JPH02100513A - 電圧比較装置 - Google Patents
電圧比較装置Info
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- JPH02100513A JPH02100513A JP63254132A JP25413288A JPH02100513A JP H02100513 A JPH02100513 A JP H02100513A JP 63254132 A JP63254132 A JP 63254132A JP 25413288 A JP25413288 A JP 25413288A JP H02100513 A JPH02100513 A JP H02100513A
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- voltage
- clock
- mode
- input
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- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K5/00—Manipulating of pulses not covered by one of the other main groups of this subclass
- H03K5/22—Circuits having more than one input and one output for comparing pulses or pulse trains with each other according to input signal characteristics, e.g. slope, integral
- H03K5/24—Circuits having more than one input and one output for comparing pulses or pulse trains with each other according to input signal characteristics, e.g. slope, integral the characteristic being amplitude
- H03K5/2472—Circuits having more than one input and one output for comparing pulses or pulse trains with each other according to input signal characteristics, e.g. slope, integral the characteristic being amplitude using field effect transistors
- H03K5/249—Circuits having more than one input and one output for comparing pulses or pulse trains with each other according to input signal characteristics, e.g. slope, integral the characteristic being amplitude using field effect transistors using clock signals
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- 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】
〔産業上の利用分野〕
本発明はチョッパ型の電圧比較装置に関する。
第3図は一例として、特開昭61−33011号に開示
されている従来のチョッパ型電圧比較装置の構成を示す
回路図である。
されている従来のチョッパ型電圧比較装置の構成を示す
回路図である。
この電圧比較装置は、基本的には入力部Iと、2段の増
幅回路2及び3を有する増1園部looとにて構成され
ている。
幅回路2及び3を有する増1園部looとにて構成され
ている。
入力部1は、一端が第1の入力端4にまた他端が出力端
6にそれぞれ接続されてクロックφ1によりそのオン/
オフが制御される第1のスイッチSlと、一端が第2の
入力端5にまた他端が上述の出力端6にそれぞれ接続さ
れてクロックφ1とは相補的なりロックφ2によりその
オン/オフが制御される第2のスイッチS2とにて構成
されている。
6にそれぞれ接続されてクロックφ1によりそのオン/
オフが制御される第1のスイッチSlと、一端が第2の
入力端5にまた他端が上述の出力端6にそれぞれ接続さ
れてクロックφ1とは相補的なりロックφ2によりその
オン/オフが制御される第2のスイッチS2とにて構成
されている。
なお、第1の入力端4には比較対象の第1の電圧■1が
、また第2の入力端5には比較対象の第2の電圧■2が
それぞれ印加される。
、また第2の入力端5には比較対象の第2の電圧■2が
それぞれ印加される。
増幅回路2は、入力部lの出力端6を入力端とし、これ
に一端が接続された結合容量C1と、ノード7を介して
この結合容量CIの他端に入力が接続され、出力端8に
出力が接続された反転増幅器11と、一端がノード7に
、他端が出力端8に接続され、クロックφ、にてそのオ
ン/オフが制御される帰還路スイッチS3とにて構成さ
れている。
に一端が接続された結合容量C1と、ノード7を介して
この結合容量CIの他端に入力が接続され、出力端8に
出力が接続された反転増幅器11と、一端がノード7に
、他端が出力端8に接続され、クロックφ、にてそのオ
ン/オフが制御される帰還路スイッチS3とにて構成さ
れている。
増幅回路3は、増幅回路2の出力端8を入力端とし、こ
れに一端が接続された結合容量C2と、ノード9を介し
てこの結合容It C2の他端に入力が接続され、出力
端10に出力が接続された反転増幅器12と、一端がノ
ード9に、他端が出力端10に接続され、クロックφ2
にてそのオン/オフが制御される帰還路スイッチS4と
