JP2004215294A - 電流シンク回路 - Google Patents

Abstract

【課題】 接地電位近傍で追従できる電流シンク回路を提供する。
【解決手段】 本発明に係る電流シンク回路は、ダイオード、２つのトランジスタ及びノートン（norton）増幅器を備えている。ダイオードは電源電圧に結合している。第１のトランジスタは接地電位に結合している。差動ペアはダイオードと第１のトランジスタの間に結合している。第２のトランジスタは差動ペアとダイオードに結合され、第１のトランジスタから供給される第１の電流を検出する。第２のトランジスタは第１の電流に応答して第２の電流を供給する。ノートン増幅手段は第１のトランジスタに結合され、第２の電流と基準電流を受信する。ノートン増幅手段は第２の電流及び基準電流に応答して第１のトランジスタを通して第１の電流を制御する。
【選択図】 図８

Description

本発明は電流シンク回路の分野に関する。この明細書にはピーク検出回路が開示されており、本発明の電流シンク回路は、そのピーク検出回路に含まれる比較手段の一部として使用できるものである（段落００１６，段落００３９など）。

ピーク検出器は、入力信号の最大（ピーク）振幅を判定する装置である。このような回路は一般に入力信号から電荷を蓄積するための保持キャパシタ及び保持キャパシタに対する入力信号の適用を管理する制御回路を備えている。従って制御回路は、保持キャパシタの充電及び放電を制御する。制御回路に関連して、保持キャパシタは充電され、入力信号のピーク値に向かって上昇する電圧を蓄積する。

図１は、ＮＰＮトランジスタＱ１０２及び保持キャパシタＣ１０２を備えた従来技術のピーク検出器を示す図である。電源電圧Ｖ_CCはトランジスタＱ１０２のコレクタに与えられている。入力信号１００はトランジスタＱ１０２のベースに結合されている。トランジスタＱ１０２のエミッタは入力パッドＩＰ１０２を通して外部保持（メモリ）キャパシタＣ１０２に結合されている。キャパシタＣ１０２の第２の端子は接地電位に結合されている。出力電圧Ｖ_OUT はキャパシタＣ１０２の両端で接地電位との間に取り出される。図１に示す回路は、開ループのピーク検出器である。

図１において、入力信号１００がキャパシタＣ１０２の両端の電圧である出力電圧Ｖ_OUT とトランジスタＱ１０２のベース・エミッタ間電圧Ｖ_BEとの合計より高くなると、トランジスタＱ１０２のエミッタは引き上げられる。トランジスタＱ１０２は保持キャパシタＣ１０２に電流を供給する。この電流は、入力信号１００が出力電圧Ｖ_OUT とトランジスタＱ１０２のベース・エミッタ間電圧Ｖ_BEの合計の瞬時値より下に減少するまでキャパシタＣ１０２を充電する。トランジスタＱ１０２のベースに与えられた入力信号１００がこのレベルより下に落ちると、トランジスタＱ１０２のエミッタ・ベース接合は逆バイアスされる。この状態では、電流はトランジスタＱ１０２を通してキャパシタＣ１０２へ流れない。従って、キャパシタＣ１０２は、キャパシタＣ１０２が充電した電圧である入力信号１００の最大値からトランジスタＱ１０２のＶ_BEを差し引いた値を保持する。

この従来技術の回路の欠点は、出力電圧が入力信号のピーク振幅に到達し得ないことである。キャパシタＣ１０２に蓄積された出力電圧Ｖ_OUT は、ピーク入力信号１００よりもベース・エミッタ間電圧降下分だけ低い最大電圧レベルを有する。更にまた、トランジスタＱ１０２のベース・エミッタ間電圧降下は、従来技術のピーク検出器を出力信号Ｖ_OUT の瞬時電圧レベルより上約０．６ボルトより低い入力信号１００のピークに対して鈍感にしている。

この従来技術の回路の他の欠点は、トランジスタのベース・エミッタ電圧の変動による出力電圧の不正確さである。トランジスタＱ１０２のベース・エミッタ電圧の変動は温度と電流の変動に起因する。従って、トランジスタＱ１０２のベース・エミッタ電圧によるキャパシタＣ１０２の両端のピーク電圧に対するオフセットは、温度とデバイスのベータによって変動する。

図２は他の従来技術のピーク検出器を示す図である。この閉ループのピーク検出器は、演算増幅器ＯＰ２０２、ダイオードＤ２０２及び保持キャパシタＣ１０２を備えている。入力信号１０は演算増幅器ＯＰ２０２の非反転入力に結合されている。演算増幅器ＯＰ２０２の出力は、ダイオードＤ２０２の第１の端子に結合されている。ダイオードＤ２０２の第２端子はキャパシタＣ１０２の第１の端子及び演算増幅器ＯＰ２０２の反転端子に結合されている。キャパシタＣ１０２の第２の端子は接地電位に結合されている。出力電圧Ｖ_OUT はキャパシタＣ１０２の両端で与えられる。

入力信号１００は演算増幅器ＯＰ２０２を駆動する。一方、演算増幅器ＯＰ２０２は、ダイオードＤ２０２を通して保持（メモリ）キャパシタＣ１０２を制御する。出力電圧Ｖ_OUT を閉ループで演算増幅器へフィードバックすることによって、演算増幅器ＯＰ２０２はその出力に出力電圧Ｖ_OUT よりも１ダイオード降下分高い電圧を与える。演算増幅器ＯＰ２０２は、ダイオードＤ２０２によってのみ電流を供給できるユニティ・ゲイン・バッファとして動作する。入力信号１００が出力電圧Ｖ_OUT より下に下がると、ダイオードＤ２０２は逆バイアスされ、キャパシタＣ１０２への充電電流は流れない。

入力信号１００が出力電圧Ｖ_OUT を超えると、演算増幅器は電圧を生成してダイオードＤ２０２を順方向にバイアスする。ダイオードＤ２０２が順方向にバイアスされることによって、演算増幅器ＯＰ２０２は電流を供給してキャパシタＣ１０２を充電する。この充電電流は、キャパシタＣ１０２の両端の電圧を入力信号１００と一致するまで上昇させる。この従来技術回路の閉ループは、瞬時出力電圧Ｖ_OUT が入力信号１００と等しくなるとダイオードＤ２０２を流れる充電電流をさえぎる。この従来技術の回路においては、ダイオードＤ２０２のオフセット電圧の効果は少ない。しかし、この従来技術のピーク検出器はいくつかの欠点を有する。

この従来技術の１つの欠点は、ピーク検出器における演算増幅器の有限のスルー・レート（slew-rate）によるものである。入力信号が出力電圧Ｖ_OUTよりも低いと、演算増幅器ＯＰ２０２の電圧出力は負の飽和領域に入る。入力信号１００が出力電圧Ｖ_OUT より高くなると、有限のスルー・レートによって、演算増幅器ＯＰ２０２によって生成される電圧が高周波の入力信号１００に正確に追従できなくなる。

この従来技術の他の欠点は、バイアス及び漏洩電流による出力電圧の「だれ」(droop) である。演算増幅器ＯＰ２０２のバイアス電流はキャパシタＣ１０２を放電させて出力電流Ｖ_OUT を降下させる。同様に、ダイオードＤ２０２の漏洩電流もまた出力電圧Ｖ_OUT に「だれ」を生ずる。

また、この従来技術の別の欠点は、ダイオードに起因して雑音排除が拙劣であるということである。出力電圧Ｖ_OUT の瞬時値を超える入力信号１００の過渡現象でもダイオードＤ２０２を導通させてしまう。このことは、演算増幅器ＯＰ２０２から供給される充電電流が出力電圧Ｖ_OUTを上昇させるため、出力電圧に誤りを生ずる。従って、この従来技術は雑音排除能力が拙劣である。

本発明の目的は、上記従来技術の欠点を取り除くことである。

本発明はピーク検出の分野に関するものである。この閉ループ回路は、スイッチ手段、比較手段、制御手段、２つの電流源及び保持キャパシタを備えている。スイッチ手段は複数の入力信号を受信する。スイッチ手段は複数の入力信号のうちから選択的に１つの入力信号を比較手段に与える。制御手段は、リセット、ピーク検出及び保持の３つのモードの１つを選択するための第１及び第２の制御信号を受信する。第１及び第２の電流源は制御手段に結合されている。キャパシタは第１及び第２の電流源に結合され、出力信号を生成する。出力信号は比較手段にフォードバック結合されている。比較手段は複数の入力信号のうちの１つが出力信号を超えるときを判定する。比較手段及び第１及び第２の制御信号に応答して、制御手段は第１及び第２の電流源を動作可能及び動作不能にする。

リセット・モードにおいて第２の電流源は、ピーク検出器の出力電圧が基準電圧Ｖ_REF に放電するまでキャパシタから電流を引き出す。本発明は、出力電圧をＶ_REF の一定レベルに維持する。ピーク検出モードにおいて、第１の電流源は電流を供給し、出力電圧が入力信号の瞬時値に等しくなるまでキャパシタを充電する。本発明は入力信号を利用して出力電圧を入力電圧の最大値に押し上げる。本発明の保持モードにおいて、第１及び第２の電流源は動作不能にされる。電流はキャパシタに供給されることもなくまたキャパシタから排出されることもない。キャパシタは、ほぼ一定の電荷量を維持する。従って、出力電圧はキャパシタに蓄積された入力信号のピーク電圧に等しい。

