JPS58218222A - 電圧比較器 - Google Patents
電圧比較器Info
- Publication number
- JPS58218222A JPS58218222A JP10112682A JP10112682A JPS58218222A JP S58218222 A JPS58218222 A JP S58218222A JP 10112682 A JP10112682 A JP 10112682A JP 10112682 A JP10112682 A JP 10112682A JP S58218222 A JPS58218222 A JP S58218222A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- voltage
- input terminal
- capacitors
- trnt2
- trnt1
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- 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
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- Manipulation Of Pulses (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】
発明の技術分野
本発明は、感度と動作速度の向上を図った7リツブ・フ
ロップ形の電圧比較器に関するものである。
ロップ形の電圧比較器に関するものである。
技術の背景
従来、電圧比較器として、2個のトラyジスタ反転増幅
器を正帰還接続したクリップ・フロップ形のものが汎用
されている。この種電圧比較器は、第1図示のように、
pチャネル・トラてジスタpT1とnチャネル・トラン
ジスタnT1から成る第1の反転増幅器AMP1 と、
pチャネル・トランジスタpT2 トnチャネル・トラ
ンジスタnT2から成る第2の反転増幅器AMP2とが
正帰還接続されており、入力端子11に印加された入力
電圧vlと入力端子I2に印加された基準電圧VRとの
比較結果が出力端子01と02に出力される。その動作
を第2図を参照して説明すれば、時刻t1以前ではスイ
ンf51と52が共にオン状態であり、一方スイッチS
6はオフ状態となっている。従って入力端子11に供給
された信号電圧V、がコンデンサC1に充電され、これ
が出力電圧FORとして出力端子02に現われる。一方
入力端子I2に供給された基準電圧FRはコンデン−?
C2に充電され1、これが出力電圧VO1として出力
端子01に現われる。
器を正帰還接続したクリップ・フロップ形のものが汎用
されている。この種電圧比較器は、第1図示のように、
pチャネル・トラてジスタpT1とnチャネル・トラン
ジスタnT1から成る第1の反転増幅器AMP1 と、
pチャネル・トランジスタpT2 トnチャネル・トラ
ンジスタnT2から成る第2の反転増幅器AMP2とが
正帰還接続されており、入力端子11に印加された入力
電圧vlと入力端子I2に印加された基準電圧VRとの
比較結果が出力端子01と02に出力される。その動作
を第2図を参照して説明すれば、時刻t1以前ではスイ
ンf51と52が共にオン状態であり、一方スイッチS
6はオフ状態となっている。従って入力端子11に供給
された信号電圧V、がコンデンサC1に充電され、これ
が出力電圧FORとして出力端子02に現われる。一方
入力端子I2に供給された基準電圧FRはコンデン−?
C2に充電され1、これが出力電圧VO1として出力
端子01に現われる。
その後時刻1.において、スイッチS1とS2がオフ状
態となシ、入力電圧Vxと基準電圧VRがコンデンサC
1とC2に保持される。時刻t3においてスイッチS6
がオン状態になるとノードN1の電圧VN1が直線的に
上昇し、この電圧と’Of * VO2との電圧がpチ
ャ炉ネル・トランジスタのゲート・ソース間閾値電圧F
TPを超えると、pテヤシネル・トランジスタpT1と
pT2が導通する。この結果コンデンサC1とC2がそ
れぞれpチャンネル・トランジスタpr1とpT2を介
して充電される。コンデンサC1とC2の充電電圧とバ
イアス端子B2との電圧差がnチャンネル・トランジス
タのゲート・ソース間閾値電圧FTNを超えると、nチ
ャンネル・トランジスタnT’lとnT1が導通する。
