JPS58206977A - 電圧比較回路 - Google Patents

電圧比較回路

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JPS58206977A
JPS58206977A JP57090061A JP9006182A JPS58206977A JP S58206977 A JPS58206977 A JP S58206977A JP 57090061 A JP57090061 A JP 57090061A JP 9006182 A JP9006182 A JP 9006182A JP S58206977 A JPS58206977 A JP S58206977A
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    • 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
    • H03K5/2409—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 bipolar transistors
    • H03K5/2418—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 bipolar transistors with at least one differential stage
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/165—Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values
    • G01R19/16566—Circuits and arrangements for comparing voltage or current with one or several thresholds and for indicating the result not covered by subgroups G01R19/16504, G01R19/16528, G01R19/16533
    • G01R19/16576—Circuits and arrangements for comparing voltage or current with one or several thresholds and for indicating the result not covered by subgroups G01R19/16504, G01R19/16528, G01R19/16533 comparing DC or AC voltage with one threshold

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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】 〔発明の技術分野〕 本発明は電圧比較回路に係り、特にパイ、バー2集積回
路内に設けられる電圧比較回路に関する。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
この種の電圧比較回路と(1、ては、米国時+1’F 
均C3,649,846号明細1に−ピ載されているよ
うに、−組の差動ペアトランジスタを用いたものが知ら
れており、また本願と同一出願人に係る特願昭55−7
1722号のウインドコンノ母レータ[1?iのように
、2組の差動ペアトランジスタを並列に用いたものが考
えられている。前者の従来の電圧比較回路は反転電圧(
閾値電圧)が1個だけであり、後者のウィンドコン・や
レータ回路は反転璽、圧が2個ある。′このように反転
電圧が1個もり、 <は2個の従来の電圧比較回路は、
応用〔発明の目的〕 本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、3個以上
の奇数の反転電圧を持ち、全体としてはインバータとし
ての論理動作を行ない、単一出力で安定した動作が得ら
れ、応用範囲が広くなる電圧比較回路を提供するもので
おる。
〔発明の概要〕
すなわち、本発明の電圧比較回路は、奇数組の差動対ト
ランジスタの各一方のトランジスタのペースに共通に入
力電圧を印加し、各他方のトランジスタのペースにそれ
ぞれ異なる基準電圧を印加し、上記差動対トランジスタ
のうちの奇数着目の前記入力電圧印加側のトランジスタ
のコビクタおよび偶数番目の前記基準電圧印加側のトラ
ンジスタのコレクタに共通に第1の負荷回路を接続し、
残りのトランジスタのコレクタに共通に第2の負荷回路
を接続し、・この第2の負荷回路に接続される上記コレ
クタ共通部の出力により出力トランジスタを駆動するよ
うにしたものである。したかつ・て、奇数の基準電圧そ
れぞれが反転電圧点とな9、全体としてはインバータの
論理動作が行なわれ、単一出力が得られることになる。
〔発明の実施例〕
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1図において、+は第1電源、−は第2を源であり、
奇数組(たとえば3組)の差動対トランジスタ(QIA
 IQ+m汽(QIA 、 41m)、 (QSA 、
 Qsa)およびその定電流源II  + It  +
 I)は入力回路を形成しており、トランジスタQIo
tおよびQ+otはカレントミラー回路を形成し上記入
力回路の能動負荷となり、Qooは上記入力回路の出力
によシスイツチング駆動される出力用トランジスタであ
る。
上記差動対の各一方のトランジスタQrh + QIA
IQ3Aのペースは共通の入力信号端子1に接続され、
各他方のトランジスタQ1s v Qtm * Qsm
のペースは基準電圧入力端子’l  +’l  IJ?
lに対応して接続されている。そして、入力電圧911
10上mlトランノスタQIA + (hA + Qs
ムのうちの奇数番目のトランジスタQsA+ Qs^の
コレクタと蔦基準電圧側の前記トランジスタQ+s +
 Qti + Qsmのうちの偶数番目のトランジスタ
QBのコレクタとが一括接続されて前記カレントミラー
回路の一次側トランジスタQ1゜1の出力端に接続され
ている3、また、偶数番目の入力電圧側トランジスタ(
hAのコレクタと、奇数番目Q基準電圧側トランジスタ
Q、s + Qssのコレクタとが一括接続すれて前記
カレントミラー回路の二次側トランジスタQ+ozの出
力端に接続されている。
なお、入力信号端子1に印加される入プj電圧’k V
ln %基準電圧入力端子21  H2t  +21に
印加°される基準電圧をvrl + vrt + vr
; (Vrl <Vrz ’< Vrs )、出力信号
端子3の出力電圧をvo、差動対トランジスタ(QIA
 、Q+a )の各it[111^。
IlB %差動対トランジスタ(Qta r QtIi
)の各電流をt、AI I11%差動対トランノスタ(
QAA 、Qss )の各電流をt、As 1ml、定
電流源11〜I、の各電流をI’l ” 13 、入力
回路から出力トランジスタQooのペースに向かう出力
11 fLk I oで表わすものとする。
第2図は第1図における入力電圧Vinと各部の電流と
の関係を示しており、以下第2図を参照して第1図の動
作を説明する6いま、入力電圧Vlnが基準電圧vr1
より低いと、トランジスタQIA + QtA+ Q3
Aはオフ、トランジスタQ+、s +Qza + Qs
sがオンであり、電η目+a(=1+ ) + Its
(”It ) +  1s++(=In )  が流れ
る。これに対して、Vri < ”In < Vrtに
なると、トランジスタQsi+がオフ、トランジスタQ
IAがオンに反転して電流11A (〜11 )が流れ
る。また、Vrt<、Vin< Vrsになると、さら
り(トランジスタQ!腸がオフ、トランジスタQtAが
オンに反転して電流l、A(”tt)が流れる。また、
Vinがvrsより高くなると、トランノスタQ11.
