EP0774705A2 - Comparator with hysteresis for use in a voltage regulating circuit - Google Patents

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EP0774705A2
EP0774705A2 EP96118126A EP96118126A EP0774705A2 EP 0774705 A2 EP0774705 A2 EP 0774705A2 EP 96118126 A EP96118126 A EP 96118126A EP 96118126 A EP96118126 A EP 96118126A EP 0774705 A2 EP0774705 A2 EP 0774705A2
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EP
European Patent Office
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transistor
voltage
load
comparator
impedance
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EP96118126A
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EP0774705B1 (en
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Udo John
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STMicroelectronics GmbH
Original Assignee
SGS Thomson Microelectronics GmbH
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Publication date
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Publication of EP0774705A3 publication Critical patent/EP0774705A3/en
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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05FSYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F3/00Non-retroactive systems for regulating electric variables by using an uncontrolled element, or an uncontrolled combination of elements, such element or such combination having self-regulating properties
    • G05F3/02Regulating voltage or current
    • G05F3/08Regulating voltage or current wherein the variable is dc
    • G05F3/10Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics
    • G05F3/16Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices
    • G05F3/20Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices using diode- transistor combinations
    • G05F3/26Current mirrors
    • G05F3/267Current mirrors using both bipolar and field-effect technology

Definitions

  • the invention relates to a hysteresis-related comparator circuit for use as a comparison stage and control signal generator of an electrical voltage control circuit with a voltage source that supplies the voltage to be regulated, and a control circuit with such a comparator circuit.
  • circuits for which a potential must be provided which is above the potential of the supply voltage source There are electrical circuits for which a potential must be provided which is above the potential of the supply voltage source.
  • An example are circuits with NMOS transistors which are on the side of the high supply voltage potential of their circuit and whose gate electrode must be supplied with a gate potential which is above the high supply voltage potential if they are to be turned on.
  • Examples are CMOS circuits.
  • Booster circuits are used to provide such a high gate potential. Bootstrap circuits are used for AC circuits.
  • Charge pumps or voltage pump circuits are used for DC applications.
  • Such voltage pump circuits have a charging voltage capacitor which is charged to approximately twice the value of the supply voltage source, with the aid of the alternating voltage of a pump oscillator, which is usually provided in the form of a rectangular pulse sequence.
  • EMR electromagnetic radiation
  • a reduction in the EMR can be achieved by reducing the frequency of the pump pulse sequence and / or by deliberately reducing the slope of the pump pulses.
  • the main disadvantage of these measures is that they only reduce the problem with the EMR, but not eliminate it.
  • DE 37 23 579 C1 discloses a series voltage regulator with a comparator circuit which contains a differential stage, which is preceded by a load stage and which is followed by a current mirror circuit.
  • the comparator circuit is used to compare the output voltage and the input voltage of the regulator in order to switch off a control transistor acting on the series regulator branch when the input voltage of the regulator drops below a nominal regulator output voltage, in order to thereby mitigate malfunctions caused by voltage drops on the input side.
  • the object of the present invention is therefore to make available a circuit arrangement with which the problem of EMR can be completely eliminated in such pump circuits.
  • the basic idea for solving this task is as follows: When the gate of the NMOS transistor mentioned is charged to the required pump voltage, the pumping process is ended, so that from then on the pumping frequency causing EMR no longer occurs. Since a MOS transistor has a very high gate input resistance, the pump voltage can be maintained for a relatively long time. In order not to counteract this, it is necessary to make the regulation of the pump voltage essentially loss-free, so that the capacitor holding the pump voltage is not burdened by the control circuit, that is to say, to discharge, which leads to the start of a new pumping process with the recurrence of EMR Episode.
  • a comparator circuit which uses a differential stage for the virtually powerless detection of the voltage value to be subjected to a comparison, the one end of the load transistor and the other end a negative feedback stage and preferably a current mirror stage is used between the differential stage and the negative feedback stage.
  • the control electrode of a first load transistor which is a transistor with a high input impedance, for example a MOS transistor, is supplied with the voltage to be compared.
  • a reference voltage is supplied to the control electrode of a second load transistor, on the basis of which this load transistor represents a constant load impedance.
  • the second load transistor is connected in parallel with a third load transistor which conducts or blocks in dependence on the output signal of the comparator, so that the impedance of the second load transistor is connected in parallel or not in dependence on the output signal of the comparator.
  • the invention makes available a hysteresis comparator circuit according to claim 3, which can be used in an electrical control circuit according to claim 15, in particular a control circuit for the pump voltage of a pump voltage circuit according to claim 16.
  • FIG. 1 shows a circuit diagram of a pump voltage control circuit with a supply voltage connection VA, to which the high potential VS of a supply voltage source is supplied.
  • a series circuit comprising two diodes D1 and D2 is located between the supply voltage connection VA and a first input E1 of a comparator COM.
  • the anode of D1 is connected to VA and the cathode of D2 is connected to E1.
  • a second input E2 of the comparator COM is connected to a parallel circuit comprising two reference resistors RREF1 and RREF2. These are connected to ground potential at one end, while at the other end they are connected to E2, RREF1 directly and RREF2 via a first switch S1.
  • a circuit node K between the two diodes D1 and D2 is connected to one side of a pump capacitor CP, the other side of which is connected to an output of an oscillator OSC, which supplies a pump pulse sequence with a pump frequency when a second switch S2 is switched on.
  • a parallel circuit comprising a load capacitor CL and a load resistor RL, which represent the input capacitance and the input resistance of the load to be fed with the pump voltage, in the case of the NMOS transistor mentioned, its gate capacitance or gate input resistance .
  • the pump pulse sequence causes the pump capacitor CP to be charged in a manner known per se to a pump voltage VP which is approximately twice as large as the supply voltage VS. If, after reaching the desired pump voltage, switch S2 is opened to end the pumping process, the pump voltage is discharged via the load resistor RL. If the pump voltage VP has dropped below a predetermined threshold value, a new pumping process is started by closing, that is to say making the switch S2 conductive.
  • the comparator COM When a pumping process can be ended and when a new pumping process is required is determined with the aid of the comparator COM, on the output signal of which at a comparator output A it depends whether this output signal switches S2 switches conductive or non-conductive.
  • the comparator In order to achieve two-point regulation with regard to the pump voltage VP, the comparator is designed with hysteresis behavior.
  • the two reference resistors RREF1 and RREF2 are provided, of which, depending on the position of the switch S1, only the reference resistor RREF1 or the parallel connection of the two reference resistors RREF1 and RREF2 is effective.
  • the time intervals between the times at which a pumping operation is carried out by closing the switch S2 can be very large if the input resistance of the input E1 of the comparator COM is also very large . No pump voltage operation takes place between these long time intervals, the pump oscillator can thus be switched off, so that no EMR occurs between these long time intervals.
  • FIG. 2 An embodiment of a comparator according to the invention, which is subject to hysteresis and which loads the pump voltage source as little as possible, is shown in FIG. 2 and comprises the part of the circuit shown in FIG.
  • the hysteresis comparator COM comprises, in cascade connection, between a supply voltage connection VA supplying the positive supply voltage VS and a ground connection GND forming the negative pole of the supply voltage source, a differential stage D, a load impedance stage L located on the high potential side of D, and a negative feedback stage located on the low potential side of D. G and between D and G a current mirror stage S.
  • the differential stage D has a first differential stage transistor QP1, a second differential stage transistor QP2 and a first current source I1.
  • QP1 and QP2 are each designed as a bipolar PNP multi-collector transistor with two collectors.
  • the base connections of QP1 and QP2 are jointly connected to GND via the first current source I1.
  • One of the two collectors of each of the two differential stage transistors QP1 and QP2 is connected to the common base connection.
  • the current mirror stage S has a current mirror circuit with a current mirror diode QN1 in the form of a bipolar NPN transistor connected as a diode and a current mirror transistor QN2 in the form of a bipolar NPN transistor.
  • the base connections of QN1 and QN2 are connected to one another in a manner customary for current mirrors.
  • the negative feedback stage G has a first negative feedback resistor R1 and a second negative feedback resistor R2.
  • the load impedance stage L has a first load transistor MN1 in the form of an N-channel MOS transistor, a second load transistor MP1 in the form of a P-channel MOS transistor and a third load transistor MP2 in the form of a P-channel MOS transistor.
  • the load impedance stage L comprises a reference voltage source V1, which is connected between the gate of MP1 and VS, and a second current source, which is connected between the gate of MP2 and VS.
  • MN1, QP1, QN1 and R1 form a first series connection, while MP1, QP2, QN2 and R2 form a second series connection.
  • R1 and R2 form negative feedback impedances for QP1 and QP2.
  • MN1 forms a load impedance for QP1.
  • the parallel connected load transistors MP1 and MP2 together form a load impedance for QP2.
  • circuit node SK Between QP2 and QN2 there is a circuit node SK to which the base of a bipolar NPN switching transistor QN3 is connected. Its emitter is connected to GND, while its collector is connected both to the gate of MP2 and to the second current source I2. A common connection point between current source I2, gate of MP2 and collector of QN3 forms the comparator output A.
  • the load impedance formed by the first load transistor MN1 depends on the pump voltage VP present at the first comparator input E1.
  • the load impedance at the emitter of QP2 formed by the parallel connection of the two load transistors MP1 and MP2 depends on Potential at the comparator output.
  • MP1 is kept permanently in a certain state of conduction by means of the reference voltage source VR, that is to say it permanently has a constant predetermined impedance, which is also referred to below as the first reference load impedance.
  • the third load transistor MP2 is switched conductive or non-conductive depending on the potential occurring at the comparator output A. Its impedance, hereinafter also referred to as the second reference load impedance, depends on the potential at the comparator output A.
  • the load impedance effective at the emitter of QP2 is practically only formed by the constant impedance of MP1. If MP2 is switched on, the load impedance effective at the emitter of QP2 is formed by connecting the first and second reference load impedance in parallel. Depending on the potential at the comparator output A, a lower or a higher load impedance acts on the emitter of QP2.
  • a protective diode D3 for protecting the gate-source path of MN1 against overvoltages that could be supplied via the supply voltage connection VA.
  • the impedance of the conductive load transistor MP2 is represented by RREF2, while the impedance of the permanently conductive load transistor MP1 is represented by RREF1.
  • the switch S1 in FIG. 1 is indicated by the load transistor MP2 operated as a switch.
  • the pump pulse sequence In order to achieve an increase in the pump voltage VP, the pump pulse sequence must be able to reach the pump capacitor CP in FIG. 1.
  • a potential value must therefore be present at the comparator output A, which controls the switch S2 in FIG. 1 to the conductive state, and thus controls the oscillator to the switched-on state.
  • the impedance of the load transistor MN1 depends on the instantaneous voltage value of the pump voltage VP present at the comparator input E1. This pump voltage determines the value of the gate-source voltage VGS of MN1. Provided that VP is sufficiently large to drive the load transistor MN1 into the conductive state at all, the lower the pump voltage VP and the lower the higher the pump voltage VP, the greater the load impedance formed by MN1.
  • the load impedance formed in each case by MN1 therefore represents a measure of the respectively existing value of the pump voltage VP. Since the pump voltage VP is applied to the gate of a MOS transistor, the instantaneous or actual value of the pump voltage VP is practically recorded and evaluated ineffective. The pump voltage source, namely the pump capacitor CP, is thus practically not loaded and discharged by this type of actual value detection.
  • the impedance value of MN1 which represents the respective actual value of the pump voltage, is compared with the reference impedance, as it is formed by the load impedance of MP1 alone or the parallel connection of the load impedances of MP1 and MP2, depending on the switching state of the third load transistor MP2. Since the pump voltage VP increases after switching on the supply voltage, the load impedance formed by MN1 accordingly decreases, the load impedance effective at the emitter of QP2 must be correspondingly lower than the impedance of MN1, which is available, as long as the pump voltage VP has the desired voltage value or setpoint has not yet reached.
  • the comparator circuit therefore behaves asymmetrically in the phase in which the pump voltage VP is still below the desired value, since the two differential stage transistors QP1 and QP2 of differential stage D are offered differently sized load impedances. Since the load impedance acting on the emitter of QP2 is lower than the load impedance acting on the emitter of QP1, more current flows through QP2 than through QP1. The one on the SK circuit node from the collector Current supplied by QP2 is therefore higher than the current supplied by the collector of QP1 via the current mirror stage S to the circuit node SK. In addition, the voltage drop across the negative feedback resistor R2 is greater than the voltage drop across the negative feedback resistor R1, which leads to an increase in the potential at the circuit node SK.
  • the entire control circuit is to be designed such that a pump pulse sequence is applied to pump capacitor CP at comparator output A.
  • the comparator circuit achieves symmetrical behavior. If this symmetrical behavior is lost again with a slight further increase in the pump voltage value, the comparator output A goes into the other of the two possible states: the comparator output A assumes high potential. This is because the load impedance value effective at the emitter of QP1 has become lower than the load impedance value effective at the emitter of QP2 and accordingly the current flowing through QP1 has become higher than the current flowing through QP2.
  • the pump capacitor CP may gradually discharge and thus the pump voltage value may drop gradually. If the gate of a MOS transistor is controlled with the pump voltage and the actual value measurement of the pump voltage is carried out in accordance with the comparator circuit according to the invention by applying the pump voltage to the gate of a MOS transistor, the period of time during which the pump voltage value reached at the end of the period T1 has dropped appreciably is usually very long. However, in order to be able to use FIG. 3 to show what happens when the pump voltage value has dropped by a predetermined amount after reaching the desired value, it is assumed in the second subsection T2b in FIG. 3 that the pump voltage value drops rapidly.
  • the pump voltage value increases again due to this application of CP with pump pulses, until at the end of the period T3, in which the value of the load impedance formed by MN1 returns to the value of that of MP1 and the conductive MP2 jointly formed reference load impedance has dropped into the high potential state at the comparator output A, which leads to the blocking of the application of CP with further pump pulses.
  • This state persists during the time period T4 in FIG. 3.
  • the pump voltage control circuit shown in FIG. 1 and containing the comparator circuit according to FIG. 2 thus effects two-point control between a high pump voltage threshold value and a low pump voltage threshold value, which are designated in FIG. 3 by VPH or VPL.
  • the hysteresis leading to this two-point control is brought about by the controllable connection and disconnection of the impedance formed by MP2 to and from the permanent, constant load impedance formed by MP1.
  • the comparator circuit according to FIG. 2 was previously considered to be part of a pump voltage control circuit. However, this comparator circuit can also be used advantageously for other purposes. It is suitable for any application in which an input variable is to be compared with a hysterical reference variable with practically no performance. Because the variable to be measured is applied to the gate of a MOS transistor, such a practically powerless measurement of the variable of interest or to be monitored is possible.
  • the threshold value determining the regulation process can be easily programmed by selecting the voltage value of the reference voltage source V1.
  • the comparator circuit of this type designed as an integrated circuit, it would be possible to provide a plurality of reference voltage sources, which one each could be made programmable according to the threshold value required in the special case.
  • the ratio of the transconductances of MN1 and MP1 must be set, using the respective W / L ratio.
  • the threshold value can thus be selected as a function of the channel widths and the channel lengths of the two CMOS transistors MN1 and MP1.
  • a hysteresis can be achieved by connecting the third load transistor MP2 in parallel to the second load transistor MP1, the channel type of which is also opposite to that of MN1 and which is a transistor with a P-channel.
  • the amount of hysteresis can also be selected by selecting the length and width of the channel.
  • the comparator circuit shown in FIG. 2 can be reversed in that the load transistors are shifted to the ground side (GND) and the opposite channel type is selected, whereby for the Transistors of the differential stage D and the current mirror stage S selects corresponding transistors of opposite conductivity type.
  • GND ground side