本発明の比較手段は接地電位近傍に追従する電流シンク（sink）を有する。接地電位近傍に追従するように電流を排出する回路は、ダイオード、２つのトランジスタ及びノートン（norton）増幅器を備えている。ダイオードは電源電圧に結合している。第１のトランジスタは接地電位に結合している。差動ペアはダイオードと第１のトランジスタの間に結合している。第２のトランジスタは差動ペアとダイオードに結合され、第１のトランジスタから供給される第１の電流を検出する。第２のトランジスタは第１の電流に応答して第２の電流を供給する。ノートン増幅手段は第１のトランジスタに結合され、第２の電流と基準電流を受信する。ノートン増幅手段は第２の電流及び基準電流に応答して第１のトランジスタを通して第１の電流を制御する。

閉ループのピーク検出器について説明する。以下の説明において、本発明の十分な説明を行うために数値や外部信号、トランジスタ等の性質のような多くの特定の詳細が記述されている。しかし当業者にはこれらの特定の詳細がなくても本発明が実施され得ることは明らかであろう。また、本発明を不必要に解りにくくしないため、良く知られている機構については詳しい説明を省略した。

閉ループのピーク検出器
図３（Ａ）は本発明の望ましい実施例を示す図であり、スイッチ３０２、比較器３０４、ＡＮＤゲート３０６−３０８、電流源Ｉ３１０−３１２及び保持キャパシタＣ１０２を備えている。入力信号１００はスイッチ３０２の第１の端子に与えられる。基準定電圧Ｖ_REF はスイッチ３０２の第２の端子に与えられる。スイッチ３０２の出力は比較器３０４の非反転入力に結合している。比較器３０４の出力は、ＡＮＤゲート３０６の入力及びＡＮＤゲート３０８の反転入力に結合している。ピーク検出制御信号ＰＫＤＥＴはＡＮＤゲート３０６の第２の入力に与えられる。リセット制御信号ＲＥＳＥＴは、ＡＮＤゲート３０８の第２の入力に与えられる。ＡＮＤゲート３０６の出力は電流源Ｉ３１０に与えられる。ＡＮＤゲート３０８の出力は電流源Ｉ３１２に与えられる。電流源Ｉ３１０の第１の端子は電圧源Ｖ_CCに結合している。電流源Ｉ３１０の第２の端子は、電流源Ｉ３１２の第１の端子、比較器３０４の反転端子及びキャパシタＣ１０２の第１の端子に結合している。電流源Ｉ３１２及びキャパシタＣ１０２の第２の端子は接地電位に結合している。出力電圧Ｖ_OUT は電流源Ｉ３１０とＩ３１２の間のノードから与えられる。

図３に示すように、ＰＫＤＥＴ及びＲＥＳＥＴ信号は本発明のピーク検出回路に与えられる。この回路はリセット、ピーク検出及び保持の３つのモードで動作する。ピーク検出器は非反転入力をスイッチ３０２を通して入力信号１００（全波整流信号でも可）及び基準電圧Ｖ_REF に結合する比較器３０４を備えている。比較器３０４の出力はＡＮＤゲート３０６及び３０８に与えられる。上側のＡＮＤゲートは入力としてＰＫＤＥＴ信号を有し、その出力は電流源Ｉ３１０（Ｉ_PKDET）を制御する。同様に、ＲＥＳＥＴ信号は電流源Ｉ３１２（Ｉ_RESET）を制御するＡＮＤゲート３０８に与えられる。出力電圧Ｖ_OUTは２つの電流源Ｉ３１０及びＩ３１２の間のノードから取り出され、フィードバック・ループで比較器３０４の反転入力に結合している。制御ブロック３２０はＡＮＤゲート３０６及び３０８を備えている。

図３（Ａ）はリセット・モードにおける本発明を示す。リセット・モードにおいては、ＰＫＤＥＴ信号は論理ロー（０）でＲＥＳＥＴ信号は論理ハイ（１）である。このモードにおいて、スイッチ３０２は比較器３０４の非反転入力を基準電圧Ｖ_REF に結合する。ピーク検出信号ＰＫＤＥＴがローなので、ＡＮＤゲート３０６は動作不能になっている。従って電流源Ｉ３１０（Ｉ_PKDET ）は動作不能である。

初期において、キャパシタＣ１０２が完全に放電したとき比較器３０４の出力はハイである。比較器３０４のハイの出力はＡＮＤゲート３０８に与えられる。ＡＮＤゲート３０８の入力は「否定」になっているので、その出力はローであり、従って電流源Ｉ３１２はオフにされる。これはキャパシタＣ１０２を放電された状態に保ち、出力電圧Ｖ_OUT は接地電位に近い。

出力電圧Ｖ_OUTが基準電圧Ｖ_REFよりも高いとき、比較器３０４は論理ローを出力する。比較器３０４のロー出力に応答して、ＡＮＤゲート３０８はハイ出力を生成する。ＡＮＤゲート３０８のハイ出力は電流源Ｉ３１２（Ｉ_RESET ）を動作可能にする。電流源Ｉ３１２はキャパシタＣ１０２からの電流を、ピーク検出器の出力電圧Ｖ_OUTがスイッチ３０２に与えられた基準電圧Ｖ_REFに放電するまで引き出す。これが起こると、比較器３０４の出力がハイになり、電流源Ｉ３１２は動作不能にされる。これによって出力電圧Ｖ_OUTは基準電圧レベルＶ_REFに維持される。

図３（Ｂ）は本発明のピーク検出モードを示す図である。このモードにおいては、ＰＫＤＥＴ信号がハイでＲＥＳＥＴ信号はローである。また、入力信号１００がスイッチ３０２によって比較器３０４に与えられる。従ってＡＮＤゲート３０８は動作不能にされ、電流源Ｉ３１２は動作不能になる。入力信号１００がキャパシタＣ１０２の両端に蓄積された出力電圧Ｖ_OUT よりも低いとき、比較器３０４の出力はローである。ＡＮＤゲート３０６の出力は、キャパシタＣ１０２を充電する電流源Ｉ３１０を動作不能にする。

入力信号が出力電圧Ｖ_OUT より高いとき、比較器３０４の出力はハイとなる。これによって電流源Ｉ３１０は動作可能になる。電流源Ｉ３１０は、入力信号１００が出力電圧Ｖ_OUT の瞬時レベルより下になるまでキャパシタＣ１０２を充電する。比較器３０４はバイアス電流を有しないＭＯＳＦＥＴ入力比較器である。比較器３０４は入力信号１００を閉ループのフィードバックを用いて電圧Ｖ_OUT と比較する。

比較器３０４の出力がハイのとき、電流源Ｉ３１０（Ｉ_PKDET ）は電流を与えて、出力電圧Ｖ_OUT が入力信号１００の瞬時値と等しくなるまでキャパシタＣ１０２を充電する。キャパシタＣ１０２の両端の出力電圧Ｖ_OUT はスルー・レート（slew-rate）が限定される。従って、本発明は、電圧Ｖ_OUTを入力信号の最大値へ押し上げるために入力信号の連続した上向きのローブ（lobe）を必要とすることになる。従って、ピーク検出器モードにおいて、電流源Ｉ３１０は入力信号１００が電圧Ｖ_OUTより高いとき、継続してキャパシタＣ１０２を充電し、電圧Ｖ_OUTを上昇させる。

図３（Ｃ）は、本発明の保持モードを示す。ＰＫＤＥＴ及びＲＥＳＥＴ信号は両方共ローである。このモードにおいて、スイッチ３０２は基準電圧Ｖ_REF を比較器３０４の非反転入力に結合する。ＰＫＤＥＴ及びＲＥＳＥＴ信号がローであることによって、電流源Ｉ３１０及びＩ３１２は動作不能となる。従って、電流はキャパシタＣ１０２へ供給されることもキャパシタＣ１０２から排出されることもなく、キャパシタＣ１０２はほぼ一定の電荷量を維持する。従って、出力電圧Ｖ_OUTはキャパシタＣ１０２に蓄積された入力信号のピーク電圧に等しい。

当業者には上述の回路で第４のモードが存在することが明らかであろう。すなわちＰＫＤＥＴ＝１、及びＲＥＳＥＴ＝１の場合である。このモードにおいては、電流源Ｉ３１０及びＩ３１２は両方共動作可能にされる。スイッチ３０２が電圧Ｖ_REF を比較器３０４の非反転入力に与えると、キャパシタＣ１０２に対する双方向電流駆動を行う第２のリセット・モードが活性化される。このモードはキャパシタのリセット・レベルをＶ_REF に一層近くし、ある種の応用にはより望ましい。

