JPH05129903A - チヨツパ型電圧比較器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 チョッパ型電圧比較器の感度の向上と動作速
度の向上とを同時に実現する。 【構成】 第１〜第３のトランスファーゲート１，２，
３、第１のインバータ４及びコンデンサ５でチョッパ型
電圧比較器を構成する。更に、第２のインバータ６の入
力端を第１のインバータ４の出力端すなわち判定出力端
子１６に接続し、第１及び第２のトランスファーゲート
１，２のうちの被比較電圧入力側の第２のトランスファ
ーゲート２がＯＮになるときには同じくＯＮとなるよう
にオン制御される第４のトランスファーゲート７を第２
のインバータ６の出力端と第１のインバータ４の入力端
１５との間に介在させ、判定出力端子１６の電位変化の
スピードアップを図る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、チョッパ型電圧比較器
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図３は、２つの電圧入力端子を有する従
来のチョッパ型電圧比較器を示す回路図である。同図に
おいて、１，２は一方が導通状態（以下、ＯＮと記
す。）になるときには他方が非導通状態（以下、ＯＦＦ
と記す。）となるように第１及び第２の制御信号入力端
子１２，１３を通して各々がオン・オフ制御される第１
及び第２のトランスファーゲート（以下、トランスファ
ーゲートをＴＧと略記する。）、５は基準電圧が印加さ
れる第１の電圧入力端子１０に第１のＴＧ１を介して一
端１４が接続されかつ被比較電圧が印加される第２の電
圧入力端子１１に第２のＴＧ２を介して該一端１４が接
続されたコンデンサ、４は入力端１５がコンデンサ５の
他端に接続されたインバータである。３は、インバータ
４の出力端すなわち判定出力端子１６と該インバータ４
の入力端１５との間に介在し、第１のＴＧ１がＯＮにな
るときには同じくＯＮとなり、かつ該第１のＴＧ１がＯ
ＦＦになるときには同じくＯＦＦとなるように第１の制
御信号入力端子１２を通してオン・オフ制御される第３
のＴＧである。

【０００３】以上の構成を有する従来のチョッパ型電圧
比較器について、以下その動作を説明する。図４は、各
部波形を示すタイムチャート図である。

【０００４】まず、第１の制御信号入力端子１２に印加
する制御信号をＨｉｇｈ、第２の制御信号入力端子１３
に印加する制御信号をＬｏｗとする。これにより、基準
電圧入力側の第１のＴＧ１とインバータ４の帰還用とし
ての第３のＴＧ３とがＯＮとなり、被比較電圧入力側の
第２のＴＧ２はＯＦＦする。このとき、インバータ４の
入力端１５と判定出力端子１６との電位はいずれも該イ
ンバータ４の閾値電圧と一致しており、コンデンサ５の
両端には該インバータ４の閾値電圧と第１の電圧入力端
子１０に印加された基準電圧との差電圧が与えられる。

【０００５】次に、第１の制御信号入力端子１２をＬｏ
ｗ、第２の制御信号入力端子１３をＨｉｇｈとすること
により、第１及び第３のＴＧ１，３をＯＦＦさせると同
時に被比較電圧入力側の第２のＴＧ２をＯＮさせる。こ
のとき、コンデンサ５の入力端１４の電位は第１の電圧
入力端子１０に印加された基準電圧と第２の電圧入力端
子１１に印加された被比較電圧との差分だけ変化し、こ
れがコンデンサ５を通してインバータ４の入力端１５に
伝えられる。したがって、インバータ４の入力端１５の
電圧波形には、図４に示すように基準電圧と被比較電圧
との差分にほぼ等しい大きさの変化が現われる。この電
圧変化がインバータ４により反転増幅される結果、該イ
ンバータ４の出力端すなわち判定出力端子１６には、被
比較電圧（第２の電圧入力端子１１の電位）が基準電圧
（第１の電圧入力端子１０の電位）より低い場合にはＨ
ｉｇｈが、逆の場合にはＬｏｗが各々若干の遅れを伴っ
て出力される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記従来のチョッパ型
電圧比較器は、被比較電圧入力側の第２のＴＧ２がＯＮ
した際の電圧増幅を１つのインバータ４にたよる構成で
あったので、感度と動作速度との両面で次のような問題
があった。

【０００７】まず、感度の面では、入力側の電圧変化を
増幅するためのインバータ４の利得に限界があるため
に、基準電圧と被比較電圧との差が微小である場合には
判定出力端子１６から完全な判定出力が得られない問題
があった。そのため、特に高感度が要求される場合は出
力側への増幅器の付加等の措置が必要となり、回路の増
大や消費電流の増加が問題となっていた。

