JP2005101696A - Hysteresis comparator circuit - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a hysteresis comparator circuit in which the output voltage swings substantially fully over the entire power supply voltage range. <P>SOLUTION: The hysteresis comparator circuit comprises PMOS transistors 10, 11 where the source is connected with VCC and the gate is connected with the drain, NMOS transistors 18, 19 where the drain is connected with the drain of the transistors 10, 11 and the gate is connected with the inputs VIN, VIP, a constant current source 21 being connected with the source and VSS of the transistors 18, 19, PMOS transistors 12, 13 where the source is connected with VCC, the gate is connected with the drain of the transistors 10, 11 and the drain is connected with the outputs VON, VOP, constant current sources 20, 23 connected with the drain of the transistors 12, 13 and connected with the VSS, NMOS transistors 16, 17 where the drain is connected with the drain of the transistors 12, 13 and the gate is connected with the drain of the transistors 12, 13, and a constant current source 22 being connected with the source and VSS of the transistors 16, 17. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、差動入力差動出力コンパレータにヒステリシス特性を付加したヒステリシスコンパレータ回路に関する。   The present invention relates to a hysteresis comparator circuit in which hysteresis characteristics are added to a differential input differential output comparator.

従来の差動入力差動出力コンパレータの基本的な回路構成は、図4に示すように、1対の負荷抵抗R1,R2 (R1=R2)、1対の差動入力NMOSトランジスタ1,2、及び、定電流源3で構成されている。   As shown in FIG. 4, the basic circuit configuration of a conventional differential input differential output comparator is a pair of load resistors R1, R2 (R1 = R2), a pair of differential input NMOS transistors 1, 2, The constant current source 3 is used.

差動入力NMOSトランジスタ1,2の各ゲートに入力電圧が夫々VIN,VIPの差動入力信号が入力された場合、入力電圧の大小によって下記の数1に示すように差動出力電圧VON,VOPは変化する。ここで、VCCはコンパレータの電源電圧であり、I3は定電流源3を流れる電流である。   When differential input signals with input voltages VIN and VIP are input to the gates of the differential input NMOS transistors 1 and 2, respectively, the differential output voltages VON and VOP are expressed by the following equation 1 depending on the magnitude of the input voltage. Will change. Here, VCC is a power supply voltage of the comparator, and I3 is a current flowing through the constant current source 3.

(数1)
VIN>VIP: VON=VCC−R1×I3, VOP=VCC
VIN<VIP: VON=VCC, VOP=VCC−R2×I3
(Equation 1)
VIN> VIP: VON = VCC-R1 × I3, VOP = VCC
VIN <VIP: VON = VCC, VOP = VCC-R2 × I3

しかし、VIN≒VIPの数mVの範囲での微小差動入力があるとコンパレータの出力電圧はふらつき、動作が不安定になってしまう。   However, if there is a minute differential input in the range of several mV of VIN≈VIP, the output voltage of the comparator fluctuates and the operation becomes unstable.

これを解決する為の技術として、図4の基本構成にヒステリシス特性を付加したヒステリシスコンパレータが、例えば下記の特許文献1において提案されている。このヒステリシスコンパレータは、図5に示すように、図4に示す基本構成の比較差動段に、正帰還用差動段を並列に接続した回路構成となっている。   As a technique for solving this, a hysteresis comparator in which a hysteresis characteristic is added to the basic configuration of FIG. As shown in FIG. 5, this hysteresis comparator has a circuit configuration in which a differential stage for positive feedback is connected in parallel to the comparison differential stage having the basic configuration shown in FIG.