３つのモードを示すタイミング・ダイヤグラム：
図４は比較器３０４の非反転入力に与えられた入力電圧及び対応する出力電圧Ｖ_OUT を示すタイミング・ダイヤグラムである。比較器３０４の非反転入力における入力電圧は点線で示されている。時間ＯからＴ１の間では、ＰＫＤＥＴ信号がローでＲＥＳＥＴ信号はハイである。初期において、キャパシタＣ１０２は放電されており、従って出力信号Ｖ_OUT はＯボルト（実線で示されている）のレベルである。スイッチ３０２が比較器３０４の非反転入力に基準電圧Ｖ_REF を与えるので、入力電圧はＶ_REF に等しい。図４に示すように、電流源Ｉ３１０及びＩ３１２は動作不能になっている。出力電圧Ｖ_OUT は接地電位近くに維持される。

時間Ｔ１とＴ３の間では、本発明はピーク検出モードで動作する。図３（Ｂ）に示すように、ＰＫＤＥＴ信号はハイでＲＥＳＥＴ信号はローである。このモードでは、比較器３０４の非反転入力は入力信号１００に結合される。図４において、入力信号１００（破線で示す）は全波整流電圧信号である。図はこの時間間隔において入力信号１００に６つのローブがあることを示している。

時間Ｔ１では、出力電圧Ｖ_OUTは０ボルトに等しい。時間Ｔ１とＴ２の間では、比較器３０４の非反転入力に与えられた入力信号１００は出力信号Ｖ_OUT より大きい。従って比較器３０４のハイ出力は電流源Ｉ３１０を動作可能にする。電流源Ｉ３１０は、キャパシタＣ１０２を充電する。図４において、時間Ｔ１とＴ２の間では、出力電圧Ｖ_OUT は入力信号１００の３つのローブに応答して直線的に上昇する。

時間Ｔ２において瞬時電圧Ｖ_OUT は入力信号１００の最低レベルに上昇する。これに応答して、比較器３０４の出力はローになる。比較器３０４のロー出力は電流源Ｉ３１０を動作不能にする。電流源Ｉ３１０とＩ３１２が動作不能になると、ピーク検出器の出力電圧Ｖ_OUTは、一定レベルに保持される。出力電圧Ｖ_OUTは、比較器３０４に与えられた電圧が出力電圧を超えるまで一定に維持される。時間Ｔ２とＴ３の間では、出力電圧Ｖ_OUT は電流源Ｉ３１０を用いてキャパシタＣ１０２を充電することにより交互に上昇する。

時間Ｔ３では、ピーク検出器はＰＫＤＥＴ及びＲＥＳＥＴ信号をローにセットすることによって保持モードに切り替わる。両電流源Ｉ３１０及びＩ３１２（Ｉ_PKDET及びＩ_RESET）は動作不能にされる。保持モード中、スイッチ３０２は、一定レベル（点線で示す）で示される基準定電圧Ｖ_REF に結合される。図４において、時間Ｔ３とＴ４の間では、出力電圧Ｖ_OUTは一定レベルＶ₁（０≦Ｖ₁≦Ｖ_MAX）に維持される。

時間Ｔ４では、本発明のピーク検出器はリセット・モードで動作する。ＰＫＤＥＴ信号はローでＲＥＳＥＴ信号はハイである。ＰＫＤＥＴ信号をゼロにセットすることによって電流源Ｉ３１０は動作不能となる。スイッチ３０２は、比較器３０４の非反転入力を基準定電圧Ｖ_REF に結合する。図４に示すように、出力電圧Ｖ_OUT（実線）はＶ₁の値を有する。出力電圧Ｖ_OUTはＶ_REFと等しい比較器３０４の入力電圧（点線で示す）よりも高い。比較器３０４は論理ローを出力する。従ってキャパシタＣ１０２を放電させる電流源Ｉ３１２（Ｉ_RESET ）を動作可能にする。出力電圧Ｖ_OUTはＶ₁ のレベルからＶ_REFへ直線的に下降する。

時間Ｔ５で、Ｖ_OUT は比較器３０４に結合された基準電圧Ｖ_REFに到達する。一方、比較器３０４の出力はハイに上昇し、従って電流源Ｉ３１２を動作不能にする。時間Ｔ５とＴ６の間では、出力電圧Ｖ_OUTは一定レベルＶ_REFを有する。

時間Ｔ６において、本発明は図３（Ｂ）に示すように、ピーク検出器モードで動作する。時間Ｔ６とＴ７の間では、入力信号１００は比較器３０４の非反転入力に結合される。図４において、この期間に入力信号１００の６つのローブが存在する。入力信号１００が出力電圧Ｖ_OUT より高いとき、比較器３０４の出力はハイになる。このことは、ピーク検出電流源Ｉ３１０を動作可能にする。電流源Ｉ３１０は、入力信号１００が出力電圧Ｖ_OUT の瞬時値より下に下降するまでキャパシタＣ１０２を充電する。時間Ｔ７より前に、電流源Ｉ３１０は、出力電圧Ｖ_OUT を入力信号１００のピーク値まで充電する（図４に示す）。

時間Ｔ７で、本発明はＰＫＤＥＴ及びＲＥＳＥＴ信号がローである保持モードで動作する。このことは、電流源Ｉ３１０及びＩ３１２を動作不能にし、保持キャパシタＣ１０２への電流供給も電流排出もしない。従って図４において、出力電圧Ｖ_OUTは時間Ｔ７後ではＶ_MAXのピーク値に止まる。

本発明は低オフセット電圧で、増幅器スルー・レート制限のない且つ雑音排除能力に優れた閉ループのピーク検出を提供する。保持キャパシタＣ１０２に蓄積されたピーク電圧は、ＡＮＤゲート３０６に適用されたピーク検出信号のタイミングによって影響されない。ピーク検出器はまた自分自身をオフにする。従って、外部の論理タイミングは重要ではない。更に本発明の利点は、電流源駆動によって優れた雑音排除能力を提供することである。別の利点は、ピーク検出器の正確さが比較器のオフセット電圧によって決定されることである。チャネル間に整合用時定数は必要ない。本発明の更に別の利点は、ＭＯＳＦＥＴ入力比較器が最小の入力バイアス電流を有することである。従って、比較器３０４の反転入力によって保持キャパシタＣ１０２から殆ど電荷が排出されない。更に本発明の別の利点は、演算増幅器のスルー・レート／クランプの問題がないことである。またリセット電圧が常にＶ_REF電圧と等しいか又はそれ以下であることも利点である。

図５は、本発明によるピーク検出を示すタイミング・ダイアグラムである。時間ゼロとＴ１の間では、本発明は保持モードで動作し、出力電圧は実線で示す２．７ボルト近くの一定レベル（実線）である。時間Ｔ１において、入力信号１００は比較器３０４の非反転入力に結合される。入力信号は点線で示されている。図５に示すように、出力電圧Ｖ_OUT （実線）は、入力信号１００の瞬時値が出力電圧Ｖ_OUT より下に降下するまで直線的に上昇する。従って時間Ｔ５において、入力信号は出力電圧Ｖ_OUTを最大値Ｖ_MAX（入力信号のピーク電圧）に到達せしめる。

接地電位付近の追従範囲の電流シンク：
本発明は差動トランジスタに関する向上した電圧追従電流源を提供する。この回路はピーク検出器で用いられる。この技術分野でよく知られているように、集積回路（ＩＣ）は一般に差動対のトランジスタに対して動作電流を供給するために電流源を必要とする。

図６は、差動対に対する従来技術の電流源を示す図である。抵抗Ｒ１０２及びＲ１０４の第１の端子は電源電圧Ｖ_CCに結合している。抵抗Ｒ１０２及びＲ１０４の第２の端子は、それぞれＮＰＮトランジスタＱ１０２及びＱ１０４のコレクタに結合している。トランジスタＱ１０２及びＱ１０４のベースは入力信号を受信する。トランジスタＱ１０２及びＱ１０４のエミッタは共に電流源Ｉ１０２の第１の端子に結合している。電流源Ｉ１０２の第２の端子は接地電位に結合されている。電流源Ｉ１０２は一定の電流Ｉ_S を流す。

図６に示す電流源Ｉ１０２は、図７に示す従来技術で実施されている。電流源Ｉ１０２は、ＮＰＮトランジスタＱ２０２、抵抗Ｒ２０２及び電圧源２０６から成る。トランジスタＱ２０２のコレクタは、トランジスタＱ１０２及びＱ１０４のエミッタに結合している。トランジスタＱ２０２のベースは、Ｖ_BIASの値を有する電圧源２０６に結合している。トランジスタＱ２０２は、エミッタを抵抗Ｒ２０２を通して接地電位に結合している。

図７に示す従来技術機構の欠点は、電流源Ｉ１０２に対して、低電圧域における電圧追従に制約があることである。抵抗Ｒ２０２の両端の電圧降下Ｖ_RES はおおよそトランジスタＱ２０２のベース・エミッタ電圧の半分である。公称ベース・エミッタ電圧Ｖ_BE０．６ボルトに関して、抵抗Ｒ２０２の両端の電圧Ｖ_RES はおよそ０．３ボルトである。従って、トランジスタＱ２０２のコレクタにおける電圧追従の下限はおよそ０．４ボルト（Ｖ_RES ＋０．１ボルト）である。このことは、トランジスタＱ１０２及びＱ１０４のベースにおいてコモン・モード電圧に制約を生ずる。コモン・モード電圧の下限は、０．４ボルトとトランジスタＱ１０２又はＱ１０４のＶ_BEの合計よりも低いことが望ましい。