Abstract

The comparator circuit has a differential stage (D) forming a component of a cascade circuit (L,D,S,G) which has on one side of the differential stage a load stage (L) with load transistors (MN1,MP2) and on the other side a negative feed back stage (G). A reference voltage is applied both to the control electrode of a first load transistor (MN1), which has a high impedance input and supplies the voltage to be compared, and to the control electrode of a second load transistor (MP2). The first transistor represents a constant load impedance and a third load transistor (MP2) is connected in parallel with the second transistor which is switched on or off depending on signals from the comparator circuit. The result is that a further load impedance is either connected or not connected in parallel with the second transistor.

Description

Die Erfindung betrifft eine hysteresebehaftete Komparatorschaltung zur Verwendung als Vergleichsstufe und Stellsignalgeber einer elektrischen Spannungsregelungsschaltung mit einer die zu regelnde Spannung liefernden Spannungsquelle, sowie eine Regelungsschaltung mit einer derartigen Komparatorschaltung.The invention relates to a hysteresis-related comparator circuit for use as a comparison stage and control signal generator of an electrical voltage control circuit with a voltage source that supplies the voltage to be regulated, and a control circuit with such a comparator circuit.

Es gibt elektrische Schaltungen, für welche ein Potential bereitgestellt werden muß, das über dem Potential der Versorgunsspannungsquelle liegt. Ein Beispiel sind Schaltungen mit NMOS-Transistoren, die sich auf der Seite hohen Versorgungsspannungspotentials ihrer Schaltung befinden und deren Gate-Elektrode dann, wenn sie leitend geschaltet werden sollen, ein Gatepotential zugeführt werden muß, das über dem hohen Versorgungsspannungspotential liegt. Beispiele sind CMOS-Schaltungen. Zur Bereitstellung eines solchen hohen Gatepotentials werden Spannungserhöhungsschaltungen verwendet. Für Wechselstromschaltungen verwendet man Bootstrap-Schaltungen. Für Gleichstromanwendungen benutzt man Ladungspumpen oder Spannungspumpschaltungen.There are electrical circuits for which a potential must be provided which is above the potential of the supply voltage source. An example are circuits with NMOS transistors which are on the side of the high supply voltage potential of their circuit and whose gate electrode must be supplied with a gate potential which is above the high supply voltage potential if they are to be turned on. Examples are CMOS circuits. Booster circuits are used to provide such a high gate potential. Bootstrap circuits are used for AC circuits. Charge pumps or voltage pump circuits are used for DC applications.

Solche Spannungspumpschaltungen weisen einen Ladespannungskondensator auf, der auf etwa den doppelten Wert der Versorgungsspannungsquelle aufgeladen wird, und zwar mit Hilfe der Wechselspannung eines Pumposzillators, die üblicherweise in Form einer Rechteckimpulsfolge bereitgestellt wird. Diese führt zu elektromagnetischer Strahlung (EMR), die insbesondere bei Gleichspannungsanwendungen recht störend sein kann. Es sind daher Maßnahmen erforderlich, um solcher EMR zu begegnen.Such voltage pump circuits have a charging voltage capacitor which is charged to approximately twice the value of the supply voltage source, with the aid of the alternating voltage of a pump oscillator, which is usually provided in the form of a rectangular pulse sequence. This leads to electromagnetic radiation (EMR), which can be quite annoying, especially in DC voltage applications. Measures are therefore required to counter such EMR.

Eine Verringerung der EMR kann man durch Herabsetzung der Frequenz der Pumpimpulsfolge und/oder durch gezielte Verringerung der Flankensteilheit der Pumpimpulse erreichen. Hauptnachteil dieser Maßnahmen ist es aber, daß sie das Problem mit der EMR nur verringern, nicht jedoch beseitigen.A reduction in the EMR can be achieved by reducing the frequency of the pump pulse sequence and / or by deliberately reducing the slope of the pump pulses. However, the main disadvantage of these measures is that they only reduce the problem with the EMR, but not eliminate it.

Aus der DE 37 23 579 C1 ist ein Längsspannungsregler mit einer Komparatorschaltung bekannt, die eine Differenzstufe enthält, welcher eine Laststufe vorgeschaltet ist, und welcher eine Stromspiegelschaltung nachgeschaltet ist. Bei diesem bekannten Längsspannungsregler dient die Komparatorschaltung zum Vergleichen von Ausgangsspannung und Eingangsspannung des Reglers, um einen auf den Reglerlängszweig einwirkenden Steuertransistor auszuschalten, wenn die Eingangsspannung des Reglers unter eine Regler-Nenn-Ausgangsspannung abfällt, um dadurch durch eingangsseitige Spannungseinbrüche hervorgerufene Funktionsstörungen zu mildern.DE 37 23 579 C1 discloses a series voltage regulator with a comparator circuit which contains a differential stage, which is preceded by a load stage and which is followed by a current mirror circuit. In this known series voltage regulator, the comparator circuit is used to compare the output voltage and the input voltage of the regulator in order to switch off a control transistor acting on the series regulator branch when the input voltage of the regulator drops below a nominal regulator output voltage, in order to thereby mitigate malfunctions caused by voltage drops on the input side.