正帰還用差動段はゲートが被反転入力端子N8に接続されたNMOSトランジスタ8とゲートが反転入力端子N9に接続されたNMOSトランジスタ9と、電流I6より小さな電流I7を流す定電流源7とを備えている。NMOSトランジスタ8のゲート側の被反転入力端子N8が正側出力端子VONに接続され、更に、そのドレインが負側出力端子VOPに接続されている。またNMOSトランジスタ9のゲート側の反転入力端子N9が負側出力端子VOPに接続され、そのドレインが正側出力端子VONに接続されている。更に、NMOSトランジスタ8,9のソースは共通に接続され、第2の定電流源7を介してVSS(接地電位)に接続されている。   The differential stage for positive feedback includes an NMOS transistor 8 whose gate is connected to the inverted input terminal N8, an NMOS transistor 9 whose gate is connected to the inverted input terminal N9, and a constant current source 7 for passing a current I7 smaller than the current I6. It has. An inverted input terminal N8 on the gate side of the NMOS transistor 8 is connected to the positive output terminal VON, and its drain is connected to the negative output terminal VOP. Further, the inverting input terminal N9 on the gate side of the NMOS transistor 9 is connected to the negative output terminal VOP, and the drain thereof is connected to the positive output terminal VON. Furthermore, the sources of the NMOS transistors 8 and 9 are connected in common and connected to VSS (ground potential) via the second constant current source 7.

次に、図5に示すヒステリシスコンパレータの動作を説明する。例えば、NMOSトランジスタ4に入力される被比較入力電圧VINが、NMOSトランジスタ5に入力される比較入力電圧VIPよりも低く、正側出力電圧VONがVCCと同一レベル、負側出力電圧VOPが{VCC−R4×(I6+I7)}レベルになっている場合、NMOSトランジスタ4のゲート側に加わる被比較入力電圧VINよりもNMOSトランジスタ5のゲート側に加わる比較入力電圧VIPが高いので、定電流源6の電流I6がNMOSトランジスタ5を通して流れる。更に、NMOSトランジスタ9のゲートの負側出力電圧VOPより、NMOSトランジスタ8のゲートの正側出力電圧VONが高いので定電流源7の電流I7がNMOSトランジスタ8を通して流れる。よって、正側出力電圧VONはVCCと同一レベル、更に、負側出力電圧VOPは{VCC−R4×(I6+I7)}レベルに、夫々固定される。   Next, the operation of the hysteresis comparator shown in FIG. 5 will be described. For example, the comparison input voltage VIN input to the NMOS transistor 4 is lower than the comparison input voltage VIP input to the NMOS transistor 5, the positive side output voltage VON is the same level as VCC, and the negative side output voltage VOP is {VCC. When the level is −R4 × (I6 + I7)}, the comparison input voltage VIP applied to the gate side of the NMOS transistor 5 is higher than the comparison input voltage VIN applied to the gate side of the NMOS transistor 4. A current I6 flows through the NMOS transistor 5. Further, since the positive output voltage VON of the gate of the NMOS transistor 8 is higher than the negative output voltage VOP of the gate of the NMOS transistor 9, the current I7 of the constant current source 7 flows through the NMOS transistor 8. Therefore, the positive output voltage VON is fixed to the same level as VCC, and the negative output voltage VOP is fixed to the {VCC-R4 × (I6 + I7)} level.

この状態から出力電圧VON、VOPを反転させるには、NMOSトランジスタ5を流れる電流とNMOSトランジスタ8を流れる電流の合計よりも、NMOSトランジスタ4を流れる電流とNMOSトランジスタ9を流れる電流の合計を大きくしなければならない。   In order to invert the output voltages VON and VOP from this state, the sum of the current flowing through the NMOS transistor 4 and the current flowing through the NMOS transistor 9 is made larger than the sum of the current flowing through the NMOS transistor 5 and the current flowing through the NMOS transistor 8. There must be.

次に、このときのコンパレータの上限閾値である被比較入力電圧VIN1と比較入力電圧VIPとの電圧差VHIS1を計算する。一般的にNMOSトランジスタ4,5のドレイン電流IDは、下記の数2で表される。   Next, a voltage difference VHIS1 between the compared input voltage VIN1 and the comparison input voltage VIP, which is the upper limit threshold value of the comparator at this time, is calculated. In general, the drain current ID of the NMOS transistors 4 and 5 is expressed by the following formula 2.

