DE69124926T2

DE69124926T2 - Komparator

Info

Publication number: DE69124926T2
Application number: DE69124926T
Authority: DE
Inventors: Yasushi Matsuno
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1990-11-19
Filing date: 1991-11-18
Publication date: 1997-07-03
Anticipated expiration: 2011-11-19
Also published as: JP2921968B2; JPH04183018A; DE69124926D1; EP0486985A2; EP0486985A3; EP0486985B1; US5313115A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen Komparator.

Verwandter Stand der Technik

Fig. 3 zeigt ein Beispiel für eine Schaltung eines herkömmlichen Komparators. v&sub3; bezeichnet eine Referenzspannungsquelle, I&sub7; eine Konstantstromquelle, Q&sub2;&sub1; bis Q&sub2;&sub5; Transistoren und R&sub1; und R&sub2; Widerstände.
Eine aus der Konstantstromquelle I&sub7; und den Transistoren Q&sub2;&sub1; bis Q&sub2;&sub4; aufgebaute Schaltung stellt einen einfachen Komparator dar. Ein Eingangsanschluß IN und der Widerstand R&sub2; sind jeweils an die Basis des Transistors Q21 und die Basis des Transistors Q&sub2;&sub5; über Leitungen und Anschlüsse einer anderen elektronischen Schaltungsplatine angeschlossen.
Die Arbeitsweise des Komparators gemäß Fig. 3 wird nachstehend näher beschrieben.
In dem Fall, bei dem der Eingangsanschluß IN und der Widerstand R&sub2; jeweils an die vorstehend erwähnten Transistoren Q&sub2;&sub1; und Q&sub2;&sub5; angeschlossen sind, ist der Transistor Q&sub2;&sub5; ausgeschaltet, und die Schaltung wird als gewöhnlicher Komparator betrieben.
Wenn der Eingangsanschluß IN und der Widerstand R&sub2; nicht angeschlossen sind, befindet sich ein Ausgangssignal des Komparators in einem Zustand, in dem ein Signal auf hohem Pegel an einen Eingangsanschluß angelegt wurde. In diesem Zustand wird der über den Widerstand R&sub1; angeschlossene Transistor Q&sub2;&sub5;, falls ein Logikproblem auftritt, durch eine Spannungsquelle VCC in einen Sättigungszustand versetzt, wodurch das Basispotential des Transistors Q&sub2;&sub1; auf einem niedrigen Pegel gehalten und die Logik erfüllt wird.
Der herkömmliche Komparator ist jedoch mit dem nachstehend beschriebenen zu lösenden technischen Probleme behaftet.
(1) Da die Leitungen oder Anschlüsse zur Erkennung des Verbindungszustandes hinzugefügt werden müssen, steigen die Kosten.
(2) Da die Leitungen oder Anschlüsse zusätzlich zum Zweck des Komparatoreingangs zur Erfassung des Verbindungszustandes benötigt werden, ist es unmöglich, die Verbindungszustände dieser beiden zu erfassen. Falls dann bei jeder Leitung eine Verbindungsunterbrechung oder eine Beschädigung des Anschlusses auftritt, kann der normale Betrieb nicht durchgeführt werden, und es besteht die Gefahr von Fehlfunktionen.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Komparator zu schaffen, der die vorstehend beschriebenen Probleme lösen kann.
Erfindungsgemäß wird ein Komparator zum Ein-/Ausschalten eines Eingangsanschlusses geschaffen mit einer ersten Konstantstromquelle, einem an die erste Konstantstromquelle angeschlossenen Differenzverstärker, einer an den Differenzverstärker angeschlossenen ersten Stromspiegelschaltung, jeweils an beide Seiten des Differenzverstärkers und der ersten Stromspiegelschaltung angeschlossenen zweiten und dritten Stromspiegelschaltungen, wobei die ersten, zweiten und dritten Stromspiegelschaltungen Transistoren umfassen, sowie jeweils an beide Seiten der zweiten und dritten Stromspiegelschaltung angeschlossenen zweiten und dritten Konstantstromquellen, wobei die zweite Stromspiegelschaltung und die zweite Konstantstromquelle eine Steuerschaltung bilden, damit der Transistor der an den Differenzverstärker angeschlossenen zweiten Stromspiegelschaltung in einem hochohmigen Eingangszustand eingeschaltet werden kann.
Erfindungsgemäß kann der hochohmige Eingangszustand durch den vorstehend beschriebenen Aufbau ohne zusätzliche Bereitstellung jeglicher Leitungen und Anschlüsse erfaßt werden.
Nachstehend wird die Erfindung anhand der bevorzugten Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher beschrieben.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