Aus Electronics, Sept. 16, 1976, Seiten 42 und 44 ist eine Spannungspumpschaltung bekannt, bei der die Pumpspannung auf einen vorbestimmten Wert eingeregelt wird, wozu abhängig vom Ausgangssignal eines Komparators ein Pumposzillator ein- und ausgeschaltet wird.Electronics, Sept. 16, 1976, pages 42 and 44, discloses a voltage pump circuit in which the pump voltage is adjusted to a predetermined value, for which purpose a pump oscillator is switched on and off depending on the output signal of a comparator.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Schaltungsanordnung verfügbar zu machen, mit der sich bei solchen Pumpschaltungen das Problem der EMR gänzlich beseitigen läßt.The object of the present invention is therefore to make available a circuit arrangement with which the problem of EMR can be completely eliminated in such pump circuits.

Die grundsätzliche Idee zur Lösung dieser Aufgabe ist folgende:
Wenn das Gate des genannten NMOS-Transistors auf die erforderliche Pumpspannung aufgeladen ist, wird der Pumpvorgang beendet, so daß ab da die EMR verursachende Pumpfrequenz nicht mehr auftritt. Da ein MOS-Transistor einen sehr hohen Gate-Eingangswiderstand aufweist, kann die Pumpspannung relativ lange aufrechterhalten werden. Um dem nicht entgegenzuwirken, ist es erforderlich, die Regelung der Pumpspannung im wesentlichen verlustleistungsfrei zu machen, um den die Pumpspannung haltenden Kondensator durch die Regelungsschaltung nicht zu belasten, das heißt, zu entladen, was den Beginn eines neuen Pumpvorgangs unter erneutem Auftreten von EMR zur Folge hätte.
The basic idea for solving this task is as follows:
When the gate of the NMOS transistor mentioned is charged to the required pump voltage, the pumping process is ended, so that from then on the pumping frequency causing EMR no longer occurs. Since a MOS transistor has a very high gate input resistance, the pump voltage can be maintained for a relatively long time. In order not to counteract this, it is necessary to make the regulation of the pump voltage essentially loss-free, so that the capacitor holding the pump voltage is not burdened by the control circuit, that is to say, to discharge, which leads to the start of a new pumping process with the recurrence of EMR Episode.

Die Verwirklichung dieser Idee geschieht mit einer Komparatorschaltung, die zur praktisch leistungslosen Erfassung des einem Vergleich zu unterziehenden Spannungswertes eine Differenzstufe verwendet, die einen Endes Lasttransistoren und anderen Endes eine Gegenkopplungsstufe und vorzugsweise zwischen Differenzstufe und Gegenkopplungsstufe eine Stromspiegelstufe verwendet. Der Steuerelektrode eines ersten Lasttransistors, bei dem es sich um einen Transistor mit hoher Eingangsimpedanz, z.B. einen MOS-Transistor handelt, wird die dem Vergleich zuzuführende Spannung geliefert. Der Steuerelektrode eines zweiten Lasttransistors wird eine Referenzspannung zugeführt, aufgrund welcher dieser Lasttransistor eine konstante Lastimpedanz darstellt. Dem zweiten Lasttransistor ist ein dritter Lasttransistor parallel geschaltet, der in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal des Komparators leitet oder sperrt, so daß der Impedanz des zweiten Lasttransistors in Abhängigkeit vom Ausgangssignal des Komparators eine weitere Lastimpedanz parallel geschaltet wird oder nicht.This idea is realized with a comparator circuit which uses a differential stage for the virtually powerless detection of the voltage value to be subjected to a comparison, the one end of the load transistor and the other end a negative feedback stage and preferably a current mirror stage is used between the differential stage and the negative feedback stage. The control electrode of a first load transistor, which is a transistor with a high input impedance, for example a MOS transistor, is supplied with the voltage to be compared. A reference voltage is supplied to the control electrode of a second load transistor, on the basis of which this load transistor represents a constant load impedance. The second load transistor is connected in parallel with a third load transistor which conducts or blocks in dependence on the output signal of the comparator, so that the impedance of the second load transistor is connected in parallel or not in dependence on the output signal of the comparator.

Zur Verwirklichung dieser Idee im Zusammenhang mit einer Spannungsregelungsschaltung macht die Erfindung eine hysteresebehaftete Komparatorschaltung gemäß Anspruch 3 verfügbar, die bei einer elektrischen Regelschaltung nach Anspruch 15, insbesondere einer Regelschaltung für die Pumpspannung einer Pumpspannungsschaltung nach Anspruch 16, verwendbar ist.To implement this idea in connection with a voltage control circuit, the invention makes available a hysteresis comparator circuit according to claim 3, which can be used in an electrical control circuit according to claim 15, in particular a control circuit for the pump voltage of a pump voltage circuit according to claim 16.

Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Komparatorschaltung sind in den Ansprüchen 2 und 4 bis 14 angegeben.Developments of the comparator circuit according to the invention are specified in claims 2 and 4 to 14.

Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsformen näher erläutert. In den beiliegenden Zeichnungen zeigen:

  • Fig. 1 ein elektrisches Schaltbild, teilweise in Blockdarstellung, einer erfindungsgemäßen Pumpspannungsregelungsschaltung;
  • Fig. 2 ein Schaltbild einer hysteresebehafteten Komparatorschaltung, die bei der Pumpspannungsregelungsschaltung der Figur 1 verwendbar ist; und
  • Fig. 3 Spannungsverläufe, die bei der Komparatorschaltung nach Figur 2 auftreten.
The invention will now be explained in more detail by means of embodiments. In the accompanying drawings:
  • 1 shows an electrical circuit diagram, partly in block form, of a pump voltage control circuit according to the invention;
  • FIG. 2 shows a circuit diagram of a hysteresis comparator circuit which can be used in the pump voltage control circuit of FIG. 1; and
  • Fig. 3 voltage waveforms that occur in the comparator circuit of Figure 2.

Figur 1 zeigt ein Schaltbild einer Pumpspannungsregelungsschaltung mit einem Versorgungsspannungsanschluß VA, dem das hohe Potential VS einer Versorgungsspannungsquelle zugeführt wird. Zwischen dem Versorgungsspannungsanschluß VA und einem ersten Eingang E1 eines Komparators COM befindet sich eine Reihenschaltung aus zwei Dioden D1 und D2. Dabei ist die Anode von D1 mit VA und die Kathode von D2 mit E1 verbunden. Ein zweiter Eingang E2 des Komparators COM ist mit einer Parallelschaltung aus zwei Referenzwiderständen RREF1 und RREF2 verbunden. Diese sind einen Endes mit Massepotential verbunden, während sie anderen Endes mit E2 verbunden sind, RREF1 direkt und RREF2 über einen ersten Schalter S1. Ein Schaltungsknoten K zwischen den beiden Dioden D1 und D2 ist an eine Seite eines Pumpkondensators CP angeschlossen, dessen andere Seite an einen Ausgang eines Oszillators OSC angeschlossen ist, der beim Leitendschalten eines zweiten Schalters S2 eine Pumpimpulsfolge mit einer Pumpfrequenz liefert. Zwischen der Diode D2 und dem ersten Eingang E1 befindet sich eine Parallelschaltung aus einem Lastkondensator CL und einem Lastwiderstand RL, welche die Eingangskapazität und den Eingangswiderstand der mit der Pumpspannung zu speisenden Last, im Fall des genannten NMOS-Transistors dessen Gatekapazität bzw. Gateeingangswiderstand, darstellen.FIG. 1 shows a circuit diagram of a pump voltage control circuit with a supply voltage connection VA, to which the high potential VS of a supply voltage source is supplied. A series circuit comprising two diodes D1 and D2 is located between the supply voltage connection VA and a first input E1 of a comparator COM. The anode of D1 is connected to VA and the cathode of D2 is connected to E1. A second input E2 of the comparator COM is connected to a parallel circuit comprising two reference resistors RREF1 and RREF2. These are connected to ground potential at one end, while at the other end they are connected to E2, RREF1 directly and RREF2 via a first switch S1. A circuit node K between the two diodes D1 and D2 is connected to one side of a pump capacitor CP, the other side of which is connected to an output of an oscillator OSC, which supplies a pump pulse sequence with a pump frequency when a second switch S2 is switched on. Between the diode D2 and the first input E1 there is a parallel circuit comprising a load capacitor CL and a load resistor RL, which represent the input capacitance and the input resistance of the load to be fed with the pump voltage, in the case of the NMOS transistor mentioned, its gate capacitance or gate input resistance .

Ist der Schalter S2 geschlossen, bewirkt die Pumpimpulsfolge in an sich bekannter Weise eine Aufladung des Pumpkondensators CP auf eine Pumpspannung VP, die etwa doppelt so groß wie die Versorgungsspannung VS ist. Wird nach Erreichen der gewänschten Pumpspannung der Schalter S2 zur Beendigung des Pumpvorgangs geöffnet, entlädt sich die Pumpspannung über den Lastwiderstand RL. Ist die Pumpspannung VP unter einen vorbestimmten Schwellenwert abgefallen, wird durch Schließen, also Leitendschalten des Schalters S2 ein erneuter Pumpvorgang begonnen.If the switch S2 is closed, the pump pulse sequence causes the pump capacitor CP to be charged in a manner known per se to a pump voltage VP which is approximately twice as large as the supply voltage VS. If, after reaching the desired pump voltage, switch S2 is opened to end the pumping process, the pump voltage is discharged via the load resistor RL. If the pump voltage VP has dropped below a predetermined threshold value, a new pumping process is started by closing, that is to say making the switch S2 conductive.