にて構成されている。
れに一端が接続された結合容量C2と、ノード9を介し
てこの結合容It C2の他端に入力が接続され、出力
端10に出力が接続された反転増幅器12と、一端がノ
ード9に、他端が出力端10に接続され、クロックφ2
にてそのオン/オフが制御される帰還路スイッチS4と
にて構成されている。
このような従来の電圧比較装置の動作について、第4図
のタイミングチャートを参照して説明する。
のタイミングチャートを参照して説明する。
なお第4図において(alはクロックφl 、 (b)
はクロックφ2 、 fclは入力部lの出力端6の電
位V5(d)は増幅回路2のノード7の電位VV、[e
)は増幅回路2の出力端8の電位■θ、(f)は増幅回
路3のノード9の電位V9.(glは増幅回路3の出力
端10の電位■、。をそれぞれ示している。
はクロックφ2 、 fclは入力部lの出力端6の電
位V5(d)は増幅回路2のノード7の電位VV、[e
)は増幅回路2の出力端8の電位■θ、(f)は増幅回
路3のノード9の電位V9.(glは増幅回路3の出力
端10の電位■、。をそれぞれ示している。
まず、第4図(alに示す如く、クロックφ1が“1″
(ハイレベル)である場合、第1のスイッチSL及び帰
還路スイッチS3はオンし、第2のスイッチS2はオフ
する。このため、増幅回路2のノード7と出力端8とは
短絡される。増幅回路のこのような動作状態を以下にお
いてオート・ゼロモードと称する。
(ハイレベル)である場合、第1のスイッチSL及び帰
還路スイッチS3はオンし、第2のスイッチS2はオフ
する。このため、増幅回路2のノード7と出力端8とは
短絡される。増幅回路のこのような動作状態を以下にお
いてオート・ゼロモードと称する。
このオート・ゼロモードにおいては、増幅回路2のノー
ド7と出力端8との間の電位は等しくなる。従って、こ
の際の増幅回路2のノード7と出力端8との間の電位は
、第5図に示す反転増幅器IH12)の伝達特性曲線m
と、“出力電圧”−“入力電圧”を満たす直線lとの交
点Mで決定される電位Vbal(以下、バランス電位と
称す)になる。
ド7と出力端8との間の電位は等しくなる。従って、こ
の際の増幅回路2のノード7と出力端8との間の電位は
、第5図に示す反転増幅器IH12)の伝達特性曲線m
と、“出力電圧”−“入力電圧”を満たす直線lとの交
点Mで決定される電位Vbal(以下、バランス電位と
称す)になる。
従って、この期間において結合容量C1は第1のスイッ
チS1を介して印加される入力電圧■1と反転増幅″a
11のバランス電圧Vballとで充電される。
チS1を介して印加される入力電圧■1と反転増幅″a
11のバランス電圧Vballとで充電される。
−4、クロックφ1が“0責ローレヘル)の場合、第1
のスイッチSl及び帰還路スイッチS3はオフし、第2
のスイッチS2はオンする。増幅回路のこのような動作
状態を以下において、比較モードと称する。
のスイッチSl及び帰還路スイッチS3はオフし、第2
のスイッチS2はオンする。増幅回路のこのような動作
状態を以下において、比較モードと称する。
この比較モードにおいては、帰還路スイッチS3がオフ
することにより反転増幅器11の入力側のインピーダン
スが無限大になる。従って、結合容量C1の入力側で発
生した電圧変化“V2−V。
することにより反転増幅器11の入力側のインピーダン
スが無限大になる。従って、結合容量C1の入力側で発
生した電圧変化“V2−V。
(以下、入力差電圧と称す)が結合容量C2の出力側の
ノード7に伝達され、これが反転増幅器11で反転増幅
される。比較モードの期間における最終的な出力端8の
電位を、第4図(e)に示す如く、Voとすると、この
出力端8における電圧変化は“v8− Vball ”
ニなる。
ノード7に伝達され、これが反転増幅器11で反転増幅
される。比較モードの期間における最終的な出力端8の
電位を、第4図(e)に示す如く、Voとすると、この
出力端8における電圧変化は“v8− Vball ”
ニなる。
次に増幅回路3の動作は以下の如くである。
クロックφ1が“0″、即ち第4図(blに示すクロッ
クφ2が“1”である場合、帰還路スイッチS4はオン
し、増幅回路3はオート・ゼロモードとなる。
クφ2が“1”である場合、帰還路スイッチS4はオン
し、増幅回路3はオート・ゼロモードとなる。
この際、増幅回路2は比較モードであるから、この期間
において結合容量C2は比較モードにおける増幅回路2
の出力電圧VBと反転増幅器12のバランス電圧Vba
12とで充電される。
において結合容量C2は比較モードにおける増幅回路2
の出力電圧VBと反転増幅器12のバランス電圧Vba
12とで充電される。
クロックφ1が再度“1”、即ちクロックφ2が“0”
に転じると、帰還路スイッチS4はオフし、増幅回路3
は比較モードになる。この際、増幅回路2はオート・ゼ
ロモードになるので、出力端8の電位はVoからバラン
ス電圧Vballに転じる。
に転じると、帰還路スイッチS4はオフし、増幅回路3
は比較モードになる。この際、増幅回路2はオート・ゼ
ロモードになるので、出力端8の電位はVoからバラン
ス電圧Vballに転じる。
一方、比較モードである増幅回路3はその入力端9で発
生した電圧変化“ΔV a = V ball −V
eを検知して反転増幅する。この期間における出力端1
0の最終的な電圧を、第4図(g)に示す如く、VIO
とすると、出力端10における出力電圧変化は“VIO
−Vba12″になる。
生した電圧変化“ΔV a = V ball −V
eを検知して反転増幅する。この期間における出力端1
0の最終的な電圧を、第4図(g)に示す如く、VIO
とすると、出力端10における出力電圧変化は“VIO
−Vba12″になる。
このような従来の増幅回路を2段で構成した電圧比較装
置では充分な電圧利得が得られない可能性が高いため、
現実には更に増幅回路あるいは反転増幅器を接続して所
望の電圧利得が得られるように構成する。そして、この
ように構成された従来の電圧比較装置は、第1の入力端
子4と第2の入力端子5に印加されている■、とv2と
の電圧差、即ちその大小を比較し、最終的には“1”(
