JPH0159772B2 - - Google Patents

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JPH0159772B2
JPH0159772B2 JP56033418A JP3341881A JPH0159772B2 JP H0159772 B2 JPH0159772 B2 JP H0159772B2 JP 56033418 A JP56033418 A JP 56033418A JP 3341881 A JP3341881 A JP 3341881A JP H0159772 B2 JPH0159772 B2 JP H0159772B2
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JP
Japan
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transistors
flip
flop
transistor
channel
Prior art date
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Application number
JP56033418A
Other languages
English (en)
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JPS57148418A (en
Inventor
Yoshihisa Shioashi
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.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Tokyo Shibaura Electric Co Ltd filed Critical Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Priority to JP56033418A priority Critical patent/JPS57148418A/ja
Priority to US06/354,031 priority patent/US4461964A/en
Publication of JPS57148418A publication Critical patent/JPS57148418A/ja
Publication of JPH0159772B2 publication Critical patent/JPH0159772B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • 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
    • H03K3/356026Bistable circuits using additional transistors in the input circuit with synchronous operation

Landscapes

  • Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
  • Manipulation Of Pulses (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はCMOS(相補型絶縁ゲート電界効果ト
ランジスタ)よりなる比較器に関する。
この種の比較器は、たとえば第1図に示すよう
に構成されていた。すなわち、11は電源VDD
接続される第1電源端子、12は第2電源端子であ
つて、本例では、接地されており、13は基準電
圧VRが印加される基準入力端子、14は比較入力
VIが印加される比較入力端子、15は差動増幅
回路であつて、差動対をなすNチヤンネルのトラ
ンジスタT1,T2およびNチヤンネルの定電流源
トランジスタT3ならびにPチヤンネルの負荷ト
ランジスタT4,T5が図示の如く接続されてなり、
16はCMOSインバータ、17は比較出力端子
である。
上記比較器においては、入力比較電圧VIが基
準電圧VRより高いとき、トランジスタT2のドレ
インがほぼ接地電位(“0”レベル)に近くなる
ので、インバータ16の出力は電源電圧(“1”
レベル)になる。逆に入力比較電圧VIが基準電
圧VRより低いとき、トランジスタT1のドレイン
がほぼ“0”レベルに近くなり、したがつてトラ
ンジスタT5がオンし、そのドレインが“1”レ
ベルになるので、インバータ16の出力は“0”
レベルになる。
ところで上記差動増幅回路15は、基本的にア
ナログ回路として動作するので、CMOS回路の
特徴である低消費電力の面を活かせない欠点があ
つた。また上記差動増幅回路15は、使用素子の
精密な設計および製造工程管理を行なえば所望の
特性を得ることが可能ではあるが、素子の変動に
対する特性の変動が非常に敏感であり、かつLSI
(大規模集積回路)化に際してチツプ上の占有面
積が大きくなる欠点があつた。
本発明は上記の欠点を除去すべくなされたもの
であり、ダイナミツク駆動型のCMOS比較回路
を用いることによつて、低消費電力であり、素子
の設計が容易であり、LSI化に適した比較器を提
供するものである。