Wann ein Pumpvorgang beendet werden kann und wann ein neuer Pumpvorgang erforderlich ist, wird mit Hilfe des Komparators COM bestimmt, von dessen an einem Komparatorausgang A auftretendem Ausgangssignal es abhängt, ob dieses Ausgangssignal den Schalter S2 leitend oder nicht-leitend schaltet. Um hinsichtlich der Pumpspannung VP eine Zweipunktregelung zu erzielen, ist der Komparator mit Hystereseverhalten ausgebildet. Zu diesem Zweck sind die beiden Referenzwiderstände RREF1 und RREF2 vorgesehen, von denen je nach Stellung des Schalters S1 nur der Referenzwiderstand RREF1 oder die Parallelschaltung aus den beiden Referenzwiderständen RREF1 und RREF2 wirksam wird. Da der Eingangswiderstand RL des genannten NMOS-Transistors sehr hoch ist, können die Zeitabstände zwischen den Zeiten, zu denen durch Schließen des Schalters S2 jeweils ein Pumpvorgang durchgeführt wird, sehr groß sein, wenn der Eingangswiderstand des Eingangs E1 des Komparators COM ebenfalls sehr groß ist. Zwischen diesen langen Zeitabständen findet kein Pumpspannungsvorgang statt, kann somit der Pumposzillator abgeschaltet werden, so daß zwischen diesen langen Zeitabständen keine EMR auftritt.When a pumping process can be ended and when a new pumping process is required is determined with the aid of the comparator COM, on the output signal of which at a comparator output A it depends whether this output signal switches S2 switches conductive or non-conductive. In order to achieve two-point regulation with regard to the pump voltage VP, the comparator is designed with hysteresis behavior. For this purpose, the two reference resistors RREF1 and RREF2 are provided, of which, depending on the position of the switch S1, only the reference resistor RREF1 or the parallel connection of the two reference resistors RREF1 and RREF2 is effective. Since the input resistance RL of the NMOS transistor mentioned is very high, the time intervals between the times at which a pumping operation is carried out by closing the switch S2 can be very large if the input resistance of the input E1 of the comparator COM is also very large . No pump voltage operation takes place between these long time intervals, the pump oscillator can thus be switched off, so that no EMR occurs between these long time intervals.

Eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen, hysteresebehafteten Komparators, der die Pumpspannungsquelle möglichst wenig belastet, ist in Figur 2 gezeigt und umfaßt den gestrichelt umrahmten Teil der in Figur 1 gezeigten Schaltung.An embodiment of a comparator according to the invention, which is subject to hysteresis and which loads the pump voltage source as little as possible, is shown in FIG. 2 and comprises the part of the circuit shown in FIG.

Der Hystereskomparator COM gemäß Figur 2 umfaßt in Kaskadenschaltung zwischen einem die positive Versorgunsspannung VS zuführenden Versorgungsspannungsanschluß VA und einem den negativen Pol der Versorgungsspannungsquelle bildenden Masseanschluß GND eine Differenzstufe D, eine auf der Hochpotentialseite von D befindliche Lastimpedanzstufe L, eine auf der Niederpotentialseite von D befindliche Gegenkopplungsstufe G und zwischen D und G eine Stromspiegelstufe S.The hysteresis comparator COM according to FIG. 2 comprises, in cascade connection, between a supply voltage connection VA supplying the positive supply voltage VS and a ground connection GND forming the negative pole of the supply voltage source, a differential stage D, a load impedance stage L located on the high potential side of D, and a negative feedback stage located on the low potential side of D. G and between D and G a current mirror stage S.

Die Differenzstufe D weist einen ersten Differenzstufentransistor QP1, einen zweiten Differenzstufentransistor QP2 und eine erste Stromquelle I1 auf. QP1 und QP2 sind je als bipolarer PNP-Multikollektortransistor mit zwei Kollektoren ausgebildet. Die Basisanschlüsse von QP1 und QP2 sind gemeinsam über die erste Stromquelle I1 mit GND verbunden. Einer der beiden Kollektoren eines jeden der beiden Differenzstufenstransistoren QP1 und QP2 ist mit dem gemeinsamen Basisanschluß verbunden.The differential stage D has a first differential stage transistor QP1, a second differential stage transistor QP2 and a first current source I1. QP1 and QP2 are each designed as a bipolar PNP multi-collector transistor with two collectors. The base connections of QP1 and QP2 are jointly connected to GND via the first current source I1. One of the two collectors of each of the two differential stage transistors QP1 and QP2 is connected to the common base connection.

Die Stromspiegelstufe S weist eine Stromspiegelschaltung mit einer Stromspiegeldiode QN1 in Form eines als Diode geschalteten bipolaren NPN-Transistors und einen Stromspiegeltransistor QN2 in Form eines bipolaren NPN-Transistors auf. In für Stromspiegel üblicher Weise sind die Basisanschlüsse von QN1 und QN2 miteinander verbunden.The current mirror stage S has a current mirror circuit with a current mirror diode QN1 in the form of a bipolar NPN transistor connected as a diode and a current mirror transistor QN2 in the form of a bipolar NPN transistor. The base connections of QN1 and QN2 are connected to one another in a manner customary for current mirrors.

Die Gegenkopplungsstufe G weist einen ersten Gegenkopplungswiderstand R1 und einen zweiten Gegenkopplungswiderstand R2 auf.The negative feedback stage G has a first negative feedback resistor R1 and a second negative feedback resistor R2.

Die Lastimpedanzstufe L besitzt einen ersten Lasttransistor MN1 in Form eines N-Kanal-MOS-Transistors, einen zweiten Lasttransistor MP1 in Form eines P-Kanal-MOS-Transistors und einen dritten Lasttransistor MP2 in Form eines P-Kanal-MOS-Transistors auf. Außerdem umfaßt die Lastimpedanzstufe L eine Referenzspannungsquelle V1, die zwischen das Gate von MP1 und VS geschaltet ist, und eine zweite Stromquelle, die zwischen das Gate von MP2 und VS geschaltet ist.The load impedance stage L has a first load transistor MN1 in the form of an N-channel MOS transistor, a second load transistor MP1 in the form of a P-channel MOS transistor and a third load transistor MP2 in the form of a P-channel MOS transistor. In addition, the load impedance stage L comprises a reference voltage source V1, which is connected between the gate of MP1 and VS, and a second current source, which is connected between the gate of MP2 and VS.

MN1, QP1, QN1 und R1 bilden eine erste Reihenschaltung, während MP1, QP2, QN2 und R2 eine zweite Reihenschaltung bilden. R1 und R2 bilden Gegenkopplungsimpedanzen für QP1 und QP2. MN1 bildet eine Lastimpedanz für QP1. Die parallel geschalteten Lasttransistoren MP1 und MP2 bilden gemeinsam eine Lastimpedanz für QP2.MN1, QP1, QN1 and R1 form a first series connection, while MP1, QP2, QN2 and R2 form a second series connection. R1 and R2 form negative feedback impedances for QP1 and QP2. MN1 forms a load impedance for QP1. The parallel connected load transistors MP1 and MP2 together form a load impedance for QP2.

Zwischen QP2 und QN2 befindet sich ein Schaltungsknoten SK, an den die Basis eines bipolaren NPN-Schalttransistors QN3 angeschlossen ist. Dessen Emitter ist mit GND verbunden, während dessen Kollektor sowohl mit dem Gate von MP2 als auch mit der zweiten Stromquelle I2 verbunden ist. Ein gemeinsamer Verbindungspunkt zwischen Stromquelle I2, Gate von MP2 und Kollektor von QN3 bildet den Komparatorausgang A.Between QP2 and QN2 there is a circuit node SK to which the base of a bipolar NPN switching transistor QN3 is connected. Its emitter is connected to GND, while its collector is connected both to the gate of MP2 and to the second current source I2. A common connection point between current source I2, gate of MP2 and collector of QN3 forms the comparator output A.

Die vom ersten Lasttransistor MN1 gebildete Lastimpedanz ist von der am ersten Komparatoreingang E1 anliegenden Pumpspannung VP abhängig. Die durch die Parallelschaltung der beiden Lasttransistoren MP1 und MP2 gebildete Lastimpedanz am Emitter von QP2 hängt vom Potential am Komparatorausgang ab. MP1 wird mittels der Referenzspannungsquelle VR permanent in einem bestimmten Zustand des Leitens gehalten, weist also permanent eine konstante vorbestimmte Impedanz auf, die im folgenden auch erste Referenzlastimpedanz genannt wird. Der dritte Lasttransistor MP2 wird je nach dem am Komparatorausgang A auftretenden Potential leitend oder nicht-leitend geschaltet. Seine Impedanz, im folgenden auch zweite Referenzlastimpedanz genannt, hängt damit vom Potential am Komparatorausgang A ab. Ist MP2 nicht-leitend geschaltet, wird die am Emitter von QP2 wirksame Lastimpedanz praktisch nur durch die konstante Impedanz von MP1 gebildet. Ist MP2 leitend geschaltet, wird die am Emitter von QP2 wirksame Lastimpedanz durch die Parallelschaltung von erster und zweiter Referenzlastimpedanz gebildet. Je nach Potential am Komparatorausgang A wirkt somit am Emitter von QP2 eine niedrigere oder eine höhere Lastimpedanz.The load impedance formed by the first load transistor MN1 depends on the pump voltage VP present at the first comparator input E1. The load impedance at the emitter of QP2 formed by the parallel connection of the two load transistors MP1 and MP2 depends on Potential at the comparator output. MP1 is kept permanently in a certain state of conduction by means of the reference voltage source VR, that is to say it permanently has a constant predetermined impedance, which is also referred to below as the first reference load impedance. The third load transistor MP2 is switched conductive or non-conductive depending on the potential occurring at the comparator output A. Its impedance, hereinafter also referred to as the second reference load impedance, depends on the potential at the comparator output A. If MP2 is switched non-conductive, the load impedance effective at the emitter of QP2 is practically only formed by the constant impedance of MP1. If MP2 is switched on, the load impedance effective at the emitter of QP2 is formed by connecting the first and second reference load impedance in parallel. Depending on the potential at the comparator output A, a lower or a higher load impedance acts on the emitter of QP2.

Zwischen dem Versorgungsspannungsanschluß VA und dem Gate von MN1 befindet sich eine Schutzdiode D3 zum Schutz der Gate-Source-Strecke von MN1 gegen Überspannungen, die über den Versorgungsspannungsanschluß VA zugeführt werden könnten.Between the supply voltage connection VA and the gate of MN1 there is a protective diode D3 for protecting the gate-source path of MN1 against overvoltages that could be supplied via the supply voltage connection VA.