ハイレベル)または0”(ローレベル)のディジタル信
号を出力する。
置では充分な電圧利得が得られない可能性が高いため、
現実には更に増幅回路あるいは反転増幅器を接続して所
望の電圧利得が得られるように構成する。そして、この
ように構成された従来の電圧比較装置は、第1の入力端
子4と第2の入力端子5に印加されている■、とv2と
の電圧差、即ちその大小を比較し、最終的には“1”(
ハイレベル)または0”(ローレベル)のディジタル信
号を出力する。
ところで上述の如き従来の、増幅回路2及び3を相補的
なりロックにて動作させるチョッパ型電圧比較装置では
、lクロック毎に変化する入力差電圧の影響あるいはク
ロックの微妙なタイミングのずれに対する動作余裕度が
小さく、これに起因する誤動作の可能性あるいは充分な
利得電圧が得られな(なる危険性が生じる等の問題があ
る。以下、具体的に説明する。
なりロックにて動作させるチョッパ型電圧比較装置では
、lクロック毎に変化する入力差電圧の影響あるいはク
ロックの微妙なタイミングのずれに対する動作余裕度が
小さく、これに起因する誤動作の可能性あるいは充分な
利得電圧が得られな(なる危険性が生じる等の問題があ
る。以下、具体的に説明する。
まず、入力差電圧に起因する誤動作あるいは電圧利得の
低下について説明する。
低下について説明する。
第6図はクロックの立上がり時間及び立下がり時間を考
慮した場合の従来のチョッパ型電圧比較装置の動作状態
を示すタイミングチャートであり、特に増幅回路2がオ
ート・ゼロモードから比較モードに、また増幅回路3が
比較モードからオート・ゼロモードにそれぞれ転じる場
合の各入出力端における電圧変化を示している。
慮した場合の従来のチョッパ型電圧比較装置の動作状態
を示すタイミングチャートであり、特に増幅回路2がオ
ート・ゼロモードから比較モードに、また増幅回路3が
比較モードからオート・ゼロモードにそれぞれ転じる場
合の各入出力端における電圧変化を示している。
第6図において、(al及び(blはそれぞれクロック
φ1及びクロックφ2のクロックタイミングを示し、(
e]、 (fl、 (glはそれぞれ出力端8.ノード
9.出力端10における電圧波形を示している。また、
帰還路スイッチS3及びS4は共にトランスミッション
ゲートにて構成されているものとし、VaL Vbl
はNチャネル型MO3l−ランジスタの、またVa2
Vb2はPチャネル型MO5)ランジスタのゲートに
印加される電圧波形である。
φ1及びクロックφ2のクロックタイミングを示し、(
e]、 (fl、 (glはそれぞれ出力端8.ノード
9.出力端10における電圧波形を示している。また、
帰還路スイッチS3及びS4は共にトランスミッション
ゲートにて構成されているものとし、VaL Vbl
はNチャネル型MO3l−ランジスタの、またVa2
Vb2はPチャネル型MO5)ランジスタのゲートに
印加される電圧波形である。
従って、Val及びVb2はクロックφ1に、またVa
2及びVblはクロックφ2に相当する。
2及びVblはクロックφ2に相当する。
なお、第6図において、Vdd及びVssはそれぞれ高
電圧源及び低電圧源を示している。
電圧源及び低電圧源を示している。
上述の如く、増幅回路2はクロックφ1が“1“の期間
においてオート・ゼロモードとなり、クロックφ、が“
0”の期間において比較モードとなる。
においてオート・ゼロモードとなり、クロックφ、が“
0”の期間において比較モードとなる。
オート・ゼロモードにおける反転増幅器11の入出力電
圧はバランス電圧Vball (通常はVddとVss
との中間の値に設定される)であるので、両モードの遷
移点はゲート・ソース間電圧が闇値電圧よりも小さくな
る電位、即ち (Val−Vball) −νtnl あるいは (Vball −Va2) = Iνtplが満たされ
る電位となる。
圧はバランス電圧Vball (通常はVddとVss
との中間の値に設定される)であるので、両モードの遷
移点はゲート・ソース間電圧が闇値電圧よりも小さくな
る電位、即ち (Val−Vball) −νtnl あるいは (Vball −Va2) = Iνtplが満たされ
る電位となる。
なお、ここでVtn1及びI Vtpl Iはそれぞれ
Nチャネル型?IO3)ランジスタ及びPチャネル型M
OSトランジスタの闇値電圧を示す。従って、両者が等
しいと仮定すると、両モード間の遷移点は第6図に示す
t=tlのタイミングになる。
Nチャネル型?IO3)ランジスタ及びPチャネル型M
OSトランジスタの闇値電圧を示す。従って、両者が等
しいと仮定すると、両モード間の遷移点は第6図に示す
t=tlのタイミングになる。
−力増幅回路3においては、クロックφ1が“1”(ハ
イレベル)、換言すればクロックφ2が“0”(ローレ
ベル)の期間に比較モードとなり、クロックφ1が“0
”、換言すればクロックφ2が“1″の期間に比較モー
ドとなる。従って、比較モードにおける増幅回路3の出
力振幅が比較的小さく、その電圧レベルがほぼバランス
電圧Vba12に等しい(たとえば、入力差電圧力用m
V、増幅回路1段当たりの電圧利得が10であると仮定
すると、増幅回路3の出力振幅は0.1νである)とし
て、増幅回路2の場合と同様の検討を増幅回路3につい
ても行うと、比較モードからオート・ゼロモードへの遷
移点は第6図に示すt=t2のタイミングとなる。
イレベル)、換言すればクロックφ2が“0”(ローレ
ベル)の期間に比較モードとなり、クロックφ1が“0
”、換言すればクロックφ2が“1″の期間に比較モー
ドとなる。従って、比較モードにおける増幅回路3の出
力振幅が比較的小さく、その電圧レベルがほぼバランス
電圧Vba12に等しい(たとえば、入力差電圧力用m
V、増幅回路1段当たりの電圧利得が10であると仮定
すると、増幅回路3の出力振幅は0.1νである)とし
て、増幅回路2の場合と同様の検討を増幅回路3につい
ても行うと、比較モードからオート・ゼロモードへの遷
移点は第6図に示すt=t2のタイミングとなる。
従ってこのような場合、増幅回路2と増幅回路3とは動
作上は完全な相補関係にはならず、両者が共に比較モー