以下、図面を参照して本発明の一実施例を詳細
に説明する。第2図において、21は比較回路、
22および23は2入力ノアゲート、24および
25はインバータであり、それぞれCMOSより
なる。上記ノアゲート22,23はRSフリツプ
フロツプ26を形成するように接続されており、
C1〜C4はコンデンサであるが、第2図の回路が
IC化される場合には浮遊容量を利用してもよい。
前記比較回路21において、T1〜T4はNチヤン
ネルトランジスタ、T5およびT6はPチヤンネル
トランジスタであり、このトランジスタT5,T6
はソースが第1電源端子22(電源電圧VDDが印
加される)に接続され、ゲートがクロツク入力端
子23に接続されている。上記トランジスタT5
T6の各ドレインに対応して前記トランジスタT1
T2のドレインが接続され、このトランジスタT1
T2の各ゲートは対応して基準入力端子27(比
較電圧VRが印加される)、比較入力端子28(比
較電圧VIが印加される)に接続されている。そ
して、上記トランジスタT1,T2の各ソースは対
応してトランジスタT3,T4のドレイン・ソース
パスを介して第2電源端子29(本例では接地さ
れている)に接続され、このトランジスタT3
T4のゲートは前記クロツク入力端23に接続さ
れている。
そして、前記トランジスタT5,T1のドレイン
相互接続的(ノード)A、トランジスタT6,T2
のドレイン相互接続点(ノード)Bは前記RSフ
リツプフロツプ26のリセツト入力端R、セツト
入力端Sに接続されており、この入力端R、Sは
対応してコンデンサC1,C2を介して接地されて
いる。また、上記フリツプフロツプ26の出力端
Qおよび出力端Qは対応してコンデンサC3,C4
を介して接地され、出力端Qはインバータ24,
25を介して比較出力端子30に接続されてい
る。
次に上記構成における動作を第3図を参照して
説明する。クロツク入力端子23にたとえば第3
図aに示すようなクロツクパルスφが印加される
ものとし、第3図bに示すように基準電圧VR
対して比較電圧VIが高い値から低い値へ変化し
た場合を考察する。
(イ) クロツクφがロウレベル(“0”レベル)の
期間Iにおいては、トランジスタT5,T6はオ
ン、トランジスタT3,T4はオフになり、ノー
ドA、Bは電源端子22からトランジスタT1
T2を通じてプリチヤージされて電源電圧VDD
(“1”レベル)になつており、コンデンサC1
C2は充電される。したがつて、フリツプフロ
ツプ26のノアゲート22,23はそれぞれ
“0”レベルを出力し、出力端、Qは第3図
d,eに示すように“0”レベルになり、比較
出力端子30の比較出力V0は第3図fに示す
ように“0”レベルである。
(ロ) VI>VRであつてクロツクφがハイレベル
(“1”レベル)の期間においては、トランジ
スタT5,T6がオフ、トランジスタT3,T4がオ
ン、トランジスタT1,T2はVR、VIに応じて前
記コンデンサC1,C2(前述したように期間に
充電されているから)からの放電電流が流れ
る。なお、予めトランジスタT3,T4同志、ト
ランジスタT1,T2同志の寸法(望ましくはさ
らに電流の流れる方向)を厳密に同じくするよ
うに設計しておき、さらにコンデンサC1,C2
同志、コンデンサC3,C4同志の容量が厳密に
同じになるように設計しておけば、VI=VR
とき前記ノードA,Bの放電電圧波形は等しく
なるが、上記VI>VRの条件では第3図cに示
すようにノードBがノードAよりも放電速度が
速い。このため、ノードBの電圧がノードAの
電圧よりも早くフリツプフロツプ26の閾値電
圧VTHに達するので、フリツプフロツプ26は
セツト入力端Sの“0”入力により出力端Qが
“1”レベルになり、このため出力端はリセ
ツト入力端Rの入力(ノードAの電圧)に無関
係に“0”レベルになる。したがつて、このと
き比較出力端子30には“1”レベルの比較出
力が得られる。
(ハ) VI<VRであつてクロツクφがハイレベルの
期間′においては、上述(ロ)のときに準じた動
作が行なわれるが、この場合はトランジスタ
T1の方にトランジスタT2よりも大きな放電電
流が流れ、ノードAがノードBよりも放電速度
が速い。したがつて、フリツプフロツプ26は
リセツト入力端Rの“0”入力により出力端
が“1”レベルになり、このため出力端Qは
“0”レベルになり、比較出力端子30には
“0”レベルの比較出力が得られる。
上述したような第2図の比較器によれば、比較
回路21はクロツクパルスφによりダイナミツク
駆動されるので、電源端子22と接地端との間に
貫通電流が流れることはなく、フリツプフロツプ
26に直流電流が流れるのは、ノードA、Bの電
圧のうち放電速度の速い方の電圧が放電開始から
フリツプフロツプの閾値に達するまでの僅かの時
間(第3図中Δt1,Δt2)であるが、コンデンサ
C1,C2は通常1pF程度であつて充電電荷は少ない
ので、上記比較器はCMOS回路の特徴を失なう
ことなく消費電力は低くて済む。
しかも、前述したようにトランジスタT1,T2
同志、トランジスタT3,T4同志を等しく設計す
ることは、集積回路においては容易である。
なお、上記した第2図の比較器においては、ト
ランジスタT1,T2に電流が流れる条件は、Nチ
ヤンネルトランジスタの閾値電圧をVTHNで表わ
すとVDD〜VTHNであり、換言すれば比較可能な電
圧レンジはVDD〜VTHNに限定される。たとえば