In Figur 1 ist die Impedanz des leitenden Lasttransistors MP2 durch RREF2 dargestellt, während die Impedanz des permanent leitenden Lasttransistors MP1 durch RREF1 dargestellt ist. Der Schalter S1 in Figur 1 wird durch den als Schalter betriebenen Lasttransistor MP2 angedeutet.In Figure 1, the impedance of the conductive load transistor MP2 is represented by RREF2, while the impedance of the permanently conductive load transistor MP1 is represented by RREF1. The switch S1 in FIG. 1 is indicated by the load transistor MP2 operated as a switch.

Unter Zuhilfenahme von Figur 3 wird nun die Wirkungsweise der in Figur 2 gezeigten Komparatorschaltung betrachtet. Dabei wird zunächst von einem Betriebszustand ausgegangen, bei welchem die Pumpspannung VP unterhalb des gewünschten Spannungswertes liegt, wie dies zunächst beim Einschalten der Spannungsversorgung der Fall ist. Dieser Zeitabschnitt ist in Figur 3 mit T1 gekennzeichnet.The mode of operation of the comparator circuit shown in FIG. 2 is now considered with the aid of FIG. 3. An operating state is initially assumed in which the pump voltage VP is below the desired voltage value, as is initially the case when the voltage supply is switched on. This time period is identified in FIG. 3 by T1.

Um ein Ansteigen der Pumpspannung VP zu erzielen, muß die Pumpimpulsfolge auf den Pumpkondensator CP in Figur 1 gelangen können.In order to achieve an increase in the pump voltage VP, the pump pulse sequence must be able to reach the pump capacitor CP in FIG. 1.

Am Komparatorausgang A muß daher ein Potentialwert vorhanden sein, der den Schalter S2 in Figur 1 in den leitenden Zustand steuert, somit den Oszillator in den Einschaltzustand steuert.A potential value must therefore be present at the comparator output A, which controls the switch S2 in FIG. 1 to the conductive state, and thus controls the oscillator to the switched-on state.

Die Impedanz des Lasttransistors MN1 hängt von dem momentanen Spannungswert der am Komparatoreingang E1 anliegenden Pumpspannung VP ab. Diese Pumpspannung bestimmt den Wert der Gate-Source-Spannung VGS von MN1. Vorausgesetzt, VP ist ausreichend groß, um den Lasttransistor MN1 überhaupt in den leitenden Zustand zu steuern, ist die durch MN1 gebildete Lastimpedanz umso größer, je niedriger die Pumpspannung VP ist und umso niedriger, je höher die Pumpspannung VP ist. Die jeweils durch MN1 gebildete Lastimpedanz stellt daher ein Maß für den jeweils vorhandenen Wert der Pumpspannung VP dar. Da die Pumpspannung VP auf das Gate eines MOS-Transistors gegeben wird, erfolgt die Erfassung und Auswertung des Momentan- oder Ist-Wertes der Pumpspannung VP praktisch leistungslos. Die Pumpspannungsquelle, nämlich der Pumpkondensator CP, wird durch diese Art Istwerterfassung somit praktisch nicht belastet und entladen.The impedance of the load transistor MN1 depends on the instantaneous voltage value of the pump voltage VP present at the comparator input E1. This pump voltage determines the value of the gate-source voltage VGS of MN1. Provided that VP is sufficiently large to drive the load transistor MN1 into the conductive state at all, the lower the pump voltage VP and the lower the higher the pump voltage VP, the greater the load impedance formed by MN1. The load impedance formed in each case by MN1 therefore represents a measure of the respectively existing value of the pump voltage VP. Since the pump voltage VP is applied to the gate of a MOS transistor, the instantaneous or actual value of the pump voltage VP is practically recorded and evaluated ineffective. The pump voltage source, namely the pump capacitor CP, is thus practically not loaded and discharged by this type of actual value detection.

Der den jeweiligen Istwert der Pumpspannung darstellende Impedanzwert von MN1 wird mit der Referenzimpedanz verglichen, wie sie je nach Schaltzustand des dritten Lasttransistors MP2 durch die Lastimpedanz von MP1 alleine oder die Parallelschaltung der Lastimpedanzen von MP1 und MP2 gebildet wird. Da die Pumpspannung VP nach dem Einschalten der Versorgungsspannung ansteigt, die durch MN1 gebildete Lastimpedanz somit entsprechend abnimmt, muß die am Emitter von QP2 wirksame Lastimpedanz entsprechend niedriger sein als die Impedanz von MN1, die vonhanden ist, solange die Pumpspannung VP den gewünschten Spannungswert oder Sollwert noch nicht erreicht hat. Die Komparatorschaltung verhält sich daher in der Phase, in welcher die Pumpspannung VP noch unter dem gewünschten Wert liegt, unsymmetrisch, da den beiden Differenzstufentransistoren QP1 und QP2 der Differenzstufe D unterschiedlich große Lastimpedanzen angeboten werden. Da die am Emitter von QP2 wirksame Lastimpedarz niedriger ist als die am Emitter von QP1 wirkende Lastimpedanz, fließt durch QP2 mehr Strom als durch QP1. Der am Schaltungsknoten SK vom Kollektor von QP2 gelieferte Strom ist daher höher als der über die Stromspiegelstufe S zum Schaltungsknoten SK gelieferte Strom vom Kollektor von QP1. Außerdem ist der Spannungsabfall am Gegenkopplungswiderstand R2 größer als der Spannungsabfall am Gegenkopplungswiderstand R1, was zu einem Anheben des Potentials am Schaltungsknoten SK führt. Diese beiden Erscheinungen bewirken, daß der Schalttransistor QN3 eingeschaltet ist, so daß an seinem Kollektor ein niedriges Potential auftritt, was zum Leiten des dritten Lasttransistors MP2 führt. Am Emitter von QP2 wird somit die Parallelschaltung aus der von MP1 gebildeten ersten Referenzlastimpedanz und der von dem leitenden MP2 gebildeten zweiten Referenzlastimpedanz wirksam.The impedance value of MN1, which represents the respective actual value of the pump voltage, is compared with the reference impedance, as it is formed by the load impedance of MP1 alone or the parallel connection of the load impedances of MP1 and MP2, depending on the switching state of the third load transistor MP2. Since the pump voltage VP increases after switching on the supply voltage, the load impedance formed by MN1 accordingly decreases, the load impedance effective at the emitter of QP2 must be correspondingly lower than the impedance of MN1, which is available, as long as the pump voltage VP has the desired voltage value or setpoint has not yet reached. The comparator circuit therefore behaves asymmetrically in the phase in which the pump voltage VP is still below the desired value, since the two differential stage transistors QP1 and QP2 of differential stage D are offered differently sized load impedances. Since the load impedance acting on the emitter of QP2 is lower than the load impedance acting on the emitter of QP1, more current flows through QP2 than through QP1. The one on the SK circuit node from the collector Current supplied by QP2 is therefore higher than the current supplied by the collector of QP1 via the current mirror stage S to the circuit node SK. In addition, the voltage drop across the negative feedback resistor R2 is greater than the voltage drop across the negative feedback resistor R1, which leads to an increase in the potential at the circuit node SK. These two phenomena cause the switching transistor QN3 to be on, so that a low potential occurs at its collector, which leads to the conduction of the third load transistor MP2. The parallel connection of the first reference load impedance formed by MP1 and the second reference load impedance formed by the conductive MP2 thus takes effect at the emitter of QP2.

Da im Zustand zu niedriger Pumpspannung VP am Kollektor von QN3 und damit am Komparatorausgang A niedriges Potential liegt, ist die gesamte Regelschaltung so auszulegen, daß bei niedrigem Potential am Komparatorausgang A eine Pumpimpulsfolge auf den Pumpkondensator CP gegeben wird.Since, in the state of pump voltage VP being too low, there is a low potential at the collector of QN3 and thus at comparator output A, the entire control circuit is to be designed such that a pump pulse sequence is applied to pump capacitor CP at comparator output A.

Während ihres Anstiegs wird die Pumpspannung VP irgendwann so groß, daß der Wert der Impedanz von MN1 bis auf denjenigen Impedanzwert abgefallen ist, der sich aus der Parallelschaltung von erster und zweiter Referenzlastimpedanz ergibt. In diesem Moment erreicht die Komparatorschaltung symmetrisches Verhalten. Wenn bei geringfügiger weiterer Erhöhung des Pumpspannungswertes dieses symmetrische Verhalten wieder verlorengeht, geht der Komparatorausgang A in den anderen der beiden möglichen Zustände: Der Komparatorausgang A nimmt hohes Potential an. Dies deshalb, weil der am Emitter von QP1 wirksame Lastimpedanzwert niedriger geworden ist als der am Emitter von QP2 wirksame Lastimpedanzwert und dementsprechend der durch QP1 fließende Strom höher geworden ist als der durch QP2 fließende Strom. Die Strombilanz am Schaltungsknoten SK kehrt sich entsprechend um und wegen des Kleiner gewordenen Stroms durch QP2 ist der Spannungsabfall über dem Gegenkopplungswiderstand R2 und damit das Potential am Schaltungsknoten SK abgefallen. Als Folge davon sperrt der Schalttransistor QN3. Dies führt einerseits zu dem bereits erwähnten hohen Potentialwert am Komparatorausgang A und andererseits zum Sperren des dritten Lasttransistors MP2. Von diesem Zeitpunkt ab ist am Emitter von QP2 nur noch die durch MP1 gebildete, konstante erste Referenzlastimpedanz wirksam.During its rise, the pump voltage VP eventually becomes so great that the value of the impedance of MN1 has dropped to that impedance value which results from the parallel connection of the first and second reference load impedances. At this moment the comparator circuit achieves symmetrical behavior. If this symmetrical behavior is lost again with a slight further increase in the pump voltage value, the comparator output A goes into the other of the two possible states: the comparator output A assumes high potential. This is because the load impedance value effective at the emitter of QP1 has become lower than the load impedance value effective at the emitter of QP2 and accordingly the current flowing through QP1 has become higher than the current flowing through QP2. The current balance at the circuit node SK reverses accordingly and because of the smaller current through QP2, the voltage drop across the negative feedback resistor R2 and thus the potential at the circuit node SK has dropped. As a result, the switching transistor QN3 turns off. This leads on the one hand to the already mentioned high potential value at the comparator output A and on the other hand to Block the third load transistor MP2. From this point on, only the constant first reference load impedance formed by MP1 is effective at the emitter of QP2.

