JPH01228208A - シュミット・トリガ回路 - Google Patents

シュミット・トリガ回路

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JPH01228208A
JPH01228208A JP63055191A JP5519188A JPH01228208A JP H01228208 A JPH01228208 A JP H01228208A JP 63055191 A JP63055191 A JP 63055191A JP 5519188 A JP5519188 A JP 5519188A JP H01228208 A JPH01228208 A JP H01228208A
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transistor
collector
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input
positive feedback
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Shigeo Yoshizawa
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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明はシュミット;トリガ回路の回路構成に関し、特
に低電圧において、安定かつ高速で動作し、ページャ等
の1.0v程度の電源電圧で動作する電子機器に利用可
能なシュミット・トリガ回路の回路構成に関する。
〔従来の技術〕
従来、この種のシュミット・トリガ回路は第6図の様に
帰還抵抗R63をエミッタに有するトランジスタQ61
のベースに入力信号VrNを受け、このトランジスタQ
61にエミッタが共通に接続されるトランジスタQ62
0ベースをトランジスタQ61のコレクタに接続し、各
トランジスタQ0とQ、2のコレクタと定電圧電源V。
0との間に負荷抵抗R611Re2をそれぞれ接続し、
トランジスタQ62のコレクタから出力を取り出す構成
となっていた。
かかる従来回路の動作は以下の様に説明される。
第6図において、トランジスタQ61がOFF。
トランジスタQ6□がONの時、共通のエミッタ電位を
VB2とすると、 ・・・・・・(1) と表わせる。
ここでVCCは電源電圧、VBE、、2. Vcz2ハ
ソれぞれトランジスタQ6□のベース・エミッタ間電圧
、コレクタ・エミッタ間電圧であり、R11R21R3
はそれぞれ抵抗Rear R621Rs3の抵抗値とす
る。
入力VINを除々ニ高< L テV+w > Vtz 
+ Yet−+(VBE6゜1はトランジスタCL+の
オン時のベース・エミッタ間電圧)となった時、トラン
ジスタQ61はOFFからONに、逆にトランジスタQ
6□はONからOFFに状態が反転する。この状態の反
転は、エミッタ抵抗Rssを介して正帰還により行なわ
れるため、急速になされる。
次にトランジスタQ61がON、)ランンスタQ62が
OFFの時の共通エミッタ電位VEIは、トランジスタ
Qll+のベース電流を無視すれば、(Vcg置)ラン
ジスタQ81のコレクタ・エミッタ間電圧) 入力VINを除々に低くして状態が反転するのは、同様
にエミッタ抵抗Ra3を介しての正帰還によりなされる
〔発明が解決しようとする課題〕
上述した従来のシュミット・トリガ回路は、通常一方の
トランジスタを飽和させた状態で使用するため、正帰還
動作としているにもかかわらず、そのスイッチング速度
には高速性が期待できず、また、ヒステリシス幅はVB
E。。の値により決定される。しかしながら、一般には
VBHの値は安定と考えられているが、電源電圧1.0
v程度の低電圧においては数10mVのvBxの変動は
必ずしも無視できるものとはならず、特に温度依存性も
電源電圧に比して高く、従って、ヒステリシス幅が安定
に実現できないという欠点があった。
〔課題を解決するための手段〕
本発明のシュミット・トリガ回路は、縦続接続されたN
個(N22の整数)の差動対を構成する2N個のトラン
ジスタと、前記差動対の最終段において、差動対を構成
する2個のトランジスタの一方のコレクタに一端が接続
された第1の抵抗と、前記最終段において差動対を構成
する他方のトランジスタのコレクタと前記第1の抵抗の
他端とを直流的に接続する手段と、前記第1の抵抗の前
記他端に一端が接続され、他端が電源に接続された第2
の抵抗と、前記差動対の最終段の出力から入力に正帰還
をなすように接続された帰還ループを有している、 すなわち、本発明は、非飽和型の回路構成として高速性
を増し、コレクタ抵抗を帰還抵抗とする事でヒステリシ
ス幅の安定性を増している。
〔実施例〕
次に、本発明について図面を参照して説明する。
第1図は本発明の一実施例の回路図である。エミッタが
共通に定電流電源IQに接続されたトランジスタQll
I Q+□の一方のトランジスタQllのベースに入力
端子vxNを接続し、そのコレクタを他方のトランジス
タQ12のベースおよび出力端子V ouTに接続して
いる。トランジスタQllのコレクタは抵抗R,,,R
Hを介して定電圧電源V。0に接続され、トランジスタ
Q12のコレクタはこれら抵抗R11とR1□との接続
点に接続されている。
ここで、入力端子vrNはトランジスタQ11のベース
に接続されているが、初期状態として、トランジスタQ
llはOFF、これにエミッタが共通に接続され差動対
をなすトランジスタQ1□はONとなっている状態を考
える。本回路は定電流電源IQによりバイアスされてい
るから、トランジスタQ1□のベース電位VB21は ■B□1≠■。。−Iq”R12・・・・・・(3)(
Vcc:定電圧電源V。0の電圧値、I(1:定電流電
源IQの電流値、R1□;抵抗R12の抵抗値) となり、入力電圧V rN< V!+21の場合、トラ
ンジスタQllはOFF’、)ランジスタQ12はON
の状態は変わらない。入力電圧vrNが除々に上昇して
、VIN=VE121”時、トランジスタQ10.Q1
2はいずれもONとなり、その際抵抗R111R1□を