VTHN=1.0Vとすると、1.0V以下の電圧ではトラ
ンジスタT1,T2がオンしないため比較できない。
これに対して0V付近での比較器を可能とする
ためには、NチヤンネルトランジスタT1,T2
代えて第4図に示すようにPチヤンネルトランジ
スタT1,T2を用い、クロツク入力として前記ク
ロツクパルスφとは逆相のクロツクパルスを用
いる比較回路21′とすればよい。そして、上記
トランジスタT′1,T′2のドレインをフリツプフロ
ツプ41のリセツト入力端R、セツト入力端Sに
接続するようにすればよい。なおこのフリツプフ
ロツプ41は、2入力ナンドゲート42,43を
図示の如く接続してなり、出力端がインバータ
44を介して比較出力端子30に接続される。
このような第4図の比較器においては、クロツ
クパルスが“1”レベルになる期間にNチヤン
ネルトランジスタT3,T4がオンしてコンデンサ
C1,C2の電荷を放電し、フリツプフロツプ41
の出力端、Qは共に“1”レベルになり、比較
出力端子30は“0”レベルになつている。次
に、クロツクパルスが“0”レベルになる期間
においては、PチヤンネルトランジスタT5,T6
がオン、トランジスタT1,T2はVR、VIに逆対応
した大きさの電流(コンデンサC1,C2に対する
充電電流)が流れ、VI>VRのときにはコンデン
サC1の方がコンデンサC2よりも充電速度が速く、
したがつてフリツプフロツプ41はリセツト入力
端Rがセツト入力端Sよりも早く“1”レベル
(フリツプフロツプ41の閾値電圧以上)になつ
て出力端が“0”、出力端Qが“1”になり、
比較出力端子30は“1”になる。これに対して
VI<VRのときには、コンデンサC2の方がコンデ
ンサC1よりも充電速度が速く、したがつてフリ
ツプフロツプ41はセツト入力端Sがリセツト入
力端Rよりも早く“0”レベルになつて出力端Q
が“0”、出力端が“1”になり、比較出力端
子30は“0”レベルになる。
したがつて上述した第4図の比較器によれば、
Pチヤンネルトランジスタの閾値電圧をVTHPで表
わすと、トランジスタT1,T2に電流が流れる条
件、換言すれば比較可能な電圧レンジは(VDD
|VTHP|)〜0Vになる。
上述したように本発明の比較器によれば、ダイ
ナミツク駆動型のCMOS比較回路を用いること
によつて、低消費電力であり、素子の設計が容易
であり、LSI化に適した比較器を提供できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の比較器を示す回路図、第2図は
本発明に係る比較器の一実施例を示す回路図、第
3図は第2図の動作を説明するために示す波形
図、第4図は本発明の他の実施例を示す回路図で
ある。 21,21′……CMOS比較回路、22,29
……電源端子、23……クロツク入力端子、2
6,41……フリツプフロツプ、T1〜T6……ト
ランジスタ、C1,C2……コンデンサ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 相補型絶縁ゲート電界効果トランジスタ
    (CMOS)を用いて基準電圧VRと比較電圧VIとの
    大小関係を比較する比較器において、第1電源端
    子にそれぞれ一端が接続されたPチヤンネルトラ
    ンジスタT5,T6と、第2電源端子にそれぞれ一
    端が接続されたNチヤンネルトランジスタT3
    T4と、これらの各トランジスタのゲートにクロ
    ツクパルスを供給する手段と、前記トランジスタ
    T5,T3の各他端間およびトランジスタT6,T4
    各他端間にそれぞれ挿入され、それぞれのゲート
    に対応して基準電圧VRおよび比較電圧VIが印加
    される所定チヤンネルのトランジスタT1,T2と、
    このトランジスタT1,T2のそれぞれ所定側の一
    端に対応して一対の入力端が接続されるRSフリ
    ツプフロツプとを具備することを特徴とする比較
    器。 2 前記トランジスタT1,T2はNチヤンネルで
    あり、このトランジスタT1と前記Pチヤンネル
    トランジスタT5との接続点Aおよび上記トラン
    ジスタT2と前記PチヤンネルトランジスタT6
    の接続点Bが各対応して前記フリツプフロツプの
    一対の入力端に接続されてなることを特徴とする
    特許請求の範囲第1項記載の比較器。 3 前記トランジスタT1,T2はPチヤンネルで
    あり、このトランジスタT1と前記Nチヤンネル
    トランジスタT3との接続点Aおよび上記トラン
    ジスタT2と前記NチヤンネルトランジスタT4
    の接続点Bが各対応して前記フリツプフロツプの
    一対の入力端に接続されてなることを特徴とする
    特許請求の範囲第1項記載の比較器。 4 前記フリツプフロツプの一対の入力端と前記
    第2電源端子との間にそれぞれ挿入接続されたコ
    ンデンサC1,C2を具備することを特徴とする特
    許請求の範囲第1項乃至第3項のいずれかに記載
    の比較器。
JP56033418A 1981-03-09 1981-03-09 Comparator Granted JPS57148418A (en)

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