Aufgrund des Übergangs des Potentials am Komparatorausgang A zu einem hohen Potentialwert wird die weitere Beaufschlagung des Pumpkondensators CP in Figur 1 mit Pumpimpulsen unterbunden.Due to the transition of the potential at the comparator output A to a high potential value, the further application of the pump capacitor CP in FIG. 1 with pump pulses is prevented.

Dieser Zustand ist am Ende der Zeitdauer T1 in Figur 3 erreicht. Während der sich anschließenden Zeitdauer T2 treten keine Pumpimpulse auf, bleibt die Pumpspannung VP während eines ersten Abschnittes T2a des Zeitabschnitts T2 praktisch konstant und befindet sich das Potential am Komparatorausgang A, in Figur 3 mit VSA bezeichnet, auf hohem Wert.This state is reached at the end of time period T1 in FIG. 3. During the subsequent time period T2, no pump pulses occur, the pump voltage VP remains practically constant during a first section T2a of the time section T2 and the potential at the comparator output A, designated VSA in FIG. 3, is at a high value.

Da auch MOS-Transistoren keinen unendlich hohen Gate-Source-Eingangswiderstand aufweisen, und möglicherweise aufgrund anderer Einflüsse kann es zu einer allmählichen Entladung des Pumpkondensators CP und somit zu einem allmählichen Abfall des Pumpspannungswertes kommen. Wird mit der Pumpspannung das Gate eines MOS-Transistors gesteuert und wird die Istwertmessung der Pumpspannung entsprechend der erfindungsgemäßen Komparatorschaltung durch Beaufschlagung des Gates eines MOS-Transistors mit der Pumpspannung durchgeführt, ist die Zeitdauer, während welcher der am Ende der Zeitdauer T1 erreichte Pumpspannungswert merklich abgefallen ist, normalerweise sehr lang. Um aber anhand von Figur 3 zeigen zu können, was passiert, wenn der Pumpspannungswert nach Erreichen des Sollwertes um einen vorbestimmten Betrag abgefallen ist, wird im zweiten Teilabschnitt T2b in Figur 3 angenommen, daß der Pumpspannungswert rapide abfällt. Dies führt zu einer entsprechenden Erhöhung der von MN1 gebildeten Lastimpedanz. Wenn diese auf die von MP1 gebildete erste Referenzlastimpedanz angestiegen ist und auch nur geringfügig darüber hinaus ansteigt, kippt die Komparatorschaltung wieder in den anfangs betrachteten Zustand, in welchem das Potential am Komparatorausgang A niedrigen Potentialwert annimmt. Dieser Zustand ist am Ende der Zeitdauer T2 erreicht und führt dazu, daß der Pumpkondensator CP nun wieder mit Pumpimpulsen beaufschlagt wird. Während einer Zeitdauer, die in Figur 3 mit T3 bezeichnet ist, steigt der Pumpspannungswert aufgrund dieser Beaufschlagung von CP mit Pumpimpulsen wieder an, bis am Ende der Zeitdauer T3, bei welchem der Wert der von MN1 gebildeten Lastimpedanz wieder auf den Wert der von MP1 und dem leitenden MP2 gemeinsam gebildeten Referenzlastimpedanz abgefallen ist, in den Zustand hohen Potentials am Komparatorausgang A übergeht, was zum Sperren der Beaufschlagung von CP mit weiteren Pumpimpulsen führt. Dieser Zustand dauert während der Zeitdauer T4 in Figur 3 an.Since MOS transistors also do not have an infinitely high gate-source input resistance, and possibly due to other influences, the pump capacitor CP may gradually discharge and thus the pump voltage value may drop gradually. If the gate of a MOS transistor is controlled with the pump voltage and the actual value measurement of the pump voltage is carried out in accordance with the comparator circuit according to the invention by applying the pump voltage to the gate of a MOS transistor, the period of time during which the pump voltage value reached at the end of the period T1 has dropped appreciably is usually very long. However, in order to be able to use FIG. 3 to show what happens when the pump voltage value has dropped by a predetermined amount after reaching the desired value, it is assumed in the second subsection T2b in FIG. 3 that the pump voltage value drops rapidly. This leads to a corresponding increase in the load impedance formed by MN1. When this has risen to the first reference load impedance formed by MP1 and rises only slightly beyond it, the comparator circuit tilts back into the state initially considered, in which the potential at the comparator output A assumes a low potential value. This state is reached at the end of the time period T2 and leads to the pump capacitor CP now again pump impulses are applied. During a period of time, which is denoted by T3 in FIG. 3, the pump voltage value increases again due to this application of CP with pump pulses, until at the end of the period T3, in which the value of the load impedance formed by MN1 returns to the value of that of MP1 and the conductive MP2 jointly formed reference load impedance has dropped into the high potential state at the comparator output A, which leads to the blocking of the application of CP with further pump pulses. This state persists during the time period T4 in FIG. 3.

Die in Figur 1 gezeigte und die Komparatorschaltung gemäß Figur 2 enthaltende Pumpspannungsregelungsschaltung bewirkt somit eine Zweipunktregelung zwischen einem hohen Pumpspannungsschwellenwert und einem niedrigen Pumpspannungsschwellenwert, die in Figur 3 mit VPH bzw. VPL bezeichnet sind. Die zu dieser Zweipunktregelung führende Hysterese wird durch das steuerbare Zuschalten und Wegschalten der durch MP2 gebildeten Impedanz zu bzw. von der von MP1 gebildeten permanenten, konstanten Lastimpedanz bewirkt.The pump voltage control circuit shown in FIG. 1 and containing the comparator circuit according to FIG. 2 thus effects two-point control between a high pump voltage threshold value and a low pump voltage threshold value, which are designated in FIG. 3 by VPH or VPL. The hysteresis leading to this two-point control is brought about by the controllable connection and disconnection of the impedance formed by MP2 to and from the permanent, constant load impedance formed by MP1.

Vorausgehend wurde die Komparatorschaltung gemäß Figur 2 als Teil einer Pumpspannungsregelungsschaltung betrachtet. Diese Komparatorschaltung ist aber auch für andere Einsatzzwecke vorteilhaft verwendbar. Sie eignet sich bei jeder Anwendung, bei welcher eine Eingangsgröße mit einer hysterebehafteten Bezugsgröße praktisch leistungsfrei verglichen werden soll. Dadurch, daß mit der zu messenden Größe das Gate eines MOS-Transistors beaufschlagt wird, wird eine solche praktisch leistungslose Messung der interessierenden oder zu überwachenden Größe möglich.The comparator circuit according to FIG. 2 was previously considered to be part of a pump voltage control circuit. However, this comparator circuit can also be used advantageously for other purposes. It is suitable for any application in which an input variable is to be compared with a hysterical reference variable with practically no performance. Because the variable to be measured is applied to the gate of a MOS transistor, such a practically powerless measurement of the variable of interest or to be monitored is possible.

Bei der erfindungsgemäßen Komparatorschaltung läßt sich nicht nur eine praktisch leistungslose Messung des zu überwachenden oder zu regelnden Spannungswertes erzielen sondern man kann den für den Regelungsvorgang bestimmenden Schwellenwert leicht programmieren durch die Wahl des Spannungswertes der Referenzspannungsquelle V1. Bei einer als integrierte Schaltung ausgebildeten Komparatorschaltung dieser Art könnte man mehrere Referenzspannungsquellen vorsehen, die man je nach dem im speziellen Fall benötigten Schwellenwert durch Programmierung auswählbar machen könnte.With the comparator circuit according to the invention, not only can a practically powerless measurement of the voltage value to be monitored or regulated be achieved, but the threshold value determining the regulation process can be easily programmed by selecting the voltage value of the reference voltage source V1. In the case of a comparator circuit of this type designed as an integrated circuit, it would be possible to provide a plurality of reference voltage sources, which one each could be made programmable according to the threshold value required in the special case.

Die Verwendung von Multikollektor-Transistoren für QP1 und QP2, bei denen je ein Kollektor mit der Basis verbunden ist, führt zu einer hohen Transkonduktanz oder Steilheit aufgrund des daraus resultierenden nichtlinearen Diodenverhaltens eines jeden der beiden Differenztransistoren QP1 und QP2 an deren Emittern, so daß mittels der Differenzstufe D sehr Kleine Spannungsunterschiede festgestellt werden können, und somit sehr kleine Unterschiede in den Lastimpedanzen, die auf den Emitter von QP1 bzw. auf den Emitter von QP2 wirken. Daher muß bei gleichen Drainströmen die Drain-Source-Spannung des ersten Lasttransistors MN1 gleich der Drain-Source-Spannung des zweiten Lasttransistors MP1 sein, um an der Stromspiegelstufe S ausgeglichene Bedingungen zu erreichen. Die Gate-Source-Spannung von MP1 ist durch die Referenzspannung V1 der Referenzspannungsquelle gegeben. In vereinfachten Gleichungen für nichtgesättigte CMOS-Transistoren kann das Schwellenwertpotential, das erforderlich ist, um am Komparatorausgang A das hohe Potential zu erreichen, berechnet werden als ein Multiplikatorfaktor a der Referenzspannung V1, und zwar mit den nachfolgend aufgelisteten Annahmen.