ドになる期間、即ちL1≦t≦t2を満たす期間が生し
、これが誤動作の原因となる。
作上は完全な相補関係にはならず、両者が共に比較モー
ドになる期間、即ちL1≦t≦t2を満たす期間が生し
、これが誤動作の原因となる。
このような誤動作は、たとえば1クロック周期前の入力
差電圧が微小で、次の入力差電圧が大きい場合に発生す
ると考えられる。その状況が第6図+i11. ([1
及びfglに示されている。
差電圧が微小で、次の入力差電圧が大きい場合に発生す
ると考えられる。その状況が第6図+i11. ([1
及びfglに示されている。
大きな入力差電圧が入力された場合、第6図(e)に示
す如く、増幅回路2の出力電圧はt≧L1の領域におい
て大きな振幅で急激に変化する。これに対して、増幅回
路3の入力は(≦tlの期間は全入力によって振幅の小
さいある電圧に安定しているが、L1≦t≦t2の期間
においても比較モードであるため、第6図(「)に示す
如く、増幅回路2の出力端8で生じた電圧変化が増幅回
路3に伝達され、これに起因する電圧変化が発生する。
す如く、増幅回路2の出力電圧はt≧L1の領域におい
て大きな振幅で急激に変化する。これに対して、増幅回
路3の入力は(≦tlの期間は全入力によって振幅の小
さいある電圧に安定しているが、L1≦t≦t2の期間
においても比較モードであるため、第6図(「)に示す
如く、増幅回路2の出力端8で生じた電圧変化が増幅回
路3に伝達され、これに起因する電圧変化が発生する。
この電圧変化がt=LL以前において発生した電圧変化
と同極性の変化である場合には問題はないが、異なる極
性である場合には問題が生じる。即ち、この電圧変化が
異なる極性である場合には、増幅回路3のバランス電圧
Vba12からの振幅が小さくなる、換言すれば電圧利
得が小さくなる、あるいは誤動作する可能性がある。
と同極性の変化である場合には問題はないが、異なる極
性である場合には問題が生じる。即ち、この電圧変化が
異なる極性である場合には、増幅回路3のバランス電圧
Vba12からの振幅が小さくなる、換言すれば電圧利
得が小さくなる、あるいは誤動作する可能性がある。
以上の説明は、微小な入力差電圧の1クロック周期後に
大きな入力差電圧が生じる場合についてであるが、入力
差電圧の変動が小さい場合も誤動作あるいは電圧利得の
低下が生しる可能性がある。
大きな入力差電圧が生じる場合についてであるが、入力
差電圧の変動が小さい場合も誤動作あるいは電圧利得の
低下が生しる可能性がある。
入力差電圧がある程度大きい場合、増幅回路3の出力端
子10における出力振幅は比較的大きくなる。従ってそ
の場合、Nチャネル型MO5トランジスタあるいはPチ
ャネル型MOSトランジスタのいずれか一方のゲート・
ソース間電圧が大きくなるため、トランスミッションゲ
ートがオンするタイミングも早くなり、これに伴ってt
lとt2との間の時間差も小さくなる。即ち、上述の誤
動作の生じる可能性の大きさ及び電圧利得の低下度合は
1クロツク毎に変化する入力差電圧の変化の度合に依存
するものであり、それらの複合的な影響によって誤動作
及び電圧利得の低下が発生する。
子10における出力振幅は比較的大きくなる。従ってそ
の場合、Nチャネル型MO5トランジスタあるいはPチ
ャネル型MOSトランジスタのいずれか一方のゲート・
ソース間電圧が大きくなるため、トランスミッションゲ
ートがオンするタイミングも早くなり、これに伴ってt
lとt2との間の時間差も小さくなる。即ち、上述の誤
動作の生じる可能性の大きさ及び電圧利得の低下度合は
1クロツク毎に変化する入力差電圧の変化の度合に依存
するものであり、それらの複合的な影響によって誤動作
及び電圧利得の低下が発生する。
またこの例では帰還路スイッチS3. S4がトランス
ミッションゲートにて構成されているという前提である
が、Nチャネル型あるいはPチャネル型のMOS )ラ
ンジスタにて構成した場合には、出力振幅の極性により
tlとt2との間の時間差がより大きくなる可能性があ
り、更に大きな問題を生じる。
ミッションゲートにて構成されているという前提である
が、Nチャネル型あるいはPチャネル型のMOS )ラ
ンジスタにて構成した場合には、出力振幅の極性により
tlとt2との間の時間差がより大きくなる可能性があ
り、更に大きな問題を生じる。
以上は入力差電圧と立上がり時間、立下がり時間に着目
した場合の問題点であるが、クロックφlとφ2との間
にタイミングのずれが生じた場合にも同様の問題が発生
する。以下、第7図及び第8図を参照して説明する。
した場合の問題点であるが、クロックφlとφ2との間
にタイミングのずれが生じた場合にも同様の問題が発生
する。以下、第7図及び第8図を参照して説明する。
第7図はクロックφ、が“1”から“ORに遷移するタ
イミングとクロックφ2が“0”から′1“に遷移する
タイミングとがtdだけずれた場合の状態を示すタイミ
ングチャートである。
イミングとクロックφ2が“0”から′1“に遷移する
タイミングとがtdだけずれた場合の状態を示すタイミ
ングチャートである。
この第7図において、(a+及びfblはそれぞれクロ
ックφ1及びクロックφ2のクロックタイミングを示し
、(el、 (fl及び(g+はそれぞれ出力端8.ノ
ード9及び出力端10における電圧波形を示す。
ックφ1及びクロックφ2のクロックタイミングを示し
、(el、 (fl及び(g+はそれぞれ出力端8.ノ
ード9及び出力端10における電圧波形を示す。
増幅回路2はL≦11において比較モードに、t≧t1
においてオート・ゼロモードになる。また増幅回路3は
(≦t2においてオート・ゼロモードに、t≧t2にお
いて比較モードになる。従って、両増幅回路2及び3が
同時にオート・ゼロモードとなる期間、即ちt1≦t≦
t2である期間が存在し、これが電圧利得低下の原因と
なる。具体的には以下の如くである。
においてオート・ゼロモードになる。また増幅回路3は
(≦t2においてオート・ゼロモードに、t≧t2にお
いて比較モードになる。従って、両増幅回路2及び3が
同時にオート・ゼロモードとなる期間、即ちt1≦t≦
t2である期間が存在し、これが電圧利得低下の原因と
なる。具体的には以下の如くである。