態となシ、入力電圧Vxと基準電圧VRがコンデンサC
1とC2に保持される。時刻t3においてスイッチS6
がオン状態になるとノードN1の電圧VN1が直線的に
上昇し、この電圧と’Of * VO2との電圧がpチ
ャ炉ネル・トランジスタのゲート・ソース間閾値電圧F
TPを超えると、pテヤシネル・トランジスタpT1と
pT2が導通する。この結果コンデンサC1とC2がそ
れぞれpチャンネル・トランジスタpr1とpT2を介
して充電される。コンデンサC1とC2の充電電圧とバ
イアス端子B2との電圧差がnチャンネル・トランジス
タのゲート・ソース間閾値電圧FTNを超えると、nチ
ャンネル・トランジスタnT’lとnT1が導通する。
この結果、コンデンサC1は、pチャンネル・トランジ
スタpT2を介して充電され右と同時にnチャンネル・
トランジスタnT2を介して放電される。同様に、コン
デンサC2は、トランジスタpT1を介して充電される
と同時にトラざジスタnT1を介して放電される。しか
しながらこれらMOS )ランジスタの電流はゲート・
ソース間電圧の2乗にほぼ比例するので、nチャンネル
・トランジスタnT1とnT’lの導通直後においては
、コンデンサの放電電流に比べて充電電流が大きく、こ
のためコンデンサC1と02の電圧はいずれも上昇し続
けるが、その上昇速度は漸次鈍化する。時刻1sにおい
てp、チャンネル・トランジスタによる充電電流とれチ
ャンネル・トランジスタによる放電電流がほぼ等しくな
ると、コンデンサC1と02の電圧はほぼnT2から成
るAMP’lの入出力特性の動作点は、第3図示のよう
に、一点鎖線との交点近傍に存在し、極めて大きな利得
を有する。従って多少の時間遅れを伴なう時刻t・6に
おいて正帰還接続の効果が顕著になυ、コンデンサC1
の充電電圧すなわち出力電圧ro!はバイアス電圧FB
Iに急激に近づき、−ヵ3.ア7td□2゜、□うわあ
、ヵ□VOIはバイアス電圧FB2に急激に近づく。こ
のようにしてディジタぶ回路への入力信号が出力される
。
スタpT2を介して充電され右と同時にnチャンネル・
トランジスタnT2を介して放電される。同様に、コン
デンサC2は、トランジスタpT1を介して充電される
と同時にトラざジスタnT1を介して放電される。しか
しながらこれらMOS )ランジスタの電流はゲート・
ソース間電圧の2乗にほぼ比例するので、nチャンネル
・トランジスタnT1とnT’lの導通直後においては
、コンデンサの放電電流に比べて充電電流が大きく、こ
のためコンデンサC1と02の電圧はいずれも上昇し続
けるが、その上昇速度は漸次鈍化する。時刻1sにおい
てp、チャンネル・トランジスタによる充電電流とれチ
ャンネル・トランジスタによる放電電流がほぼ等しくな
ると、コンデンサC1と02の電圧はほぼnT2から成
るAMP’lの入出力特性の動作点は、第3図示のよう
に、一点鎖線との交点近傍に存在し、極めて大きな利得
を有する。従って多少の時間遅れを伴なう時刻t・6に
おいて正帰還接続の効果が顕著になυ、コンデンサC1
の充電電圧すなわち出力電圧ro!はバイアス電圧FB
Iに急激に近づき、−ヵ3.ア7td□2゜、□うわあ
、ヵ□VOIはバイアス電圧FB2に急激に近づく。こ
のようにしてディジタぶ回路への入力信号が出力される
。
上述の従来例においては、第6図示のように、2つの反
転増幅器AMP 1とAMP 2の特性が不揃いで両者
間にオフセット電圧V Offが存在する場合には、こ
のVOffを増幅することにエリ出力が決定されてしま
う。通常このVOff は数十tnV程度であり、これ
以下の入力電圧感度を得ることができないという問題が
ある。
転増幅器AMP 1とAMP 2の特性が不揃いで両者
間にオフセット電圧V Offが存在する場合には、こ
のVOffを増幅することにエリ出力が決定されてしま
う。通常このVOff は数十tnV程度であり、これ
以下の入力電圧感度を得ることができないという問題が
ある。
第2に、時刻ts以後のコンデンサ充電期間に、両コン
デンサに容量値にばらつきがあると入力電圧の大小関係
が正しく保持されず誤出力の原因となシ、これを防止す
る必要上感度が低下するという問題もある。
デンサに容量値にばらつきがあると入力電圧の大小関係
が正しく保持されず誤出力の原因となシ、これを防止す
る必要上感度が低下するという問題もある。
第6に、時刻t3から時刻t6に至る応答時間が長く、
高速動作が困難であるという問題もある。