【０００８】また、動作速度の面でもインバータ４の利
得の限界から、完全な判定出力を得るまでの時間が長く
かかり、高速動作の障害となっていた。

【０００９】本発明の目的は、チョッパ型電圧比較器の
感度の向上と動作速度の向上とを同時に実現することに
ある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、図１に示すように、出力段であるイン
バータ（第１のインバータ）４の判定出力を更に反転増
幅させるための第２のインバータ６と、該第２のインバ
ータ６の出力を第１のインバータ４の入力側へ帰還させ
るための第４のＴＧ７とを更に設けた構成を採用したも
のである。

【００１１】具体的に説明すると、本発明は、一方がＯ
Ｎになるときには他方がＯＦＦとなるように各々がオン
・オフ制御される第１及び第２のＴＧ１，２と、基準電
圧が印加される第１の電圧入力端子１０に前記第１のＴ
Ｇ１を介して一端１４が接続されかつ被比較電圧が印加
される第２の電圧入力端子１１に前記第２のＴＧ２を介
して該一端１４が接続されたコンデンサ５と、入力端１
５がコンデンサ５の他端に接続された第１のインバータ
４と、該第１のインバータ４の出力端１６と該第１のイ
ンバータ４の入力端１５との間に介在し前記第１のＴＧ
１がＯＮになるときには同じくＯＮとなりかつ該第１の
ＴＧ１がＯＦＦになるときには同じくＯＦＦとなるよう
にオン・オフ制御される第３のＴＧ３と、入力端が前記
第１のインバータ４の出力端１６に接続された第２のイ
ンバータ６と、該第２のインバータ６の出力端と前記第
１のインバータ４の入力端１５との間に介在しかつ前記
第２のＴＧ２がＯＮになるときには同じくＯＮとなるよ
うにオン制御される第４のＴＧ７とを備えた構成を採用
したものである。

【００１２】

【作用】本発明によれば、第１及び第３のＴＧ１，３を
ＯＮさせた後に第２のＴＧ２をＯＮさせて第１のインバ
ータ４に反転増幅を行わせる際に、第２のＴＧ２ととも
に第４のＴＧ７もＯＮさせられる。したがって、従来単
体では完全な判定出力が得られなかった基準電圧と被比
較電圧との間の微小な差に対しても、反転増幅のための
第１のインバータ４の小さな出力電圧が第２のインバー
タ６により更に反転増幅され、該第２のインバータ６の
出力が第４のＴＧ７を通して第１のインバータ４の入力
側へ帰還される。これにより、第１のインバータ４から
完全な判定出力が得られる。また、判定出力を得るまで
の時間が大幅に短縮され、動作速度が向上する。

【００１３】

【実施例】図１は、本発明のチョッパ型電圧比較器の実
施例を示す回路図である。同図において、第１〜第３の
ＴＧ１，２，３、第１のインバータ４及びコンデンサ５
は従来の構成と同様であり、これらに関する詳細な説明
は省略する。

【００１４】同図に更に示された６は、入力端が第１の
インバータ４の出力端すなわち判定出力端子１６に接続
された第２のインバータである。また、７は、該第２の
インバータ６の出力端と第１のインバータ４の入力端１
５との間に介在し、かつ第２のＴＧ２がＯＮになるとき
には同じくＯＮとなるように第３の制御信号入力端子１
７を通してオン制御される第４のＴＧである。

【００１５】以上の構成を有する本実施例のチョッパ型
電圧比較器について、以下その動作を説明する。図２
は、各部波形を示すタイムチャート図である。

【００１６】まず、第１の電圧入力端子１０に基準電圧
を、第２の電圧入力端子１１に被比較電圧を各々印加し
たうえで、第１の制御信号入力端子１２に印加する制御
信号をＨｉｇｈ、第２及び第３の制御信号入力端子１
３，１７に印加する制御信号をＬｏｗとする。これによ
り、基準電圧入力側の第１のＴＧ１と第１のインバータ
４の帰還用としての第３のＴＧ３とがＯＮとなり、被比
較電圧入力側の第２のＴＧ２とスピードアップ用の第４
のＴＧ７とはＯＦＦする。このとき、第１のインバータ
４の入力端１５と判定出力端子１６との電位は従来同様
にいずれも該第１のインバータ４の閾値電圧と一致して
おり、コンデンサ５の両端には該第１のインバータ４の
閾値電圧と第１の電圧入力端子１０に印加された基準電
圧との差電圧が与えられる。