図８は、本発明による差動対と共に使用される改良された電流シンクを示す。差動対は本発明の比較回路で用いられる。本発明の電流シンクは、図７に示す従来技術のエミッタ抵抗電圧降下がなく、接地電位近くの追従域を達成している。

図８において、ダイオードＤ３０２の第１の端子は電源電圧Ｖ_CCに結合している。ダイオードＤ３０２の第２の端子は、抵抗Ｒ１０２及びＲ１０４の第１の端子に結合しており、更にＰＮＰトランジスタＱ３０２のベースに結合している。抵抗Ｒ１０２及びＲ１０４の第２の端子は、それぞれトランジスタＱ１０２及びＱ１０４のコレクタに結合している。入力信号はトランジスタＱ１０２及びＱ１０４のベースに与えられる。トランジスタＱ１０２及びＱ１０４のエミッタは共にトランジスタＱ２０２のコレクタに結合している。トランジスタＱ２０２のエミッタは接地電位に結合している。トランジスタＱ３０２のエミッタはＶ_CCに結合している。トランジスタＱ３０２のコレクタはノートン（Norton）増幅器Ｕ３０６の非反転入力に結合している。一定値Ｉ_REF を有する基準電流Ｉ３０２は、ノートン増幅器Ｕ３０６の反転入力に与えられる。ノートン増幅器Ｕ３０６の出力は、トランジスタＱ２０２のベースに与えられる。

トランジスタＱ２０２のコレクタ電流の値は差動対（トランジスタＱ１０２及びＱ１０４から成る）上でサンプリングされ、トランジスタＱ３０２のコレクタにミラー（mirror）される。トランジスタＱ３０２のコレクタはノートン増幅器Ｕ３０６の非反転入力に結合している。ノートン増幅器の反転入力は、基準電流Ｉ３０２に結合している。当技術分野で良く知られているように、ノートン増幅器は、２つの電流を入力とする電流差増幅器であり、入力電流の差に対応する電圧出力を供給する。

トランジスタＱ３０２のコレクタ電流が基準電流Ｉ３０２より大きいとき、ノートン増幅器Ｕ３０６は負の誤差電圧を生成する。この誤差電圧は、トランジスタＱ３０２の電流が基準電流Ｉ３０２と一致するまでトランジスタＱ２０２のベース電圧を減少させる。トランジスタＱ３０２の電流が基準電流Ｉ３０２より小さいとき、ノートン増幅器Ｕ３０６の出力電圧は上昇する。このことは、トランジスタＱ２０２によって流される電流Ｉ３０２と一致するまで増加させる。接地電位付近の追従は、図７に見られる抵抗Ｒ２０２を取り除くことによって達成され、フィードバック・ループを用いることによって高出力インピーダンスが実現される。従って、本発明は、従来技術の直列フィードバック抵抗をノートン増幅器のフィードバック・ループで置き換え、接地電位付近の追従を達成している。

図９は本発明の望ましい実施例を示す詳細図である。この回路は接地電位付近の電圧追従を有する電流シンクを備えた閉ループのピーク検出器である。この装置は、スイッチ・ブロック３０２、制御ブロック３２０、差動増幅器９８０、レベル・シフト段９８４、第２の増幅段９８６、バイアス回路９８２、電流源９７２及び９７４及びキャパシタＣ１０２を備えている。接地電位付近の電圧追従を有する電流シンクはノートン増幅器３０６及び電流ミラー９７０を備えている。差動増幅器９８０及びレベル・シフト段９８４は図３（Ａ）の比較器３０４に対応する。同様に、電流源９７４及び電流シンク９７２は、第２の増幅段９８６と共に、それぞれ図３（Ａ）の電流源Ｉ３１０及びＩ３１２に対応している。

制御ブロック３２０は、インバータＩ９０２及びＩ９０４、ＮＡＮＤゲートＡ９０２及びＦＥＴ Ｍ９０６、Ｍ９０８、Ｍ９１０を有する。ＲＥＳＥＴ信号はインバータＩ９０２の入力に結合している。インバータＩ９０２の出力は、ＮＡＮＤゲートＡ９０２の第１入力及びＦＥＴ Ｍ９０８及びＭ９１０のゲート電極に結合している。電流シンク９７２はＦＥＴ Ｍ９０８及びＭ９１０を含む。ＰＫＤＥＴ信号は、制御ブロック３２０のＮＡＮＤゲートＡ９０２の第２の入力に与えられる。ＮＡＮＤゲートＡ９０２の出力は、インバータＩ９０４の入力とスイッチ・ブロック３０２に結合している。具体的には、ＮＡＮＤゲートＡ９０２の出力は、伝送ゲートＴ９０４，Ｔ９０８の非反転制御入力及び伝送ゲートＴ９０２とＴ９０６の反転制御入力に結合している。インバータＩ９０４の出力は、ＰＭＯＳ ＦＥＴ Ｍ９０６のゲート及びスイッチ・ブロック３０２に結合している。具体的には、インバータＩ９０４の出力は、伝送ゲートＴ９０２，Ｔ９０６の非反転制御入力及び伝送ゲートＴ９０４とＴ９０８の反転制御入力に結合している。制御ブロック３２０のＰＭＯＳ ＦＥＴ Ｍ９０６は電流源９７４に含まれている。

スイッチ・ブロック３０２は、アナログ伝送ゲートＴ９０２−Ｔ９０８を有する。伝送ゲートＴ９０４の入力は接地電位に接続されている。入力信号１００は伝送ゲートＴ９０２の入力に与えられる。伝送ゲートＴ９０２の出力は、伝送ゲートＴ９０４の出力及び伝送ゲートＴ９０６の入力に結合している。基準電圧Ｖ_REF は、伝送ゲートＴ９０８の入力に与えられる。伝送ゲートＴ９０６及びＴ９０８の出力は、差動増幅器９８０のＦＥＴ Ｍ９０２のゲート電極に結合している。

差動増幅器９８０は差動増幅器９８０に対する入力であるＦＥＴ Ｍ９０２及びＭ９０４を含む。ＦＥＴ Ｍ９０２及びＭ９０４のドレインは電源電圧Ｖ_CCに結合している。ＦＥＴ Ｍ９０２のソースは、トランジスタＱ９０８のベース及びトランジスタＱ９１２のコレクタに結合している。同様に、ＦＥＴ Ｍ９０４のソースは、トランジスタＱ９１０のベース及びトランジスタＱ９１４のコレクタに結合している。トランジスタＱ９０８及びＱ９１０は共通エミッタを有する差動対である。抵抗Ｒ９２０及びＲ９２２はそれぞれ接地電位とトランジスタＱ９１２及びＱ９１４のエミッタとの間に結合している。トランジスタＱ９１２及びＱ９１４のベースは、トランジスタＱ９１６−Ｑ９２２のベースに結合している。

トランジスタＱ９０８及びＱ９１０のコレクタは、それぞれトランジスタＱ９０４及びＱ９０６のエミッタに結合している。カスコード（cascode ）接続されたトランジスタＱ９０４及びＱ９０６のベースは、バイアス回路９８２のトランジスタＱ９３２のエミッタに結合している。トランジスタＱ９０４及びＱ９０６のコレクタは、それぞれ抵抗Ｒ９０２及びＱ９０４の第１端子に結合している。トランジスタＱ９０４及びＱ９０６のコレクタは、それぞれ差動増幅器９８０の電圧出力を提供し、レベル・シフト段９８４のトランジスタＱ９３８及びＱ９４０のベースに結合している。抵抗Ｒ９０２及びＲ９０４の第２端子は、共に結合され、ダイオード接続されたＰＮＰトランジスタＱ９０２を通して電源電圧Ｖ_CCに結合している。

ダイオード接続されたトランジスタＱ９０２は図８のダイオードＤ３０２に対応する。トランジスタＱ９０２のベースは、トランジスタＱ９０２のコレクタ及びＰＮＰトランジスタＱ９３４のベースに結合している。トランジスタＱ９０２のコレクタは、差動増幅器９８０の抵抗Ｒ９０２及びＲ９０４の第２端子に結合している。トランジスタＱ９０２のエミッタは、電源電圧Ｖ_CCに結合している。差動増幅器９８０を流れる電流Ｉ_AMP は、ダイオード接続されたトランジスタＱ９０２のコレクタでＰＮＰトランジスタＱ９３４によってミラー（mirror）される。ＰＮＰトランジスタＱ９３４はそのコレクタから電流Ｉ_INをノートン増幅器３０６（以下に説明する）に供給する。トランジスタＱ９３４のエミッタは電源電圧Ｖ_CCに結合している。ＰＮＰトランジスタＱ９３４は図８のトランジスタＱ３０２に対応する。

