JP2004128759A - ウィンドウコンパレータ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】入力電圧を印加する第1の素子10と、第1の基準電圧VHを印加する第2の素子12と、該第1の素子に流れる電流および該第2の素子に流れる電流の和を一定にし、片端が接地された第1の定電流源30とによって構成される第1の比較回路と、前記入力電圧を印加する第3の素子24と、前記第1の基準電圧より低い電圧に設定された第2の基準電圧VLを印加する第4の素子26と、該第4の素子に流れる電流を一定にし、片端が接地された第2の定電流源32とによって構成される第2の比較回路と、前記第3の素子に流れる電流および前記第4の素子に流れる電流の和を前記第2の素子に流れる電流に比例させるカレントミラー回路とから構成され、前記第2の定電流源の両端電圧を出力VOUTとする。
【選択図】 図2
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、集積回路、特に低電圧駆動用アナログ集積回路に用いて好適なウィンドウコンパレータに関する。
【0002】
【従来の技術】
特開平6−222089公報には、ウィンドウの上限値や下限値の自由な設定を図り、その設定値に対して正確かつ簡単に合わせることが出来るウィンドウコンパレータが開示されている。該ウィンドウコンパレータは、図1に示されるように、nチャンネルMOSトランジスタ54,56によって構成される比較回路、nチャンネルMOSトランジスタ50,52によって構成される比較回路、pチャンネルMOSトランジスタ60,62によって構成されるカレントミラー回路および定電流源70によって構成される入力回路と、pチャンネルMOSトランジスタ64および定電流源72によって構成される出力回路とによって構成される。
また、特開昭62−118635公報には、2個のトランジスタが差動的に接続されたゲート回路を直列構成とすることにより、消費電力を低減させ、回路規模の縮小化を可能としたウィンドウコンパレータが開示されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図1に示される回路においては、pチャンネルMOSトランジスタ60,62によって構成されるカレントミラー回路と、nチャンネルMOSトランジスタ54,56によって構成される比較回路と、nチャンネルMOSトランジスタ50,52によって構成される比較回路と、定電流源70とが縦に接続されているためにE1−E2間にある程度の電位差が必要になり、また、電源電圧を低くすることが出来ない問題点があった。
この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、二つの比較電圧を任意に設定でき、低電源電圧でも動作するウィンドウコンパレータを提供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため本発明にあっては、下記構成を具備することを特徴とする。なお、括弧内は例示である。
請求項1記載のウィンドウコンパレータにあっては、入力電圧(VIN)によってインピーダンスが増減する第1の素子と、第1の基準電圧(VH)によってインピーダンスが増減する第2の素子と、該第1の素子に流れる電流および該第2の素子に流れる電流の和を一定にし、片端が接地された第1の定電流源とによって構成される第1の比較回路と、前記入力電圧によってインピーダンスが増減する第3の素子と、前記第1の基準電圧より低い電圧に設定された第2の基準電圧(VL)によりインピーダンスが増減する第4の素子と、該第4の素子に流れる電流を一定にし、片端が接地された第2の定電流源とによって構成される第2の比較回路と、前記第3の素子に流れる電流および前記第4の素子に流れる電流の和を前記第2の素子に流れる電流に比例させるカレントミラー回路とから構成され、前記第2の定電流源の両端電圧を出力とすることを特徴とする。
さらに、前記第1の素子および前記第2の素子は、nチャンネルトランジスタ(nチャンネルMOSFET)であり、前記第3の素子および前記第4の素子は、pチャンネルトランジスタ(pチャンネルMOSFET)であってもよい。
【0005】
【発明の実施の形態】
1. 実施形態の構成
次に、本発明による一実施形態であるウィンドウコンパレータの構成を図2を参照し説明する。
10、12はnチャンネルトランジスタであり、MOS構造を採用し、ゲート電圧が閾値電圧(正)を超えるとソース、ドレイン間がON状態になる。20、22、24、26はpチャンネルトランジスタであり、MOS構造を採用し、ゲート電圧が閾値電圧(負)より低下するとソース、ドレイン間がON状態になる。30、32は定電流源であり、カレントミラー回路などで構成される。
【0006】
入力電圧VINが、nチャンネルトランジスタ10のゲート端およびpチャンネルトランジスタ24のゲート端に印加されている。nチャンネルトランジスタ10のソース端はnチャンネルトランジスタ12のソース端と共に定電流源30の一端に接続されている。なお、定電流源30の他端は接地されている。nチャンネルトランジスタ10のドレイン端に電源VDDが印加されている。したがって、nチャンネルトランジスタ10、12および定電流源30によって第1の比較回路が構成される。
【0007】
nチャンネルトランジスタ12のゲート端に比較電圧VHが印加され、ドレイン端はpチャンネルトランジスタ20のドレイン端、ゲート端およびpチャンネルトランジスタ22のゲート端に接続されている。pチャンネルトランジスタ20のソース端は、pチャンネルトランジスタ22のソース端と共に電源VDDが印加されている。したがって、pチャンネルトランジスタ20、22によってカレントミラー回路が構成され、pチャンネルトランジスタ22に流れる電流はpチャンネルトランジスタ20に流れる電流に比例する。
【0008】