Fig. 1 zeigt ein Schaltbild eines Komparators gemäß einem erfindungsgemäßen Aus führungsbeispiel.
Fig. 2 zeigt ein Schaltbild eines Komparators gemäß einem anderen erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel
Fig. 3 zeigt ein Schaltbild eines herkömmlichen Komparators.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Fig. 1 zeigt ein in bevorzugter Weise ein Merkmal der Erfindung darstellendes Schaltbild. In Fig. 1 bezeichnet V&sub1; eine Referenzspannungsquelle, I&sub1; bis I&sub3; Konstantstromquellen und Q&sub1; bis Q&sub1;&sub0; Transistoren.
Eine durch die Konstantstromquelle I&sub2; und die Transistoren Q&sub4; bis Q&sub7; aufgebaute Schaltung stellt einen Komparator dar. Stromspiegelschaltungen sind durch die Transistoren Q&sub2; und Q&sub3; und die Transistoren Q&sub8; und Q&sub9; aufgebaut. Die Konstantstromquelle I&sub1; und der Transistor Q&sub1; führen der Stromspiegelschaltung einen konstanten Strom zu. Die Konstantstromquelle 13 und der Transistor Qio führen der Stromspiegelschaltung einen konstanten Strom zu.
Nachstehend sei angenommen, daß die Transistoren Q&sub1;, 0&sub4;, Q&sub5; und Q&sub1;&sub0; gleichartige pnp-Transistoren sind, und daß die Transistoren Q&sub2;, Q&sub3;, Q&sub8; und Q&sub9; gleichartige npn-Transistoren sind. Zwischen den Konstantstromquellen I&sub1; bis I&sub3; bestehen die Beziehungen: I&sub1; = I&sub3; und I&sub1; > I&sub2;.
Die Arbeitsweise des Komparators gemäß Fig. 1 wird nachstehend beschrieben.
In dem Fall, daß einige Eingangssignale an dem mit der Basis des Transistors Q&sub4; verbundenen Eingangsanschluß IN anliegen, zieht der Kollektor des Transistors Q&sub3; einen einem Basisstrom des Transistors Q&sub1; gleichwertigen Strom aus der Basis des Transistors Q&sub4; und dem Anschluß IN. Zu diesem Zeitpunkt wird die Schaltung als gewöhnlicher Komparator betrieben.
Die bei einem herkömmlichen Komparator ein Problem darstellende Arbeitsweise in einem abgeklemmten Zustand des Eingangsanschlusses IN wird nachstehend für den Fall des Ausführungsbeispiels beschrieben. Wenn kein Eingangssignal an dem Eingangsanschluß IN anliegt, versucht der Kollektor des Transistors Q&sub3; alle dem Basisstrom des Transistors Q&sub1; gleichwertigen Ströme aus der Basis des Transistors Q&sub4; zu ziehen. Da die Beziehung zwischen den Konstantstrornquellen I&sub1; und I&sub2; nun auf I&sub1; > I&sub2; eingestellt ist, ist der Basisstrom des Transistors Q&sub1; gleich dem Kollektorstrom des Transistors Q&sub3;, und der Kollektorstrom des Transistors Q&sub3; ist größer als der Basisstrom des Transistors Q&sub4;, so daß der Transistor Q&sub3; in den Sättigungszustand versetzt wird. Das Basispotential des Transistors Q&sub4; ist deshalb durch eine Spannung zwischen dem Kollektor und dem Emitter des Transistors Q&sub3; festgelegt und auf einem niedrigen Pegel gehalten.
Fig. 2 zeigt ein Schaltbild gemäß einem anderen erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel In Fig. 2 bezeichnet V&sub2; eine Referenzspannungsquelle, 14 bis 16 Konstantstromquellen und Q&sub1;&sub1; bis Q&sub2;&sub0; Transistoren.
Eine durch die Konstantstromquelle I&sub5; und die Transistoren Q&sub1;&sub4; bis Q&sub1;&sub7; aufgebaute Schaltung stellt einen Komparator dar. Stromspiegelschaltungen sind durch die Transistoren Q&sub1;&sub2; und Q&sub1;&sub3; und die Transistoren Q&sub1;&sub8; und Q&sub1;&sub9; gebildet. Die Konstantstromquelle I&sub4; und der Transistor Q&sub1;&sub1; arbeiten als eine der Stromspiegelschaltung Strom zuführende Konstantstrornquelle. Die Konstantstromquelle I&sub6; und der Transistor Q&sub2;&sub0; arbeiten als eine der Stromspiegelschaltung Strom zuführende Konstantstromquelle.
Nachstehend sei angenommen, daß die Transistoren Q&sub1;&sub1;, Q&sub1;&sub4;, Q&sub1;&sub5; und Q&sub2;&sub0; gleichartige npn-Transistoren sind, und daß die Transistoren Q&sub1;&sub2;, Q&sub1;&sub3;, Q&sub1;&sub8; und Q&sub1;&sub9; gleichartige pnp-Transistoren sind. Zwischen den Konstantstromquellen 14 bis 16 bestehen die Beziehungen: I&sub4; = I&sub6; und I&sub4; > I&sub5;.
Die Arbeitsweise des Komparators gemäß Fig. 2 wird nachstehend beschrieben.
In dem Fall, daß einige Eingangssignale an dem mit der Basis des Transistors Q&sub1;&sub4; verbundenen Eingangsanschluß IN anliegen, führt der Kollektor des Transistors Q&sub1;&sub3; der Basis des Transistors Q&sub1;&sub4; und dem Anschluß IN einen einem Basisstrom des Transistors Q&sub1;&sub1; gleichwertigen Strom zu. Zu diesem Zeitpunkt wird die Schaltung als gewöhnlicher Komparator betrieben.
In dem Fall, daß kein Eingangssignal an dem Eingangsanschluß IN anliegt, was bei einem herkömmlichen Komparator ein Problem darstellt, versucht der Kollektor des Transistors Q&sub1;&sub3; der Basis des Transistors Q&sub1;&sub4; alle dem Basisstrom des Transistors Q&sub1;&sub1; gleichwertigen Ströme zuzuführen. Da die Beziehung zwischen den Konstantstromquellen I&sub4; und I&sub5; auf I&sub4; > I&sub5; eingestellt ist, ist der Basisstrom des Transistors Q&sub1;&sub1; gleich dem Kollektorstrom des Transistors Q&sub1;&sub3;, und der Kollektorstrom des Transistors Q&sub1;&sub3; ist größer als der Basisstrom des Transistors Q&sub1;&sub4;, so daß der Transistor Q&sub1;&sub3; in den Sättigungszustand versetzt wird. Das Basispotential des Transistors Q&sub1;&sub4; ist deshalb durch die Spannung zwischen dem Kollektor und dem Emitter des Transistors Q&sub1;&sub3; festgelegt und auf einem hohen Pegel gehalten.
Wie vorstehend beschrieben, kann gemäß den Ausführungsbeispielen der abgeklemmten Zustand des Eingangs ohne Kostenerhöhung sicher erfaßt werden, da keinerlei Leitungen und Anschlüsse zusätzlich benötigt werden.