高速動作が困難であるという問題もある。
発明の目的
本発明は上述した従来の問題点に鑑みてなされたもので
あり−1その目的は、素子特性のばらつきにより入力感
度が低下せず、・しかも高速動作が可能なフリップ・フ
ロップ形の電圧比較器を提供することにある。
あり−1その目的は、素子特性のばらつきにより入力感
度が低下せず、・しかも高速動作が可能なフリップ・フ
ロップ形の電圧比較器を提供することにある。
発明の実施例
第4図は本発明の一実施例の回路図であシ、第5図はそ
の動作を説明するための波形図である。
の動作を説明するための波形図である。
第4図において、第1図と同一の参照符号を付した要素
は、第1図に関し既に説明した要素と同一の要素である
。゛まずスイッチS4と55を閉じ、かつスイッチS6
を入力端子I2側に倒しておき、時刻t1 でスイッ
チS6を閉□じる。時刻t1において、上記4個のスイ
ッチをすべて同時に切替えても結果は同じである。ノー
ドN1の電圧FH1が直線的に増大して、時刻t!にお
いてこれと出力Jυ コンデンサC3と04への充電が開始される。一方nチ
ャ≠ネル・トランジスタnT1とnT2には同一の値の
ゲート・ソース間電圧が印加されており、それぞれコン
デンサC6と04の放電路を形成する。
は、第1図に関し既に説明した要素と同一の要素である
。゛まずスイッチS4と55を閉じ、かつスイッチS6
を入力端子I2側に倒しておき、時刻t1 でスイッ
チS6を閉□じる。時刻t1において、上記4個のスイ
ッチをすべて同時に切替えても結果は同じである。ノー
ドN1の電圧FH1が直線的に増大して、時刻t!にお
いてこれと出力Jυ コンデンサC3と04への充電が開始される。一方nチ
ャ≠ネル・トランジスタnT1とnT2には同一の値の
ゲート・ソース間電圧が印加されており、それぞれコン
デンサC6と04の放電路を形成する。
この放電電流よりも充電電流が1廻るようにnチャかネ
ル・トランジスタのゲート・ソース間電圧を設定してお
くことによシ、コンデンサC3とC4の電圧すなわち出
力電圧Votと−2が上昇し始める。両者の電圧上昇速
度には、第5図示のように、両コンデンサの容量値のば
らつき、あるいはトランジスタの特性のばらつきに基づ
く差異が許容される。
ル・トランジスタのゲート・ソース間電圧を設定してお
くことによシ、コンデンサC3とC4の電圧すなわち出
力電圧Votと−2が上昇し始める。両者の電圧上昇速
度には、第5図示のように、両コンデンサの容量値のば
らつき、あるいはトランジスタの特性のばらつきに基づ
く差異が許容される。
時刻t3において、コンデンサの充放電電流がほぼ均衡
し、出力電圧FOIとFORは一定値となる。
し、出力電圧FOIとFORは一定値となる。
このとき、トランジスタpT1とnT1から成る反転増
幅器AMP1 と、トランジスタpT2とnT2から
成る反転増幅器AMP2の動作点電圧は、それぞれ第3
図示の一点鎖線との交点に存在し、J’oi とVO2
の間には両増幅器のオフセット電圧VOffに相当する
電圧差が存在する。この電圧差はコンデンサ(?3とC
4に保持される。このときの出力電圧VO1とFOIの
大小関係は、従来例の場合と異なり、入1:′。
幅器AMP1 と、トランジスタpT2とnT2から
成る反転増幅器AMP2の動作点電圧は、それぞれ第3
図示の一点鎖線との交点に存在し、J’oi とVO2
の間には両増幅器のオフセット電圧VOffに相当する
電圧差が存在する。この電圧差はコンデンサ(?3とC
4に保持される。このときの出力電圧VO1とFOIの
大小関係は、従来例の場合と異なり、入1:′。
力電圧の大小関係とは全く独立に両増幅器の特性のばら
つきのみに応じてm””’lqされる。
つきのみに応じてm””’lqされる。
上述のように動作点電圧が設定された後、時刻t4にお
いてスイッチS4と55を開放し、スイッチS6を入力
端子11側に切替える。この結果反転増幅器AMP 1
とAMP 2はコンデンサC3とC4を介して正帰
還接続され、同時にnチャネル・トランジスタnT1を
流れる電流が変化する。入力端子11上の信号電圧VX
が入力端子I2上の基準電圧VRよシも高いものとすれ
ば、nチャネル・トランジスタnT1を流れる放電電流
値が増加し、出力端子01上の出力電圧FOIが瞬間的
に低下する。
いてスイッチS4と55を開放し、スイッチS6を入力
端子11側に切替える。この結果反転増幅器AMP 1
とAMP 2はコンデンサC3とC4を介して正帰