鼾B + Qsmはオフ、トランジスタQIA + C
bl r Qsl d5オンになり、電流lIA + 
ltA + IIIA (=ts )が流れる。
ここで、差動対トランジスタのペース接地・1流増幅率
αΣlとし、能動負荷トランジスタQ+o+ +Q+o
tの電流伝達比をrtJと仮定すれば、1b力電流10
は次式で示される。
Is −=(t、A+x、m+ IIA)−(1+a 
+−x、A+l5a)・・・(1)上式(1)において
、電流(LA’+ Lm) + (■2A+[!B )
l (ImA t lsm )は前述したように基準電
圧vr、  l vrf  *  ■rBの点で反転す
るので、■。
・〜11をたとえばはば同じ′tIL流値に設定してお
けば、上記出力電流IOおよび出力電圧vOも上記3点
で反転し、 (1)  Vln < Vri ’HVrt < Vl
n < Vrsのときl。力;負極性、したがって出力
トランジスタQs+。妙五オンとな9、voはノ1イ1
H#レベル(は#チ第1響啄篭位) voHとなり、 (2)  Vri < Vln < Vrt r Vr
s < Minのときl。〃(正極性、したがって出力
トランジスタQ++。−オフとなり、voはロー1L”
レベルv。Lとなり、 上記4つの状態に応じてvoのレベルのu HII。
“L′が定まるっ すなわち、第1図の電圧比較回路は、奇数の反転電圧を
持ち、全体としてはインバータとしての論理動作をし、
単一出力で安定した動作が得られる特長がある。この特
長は、従来の亀Lt比較回路(奇数が「l」の場合)に
も当てはまるものであり、奇数の反転電圧を持つインバ
ータが電圧比較回路の一般理論となる。
第3図は本発明の第2実施例を示すもので、第1図に比
べて差動対トランジスタ(Q4A、Q411)。
(Q、A、Q5B)およびその定電流源14+I5なら
びに基準電圧Vr4(> Vrs )* Vrs (>
 Vri )を追加し、5個の反転電圧を持つようにし
ている。
第4図は第3図における入力電圧vInと各部電流の関
係を示すものであり、出力電圧voは(1) Vln(
vrt 、 Vr、(Vln(vrs 、V、4(Vl
n<VrsのときII H#レベル (2) Vri< Min <Vrt + Vrs<V
ln<Vr4t Vrs<Vtnのとき@ L #レベ
ル の6つの状態をとる。
このように反転電圧が5つの場合の動作は、反転電圧が
3つの場合の延長に過ぎず、前述の電圧比較回路の一般
理論に合っている。
第5図は、第1図におけるトランジスタQIAIQsA
のコレクタ同志、ペース同志が共通に接続されている点
に着目し、これらをマルチエミッタトランジスタQ+s
hに置換したものであり、入力電圧側トランジスタの素
子数が2個で済む、。
第6図は、第3図におけるトランジスタQIAIQsh
 + QI&  のコレクタ同志、ペース同志が共通に
接続されており、またトランジスタQtA+Q4Aのコ
レクタ同志、ペース同志が共通に接続されている点に着
目し、これらをそれぞれマルチエミッタトランジスタQ
ISSA +  Q、taAに置換したものであり、入
力電圧側トランジスタの素子数が2イー;で済み、第3
図の5個に比べて大幅に減少しでいる。
なお、上記各実施例は差動対トランジスタとしてNPN
形、カレントミラー回路のトランジスタおよび出力トラ
ンジスタとしてPNP形を使用したが、これらの極性を
逆転させると共に電源の極性を逆転させるように変形し
てもよい。
たとえば第1図の回路の各極性を逆転させれば第7図に
示すような電圧比較回路とな塾、ここで第7図中第1図
のトランジスタと逆極性のトランジスタには第1図と同
一符号を用いた上で″を付している。同様に、第8図は
、稟3図の回路の各極性を逆転させたものでおり、やは
り第3図のトランジスタと逆極性のトランジスタには第
3図と同一符号を用いた上で′を付している。第9図は
、第8図における入力電圧vNnと出力電圧V。との関
係を示すもので、vnはV。
〜vr11の各電圧点でそれぞれ反転(計5回)してい
るが、′全体として見るとインバータの論理となってい
る。
なお、上述したような電圧比較回路の動作を確認するた
めの実験回路の一例を第10図に示す。これは5つの反
転レベルを持つPNP入力型の電圧比較回路であシ、第
、10図中第8図と同一部分は同一符号を付している。
第1電源→−がIOV、第2に源−が接地電位、抵抗R
,=5KQ、抵抗R1=I K 0% vr1=1 ”
 % ”rt=2 V、  Vr3  =3 V、  
Vr4  =4 V、  Vr5  =5 V。
Rs  =100KΩ、 1.=1.=1.=I4 =
t、!;xooμAとし、入力電圧vAnとして0.4
v〜5.6vの間で変化する三角波電圧を入力した場合
、この三角波の周期を10 mm−10μSに変化させ