pチャンネルトランジスタ24のドレイン端は接地され、ソース端はpチャンネルトランジスタ26のソース端と共にpチャンネルトランジスタ22のドレイン端に接続されている。pチャンネルトランジスタ26のゲートには比較電圧VLが印加され、ドレイン端は定電流源32の一端に接続され、出力電圧VOUTとして出力される。ここで、比較電圧VLには比較電圧VHよりも低い電圧が印加される。なお定電流源32の他端は接地されている。したがって、pチャンネルトランジスタ24、26および定電流源32によって第2の比較回路が構成される。
【0009】
なお、nチャンネルトランジスタ10、12の基板はソース端に接続され、pチャンネルトランジスタ20、22の基板はソース端に接続され、pチャンネルトランジスタ24、26の基板はソース端に接続されている。
【0010】
2.実施形態の動作
(1)入力電圧VINが比較電圧VLよりも低い場合
nチャンネルトランジスタ10、12によって構成される比較回路によって、入力電圧VINと比較電圧VHとの比較が行われる。nチャンネルトランジスタ10およびnチャンネルトランジスタ12に流れる電流の和は定電流源30により定められている。その状態において、入力電圧VINが比較電圧VHよりも低いため、nチャンネルトランジスタ12に流れる電流すなわちpチャンネルトランジスタ20に流れる電流はnチャンネルトランジスタ10に流れる電流よりも大きい値にされる。したがって、pチャンネルトランジスタ20とカレントミラー回路を構成しているpチャンネルトランジスタ22に電流がより多く流される。
【0011】
次に、pチャンネルトランジスタ24、26によって構成される比較回路によって、入力電圧VINと比較電圧VLとの比較が行われる。pチャンネルトランジスタ24およびpチャンネルトランジスタ26に流れる電流の和はpチャンネルトランジスタ22に流れる電流によって定められる。その状態において、入力電圧VINが比較電圧VLよりも低いため、pチャンネルトランジスタ24の方に電流が流れ、pチャンネルトランジスタ26には流れない。したがって、出力電圧VOUTはほぼ接地電位であるVOLにされる(図2(b))。
【0012】
(2)入力電圧VINが比較電圧VLとVHとの間にある場合
入力電圧VINは比較電圧VHよりも低い値であるので、pチャンネルトランジスタ22に電流が流れるところまでは上記と同様である。次に、pチャンネルトランジスタ24、26によって構成される比較回路によって、入力電圧VINと比較電圧VLとの比較が行われる。入力電圧VINが比較電圧VLよりも高いため、電流はpチャンネルトランジスタ26側に流れ、出力電圧はほぼ電源電圧であるVOHにされる(図2(b))。
【0013】
(3)入力電圧VINが比較電圧VHよりも高い場合
nチャンネルトランジスタ10、12によって構成される比較回路によって、入力電圧VINと比較電圧VHとの比較が行われる。比較電圧VHの方が入力電圧VINよりも低い電圧であるので、nチャンネルトランジスタ12に電流が流れず、pチャンネルトランジスタ20にも電流が流れない。それ故、pチャンネルトランジスタ20とカレントミラー回路を構成しているpチャンネルトランジスタ22にも電流が流れない。したがって、pチャンネルトランジスタ26にも電流が流れないので、出力電圧VOUTはVOLにされる。そして、最終的に図2(b)のような入出力特性が得られる。
【0014】
3. 変形例
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような種々の変形が可能であり、全て本発明の範疇に含まれる。
(1)上記実施形態は、nチャンネルトランジスタ、pチャンネルトランジスタによって構成したが、ジャンクションFETなどの入力電圧によってインピーダンスが増減する素子を用いても構成可能である。
(2)nチャンネルトランジスタをpチャンネルトランジスタに変更し、pチャンネルトランジスタをnチャンネルトランジスタに変更し、電源電位VDDを接地電位に変更し、接地電位を電源電位VDDに変更し、さらに電流源の電流方向を反転した構成によっても実現可能である。
【0015】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、
第2の素子および第4の素子の双方に片端が接地された定電流源を接続するように構成されているので、電源電圧が低い場合においても、比較電圧VHと比較電圧VLとの間の電位差を大きくする必要が無い。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来のウインドウコンパレータの回路図である。
【図2】本発明の一実施形態であるウインドウコンパレータの回路図および入出力特性を示す図である。
【符号の説明】
10,12,50,52、54,56…nチャンネルトランジスタ、20,22,24,26,60,62,64…pチャンネルトランジスタ、30,32,70,72…定電流源
Claims (2)
- 入力電圧によってインピーダンスが増減する第1の素子と、第1の基準電圧によってインピーダンスが増減する第2の素子と、該第1の素子に流れる電流および該第2の素子に流れる電流の和を一定にし、片端が接地された第1の定電流源とによって構成される第1の比較回路と、
前記入力電圧によってインピーダンスが増減する第3の素子と、前記第1の基準電圧より低い電圧に設定された第2の基準電圧によりインピーダンスが増減する第4の素子と、該第4の素子に流れる電流を一定にし、片端が接地された第2の定電流源とによって構成される第2の比較回路と、
前記第3の素子に流れる電流および前記第4の素子に流れる電流の和を前記第2の素子に流れる電流に比例させるカレントミラー回路と
から構成され、
前記第2の定電流源の両端電圧を出力とすることを特徴とするウィンドウコンパレータ。 - 前記第1の素子および前記第2の素子は、nチャンネルトランジスタであり、
前記第3の素子および前記第4の素子は、pチャンネルトランジスタである ことを特徴とする請求項1記載のウィンドウコンパレータ。
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