ID MN1
= ID MP1
VDS MN1
= VDS MP1 = VDS
Vth MN1
= Vth MP1 = Vth
VGS MN1
= a*V1
VGS MP1
= V1
βMN1 V1 - V th - V DS * 0,5 βMP1 a * V1 - V th - V DS * 0,5 β = Const. * L W
Figure imgb0001
The use of multi-collector transistors for QP1 and QP2, in each of which a collector is connected to the base, leads to a high transconductance or steepness due to the resulting non-linear diode behavior of each of the two differential transistors QP1 and QP2 at their emitters, so that by means of the difference stage D very small voltage differences can be determined, and thus very small differences in the load impedances that act on the emitter of QP1 or on the emitter of QP2. Therefore, with the same drain currents, the drain-source voltage of the first load transistor MN1 must be equal to the drain-source voltage of the second load transistor MP1 in order to achieve balanced conditions at the current mirror stage S. The gate-source voltage of MP1 is given by the reference voltage V1 of the reference voltage source. In simplified equations for unsaturated CMOS transistors, the threshold potential required to reach the high potential at the comparator output A can be calculated as a multiplier factor a of the reference voltage V1, with the assumptions listed below.
I D MN1
= I D MP1
V DS MN1
= V DS MP1 = V DS
V th MN1
= V th MP1 = V th
V GS MN1
= a * V1
V GS MP1
= V1
βMN1 V1 - V th - V DS * 0.5 βMP1 a * V1 - V th - V DS * 0.5 β = const. * L W
Figure imgb0001

In den obigen Formeln bedeuten:

ID MN1, ID MP1
= Drainstrom von MN1 bzw. MP1
VDS MN1, VDS MP1
= Drain-Source-Spannung von MN1 bzw. MP1
Vth MN1, Vth MP1
= Schwellenspannung von MN1 bzw. MP1
VGS MN1, VGS MP1
= Gate-Source-Spannung von MN1 bzw. MP1
V1
= Referenzspannung der Referenzspannungsquelle
β
= Transkonduktanz (Steilheit) eines MOS-Transistors
βMN1, βMP1
= Transkonduktanz von MN1 bzw. MP1
W
= Kanalbreite
L
= Kanallänge
In the above formulas:
I D MN1 , I D MP1
= Drain current of MN1 or MP1
V DS MN1 , V DS MP1
= Drain-source voltage of MN1 or MP1
V th MN1 , V th MP1
= Threshold voltage of MN1 or MP1
V GS MN1 , V GS MP1
= Gate-source voltage of MN1 or MP1
V1
= Reference voltage of the reference voltage source
β
= Transconductance (slope) of a MOS transistor
β MN1 , β MP1
= Transconductance of MN1 or MP1
W
= Channel width
L
= Channel length

Zur Schwellenwertfestlegung muß das Verhältnis der Transkonduktanzen von MN1 und MP1 eingestellt werden, und zwar mittels des jeweiligen W/L-Verhältnisses. Der Schwellenwert kann somit in Abhängigkeit von den Kanalbreiten und den Kanallängen der beiden CMOS-Transistoren MN1 und MP1 gewählt werden.To determine the threshold value, the ratio of the transconductances of MN1 and MP1 must be set, using the respective W / L ratio. The threshold value can thus be selected as a function of the channel widths and the channel lengths of the two CMOS transistors MN1 and MP1.

Eine Hysterese kann dadurch erreicht werden, daß parallel zum zweiten Lasttransistor MP1 der dritte Lasttransistor MP2 geschaltet wird, dessen Kanaltyp ebenfalls entgegengesetzt zu dem von MN1 ist und bei dem es sich um einen Transistor mit P-Kanal handelt. Der Betrag der Hysterese kann ebenfalls durch Auswahl von Länge und Breite des Kanals gewählt werden.A hysteresis can be achieved by connecting the third load transistor MP2 in parallel to the second load transistor MP1, the channel type of which is also opposite to that of MN1 and which is a transistor with a P-channel. The amount of hysteresis can also be selected by selecting the length and width of the channel.

Im Rahmen der Erfindung ist es nicht notwendig, die Transistoren der Komparatorschaltung alle mit dem Kanaltyp oder Leitfähigkeitstyp zu wählen, wie sie in Figur 2 angegeben sind. Benötigt man anstelle einer positiven Pumpspannung, von der in Figur 2 ausgegangen wird, eine negative Pumpspannung, kann man die in Figur 2 gezeigte Komparatorschaltung insofern umkehren, als man die Lasttransistoren auf die Masseseite (GND) verlagert und entgegengesetzten Kanaltyp wählt, wobei man für die Transistoren der Differenzstufe D und der Stromspiegelstufe S entsprechend Transistoren entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps wählt.In the context of the invention, it is not necessary to select the transistors of the comparator circuit all with the channel type or conductivity type, as are indicated in FIG. 2. If, instead of a positive pump voltage, which is assumed in FIG. 2, a negative pump voltage is required, the comparator circuit shown in FIG. 2 can be reversed in that the load transistors are shifted to the ground side (GND) and the opposite channel type is selected, whereby for the Transistors of the differential stage D and the current mirror stage S selects corresponding transistors of opposite conductivity type.

Claims (17)