図９において、バイアス回路９８２は破線内に示されている。トランジスタＱ９３２のコレクタは電源電圧Ｖ_CCに結合している。トランジスタＱ９３２のベースはトランジスタＱ９３６のベースに結合している。トランジスタＱ９３６はダイオード接続されている。トランジスタＱ９３６のベースは、トランジスタＱ９３６のコレクタに結合している。抵抗Ｒ９１４は電源電圧Ｖ_CCとトランジスタＱ９３６のコレクタの間に結合している。トランジスタＱ９３６のエミッタは抵抗Ｒ９１０の第１端子に結合している。抵抗Ｒ９１０の第２端子は、ＮＰＮトランジスタＱ９２４のベースとＮＰＮトランジスタＱ９１８のコレクタに結合している。トランジスタＱ９２４のコレクタは、電源電圧Ｖ_CCに結合している。トランジスタＱ９２４のエミッタは、トランジスタＱ９１２ないしトランジスタＱ９２２のベースに結合している。トランジスタＱ９１６及びＱ９１８は電流ミラーを形成する。抵抗Ｒ９２４及びＲ９２６は、それぞれ接地電位とトランジスタＱ９１６及びＱ９１８のエミッタとの間に結合している。トランジスタＱ９１６のコレクタはトランジスタＱ９２８のコレクタに結合している。

ＰＮＰトランジスタＱ９２８はダイオード接続されている。トランジスタＱ９２８のベースは、そのコレクタに結合している。ＰＮＰトランジスタＱ９２８のベースは、ＰＮＰトランジスタＱ９２６及びＱ９３０のベースに結合している。ＰＮＰトランジスタＱ９２６はバイアス電流Ｉ_BIASをそのコレクタから電流ミラー９７６（以下に説明する）に供給する。抵抗Ｒ９０６は、ＮＰＮトランジスタＱ９３２のエミッタとＰＮＰトランジスタＱ９２６のエミッタの間に結合している。同様に、抵抗Ｒ９０８及びＲ９１２は、それぞれトランジスタＱ９３２のエミッタとＰＮＰトランジスタＱ９２８及びＱ９３０のエミッタとの間に結合している。ＰＮＰトランジスタＱ９３０のコレクタは、基準電流Ｉ_REF をノートン増幅器３０６（以下に説明）に供給する。バイアス回路９８２は、差動増幅器９８０のカスコード接続されたトランジスタＱ９０４及びＱ９０６にバイアス電圧を与える。またバイアス回路９８２はまた、別のバイアス電圧をレベル・シフト段９８４のトランジスタＱ９２０及びＱ９２２に与える。更にバイアス回路９８２は、基準電流Ｉ_REF及びバイアス電流Ｉ_BIAS をノートン増幅器３０６及び電流ミラー９７０に与える。

レベル・シフト段９８４は差動増幅器９８０から出力信号を受信する。具体的には、トランジスタＱ９３８及びＱ９４０のベースは、それぞれカスコード接続されたトランジスタＱ９０４及びＱ９０６のコレクタに結合している。ＮＰＮトランジスタＱ９３８及びＱ９４０のコレクタは電源電圧Ｖ_CCに結合している。トランジスタＱ９３８及びＱ９４０のエミッタは、それぞれダイオード接続されたトランジスタＱ９４２及びＱ９４４に結合している。トランジスタＱ９４２及びＱ９４４のベースは、それぞれ各トランジスタＱ９４２及びＱ９４４のコレクタに接続している。トランジスタＱ９４２及びＱ９４４のエミッタは、それぞれトランジスタＱ９２０及びＱ９２２のコレクタに結合している。抵抗Ｒ９２８及びＲ９３０は、それぞれ接地電位とトランジスタＱ９２０及びＱ９２２のエミッタとの間に結合している。レベル・シフト段９８４のダイオード接続されたトランジスタＱ９４２及びＱ９４４のエミッタは、それぞれ第２の増幅段９８６のトランジスタＱ９５２及びＱ９５０のベースに結合している。従って、レベル・シフト段９８４のトランジスタＱ９４２及びＱ９４４のエミッタは、第２の増幅段９８６に対して出力信号を供給する。

第２の増幅段９８６は差動対Ｑ９５０及びＱ９５２を備えている。トランジスタＱ９５０及びＱ９５２のエミッタは、共にトランジスタＱ９５４のコレクタに結合している。抵抗Ｒ９３２は、トランジスタＱ９５４のエミッタと接地電位の間に結合している。トランジスタＱ９５４は、トランジスタＱ９５４のベースに結合している電圧Ｖ_PKBIASによってバイアスされる。トランジスタＱ９５４及び抵抗Ｒ９３２は従来技術の電流源である。第２の増幅段９８６のトランジスタＱ９５２のコレクタ電流は、電流シンク９７２の電流Ｉ_SINKを制御する。同様に、第２の増幅段９８６のトランジスタＱ９５０のコレクタ電流は、電流源９７４の電流Ｉ_SOURCEを制御する。

電流シンク９７２は、第２の増幅段９８６のトランジスタＱ９５２のコレクタに結合している。具体的には、ＮＰＮトランジスタＱ９４６のコレクタは、第２の増幅段９８６のＮＰＮトランジスタＱ９５２のコレクタに結合している。抵抗Ｒ９３８は、電源電圧Ｖ_CCとトランジスタＱ９４６のエミッタとの間に結合している。抵抗Ｒ９４２の第１端子は、トランジスタＱ９４６のベースに結合している。抵抗Ｒ９４２の第２端子は、トランジスタＱ９４６のコレクタ及びトランジスタＱ９４８のベースに結合している。抵抗Ｒ９４０は、電源電圧Ｖ_CCとトランジスタＱ９４８のエミッタとの間に結合している。従って、第２の増幅段９８６のトランジスタＱ９５２によって流される電流に比例する電流がトランジスタＱ９４８のコレクタから供給される。トランジスタＱ９４８のコレクタは、トランジスタＱ９５６のコレクタ及びトランジスタＱ９５８のベースに結合している。トランジスタＱ９５８のコレクタは、電源電圧Ｖ_CCに結合している。抵抗Ｒ９３４は、トランジスタＱ９５６のエミッタと接地電位との間に結合している。トランジスタＱ９５８のエミッタは、トランジスタＱ９５６及びＱ９６０のベースに結合している。抵抗Ｒ９３６は、接地電位とトランジスタＱ９６０のエミッタとの間に結合している。トランジスタＱ９５６及びＱ９６０は電流ミラーを形成する。従って、トランジスタＱ９６０は、トランジスタＱ９４６のコレクタから供給される電流に比例する電流Ｉ_SINKを流す。電流シンク９７２のトランジスタＱ９６０のコレクタは、差動増幅器９８０のＦＥＴ入力Ｍ９０４（ゲート）、電流源９７４及びキャパシタＣ１０２に結合している。

電流シンク９７２は、更に制御ブロック３２０のＦＥＴ Ｍ９０８及びＭ９１０を含む。ＦＥＴ Ｍ９０８のドレインは、トランジスタＱ９５８のベースに結合している。ＦＥＴ Ｍ９０８及びＭ９１０のゲートは、共にインバータＩ９０２の出力に結合している。ＦＥＴ Ｍ９１０のドレインは、トランジスタＱ９５８のエミッタ及びトランジスタＱ９５６とＱ９６０のベースに結合している。ＦＥＴ Ｍ９０８及びＭ９１０のソースは、接地電位に結合している。

電流源９７４のＰＮＰトランジスタＱ９６２のコレクタは、第２の増幅段９８６のＮＰＮトランジスタＱ９５０のコレクタに結合している。抵抗Ｒ９４０は、電源電圧Ｖ_CCとＰＮＰトランジスタＱ９６２のエミッタとの間に結合している。抵抗Ｒ９４８の第１端子は、トランジスタＱ９６２のベースに結合している。抵抗Ｒ９４８の第２端子は、トランジスタＱ９６２のコレクタ及びＰＮＰトランジスタＱ９６４のベースに結合している。抵抗Ｒ９４６は、電源電圧Ｖ_CCとトランジスタＱ９６４のエミッタとの間に結合している。電流源９７４のトランジスタＱ９６２及びＱ９６４は、電流ミラーを形成する。

電流源９７４は、制御ブロック３２０のＦＥＴ Ｍ９０６を含む。制御ブロック３２０のインバータＩ９０４の出力は、ＦＥＴ Ｍ９０６のゲートに結合している。ＦＥＴ Ｍ９０６のドレインは、トランジスタＱ９６４のベースに結合している。ＦＥＴ Ｍ９０６のソースは、電源電圧Ｖ_CCに結合している。

キャパシタＣ１０２は、トランジスタＱ９６４のコレクタと接地電位との間に結合している。電流源９７４のトランジスタＱ９６４は、第２の増幅段９８６のトランジスタＱ９５０によって流される電流に比例する出力電流Ｉ_SOURCEを供給する。