【００１７】次に、第１の制御信号入力端子１２をＬｏ
ｗ、第２の制御信号入力端子１３をＨｉｇｈとすること
により、第１及び第３のＴＧ１，３をＯＦＦさせると同
時に被比較電圧入力側の第２のＴＧ２をＯＮさせる。こ
のとき、コンデンサ５の入力端１４及びインバータ４の
入力端１５には第１の電圧入力端子１０に印加された基
準電圧と第２の電圧入力端子１１に印加された被比較電
圧との差分にほぼ等しい大きさの電位変化が現われ、第
１のインバータ４の作用により判定出力端子１６の電位
もこれとは逆方向に変化し始めるが、基準電圧と被比較
電圧との差が微小な場合は十分な判定出力とはならず、
若干の電圧変化にとどまる。

【００１８】さて、ここまでは従来と同様であるが、本
実施例では第２の制御信号入力端子１３をＨｉｇｈとし
た直後に第３の制御信号入力端子１７をもＨｉｇｈとす
る。このようにして第３の制御信号入力端子１７に印加
する制御信号をＨｉｇｈにすると、第４のＴＧ７がＯＮ
する。第４のＴＧ７がＯＮすると、判定出力端子１６の
既に始まっている電位変化が第２のインバータ６により
反転増幅されて第１のインバータ４の入力端１５に加わ
ることになり、これが第１のインバータ４で再度増幅さ
れる結果、判定出力端子１６の電位変化が加速される。
つまり、判定出力端子１６には、被比較電圧（第２の電
圧入力端子１１の電位）が基準電圧（第１の電圧入力端
子１０の電位）より低い場合にはＨｉｇｈが、逆の場合
にはＬｏｗが各々短時間のうちに完全な判定出力として
現われるのである。

【００１９】なお、以上簡単のために２つの電圧入力端
子１０，１１を有する場合について説明してきたが、電
圧入力端子として３端子以上を有する場合にも本発明を
適用できることはもちろんである。

【００２０】

【発明の効果】以上説明してきたとおり本発明によれ
ば、出力段である第１のインバータ４の判定出力を更に
反転増幅させるための第２のインバータ６と、該第２の
インバータ６の出力を第１のインバータ４の入力側へ帰
還させるための第４のＴＧ７とを付加した構成を採用し
たので、従来単体では判定できなかった基準電圧と被比
較電圧との間の微小な差が判定可能であり、小型、低消
費電力、高感度かつ高速のチョッパ型電圧比較器を実現
できるため、きわめて有用である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のチョッパ型電圧比較器の実施例を示す
回路図である。

【図２】図１のチョッパ型電圧比較器の各部波形を示す
タイムチャート図である。

【図３】従来のチョッパ型電圧比較器を示す回路図であ
る。

【図４】図３のチョッパ型電圧比較器の各部波形を示す
タイムチャート図である。

【符号の説明】

１ 第１のトランスファーゲート ２ 第２のトランスファーゲート ３ 第３のトランスファーゲート ４ （第１の）インバータ ５ コンデンサ ６ 第２のインバータ ７ 第４のトランスファーゲート １０ 基準電圧が印加される第１の電圧入力端子 １１ 被比較電圧が印加される第２の電圧入力端子 １２，１３，１７ 制御信号入力端子 １６ 判定出力端子

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一方が導通状態になるときには他方が非
   導通状態となるように各々がオン・オフ制御される第１
   及び第２のトランスファーゲートと、 基準電圧が印加される第１の電圧入力端子に前記第１の
   トランスファーゲートを介して一端が接続され、かつ被
   比較電圧が印加される第２の電圧入力端子に前記第２の
   トランスファーゲートを介して該一端が接続されたコン
   デンサと、 入力端が前記コンデンサの他端に接続された第１のイン
   バータと、 前記第１のインバータの出力端と該第１のインバータの
   入力端との間に介在し、前記第１のトランスファーゲー
   トが導通状態になるときには同じく導通状態となり、か
   つ該第１のトランスファーゲートが非導通状態になると
   きには同じく非導通状態となるようにオン・オフ制御さ
   れる第３のトランスファーゲートと、 入力端が前記第１のインバータの出力端に接続された第
   ２のインバータと、 前記第２のインバータの出力端と前記第１のインバータ
   の入力端との間に介在し、かつ前記第２のトランスファ
   ーゲートが導通状態になるときには同じく導通状態とな
   るようにオン制御される第４のトランスファーゲートと
   を備えたことを特徴とするチョッパ型電圧比較器。