第4図において、増幅回路2の出力、卯ち出力端8にお
ける比較モードからオート・ゼロモードへの遷移時の電
圧変化Δv8が増幅回路3の入力側ノード9に伝達され
、反転増幅器12により更に増幅されることは前述の1
jllりであるが、増幅回路2及び3が共にオート・ゼ
ロモードとなる期間が存在すると、増幅回路2の出力端
8における電圧変化が後段へ伝達される際に振幅が大き
く低下する。
ける比較モードからオート・ゼロモードへの遷移時の電
圧変化Δv8が増幅回路3の入力側ノード9に伝達され
、反転増幅器12により更に増幅されることは前述の1
jllりであるが、増幅回路2及び3が共にオート・ゼ
ロモードとなる期間が存在すると、増幅回路2の出力端
8における電圧変化が後段へ伝達される際に振幅が大き
く低下する。
第8図に示す如(、t=tiにおける出力端8の電圧を
V8. t=t2におけるそれをV3’とする。この
際、t=tl−t2の期間に生じる電圧変化“v8v8
″は増幅回路3がオート・ゼロモードであるため増幅回
路3へは伝達されず、実際に検知される電圧変化はt=
t2以降に発生した電圧変化である“V8 ” −Vb
a12”となる。この電圧変化をΔv8゜とすると、増
幅回路3の出力振幅はこれを増幅率倍した値となり、そ
の増幅率が同じであればΔv8が入力された場合よりも
かなり小さい振幅になる。
V8. t=t2におけるそれをV3’とする。この
際、t=tl−t2の期間に生じる電圧変化“v8v8
″は増幅回路3がオート・ゼロモードであるため増幅回
路3へは伝達されず、実際に検知される電圧変化はt=
t2以降に発生した電圧変化である“V8 ” −Vb
a12”となる。この電圧変化をΔv8゜とすると、増
幅回路3の出力振幅はこれを増幅率倍した値となり、そ
の増幅率が同じであればΔv8が入力された場合よりも
かなり小さい振幅になる。
このような原理により、クロックφ1とφ2とのタイミ
ングのずれに起因して電圧利得が低下する。
ングのずれに起因して電圧利得が低下する。
本発明は以上のような事情に鑑みてなされたものであり
、入力差電圧の大きさあるいはクロックタイミングのず
れに起因して発生する誤動作あるいは電圧利得の低下等
の解消を可能としたチョッパ型の電圧比較装置の提供を
目的とする。
、入力差電圧の大きさあるいはクロックタイミングのず
れに起因して発生する誤動作あるいは電圧利得の低下等
の解消を可能としたチョッパ型の電圧比較装置の提供を
目的とする。
本発明に係る電圧比較装置は、前増幅回路がオート・ゼ
ロモードから比較モードになる前に次増幅回路が比較モ
ードからオート・ゼロモードになるように、あるいは前
増幅回路が比較モードからオート・ゼロモードになる前
の次増幅回路がオート・ゼロモードから比較モードにな
るように、各スイッチをオン/オフ制御しているクロッ
クのタイミングを制御する。
ロモードから比較モードになる前に次増幅回路が比較モ
ードからオート・ゼロモードになるように、あるいは前
増幅回路が比較モードからオート・ゼロモードになる前
の次増幅回路がオート・ゼロモードから比較モードにな
るように、各スイッチをオン/オフ制御しているクロッ
クのタイミングを制御する。
本発明の電圧比較装置では、前増幅回路がオート・ゼロ
モートから比較モードに遷移する以前に次増幅回路を比
較モードからオート・ゼロモードになるように、また前
増幅回路が比較モードからオート・ゼロモードに遷移し
、入力差電圧が1クロック周期毎に大きく変化した場合
にも、またクロックタイミングのずれが生じている場合
にも安定に動作する。
モートから比較モードに遷移する以前に次増幅回路を比
較モードからオート・ゼロモードになるように、また前
増幅回路が比較モードからオート・ゼロモードに遷移し
、入力差電圧が1クロック周期毎に大きく変化した場合
にも、またクロックタイミングのずれが生じている場合
にも安定に動作する。
以下、本発明をその実施例を示す図面に基づいて詳述す
る。
る。
第1図は本発明に係る電圧比較装置の構成を示す回路図
である。なお、従来の電圧比較装置の構成を示す第3図
と同一または相当部分には同一の参照符号を付与しであ
る。
である。なお、従来の電圧比較装置の構成を示す第3図
と同一または相当部分には同一の参照符号を付与しであ
る。
本発明の電圧比較装置は、基本的には入力部1と、2段
の増幅回路2及び3を有する増幅部100とにて構成さ
れている。
の増幅回路2及び3を有する増幅部100とにて構成さ
れている。
入力部1は、一端が第1の入力端4にまた他端が出力端
6にそれぞれ接続されてクロックφ1によりそのオン/
オフが制御される。第1のスイッチS1と、一端が第2
の入力端5にまた他端が上述の出力端6にそれぞれ接続
されてクロックφ1とは相補的なりロックφ2によりそ
のオン/オフが制御される第2のスイッチS2とにて構
成されている。
6にそれぞれ接続されてクロックφ1によりそのオン/
オフが制御される。第1のスイッチS1と、一端が第2
の入力端5にまた他端が上述の出力端6にそれぞれ接続
されてクロックφ1とは相補的なりロックφ2によりそ
のオン/オフが制御される第2のスイッチS2とにて構
成されている。
なお、第1の入力端4には比較対象の第1の電圧v1が
、また第2の入力端5には比較対象の第2の電圧v2が
それぞれ印加される。
、また第2の入力端5には比較対象の第2の電圧v2が
それぞれ印加される。
増幅回路2は、入力部1の出力端6を入力端とし、これ
に一端が接続された結合容@C2と、ノード7を介して
この結合容量C1の他端に入力が接続され、出力端8に
出力が接続された反転増幅器11と、一端がノード7に
、他端が出力端8に接続され、クロックφ1にてそのオ
ン/オフが制御される帰還路スイッチS3とにて構成さ
れている。
に一端が接続された結合容@C2と、ノード7を介して
この結合容量C1の他端に入力が接続され、出力端8に
出力が接続された反転増幅器11と、一端がノード7に
、他端が出力端8に接続され、クロックφ1にてそのオ
ン/オフが制御される帰還路スイッチS3とにて構成さ
れている。
増幅回路3は、増幅回路2の出力端8を入力端とし、こ