Hysteresebehaftete Komparatorschaltung zur praktisch leistungslosen Erfassung eines einem Vergleich zu unterziehenden Spannungswertes, mit einer Differenzstufe (D), die Bestandteil einer Kaskadenschaltung (L,D,S,G) ist, die auf einer Seite der Differenzstufe (D) eine Laststufe (L) mit Lasttransistoren (MN1, MP1) und auf der anderen Seite der Differenzstufe (D) eine Gegenkopplungsstufe (G) aufweist, wobei der Steuerelektrode eines ersten Lasttransistors (MN1), bei dem es sich um einen Transistor mit hoher Eingangsimpedanz handelt, die dem Vergleich zuzuführende Spannung geliefert und der Steuerelektrode eines zweiten Lasttransistors (MP1) eine Referenzspannung zugeführt wird, aufgrund welcher dieser zweite Lasttransistor (MP1) eine konstante Lastimpedanz darstellt, und wobei dem zweiten Lasttransistor (MP1) ein dritter Lasttransistor (MP2) parallel geschaltet ist, der in Abhängigkeit von einem Ausgangssignal der Komparatorschaltung leitet oder sperrt, so daß der Impedanz des zweiten Lasttransistors (MP1) in Abhängigkeit vom Ausgangssignal der Komparatorschaltung eine weitere Lastimpedanz parallel geschaltet wird oder nicht.Hysteresis comparator circuit for practically powerless detection of a voltage value to be subjected to a comparison, with a differential stage (D), which is part of a cascade circuit (L, D, S, G) that has a load stage (L) on one side of the differential stage (D) Load transistors (MN1, MP1) and on the other side of the differential stage (D) has a negative feedback stage (G), the control electrode of a first load transistor (MN1), which is a transistor with a high input impedance, the voltage to be supplied to the comparison delivered and the control electrode of a second load transistor (MP1) is supplied with a reference voltage, on the basis of which this second load transistor (MP1) represents a constant load impedance, and wherein the second load transistor (MP1) is connected in parallel with a third load transistor (MP2) which is dependent on conducts or blocks an output signal of the comparator circuit, so that the impedance of the second Load transistor (MP1), depending on the output signal of the comparator circuit, a further load impedance is connected in parallel or not. Komparatorschaltung nach Anspruch 1, bei welcher zwischen die Differenzstufe (D) und die Gegenkopplungsstufe (G) eine Stromspiegelstufe (S) geschaltet ist.Comparator circuit according to Claim 1, in which a current mirror stage (S) is connected between the differential stage (D) and the negative feedback stage (G). Hysteresebehaftete Komparatorschaltung zur Verwendung als Vergleichsstufe und Stellsignalgeber einer elektrischen Spannungsregelungsschaltung mit einer die zu regelnde Spannung liefernden Spannungsquelle (CP), deren Ausgangsspannung (VP) mittels eines von einem Ausgang der Komparatorschaltung gelieferten Stellsignals veränderbar ist,
wobei die Komparatorschaltung a) einen mit der Ausgangsspannung (VP) der Spannungsquelle (CP) beaufschlagbaren Komparatoreingang (E1) und einen das Stellsignal liefernden Komparatorausgang (A) aufweist; b) von einer Versorgungsspannungsquelle mit einem ersten Versorgungsspannungspol (VS) und einem zweiten Versorgungsspannungspol (GND) gespeist wird; c) eine Differenzstufe (D) mit einem ersten Differenzstufentransistor (QP1) und einem zweiten Differenzstufentransistor (QP2) aufweist, die je eine Steuerelektrode, eine erste Hauptstreckenelektrode und eine zweite Hauptstreckenelektrode aufweisen, c1) deren Steuerelektroden gemeinsam mit dem zweiten Versorgungsspannungspol (GND) gekoppelt sind, c2) deren erste Hauptstreckenelektroden über eine erste Lastimpedanz bzw. über eine zweite Lastimpedanz je mit dem ersten Versorgungsspannungspol (VS) gekoppelt sind und c3) deren zweite Hauptstreckenelektroden je über eine Gegenkopplungsimpedanz mit dem zweiten Versorgugsspannungspol (GND) gekoppelt sind; und wobei d) die erste Lastimpedanz durch einen ersten Lasttransistor (MN1) erzeugt wird, bei dem es sich um einen Transistor mit hoher Eingangsimpedanz handelt und der eine mit dem Komparatoreingang (E1) gekoppelte Steuerelektrode aufweist, sodaß die erste Lastimpedanz von der Ausgangsspannung (VP) der Spannungsquelle (CP) abhängt, und e) die zweite Lastimpedanz eine Parallelschaltung mit einem zweiten Lasttransistor (MP1) und einem dritten Lasttransistor (MP2) aufweist, wobei e1) zwischen eine Steuerelektrode des zweiten Lasttransistors (MP1) und den ersten Versorgungsspannungspol (VS) eine Referenzspannungsquelle (VR) geschaltet ist, die den zweiten Lasttransistor (MP1) derart leitend steuert,daß er eine vorbestimmte erste Referenzlastimpedanz aufweist, und e2) der dritte Lasttransistors (MP2) unter Steuerung des Stellsignals am Komparatorausgang (A) leitend oder sperrend schaltbar ist, derart, daß der dritte Lasttransistor (MP2) bei einem Stellsignal, das am Komparatorausgang (A) auftritt, wenn die ansteigende Ausgangsspannung (VP) der Spannungsquelle (CP) einen oberen Schwellenwert (VPH) erreicht, sperrend und bei einem Stellsignal, das am Komparatorausgang (A) auftritt, wenn die abfallende Ausgangsspannung (VP) der Spannungsquelle (CP) einen unteren Schwellenwert erreicht (VPL), unter Darstellung einer vorbestimmten zweiten Referenzlastimpedanz leitend geschaltet wird.
Comparator circuit with hysteresis for use as a comparison stage and control signal generator of an electrical voltage control circuit with a voltage source (CP) supplying the voltage to be regulated, the output voltage (VP) of which can be changed by means of an actuating signal supplied by an output of the comparator circuit,
being the comparator circuit a) has a comparator input (E1) with the output voltage (VP) of the voltage source (CP) and a comparator output (A) providing the control signal; b) is fed by a supply voltage source with a first supply voltage pole (VS) and a second supply voltage pole (GND); c) a differential stage (D) with a first differential stage transistor (QP1) and a second differential stage transistor (QP2), each having a control electrode, a first main line electrode and a second main line electrode, c1) whose control electrodes are coupled together with the second supply voltage pole (GND), c2) whose first main line electrodes are each coupled to the first supply voltage pole (VS) via a first load impedance or via a second load impedance, and c3) whose second main line electrodes are each coupled via a negative feedback impedance to the second supply voltage pole (GND); and where d) the first load impedance is generated by a first load transistor (MN1), which is a transistor with a high input impedance and which has a control electrode coupled to the comparator input (E1), so that the first load impedance is dependent on the output voltage (VP) Voltage source (CP) depends, and e) the second load impedance has a parallel connection with a second load transistor (MP1) and a third load transistor (MP2), wherein e1) a reference voltage source (VR) is connected between a control electrode of the second load transistor (MP1) and the first supply voltage pole (VS), which controls the second load transistor (MP1) in such a way that it has a predetermined first reference load impedance, and e2) the third load transistor (MP2) can be switched on or off under control of the control signal at the comparator output (A), such that the third load transistor (MP2) with a control signal which is at the comparator output (A) occurs when the rising output voltage (VP) of the voltage source (CP) reaches an upper threshold value (VPH), blocking and with an actuating signal that occurs at the comparator output (A) when the falling output voltage (VP) of the voltage source (CP ) reaches a lower threshold value (VPL), is switched conductive, representing a predetermined second reference load impedance.
Komparatorschaltung nach Anspruch 1 oder 2,
bei welcher der erste Lasttransistor (MN1) ein MOS-Transistor ist.
Comparator circuit according to claim 1 or 2,
in which the first load transistor (MN1) is a MOS transistor.
Komparatorschaltung nach einem der Ansprüch 1 bis 4,
bei welcher die drei Lasttransistoren (MN1, MP1, MP2) je durch einen MOS-Transostor gebildet werden, deren Gateelektroden deren Steuerelektroden bilden.
Comparator circuit according to one of Claims 1 to 4,
in which the three load transistors (MN1, MP1, MP2) are each formed by a MOS transostor, the gate electrodes of which form the control electrodes.
Komparatorschaltung nach Anspruch 5,
bei welcher der erste Lasttransistor (MN1) einerseits und der zweite (MP1) und der dritte Lasttransistor (MP2) andererseits von unterschiedlichem Kanaltyp sind.
Comparator circuit according to claim 5,
in which the first load transistor (MN1) on the one hand and the second (MP1) and the third load transistor (MP2) on the other hand are of different channel types.
Komparatorschaltung nach Anspruch 5 oder 6,
bei welcher die Gateelektrode des dritten Lasttransistors (MP2) mit dem Komparatorausgang (A) gekoppelt ist.
Comparator circuit according to claim 5 or 6,
in which the gate electrode of the third load transistor (MP2) is coupled to the comparator output (A).
Komparatorschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
bei welcher die beiden Differenzstufentransistoren (QP1, QP2) je durch einen Bipolartransistor gebildet sind.
Comparator circuit according to one of Claims 1 to 7,
in which the two differential stage transistors (QP1, QP2) are each formed by a bipolar transistor.
Komparatorschaltung nach Anspruch 8,
bei welcher die beiden Differenzstufentransistoren (QP1, QP2) emitterseitig je mit der zugehörigen Lastimpedanz und kollektorseitig je mit der zugehörigen Gegenkopplungsimpedanz (R1, R2) verbunden sind.
Comparator circuit according to Claim 8,
in which the two differential stage transistors (QP1, QP2) on the emitter side are each connected to the associated load impedance and on the collector side are each connected to the associated negative feedback impedance (R1, R2).
Komparatorschaltung nach 8 oder 9,
bei welcher zwischen den Differenzstufentransistoren (QP1, QP2) und den Gegenkopplungsimpedanzen (R1, R2) eine Stromspiegelschaltung (S) mit einer zwischen den ersten Differenzstufentransistor (QP1) und dessen Gegenkopplungsimpedanz (R1) geschalteten Stromspiegeldiode (QN1) und einem zwischen den zweiten Differenzstufentransistor (QP2) und dessen Gegenkopplungsimpedanz (R2) geschalteten Stromspiegeltransistor (QN2) angeordnet ist.
Comparator circuit according to 8 or 9,
in which between the differential stage transistors (QP1, QP2) and the negative feedback impedances (R1, R2) a current mirror circuit (S) with a current mirror diode (QN1) connected between the first differential stage transistor (QP1) and its negative feedback impedance (R1) and one between the second differential stage transistor ( QP2) and its negative feedback impedance (R2) switched current mirror transistor (QN2) is arranged.
Komparatorschaltung nach einem der Ansprüche 8 bis 10,
bei welcher die beiden Differenzstufentransistoren (QP1, QP2) je durch einen Multikollektortransistor gebildet sind, wobei ein erster der Kollektoren mit der je zugehörigen Gegenkopplungsimpedanz (R1, R2) gekoppelt und ein zweiter der Kollektoren mit der Basis des jeweiligen Differenzstufentransistors (QP1, QP2) verbunden ist.
Comparator circuit according to one of Claims 8 to 10,
in which the two differential stage transistors (QP1, QP2) are each formed by a multi-collector transistor, a first of the collectors being coupled to the associated negative feedback impedance (R1, R2) and a second one of the collectors being connected to the base of the respective differential stage transistor (QP1, QP2) is.
Komparatorschaltung nach einem der Ansprüche 3 bis 11,
bei welcher die Steuerelektroden der beiden Differenzstufentransistoren (QP1, QP2) über eine erste Stromquelle (I1) gemeinsam mit dem zweiten Versorgungsspannungspol (GND) gekoppelt sind.
Comparator circuit according to one of Claims 3 to 11,
in which the control electrodes of the two differential stage transistors (QP1, QP2) are coupled to the second supply voltage pole (GND) via a first current source (I1).
Komparatorschaltung nach einem der Ansprüche 3 bis 12,
bei welcher der Komparatorausgang (A) mit einem Verbindungspunkt (SK) zwischen dem einen Differenzstufentransistor (QP2) und der zugehörigen Gegenkopplungsimpedanz (R2), im Fall der Zwischenschaltung einer Stromspiegelschaltung (S) zwischen diesem Differenzstufentransistor (QP2) und dem zugehörigen Stromspiegelelement (QN2), gekoppelt ist.
Comparator circuit according to one of Claims 3 to 12,
at which the comparator output (A) with a connection point (SK) between the one differential stage transistor (QP2) and the associated negative feedback impedance (R2), in the case of the interposition of a current mirror circuit (S) between this differential stage transistor (QP2) and the associated current mirror element (QN2) , is coupled.
Komparatorschaltung nach Anspruch 13,
bei welcher zwischen den Verbindungspukt (SK) und den Komparatorausgang (A) ein Schalttransistor (QN3) geschaltet ist, dessen Steuerelektrode mit dem Verbindungspunkt (SK) verbunden, dessen Hauptstrecke zwischen die Steuerelektrode des dritten Lasttransistors (MP2) und den zweiten Versorgungsspannungspol (GND) geschaltet ist und dessen mit der Steuerelektrode des dritten Lasttransistors (MP2) verbundene Hauptstreckenelektrode mit dem Komparatorausgang verbunden ist.
Comparator circuit according to claim 13,
in which a switching transistor (QN3) is connected between the connection point (SK) and the comparator output (A), the control electrode of which is connected to the connection point (SK), the main path of which is between the control electrode of the third load transistor (MP2) and the second supply voltage pole (GND) is connected and the control electrode of the third load transistor (MP2) connected main line electrode is connected to the comparator output.
Komparatorschaltung nach Anspruch 14,
bei welcher der Schalttransistor (QN3) durch einen Bipolartransistor gebildet ist, dessen Leitfähigkeitstyp entgegengesetzt zu dem Leitfähigkeitstyp der bipolaren Differenzstufentransistoren (QP1, QP2) ist und dessen eine Hauptstreckenelektrode einerseits mit der Steuerelektrode des dritten Lasttransistors (MP2) und andererseits über eine zweite Stromquelle (I2) mit dem ersten Versorgungsspannungspol (VS) verbunden ist.
Comparator circuit according to claim 14,
in which the switching transistor (QN3) is formed by a bipolar transistor, the conductivity type of which is opposite to the conductivity type of the bipolar differential stage transistors (QP1, QP2) and the one main line electrode on the one hand with the control electrode of the third load transistor (MP2) and on the other hand via a second current source (I2 ) is connected to the first supply voltage pole (VS).
Elektrische Regelungsschaltung mit einer Komparatorschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 15.Electrical control circuit with a comparator circuit according to one of claims 1 to 15. Regelungsschaltung nach Anspruch 16,
zur Regelung einer über dem Versorgungsspannungswert des ersten Versorgungsspannungspols (VS) liegenden Pumpspannung einer Spannungspumpschaltung auf einen vorbestimmten Pumpspannungswert, wobei: a) die Spannungspumpschaltung einen Pumpspannungsakkumulator (CP) aufweist, der eingangsseitig über eine steuerbare Pumpschaltungsschaltereinrichtung (S2) mit einer Ladewechselspannung (OSC) beaufschlagbar ist, wobei sich die akkumulierte Pumpspannung bei leitend gesteuerter Pumpschaltungsschaltereinrichtung (S2) erhöht und bei nicht-leitend gesteuerter Pumpschaltungsschaltereinrichtung (S2) entsprechend einer bestimmten Entladezeitkonstanten verringert; und b) ein Schaltsteuereingang der Pumpschaltungsschaltereinrichtung (S2) mit dem Komparatorausgang (A) und ein die Pumpspannung (VP) liefernder Ausgang des Pumpspannungsakkumulators (CP) mit dem Komparatoreingang (E1) gekoppelt ist.
Control circuit according to claim 16,
for regulating a pump voltage of a voltage pump circuit above the supply voltage value of the first supply voltage pole (VS) to a predetermined pump voltage value, wherein: a) the voltage pump circuit has a pump voltage accumulator (CP) which can be acted upon on the input side by a controllable pump circuit switch device (S2) with an alternating charge voltage (OSC), the accumulated pump voltage increasing when the pump circuit switch device (S2) is conductively controlled and when the pump circuit switch device is non-conductively controlled ( S2) reduced in accordance with a certain discharge time constant; and b) a switching control input of the pump circuit switch device (S2) is coupled to the comparator output (A) and an output of the pump voltage accumulator (CP) delivering the pump voltage (VP) is coupled to the comparator input (E1).
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