ても、第9図の入出力伝達特性と同じ動作を安定に行な
い、出力波形の立上り、立Fり期間に発振波形等の不安
定動作は見られないことが確認された。
〔発明の効果〕
上述したように本発明の電圧比較回路によれは、3個以
上の奇数の反転電圧を持ち、全体としてはインバータと
しての論理動作を行ない、単〉出力で安定した動作が得
られる、したかつで、゛たとえば三角波入力を3点で反
転させれば周期が入力の2になった・ぐルス出力が得ら
れ、また5点で反転させれば周期が2に゛なった・せル
ス出力が得られるようになり、本発明回路はノクルス周
波数の逓倍回路に応用することができる。
また、本発明回路は、入力電圧範囲を奇数の反転電圧点
により偶数の領域に区分し、入力電圧が奇数番目の領域
区分にあるか偶数番目の領域にあるかによって出力電圧
のレベルが異なるから、入力電圧の領域区分の検出回路
に応用することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1971施例に係るNPN人力人力
型3レ転レベル電圧比較を示す回路図、第2図は第1図
の入力電圧対各部電流の関係を示す図、第3図は本発明
の第2実施例に係るNPN入力入力型5レ転レベル電圧
比較を示す回路図、第4図は第3図の入力電圧対各部電
流の関係を示す図、第5図は本発明の第3実施例に係る
マルチエミッタ型3反転レベル電圧比較回路を示す回路
図、第6図は同じく第4実施例に係るマルチエミッタ型
5反転レベル電圧比較回路を示す回路図、第7図は同じ
く第5実施例に係るPNP入力入力型3レ転レベル電圧
比較を示す回路図、第8図は同じく第6実施例に係るP
NP入力入力型5レ転レベル電圧比較を示す回路図、W
J9図は第8図の入出力伝達特性を示す図、第1O図は
第8図に対応する実験回路を示す回路図である。 (QIA 、 Q+m ) 、 (QIA、Qti) 
、 (Q3A、Q3B)。 (Q4ム1Q4B)、(9口、 Qs++ )・・・差
動対トランジスタ、!、〜I、・・・定電流源、Q+n
+ r Q+ot・・・能動負荷トランジスタ、QII
O・・・出力トランジスタ、1・・・入力信号端子、2
.〜2s・・・基準電圧入力端ヱ、6・・・出力信号端
子、Q18A r QtssA+QC4^ ・・・マル
チエミッタトランジスタ。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)3以上の針数の組の差動対トランジスタと、これ
    らの差動対トランジス−タの谷エミッタ接続点にそれぞ
    れ対応して接続される定電流源と、前゛記差動対トラン
    ジスタの各一方のトラン・ノスタのペースに共通に入力
    電圧を印加し、各他方のトランジスタのペースにそれぞ
    れ異なる基準電圧を印加する手段と、前記全数組の差動
    対トランジスタのうちの奇数番目の前記入力電圧が印加
    されるトランジスタのコレクタおよび偶数番目の前記基
    準電圧が印加されるトランジスタのコレクタに共通に接
    続される第1の負荷回路と、同じく前記全数組の差動対
    トランジスタのうちの偶数番目の前記入力電圧が印加さ
    れるトランジスタのコレクタおよび奇数番目の前記基準
    電圧が印加されるトランジスタのコレクタに共通接続さ
    れる第2の負荷回路と、この第2の負荷回路に接続され
    る前記コレクタ共通部の出力によりスイッチング駆動さ
    れる出力トランジスタとを具備し、入力電圧が奇数個の
    基準電圧それぞれで定まる反転電圧を越える毎に出力ト
    ランジスタの出力電圧が反転するようにしたことを特徴
    とする電圧比較回路、
  2. (2)前記差動対トランジスタのうちのコレクタ同志が
    共通の負荷回路に接続されかつ共通の入力端子が印加さ
    れるトランジスタはマルチエミッタトランジスタが用い
    られることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の電
    圧比較回路。
  3. (3)前記第1の負荷回路および第2の負荷回路はカレ
    ントミラー回路の一次側トランジスタシよび二次側トラ
    ンジスタであり、この二次側トランジスタのコレクタに
    前記出力トランジスタのペースが接続されること・を特
    徴とする特許請求の範囲第1項6己載の電圧比較回路。 +4)前記定電流源それぞれはほぼ同一の電流値が流れ
    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
    いずれかに記載の電圧比較回路。
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