バイアス回路９８２のＰＮＰトランジスタＱ９３０のコレクタは、電流Ｉ_REF をノートン増幅器３０６に供給する。具体的には、トランジスタＱ９３０のコレクタは、ＮＰＮトランジスタＱ９７６のコレクタに結合している。トランジスタＱ９７６はダイオード接続されている。トランジスタＱ９７６のベースは、トランジスタＱ９７６のコレクタ及びトランジスタＱ９７４のベースに結合している。トランジスタＱ９７４及びＱ９７６のエミッタは、接地電位に結合している。キャパシタＣ９０２の第１端子は、トランジスタＱ９７４及びＱ９７６のベースに結合している。キャパシタＣ９０２の第２端子は、トランジスタＱ９７４のコレクタ及びトランジスタＱ９７２のベースに結合している。抵抗Ｒ９１８は、トランジスタＱ９７２のエミッタと接地電位との間に結合している。トランジスタＱ９３４のコレクタは、電流Ｉ_INをトランジスタＱ９７４のコレクタ、トランジスタＱ９７２のベース及びキャパシタＣ９０２の第２端子に供給する。電流Ｉ_INは差動増幅器９８０を流れる電流に比例する。ノートン増幅器は、入力電流Ｉ_INをトランジスタＱ９３４から受信し、基準電流Ｉ_REF をバイアス回路９８２のトランジスタＱ９３０から受信する。

トランジスタＱ９７２のコレクタは、電流ミラー９７６のトランジスタＱ９７０のコレクタに結合しているノートン増幅器３０６の出力を提供する。バイアス回路９８２のトランジスタＱ９２６はバイアス電流Ｉ_BIASを電流ミラー９７６及びノートン増幅器３０６の出力に供給する。バイアス回路９８２のトランジスタＱ９２６のコレクタは、トランジスタＱ９７２のコレクタ、トランジスタＱ９６６のベース及びトランジスタＱ９７０のコレクタに結合している。電流ミラー９７６のトランジスタＱ９６６のコレクタは、電源電圧Ｖ_CCに結合している。トランジスタＱ９６６のエミッタは、トランジスタＱ９６８とＱ９７０のベース及び抵抗Ｒ９１６の第１端子に結合している。トランジスタＱ９６８とＱ９７０のエミッタ及び抵抗Ｒ９１６の第２端子は、接地電位に結合している。電流ミラー９７６のトランジスタＱ９６８のコレクタは、差動増幅器９８０のトランジスタＱ９０８及びＱ９１０のエミッタに結合している。トランジスタＱ９６８は、定電流Ｉ_AMPを流す。電流ミラー９７６は、図８のトランジスタＱ２０２を置き換えたものである。

図９に示すように、ＰＫＤＥＴ及びＲＥＳＥＴ信号は、本発明の制御ブロック３２０に与えられる。閉ループのピーク検出器は、リセット、ピーク検出及び保持の３つのモードで動作する。ピーク検出器は、スイッチ・ブロック３０２を通して入力信号１００（全波整流信号で良い）又は基準電圧Ｖ_REF に結合する非反転入力（ＦＥＴ Ｍ９０２）を有する差動増幅器９８０を備えている。キャパシタＣ１０２の両端の出力電圧Ｖ_OUT は、フィードバック・ループで差動増幅器９８０の反転入力（ＦＥＴ Ｍ９０４）に結合している。差動増幅器９８０のトランジスタＱ９０４及び９０６は、バイアス回路９８２のトランジスタＱ９３２のエミッタの電圧でバイアスされている。差動対Ｑ９０８及びＱ９１０を有するトランジスタＱ９０４及びＱ９０６のカスコード構成は、トランジスタＱ９０４及びＱ９０６のコレクタにおいて高出力インピーダンスを提供する。このことはまた、トランジスタＱ９０８及びＱ９１０における好ましくない高周波フィードバックを防止する。

電流ミラー９７６は、トランジスタＱ９０８及びＱ９１０に定電流Ｉ_AMP を流す。ＦＥＴ Ｍ９０２及びＭ９０４のゲートに与えられる電圧の間のアンバランスによって、トランジスタＱ９０８及びＱ９１０を流れる電流が支配される。このことは、レベル・シフト段９８４に対する出力であるカスコード・トランジスタＱ９０４及びＱ９０６のコレクタ電圧の間に電位差を生ずる。ＦＥＴ Ｍ９０２及びＭ９０４のゲート電圧が等しいとき、電流Ｉ_AMP は、トランジスタＱ９０８及びＱ９１０に等しく（Ｉ_AMP ／２）分かれる。このことは、レベル・シフト段９８４のトランジスタＱ９３８及びＱ９４０のベースに等しい電圧を与える。

バイアス回路９８２は、差動増幅器９８０及びレベル・シフト段９８４に対してバイアス電圧を与える。バイアス回路９８２はまた、電流Ｉ_REF 及びＩ_BIASをノートン増幅器３０６及び電流ミラー９７６に与える。ダイオード接続されたトランジスタＱ９３６及びＱ９１８及び抵抗Ｒ９１０，Ｒ９１４及びＲ９２６は、バイアス回路９８２における安定した動作電流を確立する。トランジスタＱ９１８のベース電圧は、釣り合った電流を差動増幅器９８０のトランジスタＱ９１２及びＱ９１４、レベル・シフト段９８４のトランジスタＱ９２０及びＱ９２２及びバイアス回路９８２のトランジスタＱ９１６にバイアスする。トランジスタＱ９３２は、差動増幅器９８０のカスコード接続されたトランジスタＱ９０４及びＱ９０６をバイアスするエミッタ電圧を生成する。トランジスタＱ９３２のエミッタ電圧はまた、バイアス回路９８２における他の電流源のための既知の電圧を設定する。

バイアス回路９８２はトランジスタＱ９２８を含む別の電流ミラー回路を備えている。トランジスタＱ９１６は、トランジスタＱ９２８及び抵抗Ｒ９０８に既知の電流を生成し、従って、トランジスタＱ９３０及びＱ９２６に既知に電流Ｉ_REF及びＩ_BIASを生成する。電流Ｉ_REF及びＩ_BIASは、トランジスタＱ９２６及びＱ９３０のベースに適用されるトランジスタＱ９２８のベース電圧に応答して生成される。トランジスタＱ９３０のコレクタは、電流Ｉ_REF をノートン増幅器３０６に供給する。同様に、トランジスタＱ９２６のコレクタは、電流Ｉ_BIASを電流ミラー９７６に供給する。

トランジスタＱ９３４、ノートン増幅器３０６及び定電流Ｉ_BIASは、接地電位付近の電圧追従を有する電流ミラー９７６によって流される定電流Ｉ_AMP を維持するために用いられるフィードバック・ループを形成する。ダイオード接続されたトランジスタＱ９０２は、差動増幅器９８０における電流Ｉ_AMP をサンプリングする。一方、トランジスタＱ９３４は、Ｉ_AMP に比例する電流Ｉ_INをノートン増幅器３０６に供給する。ノートン増幅器３０６は、基準電流Ｉ_REF をバイアス回路９８２から受信する。ノートン増幅器３０６は、電流Ｉ_REF を（トランジスタＱ９７６を通して）トランジスタＱ９７４にミラーする。キャパシタＣ９０２は、ノートン増幅器３０６が本発明における接地電位付近の電圧追従を有する電流シンクのフィードバック・ループ内に含まれるので、周波数の安定性を提供する。電流Ｉ_IN（トランジスタＱ９３４から供給される）とトランジスタＱ９７４を流れる固定電流Ｉ_REF との差がトランジスタＱ９７２をバイアスする。トランジスタＱ９７２は、エミッタ変形構成（Ｒ９１８）である。

電流Ｉ_N とＩ_REFとの差は、電流ミラー９７６によって流される電流Ｉ_AMPを変調する。トランジスタＱ９７２に対するバイアス電流の変化は、トランジスタＱ９７２のコレクタ電流を変動させ、ＰＮＰトランジスタＱ９３４によって供給される固定電流Ｉ_BIASから電流ΔＩを引き出す（一般に、電流Ｉ_BIASは、ノートン増幅器が電流ミラー９７６に接続されていないとき、電流Ｉ_REF より２０％大きい）。トランジスタＱ９６６は、トランジスタＱ９６８及びＱ９７０のベースをバイアスする。トランジスタＱ９７０を流れる電流（Ｉ_BIASーΔＩ）は、トランジスタＱ９６８によって流される電流Ｉ_APM を決定する。従って、ノートン増幅器３０６の出力は、電流Ｉ_INとＩ_REF1の差に応答して電流ミラー９７６によって流される電流Ｉ_AMP を変調する。電流Ｉ_INは、トランジスタＱ９０２によってサンプリングされた差動増幅器９８０を流れる電流Ｉ_AMP に応答して供給される。

