圧比較回路 - Google Patents

電圧比較回路

Info

Publication number
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
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
voltage
terminal
output terminal
transistors
potential
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP56138946A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH0345576B2 (ja
Inventor
Akira Yugawa
湯川 彰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Nippon Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp, Nippon Electric Co Ltd filed Critical NEC Corp
Priority to JP56138946A priority Critical patent/JPS5840918A/ja
Priority to US06/414,724 priority patent/US4511810A/en
Publication of JPS5840918A publication Critical patent/JPS5840918A/ja
Publication of JPH0345576B2 publication Critical patent/JPH0345576B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K3/00Circuits for generating electric pulses; Monostable, bistable or multistable circuits
    • H03K3/02Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses
    • H03K3/353Generators 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
    • H03K3/356Bistable circuits
    • H03K3/356017Bistable circuits using additional transistors in the input circuit
    • H03K3/356034Bistable 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。

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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
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。
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。
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。
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。
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。
−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。
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。
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。
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。
【図面の簡単な説明】
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

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  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。
JP56138946A 1981-09-03 1981-09-03 電圧比較回路 Granted JPS5840918A (ja)

Priority Applications (2)

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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

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JP56138946A JPS5840918A (ja) 1981-09-03 1981-09-03 電圧比較回路

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JPS5840918A true JPS5840918A (ja) 1983-03-10
JPH0345576B2 JPH0345576B2 (ja) 1991-07-11

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