れに一端が接続された結合容量C2と、ノード9を介し
てこの結合容量C2の他端に入力が接続され、出力端1
0に出力が接続された反転増幅器12と、−iがノード
9に、他端が出力端10に接続され、クロックφ3にて
そのオン/オフが制御される帰還路スイッチS5とにて
構成されている。
れに一端が接続された結合容量C2と、ノード9を介し
てこの結合容量C2の他端に入力が接続され、出力端1
0に出力が接続された反転増幅器12と、−iがノード
9に、他端が出力端10に接続され、クロックφ3にて
そのオン/オフが制御される帰還路スイッチS5とにて
構成されている。
上述の帰還路スイッチS5を制御するクロックφ3は、
第2図(bo)に示す如く、クロックφ2に比して立上
がり及び立下がりのいずれにおいても若干時間tdだけ
早くなっている。換言すれば、位相をずらせである。
第2図(bo)に示す如く、クロックφ2に比して立上
がり及び立下がりのいずれにおいても若干時間tdだけ
早くなっている。換言すれば、位相をずらせである。
次に第2図のタイミングチャートを参照して上述の本発
明の電圧比較装置の動作について説明する。
明の電圧比較装置の動作について説明する。
なお第4図において(a)はクロックφ、 、 (bl
はクロックφ2 、 (b’)はクロックφ3.(C1
は入力部lの出力端6の電位V6.(d)は増幅回路2
のノード7の電位v7.(e)は増幅回路2の出力端8
の電位V6.(flは増幅回路3のノード9の電位V9
iglは増幅回路3の出力端lOの電位VIDをそれぞ
れ示している。
はクロックφ2 、 (b’)はクロックφ3.(C1
は入力部lの出力端6の電位V6.(d)は増幅回路2
のノード7の電位v7.(e)は増幅回路2の出力端8
の電位V6.(flは増幅回路3のノード9の電位V9
iglは増幅回路3の出力端lOの電位VIDをそれぞ
れ示している。
まず、第2図fatに示す如く、グロックφ1が“1″
(ハイレベル)である場合、第1のスイッチS1及び帰
還路スイッチS3はオンし、第2のスイッチS2はオフ
する。このため、増幅回路2のノード7と出力端8とは
短絡される。増幅回路のこのような動作状態を以下にお
いてオート・ゼロモードと称する。
(ハイレベル)である場合、第1のスイッチS1及び帰
還路スイッチS3はオンし、第2のスイッチS2はオフ
する。このため、増幅回路2のノード7と出力端8とは
短絡される。増幅回路のこのような動作状態を以下にお
いてオート・ゼロモードと称する。
このオート・ゼロモードにおいては、増幅回路2のノー
ド7と出力端8との間の電位は等しくなる。従って、こ
の際の増幅回路2のノード7と出力端8との間の電位は
、第5図に示す反転増幅器11(12)の伝達特性曲線
mと、“出力電圧”−“入力電圧”を満たす直線1との
交点Mで決定される電位Vbal(以下、バランス電位
と称す)になる。
ド7と出力端8との間の電位は等しくなる。従って、こ
の際の増幅回路2のノード7と出力端8との間の電位は
、第5図に示す反転増幅器11(12)の伝達特性曲線
mと、“出力電圧”−“入力電圧”を満たす直線1との
交点Mで決定される電位Vbal(以下、バランス電位
と称す)になる。
従って、この期間において結合容B c +は第1のス
イッチS1を介して印加される入力電圧■、と反転増幅
器11のバランス電圧Vballとで充電される。
イッチS1を介して印加される入力電圧■、と反転増幅
器11のバランス電圧Vballとで充電される。
一方、クロックφlが“0″(ローレベル)の場合、第
1のスイッチSl及び帰還路スイッチS3はオフし、第
2のスイッチS2はオンする。増幅回路のこのような動
作状態を以下において、比較モードと称する。
1のスイッチSl及び帰還路スイッチS3はオフし、第
2のスイッチS2はオンする。増幅回路のこのような動
作状態を以下において、比較モードと称する。
この比較モードにおいては、帰還路スイッチS3がオフ
することにより反転増幅器11の入力側のインピーダン
スが無限大になる。従って、結合容量C1の入力側で発
生した電圧変化“V2−V。
することにより反転増幅器11の入力側のインピーダン
スが無限大になる。従って、結合容量C1の入力側で発
生した電圧変化“V2−V。
(以下、入力差電圧と称す)が結合容1 c +の出力
側のノード7に伝達され、これが反転増幅器11で反転
増幅される。比較モードの期間における最終的な出力端
8の電位を、第2図telに示す如く、Vθとすると、
この出力端8における電圧変化はV8−Vball″に
なる。
側のノード7に伝達され、これが反転増幅器11で反転
増幅される。比較モードの期間における最終的な出力端
8の電位を、第2図telに示す如く、Vθとすると、
この出力端8における電圧変化はV8−Vball″に
なる。
次に増幅回路3の動作は以下の如くである。
クロックφ3が“1mである場合、帰還路スイッチS5
はオンし、増幅回路3はオート・ゼロモードとなる。こ
の際、増幅回路2は比較モードであるから、この期間に
おいて結合容量C2は比較モードにおける増幅回路2の
出力電圧v8と反転増幅器12のバランス電圧Vba1
2とで充電される。
はオンし、増幅回路3はオート・ゼロモードとなる。こ
の際、増幅回路2は比較モードであるから、この期間に
おいて結合容量C2は比較モードにおける増幅回路2の
出力電圧v8と反転増幅器12のバランス電圧Vba1
2とで充電される。
クロックφ3が“0”に転じると、帰還路スイッチS5
はオフし、増幅回路3は比較モードになる。
はオフし、増幅回路3は比較モードになる。
この際、増幅回路2はオー1〜・ゼロモードになるので
、出力端8の電位は■8からバランス電圧■ballに
転じる。
、出力端8の電位は■8からバランス電圧■ballに
転じる。
一方、比較モードである増幅回路3はその入力端9で発
生した電圧変化“ΔV B = Vball V B
”を検知して反転増幅する。この期間における出力端l
Oの最終的な電圧を、第2図(glに示す如く、VIO
とすると、出力端10における出力電圧変化は” V
IQ −Vba12″になる。
生した電圧変化“ΔV B = Vball V B
”を検知して反転増幅する。この期間における出力端l