Claims

1. Komparator zum Ein-/Ausschalten eines Eingangsanschlusses (IN) mit

einer ersten Konstantstromquelle (I&sub2;; I&sub5;),

einem an die erste Konstantstromquelle (I&sub2;; I&sub5;) angeschlossenen Differenzverstärker (Q&sub4;, Q&sub5;; Q&sub1;&sub4;, Q&sub1;&sub5;),

einer an den Differenzverstärker (Q&sub4;, Q&sub5;; Q&sub1;&sub4;, Q&sub1;&sub5;) angeschlossenen ersten Stromspiegelschaltung (Q&sub6;, Q&sub7;; Q&sub1;&sub6;, Q&sub1;&sub7;),

jeweils an beide Seiten des Differenzverstärkers (Q&sub4;, Q&sub5;; Q&sub1;&sub4;, Q&sub1;&sub5;) und der ersten Stromspiegelschaltung (Q&sub6;, Q&sub7;; Q&sub1;&sub6;, Q&sub1;&sub7;) angeschlossenen zweiten und dritten Stromspiegelschaltungen (Q&sub2;, Q&sub3;, Q&sub8;, Q&sub9;; Q&sub1;&sub2;, Q&sub1;&sub3;, Q&sub1;&sub8;, Q&sub1;&sub9;),

wobei die ersten, zweiten und dritten Stromspiegelschaltungen (Q&sub6;, Q&sub7;, Q&sub2;, Q&sub3;, Q&sub8;, Q&sub9;; Q&sub1;&sub6;, Q&sub1;&sub7;, Q&sub1;&sub2;, Q&sub1;&sub3;, Q&sub1;&sub8;, Q&sub1;&sub9;) Transistoren umfassen sowie

jeweils an beide Seiten der zweiten und dritten Stromspiegelschaltungen (Q&sub2;, Q&sub3;, Q&sub8;, Q&sub9;; Q&sub1;&sub2;, Q&sub1;&sub3;, Q&sub1;&sub8;, Q&sub1;&sub9;) angeschlossenen zweiten und dritten Konstantstromquellen (I&sub1;, Q&sub1;, I&sub3;, Q&sub1;&sub0;; I&sub4;, Q&sub1;&sub1;, I&sub6;, Q&sub2;&sub0;),