還接続され、同時にnチャネル・トランジスタnT1を
流れる電流が変化する。入力端子11上の信号電圧VX
が入力端子I2上の基準電圧VRよシも高いものとすれ
ば、nチャネル・トランジスタnT1を流れる放電電流
値が増加し、出力端子01上の出力電圧FOIが瞬間的
に低下する。
この1つの安定状態からの変化は正帰還状態のもとで生
ずるので、他の安定状態に向かって加速的 −に変化
し、rolは急激にFB2に近づくと共にFOIは急激
にFB2に近づく。この結果出力端子01と02間にデ
ィジタル出力が発生する。
ずるので、他の安定状態に向かって加速的 −に変化
し、rolは急激にFB2に近づくと共にFOIは急激
にFB2に近づく。この結果出力端子01と02間にデ
ィジタル出力が発生する。
このように、動作点電圧からの変化の方向すなわち出力
パルスの極性が信号電圧と基準電圧の差のみに基いて宏
まシ、オフセット電圧VOff は回路の動作に何科影
響を及ぼさないので、従来例に比べて入力感肇徴;大幅
に向上する。また回路の動”j 作速度は時刻t4から1sまでの時間で定まるから、従
来例に比べて動作速度が大幅に向上する。特に、周期的
なサンプリングを行なう場合には、時刻t!からta
tでのプレチャージの時間を予め確保できるという点で
本発明の応用に適している。またコンデンサC3とC4
の容量値が多少不揃いであっても、プレチャージに要す
る時間が多少ばらつくだけであり、基本的な動作特性は
何ら損なわれない。
パルスの極性が信号電圧と基準電圧の差のみに基いて宏
まシ、オフセット電圧VOff は回路の動作に何科影
響を及ぼさないので、従来例に比べて入力感肇徴;大幅
に向上する。また回路の動”j 作速度は時刻t4から1sまでの時間で定まるから、従
来例に比べて動作速度が大幅に向上する。特に、周期的
なサンプリングを行なう場合には、時刻t!からta
tでのプレチャージの時間を予め確保できるという点で
本発明の応用に適している。またコンデンサC3とC4
の容量値が多少不揃いであっても、プレチャージに要す
る時間が多少ばらつくだけであり、基本的な動作特性は
何ら損なわれない。
第6図は第4図示の回路を一般的なブロック図の形式で
示したものである。
示したものである。
第7図は本発明の他の実施例のブロック図であり、動作
電圧の設定後スイッチS7を切替えて、予めコンデンサ
C5に充電しておいた信号電圧と基準電圧の差電圧を反
転増幅器AMP 1の非反転入力端子に印加するもので
ある。
電圧の設定後スイッチS7を切替えて、予めコンデンサ
C5に充電しておいた信号電圧と基準電圧の差電圧を反
転増幅器AMP 1の非反転入力端子に印加するもので
ある。
第8図は本発明の更に他の実施例のブロック図であり、
動作電圧の設定後スイッチS8と59を切替えて、予め
コンデンサC6に充電しておいた信号電圧と基準電圧の
差電圧を正帰還ループ中の適宜の箇所に挿入するもので
ある。この実施例では各増幅器の非反転入力端子は不要
であシ、各増幅器は差動、増幅器ではなくインバータに
よって構成される。
動作電圧の設定後スイッチS8と59を切替えて、予め
コンデンサC6に充電しておいた信号電圧と基準電圧の
差電圧を正帰還ループ中の適宜の箇所に挿入するもので
ある。この実施例では各増幅器の非反転入力端子は不要
であシ、各増幅器は差動、増幅器ではなくインバータに
よって構成される。
発明の効果
以上詳細に説明したように、本発明は2個の電端子間又
は正帰還ループ内に比較電圧を印加する構成であるから
、従来に比べて入力感度と動作速度が大幅に向上し、ま
たコンデンサの容量等回路定数がばらついても動作特性
に影響を及ぼさないという利点がある。
は正帰還ループ内に比較電圧を印加する構成であるから
、従来に比べて入力感度と動作速度が大幅に向上し、ま
たコンデンサの容量等回路定数がばらついても動作特性
に影響を及ぼさないという利点がある。
第1図は従来例の構成を例示する回路図、第2図、第3
図は第1図の動作を説明するための概念図、第4図は本
発明の一実施例の構成を示す回路図、第5図は第4図の
動作を説明するだめの概念図、第6図は第4図の回路を
一般的に図示する構成ブロック図、第7図は本発明の他
の実施例の構成ブロック図、第8図は本発明め更に他の
実施例の構成ブロック図である。 AMPl、 AMP2・・・第11年2の反転増幅器、
pTl。 pT2・・・pチャネル・トランジスタ、nT1.nT
2・・・nチャネル・トランジスタ、C1乃至C4・・