(数2)
ID=(W/L)×μn×Co×{(VG−VT)×VD−VD/2}
W:ゲート幅
L:ゲート長
μn:電子移動度
Co:ゲート容量
VG:ゲート電圧
VT:閾値電圧
VD:ドレイン電圧(ドレイン・ソース間電圧)
(Equation 2)
ID = (W / L) × μn × Co × {(VG-VT) × VD-VD 2/2}
W: Gate width L: Gate length
μn: Electron mobility Co: Gate capacitance VG: Gate voltage VT: Threshold voltage VD: Drain voltage (drain-source voltage)

NMOSトランジスタ4とNMOSトランジスタ5は同一特性であり、また、夫々のドレイン電圧VDは同一レベルになる。従って、NMOSトランジスタ4及びNMOSトランジスタ5のソース電圧をVS4、ドレイン電圧をVD4、NMOSトランジスタ4のドレイン電流をID4、NMOSトランジスタ5のドレイン電流をID5とすると、定電流源6の電流I6と上限閾値VHIS1は、夫々下記の数3及び数4で与えられる。   The NMOS transistor 4 and the NMOS transistor 5 have the same characteristics, and their drain voltages VD are at the same level. Therefore, assuming that the source voltage of the NMOS transistor 4 and the NMOS transistor 5 is VS4, the drain voltage is VD4, the drain current of the NMOS transistor 4 is ID4, and the drain current of the NMOS transistor 5 is ID5, the current I6 of the constant current source 6 and the upper limit threshold value. VHIS1 is given by the following equations 3 and 4.

(数3)
I6=ID4−ID5
=(W/L)×μn×Co×{(VIN1−VS4−VT)×VD4
−VD4/2}−(W/L)×μn×Co×{(VIP−VS4
−VT)×VD4−VD4/2}
=(W/L)×μn×Co×VD4×(VIN1−VIP)
(Equation 3)
I6 = ID4-ID5
= (W / L) × μn × Co × {(VIN1-VS4-VT) × VD4
-VD4 2/2} - (W / L) × μn × Co × {(VIP-VS4
-VT) × VD4-VD4 2/ 2}
= (W / L) × μn × Co × VD4 × (VIN1-VIP)

(数4)
VHS1=VIN1−VIP =I6/{(W/L)×μn×Co×VD4}
(Equation 4)
VHS1 = VIN1-VIP = I6 / {(W / L) × μn × Co × VD4}

また、被比較入力電圧VINが比較入力電圧VIPよりも高く、正側出力電圧VONが{VCC−R3×(I6+I7)}レベル、負側出力電圧VOPがVCCと同一レベルになっている場合、被比較入力電圧VINよりも比較入力電圧VIPが低いので、定電流源6を流れる電流I6がNMOSトランジスタ4を通して流れる。更に、NMOSトランジスタ9のゲートに接続する反転入力端子N9の負側出力電圧VOPよりもNMOSトランジスタ8のゲートに接続する被反転入力端子N8の正側出力電圧VONが低いので定電流源7の電流I7がNMOSトランジスタ9を通して流れる。よって、正側出力電圧VONが{VCC−R3×(I6+I7)}レベル、更に、負側出力電圧VOPがVCCと同一レベルに、夫々固定される。   Further, when the compared input voltage VIN is higher than the compared input voltage VIP, the positive side output voltage VON is at {VCC-R3 × (I6 + I7)} level, and the negative side output voltage VOP is at the same level as VCC, Since the comparison input voltage VIP is lower than the comparison input voltage VIN, the current I6 flowing through the constant current source 6 flows through the NMOS transistor 4. Furthermore, since the positive output voltage VON of the inverted input terminal N8 connected to the gate of the NMOS transistor 8 is lower than the negative output voltage VOP of the inverting input terminal N9 connected to the gate of the NMOS transistor 9, the current of the constant current source 7 I7 flows through the NMOS transistor 9. Therefore, the positive output voltage VON is fixed at the {VCC-R3 × (I6 + I7)} level, and the negative output voltage VOP is fixed at the same level as VCC.

この状態から出力電圧VON、VOPを反転させるには、NMOSトランジスタ4を流れる電流とNMOSトランジスタ9を流れる電流の合計よりも、NMOSトランジスタ5を流れる電流とNMOSトランジスタ8を流れる電流の合計を大きくしなければならない。   In order to invert the output voltages VON and VOP from this state, the sum of the current flowing through the NMOS transistor 5 and the current flowing through the NMOS transistor 8 is made larger than the sum of the current flowing through the NMOS transistor 4 and the current flowing through the NMOS transistor 9. There must be.