Oの最終的な電圧を、第2図(glに示す如く、VIO
とすると、出力端10における出力電圧変化は” V
IQ −Vba12″になる。
ところで、クロックφ3はクロックφ2に対してtdだ
け位相が進められているので、増幅回路2がオート・ゼ
ロモードから比較モードに遷移する以前において増幅回
路3は比較モードからオートゼロモードに遷移し、増幅
回路2が比較モードからオート・ゼロモートに遷移する
前に増幅回路3がオー1−・ゼロモードから比較モード
に遷移する。従って、tdが前述の立上がり時間及び立
下がり時間よりも大きければ、従来の電圧比較装置の如
きクロックφ2の立上がり時間及び立下がり時間に起因
する誤動作は発生しない。またtdが立上がり時間及び
立下がり時間よりも小さい場合も従来に比して誤動作に
危険性及び電圧利得の低下は小さい。これはクロックφ
2及びクロックφ3の間でのタイミングのずれが生じた
場合にも同様であり、ずれの時間がtd以下であれば誤
動作及び電圧利得の低下は発生しない。
け位相が進められているので、増幅回路2がオート・ゼ
ロモードから比較モードに遷移する以前において増幅回
路3は比較モードからオートゼロモードに遷移し、増幅
回路2が比較モードからオート・ゼロモートに遷移する
前に増幅回路3がオー1−・ゼロモードから比較モード
に遷移する。従って、tdが前述の立上がり時間及び立
下がり時間よりも大きければ、従来の電圧比較装置の如
きクロックφ2の立上がり時間及び立下がり時間に起因
する誤動作は発生しない。またtdが立上がり時間及び
立下がり時間よりも小さい場合も従来に比して誤動作に
危険性及び電圧利得の低下は小さい。これはクロックφ
2及びクロックφ3の間でのタイミングのずれが生じた
場合にも同様であり、ずれの時間がtd以下であれば誤
動作及び電圧利得の低下は発生しない。
このような従来の増幅回路を2段で構成した電圧比較装
置では充分な電圧利得が得られない可能性が高いため、
現実には更に増幅回路あるいは反転増幅器を接続して所
望の電圧利得が得られるように構成する。そして、この
ように構成された従来の電圧比較装置は、第1の入力端
子4と第2の入力端子5に印加されているvlと■2と
の電圧差、即ちその大小を比較し、最終的には“1”(
ハイレベル)または0″′(ローレベル)のディジタル
信号を出力する。
置では充分な電圧利得が得られない可能性が高いため、
現実には更に増幅回路あるいは反転増幅器を接続して所
望の電圧利得が得られるように構成する。そして、この
ように構成された従来の電圧比較装置は、第1の入力端
子4と第2の入力端子5に印加されているvlと■2と
の電圧差、即ちその大小を比較し、最終的には“1”(
ハイレベル)または0″′(ローレベル)のディジタル
信号を出力する。
以上のように本発明の電圧比較装置によれば、前増幅回
路がオート・ゼロモードから比較モードに遷移する以前
に次増幅回路を比較モードからオート・ゼロモードにな
るように、また前増幅回路が比較モードからオート・ゼ
ロモードに遷移する前に次増幅回路がオート・ゼロモー
ドから比較モードになるようにスイッチをオン/オフ制
御するクロックのタイミングを制御しているので、入力
差電圧が1クロツク毎に大きく変動しても、あるいはク
ロックタイミングにずれが生じても誤動作なく安定して
動作し、また高い電圧利得が得られる。
路がオート・ゼロモードから比較モードに遷移する以前
に次増幅回路を比較モードからオート・ゼロモードにな
るように、また前増幅回路が比較モードからオート・ゼ
ロモードに遷移する前に次増幅回路がオート・ゼロモー
ドから比較モードになるようにスイッチをオン/オフ制
御するクロックのタイミングを制御しているので、入力
差電圧が1クロツク毎に大きく変動しても、あるいはク
ロックタイミングにずれが生じても誤動作なく安定して
動作し、また高い電圧利得が得られる。
第1図は本発明のチョッパ型電圧比較装置の構成を示す
回路図、第2図はその動作説明のためのタイミングチャ
ート、第3図は従来のチョッパ型電圧比較装置の構成を
示す回路図、第4図はその動作説明のためのタイミング
チャー1−1第5図は反転増幅器のバランス電圧を示す
グラフ、第6図は立上かり時間及び立下がり時間を考慮
した場合の従来の電圧比較装置の動作説明のためのタイ
ミングチャート、第7図及び第8図はクロックのタイミ
ングにずれが生じた場合の従来の電圧比較装置の動作説
明のためのタイミングチャートである。 l・・・入力部 2.3・・・増幅回路 4・・・
第1の大力醋1 5・・・第2の入力端 6.8.1
0・・・出力端100・・・増幅部 CI、 C2・・・結合容♀ S1〜S5・・・スイ
ッチなお、各図中同一符号は同−又は相当部分を示す。 (a)φ
回路図、第2図はその動作説明のためのタイミングチャ
ート、第3図は従来のチョッパ型電圧比較装置の構成を
示す回路図、第4図はその動作説明のためのタイミング
チャー1−1第5図は反転増幅器のバランス電圧を示す
グラフ、第6図は立上かり時間及び立下がり時間を考慮
した場合の従来の電圧比較装置の動作説明のためのタイ
ミングチャート、第7図及び第8図はクロックのタイミ
ングにずれが生じた場合の従来の電圧比較装置の動作説
明のためのタイミングチャートである。 l・・・入力部 2.3・・・増幅回路 4・・・
第1の大力醋1 5・・・第2の入力端 6.8.1
0・・・出力端100・・・増幅部 CI、 C2・・・結合容♀ S1〜S5・・・スイ
ッチなお、各図中同一符号は同−又は相当部分を示す。 (a)φ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、一端が一括接続され、他端それぞれに比較対象の第
1及び第2の電圧が与えられ、相補的にオン/オフ制御
される第1及び第2のスイッチ手段を有する入力部と、 一端を入力端とし、他端を反転増幅器と帰還路スイッチ
手段との並列回路の一端に接続してあり、該並列回路の
他端を出力端とする複数の増幅回路を有し、第1の増幅
回路の入力端が前記入力部の前記一端と接続され、他の
増幅回路はそれぞれの入力端がそれより前記入力部側に
位置する増幅回路の出力端に縦続接続され、少なくとも