トランジスタＱ９１８のベース電圧は、レベル・シフト段９８４のトランジスタＱ９２０及びＱ９２２をバイアスして、固定した等しい電流をトランジスタＱ９２０及びＱ９２２に生成する。トランジスタＱ９０４及びＱ９０６のコレクタ電圧は、トランジスタＱ９３８及びＱ９４０のベースに適用される。レベル・シフト段９８４は、トランジスタＱ９０４及びＱ９０６のコレクタ電圧を、ダイオード接続されたトランジスタＱ９４２及びＱ９４４のエミッタで、２つのベース・エミッタ電圧降下分（２Ｖ_BE）だけ下へ移動させる。レベル・シフト段９８４のトランジスタＱ９４２及びＱ９４４のエミッタ電圧は、それぞれ第２の増幅段９８６の差動対トランジスタＱ９５２及びＱ９５０のベースをバイアスする。トランジスタＱ９５４は、バイアス電圧Ｖ_PKBIASによってバイアスされ、トランジスタＱ９５４によって流される定コレクタ電流を生成する。バイアス電流Ｖ_PKBIASは、トランジスタＱ９５４のコレクタ電流をセットするためのディジタル−アナログ変換器（ＤＡＣ）から受信した電圧で良い。

トランジスタＱ９５４の定コレクタ電流は、トランジスタＱ９４２及びＱ９４４のエミッタ電圧の差に従ってそれぞれトランジスタＱ９５２及びＱ９５０のエミッタから流される。トランジスタＱ９５２のコレクタ電流に比例する電流は、ＰＮＰトランジスタＱ９４６及びＱ９４８を有する電流ミラーのトランジスタＱ９４８のコレクタによって供給される。トランジスタＱ９５２のコレクタ電流は、トランジスタＱ９５６及びＱ９６０を有する電流ミラーに与えられる。トランジスタＱ９５８のエミッタは、トランジスタＱ９５６及びＱ９６０をバイアスする。電流シンク９７２のトランジスタＱ９６０のコレクタは、キャパシタＣ１０２に結合している。トランジスタＱ９４８のコレクタ電流は、トランジスタＱ９５６及びＱ９６０によってミラーされ、電流Ｉ_SINKを生成する。

ＦＥＴ Ｍ９０８のドレインは、トランジスタＱ９５８のベースに結合している。同様に、ＦＥＴ Ｍ９１０のドレインは、トランジスタＱ９５６及びＱ９６０のベースに結合している。ＲＥＳＥＴ信号がローのとき、制御ブロック３２０のインバータＩ９０２の出力はハイである。インバータＩ９０２のハイ出力は、ＦＥＴ Ｍ９０８及びＭ９１０を動作可能にし、従ってトランジスタＱ９５６、Ｑ９５８及びＱ９６０のベースを接地電位に引き込む。これは、トランジスタＱ９５６及びＱ９６０を有する出力電流ミラーを動作不能にする。電流シンク９７２の出力（トランジスタＱ９６０のコレクタ）は、低漏洩電流状態に置かれる。ＲＥＳＥＴ信号がハイのとき、電流シンク９７２は上述のように動作する。トランジスタＱ９６０は、Ｉ_SINKを第２の増幅段９８６のトランジスタＱ９５２及びＱ９５０のベース電圧の差に応答して流す。

トランジスタＱ９５０のコレクタ電流に比例する電流は、ＰＮＰトランジスタＱ９６２及びＱ９６４を有する電流ミラーのトランジスタＱ９６４のコレクタによって供給される。電流源９７４のトランジスタＱ９６４のコレクタは、キャパシタＣ１０２に結合している。トランジスタＱ９６４のコレクタは、電流Ｉ_SOURCEをキャパシタＣ１０２に供給する。トランジスタＱ９６４は、Ｉ_SOURCEを第２の増幅段９８６のトランジスタＱ９５２及びＱ９５０のベース電圧の差に応答して供給する。

ＰＭＯＳ ＦＥＴ Ｍ９０６のドレインは、トランジスタＱ９６４のベースに結合している。ＲＥＳＥＴ信号がハイ及び／或いはＰＫＤＥＴ信号がローのとき、制御ブロック３２０のインバータＩ９０４の出力はローである。インバータＩ９０４のロー出力は、ＦＥＴ Ｍ９０６を動作可能にし、トランジスタＱ９６４のベースを電源電圧Ｖ_CCに引き上げる。これはトランジスタＱ９６４を動作不能にする。電流源９７４の出力（トランジスタＱ９６４のコレクタ）は、低漏洩電流状態に置かれる。ＲＥＳＥＴ信号がローで、ＰＫＤＥＴ信号がハイのとき、電流シンク９７４は上述のように動作する。

図９に示すように、ＰＫＤＥＴ及びＲＥＳＥＴ信号は、本発明のピーク検出回路に与えられる。この回路は、リセット、ピーク検出及び保持の３つのモードで動作する。ＰＫＤＥＴ及びＲＥＳＥＴ信号は、スイッチ・ブロック３０２及び電流シンク９７２と電流源９７４を制御する。表１は、差動増幅器９８０の入力電圧Ｖ_IN（ＦＥＴ Ｍ９０２のゲート）及びＰＫＤＥＴ及びＲＥＳＥＴ信号に応答した電流シンク９７２と電流源９７４の状態を表したものである。

表１
モード ＰＫＤＥＴ ＲＥＳＥＴ Ｖ _IN 電流シンク972 電流源974
保持 ０ ０ Ｖ_REF 動作不能 動作不能
ピーク検出 １ ０ 入力信号100 動作不能 動作可能
リセット ０ １ Ｖ_REF 動作可能 動作不能
任意モード １ １ Ｖ_REF 動作可能 動作不能

表１に示すように、ＲＥＳＥＴ信号は、ＰＫＤＥＴ信号を無効にする。従って、両方の信号が論理ハイのとき、図９の閉ループ・ピーク検出器は、リセット・モードに保たれる。

図９を参照すると、リセット・モードにあるとき、スイッチ・ブロック３０２は、差動増幅器９８０のＦＥＴ Ｍ９０２のゲートを基準電圧Ｖ_REF に結合している。電流源９７４は動作不能にされ、電流シンク９７２は動作可能にされる。出力電圧Ｖ_OUTが基準電圧Ｖ_REFより高いとき、正の電位差がトランジスタＱ９０４及びＱ９０６のコレクタ間に生成される。このコレクタ間の電位差は、トランジスタＱ９５０よりもトランジスタＱ９５２に多くの電流を流す。しかし、リセット・モードでは、電流源９７４は、低漏洩電流状態で動作不能である。従って、釣り合った電流Ｉ_SINKが電流シンク９７２によって流され、キャパシタＣ１０２を放電させる。インバータＩ９０２のロー出力は、電流シンク９７２を動作可能にする。電流シンク９７２は、ピーク検出器の出力電圧Ｖ_OUT がＦＥＴ Ｍ９０２のゲートに与えられた基準電圧Ｖ_REF よりやや低い値に放電されるまでキャパシタＣ１０２から電荷を引き出し続ける。これが起こると、差動増幅器９８０によって出力されるトランジスタＱ９０４及びＱ９０６のコレクタの電位差は負になる。これは、出力電圧Ｖ_OUTを一定の基準電圧レベルＶ_REFに維持する。

ピーク検出モードにあるとき、ＰＫＤＥＴ信号はハイでＲＥＳＥＴ信号はローである。入力信号１００は、スイッチ・ブロック３０２によってＦＥＴ Ｍ９０２に与えられる。制御ブロック３２０のインバータＩ９０２の出力はハイであり、電流シンク９７２を動作不能にする。入力信号１００がキャパシタＣ１０２に蓄積された電圧Ｖ_OUT よりも低いとき、トランジスタＱ９０４及びＱ９０６のコレクタの正の電位差は、第２の増幅段９８６のトランジスタを流れる電流をゼロに減少させる。一方、トランジスタＱ９６４によってミラーされる電流はゼロになり、キャパシタＣ１０２の充電を防止する。入力信号１００が出力電圧Ｖ_OUT を超えると、トランジスタＱ９０４及びＱ９０６のコレクタの負の電位差は、第２の増幅段９８６のトランジスタＱ９５０を流れる電流をオンに切り替える。電流源９７４は、キャパシタＣ１０２を、入力信号１００が出力電圧Ｖ_OUT の瞬時レベルより下に減少するまで充電する。差動増幅器９８０は、バイアス電流を必要としないＭＯＳＦＥＴ入力比較器を有する。差動増幅器９８０は、入力信号１００を閉ループ・フィードバックを用いて電圧Ｖ_OUT と比較する。

トランジスタＱ９０４及びＱ９０６のコレクタの電位差が負の時、電流源９７４は、電流Ｉ_SOURCE を与えて、出力電圧Ｖ_OUTが入力信号１００の瞬時値と等しくなるまでキャパシタＣ１０２を充電する。キャパシタＣ１０２の両端の出力電圧Ｖ_OUT は、スルー・レート制限がある。従って、本発明は、出力電圧を入力信号１００の最大値へ押し上げるのに入力信号１００の連続した正のローブを必要とする。従って、ピーク検出モードでは、電流源９７４は、入力信号１００が電圧Ｖ_OUTを上まわるとき、キャパシタＣ１０２を継続して充電し、電圧Ｖ_OUTを上昇させる。