wobei die zweite Stromspiegelschaltung (Q&sub2;, Q&sub3;; Q&sub1;&sub2;, Q&sub1;&sub3;) und die zweite Konstantstromquelle (I&sub1;, Q&sub1;; I&sub4;, Q&sub1;&sub1;) eine Steuerschaltung (Q&sub1;, Q&sub2;, Q&sub3;, I&sub1;; Q&sub1;&sub1;, Q&sub1;&sub2;, Q&sub1;&sub3;, I&sub4;) bilden, damit der Transistor der an den Differenzverstärker (Q&sub4;, Q&sub5;; Q&sub1;&sub4;, Q&sub1;&sub5;) angeschlossenen zweiten Stromspiegelschaltung (Q&sub2;, Q&sub3;; Q&sub1;&sub2;, Q&sub1;&sub3;) in einem hochohmigen Eingangszustand eingeschaltet werden kann.

2. Komparator nach Anspruch 1, wobei der Differenzverstärker (Q&sub4;, Q&sub5;; Q&sub1;&sub4;, Q&sub1;&sub5;) ein Paar von Transistoren (Q&sub4;, Q&sub5;; Q&sub1;&sub4;, Q&sub1;&sub5;) aufweist, die an den Eingangsanschluß (IN), dem ein Eingangssignal zugeführt wird, und zur Zufuhr eines Ausgangssignals an einen Ausgangsanschluß (OUT) angeschlossen sind, wobei die Basis eines (Q&sub4;; Q&sub1;&sub4;) des Paars von Transistoren (Q&sub4;, Q&sub5;; Q&sub1;&sub4;, Q&sub1;&sub5;) an den Eingangsanschluß (IN) und der Kollektor des anderen (Q&sub5;; Q&sub1;&sub5;) des Paars von Transistoren (Q&sub4;, Q&sub5;; Q&sub1;&sub4;, Q&sub1;&sub5;) an den Ausgangsanschluß (OUT) angeschlossen ist und

die Steuerschaltung (Q&sub1;, Q&sub2;, Q&sub3;, I&sub1;; Q&sub1;&sub1;, Q&sub1;&sub2;, Q&sub1;&sub3;, I&sub4;) zur Steuerung eines auf den hochohmigen Zustand des Eingangsanschlusses (IN) ansprechenden Potentials des Eingangsanschlusses (IN) mit dem Eingangsanschluß (IN) verbunden ist,

wobei die dritte Stromspiegelschaltung (Q&sub8;, Q&sub9;; Q&sub1;&sub8;, Q&sub1;&sub9;) und die dritte Konstantstromspannungsquelle (I&sub3;, Q&sub1;&sub0;; I&sub6;, Q&sub2;&sub0;) eine mit der Steuerschaltung (Q&sub1;, Q&sub2;, Q&sub3;, I&sub1;; Q&sub1;&sub1;, Q&sub1;&sub2;, Q&sub1;&sub3;, I&sub4;) identische und an den anderen (Q&sub5;; Q&sub1;&sub5;) des an den Ausgangsanschluß (OUT) angeschlossen Paars von Transistoren (Q&sub4;, Q&sub5;; Q&sub1;&sub4;, Q&sub1;&sub5;) angeschlossene weitere Steuerschaltung (Q&sub8;, Q&sub9;, Q&sub1;&sub0;, I&sub3;; Q&sub1;&sub8;, Q&sub1;&sub9;, Q&sub2;&sub0;, I&sub6;) bilden.

3. Komparator nach Anspruch 1 oder 2, wobei jede der zweiten und dritten Konstantstromquellen (I&sub1;, Q&sub1;, I&sub3;, Q&sub1;&sub0;; I&sub4;, Q&sub1;&sub1;, I&sub6;, Q&sub2;&sub0;) jeweils eine Stromquelle ((I&sub1;, I&sub3;, I&sub4;, I&sub6;) und einen weiteren Transistor (Q&sub1;, Q&sub1;&sub0;; Q&sub1;&sub1;, Q&sub2;&sub0;) zur Zufuhr eines Stroms zu den zweiten und dritten Stromspiegelschaltungen (Q&sub2;, Q&sub3;, Q&sub8;, Q&sub9;; Q&sub1;&sub2;, Q&sub1;&sub3;, Q&sub1;&sub8;, Q&sub1;&sub9;) umfaßt.