一つの増幅回路の帰還路スイッチ手段が他の増幅回路の
帰還路スイッチ手段と相補的にオン/オフ制御される増
幅部とを備えた電圧比較装置において、 前記少なくとも一つの増幅回路の帰還路スイッチ手段が
オン(又はオフ)するタイミングがその前記入力部側の
増幅回路の帰還路スイッチ手段がオフ(又はオン)する
タイミングよりも早くなるように制御すべくなしたこと
を特徴とする電圧比較装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63254132A JPH02100513A (ja) | 1988-10-07 | 1988-10-07 | 電圧比較装置 |
| US07/303,778 US4900952A (en) | 1988-10-07 | 1989-01-27 | Voltage comparison apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63254132A JPH02100513A (ja) | 1988-10-07 | 1988-10-07 | 電圧比較装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02100513A true JPH02100513A (ja) | 1990-04-12 |
Family
ID=17260662
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63254132A Pending JPH02100513A (ja) | 1988-10-07 | 1988-10-07 | 電圧比較装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4900952A (ja) |
| JP (1) | JPH02100513A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04124914A (ja) * | 1990-09-17 | 1992-04-24 | Mitsubishi Electric Corp | チョッパアンプにおける制御信号設定方式 |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5287015A (en) * | 1988-12-19 | 1994-02-15 | Advanced Micro Devices, Inc. | Comparator circuit |
| US5085526A (en) * | 1990-07-26 | 1992-02-04 | Astec International, Ltd. | Compact programmable temperature detector apparatus |
| WO1993005377A1 (en) * | 1991-09-05 | 1993-03-18 | Astec International, Ltd. | Compact programmable temperature detector apparatus |
| JPH0595285A (ja) * | 1991-10-03 | 1993-04-16 | Mitsubishi Electric Corp | 電圧比較器 |
| JP3222276B2 (ja) * | 1993-07-30 | 2001-10-22 | セイコーインスツルメンツ株式会社 | コンパレータ回路およびコンパレータ回路の制御方法 |
| US6069500A (en) * | 1998-11-23 | 2000-05-30 | Industrial Technology Research Institute | High speed regeneration comparator |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4028558A (en) * | 1976-06-21 | 1977-06-07 | International Business Machines Corporation | High accuracy MOS comparator |
| US4523107A (en) * | 1982-04-23 | 1985-06-11 | Motorola, Inc. | Switched capacitor comparator |
| US4547683A (en) * | 1982-10-18 | 1985-10-15 | Intersil, Inc. | High speed charge balancing comparator |
| US4748418A (en) * | 1986-11-12 | 1988-05-31 | Crystal Semiconductor Corporation | Quasi auto-zero circuit for sampling amplifiers |
| JPH06133011A (ja) * | 1992-10-16 | 1994-05-13 | Hitachi Ltd | トレース機能付き通信装置 |
-
1988
- 1988-10-07 JP JP63254132A patent/JPH02100513A/ja active Pending
-
1989
- 1989-01-27 US US07/303,778 patent/US4900952A/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04124914A (ja) * | 1990-09-17 | 1992-04-24 | Mitsubishi Electric Corp | チョッパアンプにおける制御信号設定方式 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4900952A (en) | 1990-02-13 |
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