介して差動対の一方の入力であるトランジスタQ21の
ベースに正帰還がかかり、状態は急速に反転して、1よ トランジスタQllはONに、トランジスタQ l 2
 !11OFFになる。この時、トランジスタQ1□の
ベース電位V B 22は VB22”−VCCI q(R11+R12)    
”・・”(4)(R++:抵抗R11の抵抗値) となる。以降V IN > V B□2であれば、この
状態を保接し、逆に入力電圧v1Nが下降していって、
V”fN・” V B□2となると、前述と反対にトラ
ンジスタQ1□のベースへの正帰還により状態が反転す
る。(3)、 (4)式よりVB□、>VB□2である
から、本回路の入・出力特性は、おおよそ、第2図に示
すようなヒステリシス特性を示し、シュミット・トリガ
回路が実現できる。
本回路は、基本的に差動アンプ構成であり、非飽和型の
回路となり、NPN)ランジスタと抵抗で構成できるた
め、vo。= 1.0 V程度の低電圧での動作が可能
であり、また高速動作が期待できる。
さらにヒステリシス幅△■は △V ” V B 21  V s□z=IqR++ 
  ・・・・・・(5)となるが、集積回路上で抵抗値
に反比例する定電流源を作る事はやさしく、一般的であ
るため、ヒステリシス幅△Vを一定に保つ事が容易な回
路構成である事が分る。
ここまでの説明において、本シュミット・トリガ回路の
スレッシュホールド電圧はvB2. I VB22とし
てきたが、より正確なスレッシュホールド電圧V□l、
V□2の値をここに示しておく。本回路の状態反転は前
述したように正帰還により行われるが、正帰還は帰還ル
ープのループ利得〉1の点で生じる。第3図(a)の様
にループ利得を求めるため、等測的にオープン・ループ
とすると、トランジスタQl□のベースに基準となる電
圧Vrefのバイアスをかけた場合の入・出力特性はと
なり、l a Vov?/ a VrNl > 1 t
:オイ”C正帰還がおこる。これを図的にあられしたの
が第3図(b)である。正帰還がおこるのは入出力特性
第3図(b)の傾き〉lとなるVref±dVの領域で
ある事を示している。この様に実際に正帰還がおこって
、状態が反転するのは基準電圧V r e fよりdV
だけずれるから、これにより、第1図回路の正確なヒス
テリシス特性は、第4図の様になる。ここでdVハa 
Vour/ a V ni= 1の解である。
第5図は本発明の別の実施例の回路図である。
第1図の実施例においては、本発明の基本的な点を示す
ために最低限の構成とした。そのため、(1)アンプが
一段構成であるため、ループ利得が大きくとれず、やや
不安定となりやすい。(2)帰還抵抗R12がそのまま
出力の負荷抵抗であるため、ヒステリシス幅の設定と出
力の論理振幅設定が独笠にはできない、という欠点があ
った。そこで第5図の実施例では、上記欠点を改善する
ため、(i)帰還ループを構成する増幅段をトランジス
タQ、。2゜Q5゜、と抵抗Rso+、R5゜2で構成
される差動アンプとトランジスタQ、。5.Q、。4.
Q、。6と抵抗R6゜、。
R5゜4.R3゜、とで構成される差動アンプとの2段
により構成し、(ii )出力の論理振幅を合わせるた
め、トランジスタQ s o s * Q s o a
 r Q s + oと抵抗Rsoa+R5゜アで構成
される出力段差動アンプを追加して、合計3段の差動ア
ンプによる構成としている。基本的な動作原理は、第1
図の実施例の説明と全く同様であるため、ここでの説明
は省略する。
この実施例においては、上記の改善がなされた外、第1
図の実施例で示した様な低電圧動作、高速動作、ヒステ
リシス幅の安定性という特徴はそのまま有しており、実
用的な構成となっている。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明は、抵抗負荷の単純な差動
増幅回路を基本構成として、正帰還回路を構成する事に
より、V cc ” 1.0 V程度の低電源電圧でも
安定に動作し、高速な応答が期待でき、かつ、ヒステリ
シス幅を安定に制御しやすいシュミット・トリガ回路を
構成できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の回路図、第2図は本発明の
一実施例によるヒステリシス特性の概略を説明する図、
第3図(a)はループ利得を説明するための等価回路図
、第3図(b)は同じくループ利得を説明するための特
性図、第4図は、本発明の一実施例による正確なヒステ
リシス特性を説明する図、第5図は本発明の他の実施例
の回路図、第6図は従来のシュミット・トリガ回路の回
路図である。 Qll・・・・・・トランジスタ、Q12・・・・・・
トランジスタ、R11・・・・・・抵抗、R12・・・
・・・抵抗、IQ・・・・・・定電流電源、y cc・
・・・・・定電圧電源、VIN・・・・・・入力端子、
Vour・・・・・・出力端子、VRlP・・・・・・
基準定電圧源、Q、。1゜Q5021 Q5031 Q
5041 Q5os、 Q5061 Qsot* Qs
oc+Qsoe+ Qs+o+ Qa++ Qsz+ 
q、3+・・++・)ランジスタ、Rso+・R502
・R503・R504・Rsos・Rsog+R507
,R61,R621R63°°°°°°抵抗0代理人 
弁理士  内 原   晋 躬1図 第4図 すく (〜 Sき

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 縦続接続されたN個(N≧1の整数)の差動対を構成す
    る2N個のトランジスタと、前記差動対の最終段におい
    て、差動対を構成する2個のトランジスタの一方のコレ
    クタに一端が接続された第1の抵抗と、前記最終段にお
    いて差動対を構成する他方のトランジスタのコレクタと
    前記第1の抵抗の他端とを接続する手段と、前記第1の
    抵抗の前記他端に一方の端子が接続され他方の端子が電
    源に接続された第2の抵抗と、前記差動対の最終段の出
    力からの入力に正帰還をなすように接続された帰還ルー
    プとを有する事を特徴とするシュミット・トリガ回路。
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