本発明の保持モードでは、ＰＫＤＥＴ及びＲＥＳＥＴ信号は両方ともローである。このモードに置いて、スイッチ・ブロック３０２は、基準電圧Ｖ_REF を差動増幅器９８０のＦＥＴ Ｍ９０２に結合する。ＰＫＤＥＴ及びＲＥＳＥＴ信号がローであることによって、電流シンク９７２及び電流源９７４は動作不能となる。従って、電流は、キャパシタＣ１０２に供給されないし、またキャパシタＣ１０２から排出されず、キャパシタＣ１０２はほぼ一定量の電荷を維持する。従って、出力電圧Ｖ_OUT は、キャパシタＣ１０２に蓄積された入力信号１００のピーク電圧に等しい。

３つのモードを示すタイミング・ダイヤグラム：
図４は、差動増幅器９８０のＦＥＴ Ｍ９０２に適用された入力電圧及び対応する出力電圧信号Ｖ_OUT を示すタイミング・ダイヤグラムである。ＦＥＴ Ｍ９０２での入力電圧は点線で示されている。時間０からＴ１の間では、ＰＫＤＥＴ信号はローでＲＥＳＥＴ信号はハイである。初期に置いて、キャパシタＣ１０２は放電されており、従って出力電圧Ｖ_OUT は０ボルトのレベルを有する（実線で示す）。スイッチ・ブロック３０２がＦＥＴ Ｍ９０２に電圧Ｖ_REF を与えるので、入力電圧Ｖ_INはＶ_REF に等しい。図４に示すように、電流源９７４は動作不能である。電流シンク９７２は、電流Ｉ_AMP が第２の増幅段９８６のトランジスタＱ９５０を通して支配されるので電流を流さない。出力電圧Ｖ_OUT は接地電位付近に維持される。

時間Ｔ１とＴ３の間では、本発明はピーク検出モードで動作する。図３（Ｂ）に示すように、ＰＫＤＥＴ信号はハイでＲＥＳＥＴ信号はローである。このモードでは、ＦＥＴ Ｍ９０２は、入力信号１００に結合している。図４において、入力信号１００（破線で示す）は、全波整流電圧信号である。図はこの時間間隔に入力信号１００の６つのローブを示している。

時間Ｔ１で、出力電圧Ｖ_OUT は０ボルトに等しい。時間Ｔ１とＴ２の間では、ＦＥＴ Ｍ９０２に与えられる入力信号１００は、ＦＥＴ Ｍ９０４に与えられる出力信号Ｖ_OUT よりも大きい。このことは、差動増幅器９８０のトランジスタＱ９０４よりもトランジスタＱ９０６のコレクタで大きな電圧を生成する。電流源９７４は、トランジスタＱ９５０によって流される電流に応答してキャパシタＣ１０２を充電する。図４において、出力電圧Ｖ_OUT は、時間Ｔ１とＴ２の間では入力信号１００に応答して上昇する。

時間Ｔ２で、瞬時電圧Ｖ_OUT は、入力信号１００の最小レベルに上昇する。差動増幅器９８０は、トランジスタＱ９０４及びＱ９０６のコレクタで正の電位差を生ずる。これは電流源９７４をオフにする（電流シンク９７２はインバータＩ９０２によって動作不能にされている）。電流シンク９７２及び電流源９７４が動作不能であるので、ピーク検出器の出力電圧Ｖ_OUT は、一定レベルに保持される。出力電圧Ｖ_OUT は、差動増幅器に与えられた入力信号１００の電圧が出力電圧Ｖ_OUT を上まわるまで一定のままである。時間Ｔ２とＴ３の間では、キャパシタＣ１０２が電流源９７４によって充電されるのにつれて、出力電圧Ｖ_OUT は周期的に上昇する。

時間Ｔ３では、ＰＫＤＥＴ及びＲＥＳＥＴ信号をローにセットすることによって、ピーク検出器は保持モードに切り替えられる。電流シンク９７２及び電流源９７４の両方（Ｉ_SINK及びＩ_SOURCE）共動作不能になる。保持モードの間、スイッチ・ブロック３０２は、一定レベル（点線で示す）で示す一定基準電圧Ｖ_REF に結合している。図４において、時間Ｔ３とＴ４の間では、出力電圧Ｖ_OUT は、一定レベルＶ₁に保持される（電圧０≦Ｖ₁≦Ｖ_MAX ）。

時間Ｔ４において、本発明のピーク検出器は、リセット・モードで動作する。ＰＫＤＥＴ信号はローでＲＥＳＥＴ信号はハイである。ＰＫＤＥＴ信号をゼロにセットすることにとって、電流源９７４は動作不能になる。スイッチ・ブロック３０２は、差動増幅器９８０のＦＥＴ Ｍ９０２を基準電圧Ｖ_REF に結合する。図４に示すように、出力電圧Ｖ_OUT（実線）はＶ₁の値を有する。Ｖ₁はＶ_REFに等しい差動増幅器９８０の入力電圧Ｖ_IN（点線で示す）より大きい。差動増幅器９８０は、トランジスタＱ９０４及びＱ９０６において負のコレクタ電位差を生成し、キャパシタＣ１０２を放電させる電流Ｉ_SINKを生成する。出力電圧Ｖ_OUT はＶ₁のレベルからＶ_REFに降下する。

時間Ｔ５でＶ_OUTは差動増幅器９８０に供給した基準電圧Ｖ_REFに到達する。一方、差動増幅器９８０の出力は、電流源９７４を動作不能にする。時間Ｔ５とＴ６の間では、出力電圧Ｖ_OUTは一定レベルＶ_REFを有する。

時間Ｔ６において本発明はピーク検出モードで動作する。時間Ｔ６とＴ７の間では、入力信号１００は差動増幅器９８０のＦＥＴ Ｍ９０２に結合している。図４において、この時間間隔に入力信号１００の６つのローブが存在する。入力信号１００が出力信号Ｖ_OUT を上まわるとき、差動増幅器９８０はトランジスタＱ９０４及びＱ９０６に関して負のコレクタ電位差を生成する。これに応答して、電流源９７４は、入力信号１００が出力電圧Ｖ_OUT の瞬時値を下まわるまでキャパシタＣ１０２を充電する。時間Ｔ７になる前に、電流源９７４は、保持キャパシタＣ１０２を入力信号１００のピーク値へ充電する（図４に示すように）。

時間Ｔ７で、本発明は、ＰＫＤＥＴ及びＲＥＳＥＴ信号がローである保持モードで動作する。これは、電流源９７４及び電流シンク９７２を動作不能にし、保持キャパシタＣ１０２への電流の供給及び排出を防止する。従って、図４において、出力電圧Ｖ_OUTは、時間Ｔ７後はそのピーク値に保持される。

本発明は、低オフセット電圧で、増幅器スルー・レート制限のない、雑音排除能力に優れた閉ループのピーク検出器を提供する。保持キャパシタＣ１０２に蓄積されたピーク電圧は、制御ブロック３２０に適用されたピーク検出信号のタイミングによって影響されない。ピーク検出器は、また自身をオフにする。従って、外部論理タイミングは重要でない。更に本発明の利点は、電流源駆動であることによって、雑音排除能力が優れていることである。別の利点は、ピーク検出器の正確さが比較器のオフセット電圧で決まることである。チャネル間に整合時定数を必要としない。また、本発明の更に別の利点は、ＭＯＳＦＥＴ入力比較器が最小入力バイアス電流を有することである。従って差動増幅器９８０のＦＥＴ Ｍ９０４入力によって、保持キャパシタＣ１０２から殆ど電流が排出されない。また、本発明の更に別の利点は、演算増幅器のスルー・レート／クランプの問題がないことである。更に別の利点は、リセット電圧が常にＶ_REF 電圧に等しいかそれ以下であることである。

従来技術（開ループ）のピーク検出器を示す図である。 別の従来技術（閉ループ）のピーク検出器を示す図である。 本発明の３つのモードにおける動作を示す図である。 本発明の３つのモードのタイミングを示す図である。 本発明によるピーク検出のタイミングを示す図である。 理想的電流シンクを有する差動増幅器を示す図である。 実際的電流シンクの従来技術の具現化を示す図である。 本発明による接地電位近傍で追従する電流シンクを示す図である。 本発明の代替実施例を示す図である。

符号の説明

１００ 入力信号
３０２ スイッチ・ブロック
３０６ ノートン増幅器
３２０ 制御ブロック
９７２ 電流シンク
９７４ 電流源
９７６ 電流ミラー
９８０ 差動増幅器
９８２ バイアス回路
９８４ レベル・シフト段（第１の増幅段）
９８６ 第２の増幅段

Claims (1)

1. 電源電圧に結合したダイオードと、
   接地電位に結合した電流シンク手段と、
   上記ダイオードと上記電流シンク手段との間に結合した差動対と、
   上記差動対及び上記ダイオードに結合し、上記電流シンク手段に与えられた第１の電流を検出し、上記第１の電流に応答して第２の電流を与えるトランジスタと、
   上記電流シンク手段に結合して、上記第２の電流及び基準電流を受信し、上記第２の電流及び基準電流に応答して上記電流シンク手段を通して上記第１の電流を制御するノートン増幅器と、
   を備えた接地電位付近の電圧に追従する電流シンク回路。

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