・コンデンサ、Sl乃至B9・・・スイッチ、11.I
2・・・入力電圧端子、01,02・・・出力電圧端子
、B1.B2・・・バイアス電圧端子 特許出願人日本電信電話公社 代理人弁理士 玉 蟲 久 五 部(外6名)第1図 第・2 図 第3図 IN 第4図 第5図 M6図 第7図
図は第1図の動作を説明するための概念図、第4図は本
発明の一実施例の構成を示す回路図、第5図は第4図の
動作を説明するだめの概念図、第6図は第4図の回路を
一般的に図示する構成ブロック図、第7図は本発明の他
の実施例の構成ブロック図、第8図は本発明め更に他の
実施例の構成ブロック図である。 AMPl、 AMP2・・・第11年2の反転増幅器、
pTl。 pT2・・・pチャネル・トランジスタ、nT1.nT
2・・・nチャネル・トランジスタ、C1乃至C4・・
・コンデンサ、Sl乃至B9・・・スイッチ、11.I
2・・・入力電圧端子、01,02・・・出力電圧端子
、B1.B2・・・バイアス電圧端子 特許出願人日本電信電話公社 代理人弁理士 玉 蟲 久 五 部(外6名)第1図 第・2 図 第3図 IN 第4図 第5図 M6図 第7図
Claims (1)
- はぼ等しい容量値のコンデンサを介して相互に正帰還接
続された第1.第2の反転増幅器、該第1、第2の反転
増幅器の出力端子と各々の反転入力端子とをほぼ短絡し
た状態で動作点電圧を設定−するスイッチ回路、及び該
動作点電圧の設定後前を供給するスイッチ回路を備えた
ことを特徴とする電圧比較器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10112682A JPS58218222A (ja) | 1982-06-12 | 1982-06-12 | 電圧比較器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10112682A JPS58218222A (ja) | 1982-06-12 | 1982-06-12 | 電圧比較器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58218222A true JPS58218222A (ja) | 1983-12-19 |
Family
ID=14292378
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10112682A Pending JPS58218222A (ja) | 1982-06-12 | 1982-06-12 | 電圧比較器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58218222A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63117513A (ja) * | 1986-11-05 | 1988-05-21 | Seiko Epson Corp | レベル変換回路 |
| JPH02142214A (ja) * | 1988-11-24 | 1990-05-31 | Nippon Motoroola Kk | オフセット電圧を補償したラッチングコンパレータ |
| JP2010200302A (ja) * | 2009-02-26 | 2010-09-09 | Advantest Corp | ラッチ機能付きコンパレータおよびそれを用いた試験装置 |
-
1982
- 1982-06-12 JP JP10112682A patent/JPS58218222A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63117513A (ja) * | 1986-11-05 | 1988-05-21 | Seiko Epson Corp | レベル変換回路 |
| JPH02142214A (ja) * | 1988-11-24 | 1990-05-31 | Nippon Motoroola Kk | オフセット電圧を補償したラッチングコンパレータ |
| JP2010200302A (ja) * | 2009-02-26 | 2010-09-09 | Advantest Corp | ラッチ機能付きコンパレータおよびそれを用いた試験装置 |
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