このときのコンパレータの下限閾値である被比較入力電圧VIN2と比較入力電圧はVIPとの電圧差VHIS2は、下記の数5に示す定電流源6の電流I6を用いて、数6で与えられる。   The voltage difference VHIS2 between the compared input voltage VIN2 and the comparison input voltage VIP, which is the lower limit threshold value of the comparator at this time, is given by Equation 6 using the current I6 of the constant current source 6 shown in Equation 5 below.

(数5)
I6=ID5−ID4
=(W/L)×μn×Co×{(VIP−VS4−VT)×VD4
−VD4/2}−(W/L)×μn×Co×{(VIN2−VS4
−VT)×VD4−VD4/2}
=(W/L)×μn×Co×VD4×(VIP−VIN2)
(Equation 5)
I6 = ID5-ID4
= (W / L) × μn × Co × {(VIP-VS4-VT) × VD4
-VD4 2/2} - (W / L) × μn × Co × {(VIN2-VS4
-VT) × VD4-VD4 2/ 2}
= (W / L) × μn × Co × VD4 × (VIP−VIN2)

(数6)
VHS2=VIP−VIN2 =I6/{(W/L)×μn×Co×VD4}
(Equation 6)
VHS2 = VIP−VIN2 = I6 / {(W / L) × μn × Co × VD4}

よって、被比較入力電圧VINのヒステリシス幅VHISは、以下の数7で表され、図5に示す回路構成により、ヒステリシスを持たせることができる。   Therefore, the hysteresis width VHIS of the input voltage to be compared VIN is expressed by the following formula 7, and hysteresis can be given by the circuit configuration shown in FIG.

(数7)
VHIS=VHIS1+VHIS2
=(VIN1−VIP)+(VIP−VIN2)
=VIN1−VIN2
=2×I6/{(W/L)×μn×Co×VD4}
(Equation 7)
VHIS = VHIS1 + VHIS2
= (VIN1-VIP) + (VIP-VIN2)
= VIN1-VIN2
= 2 × I6 / {(W / L) × μn × Co × VD4}

尚、以上の説明において、入力端子名と入力電圧、及び、出力端子名と出力電圧に、対応するもの同士、同じ記号を用いて説明した。
特開平6−13855号公報
In the above description, the same symbols are used for the names corresponding to the input terminal name and input voltage, and the output terminal name and output voltage.
JP-A-6-13855

しかしながら、上記の従来のヒステリシスコンパレータの場合、差動出力VOP及びVONは、電源電圧VCCに対し、VCC〜{VCC−R3×(I6+I7)}の電圧範囲でしか出力されず、出力振幅が小さいことから、後段の回路との整合性を取らなければならないため、増幅回路等を付加しなければ使用できないという問題がある。     However, in the case of the above-described conventional hysteresis comparator, the differential outputs VOP and VON are output only in the voltage range of VCC to {VCC-R3 × (I6 + I7)} with respect to the power supply voltage VCC, and the output amplitude is small. Therefore, there is a problem that it cannot be used unless an amplifying circuit or the like is added because it is necessary to maintain consistency with a circuit in the subsequent stage.

本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、出力電圧振幅をほぼ電源電位と接地電位間の電圧範囲にまで広げることができ、後段の回路設計を簡単化できるヒステリシスコンパレータ回路を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and the object thereof is to widen the output voltage amplitude to a voltage range between the power supply potential and the ground potential, and to simplify the circuit design of the subsequent stage. It is to provide a hysteresis comparator circuit.

この目的を達成するための本発明に係るヒステリシスコンパレータ回路は、差動入力回路部と差動出力回路部と正帰還回路部とを備えてなり、前記差動入力回路部が、ソースが第1電源電位に接続し、ゲートとドレインが接続した第1PMOSトランジスタと、ソースが前記第1電源電位に接続し、ゲートとドレインが接続した第2PMOSトランジスタと、ドレインが前記第1PMOSトランジスタのドレインに接続し、ゲートが第1入力端子に接続した第1NMOSトランジスタと、ドレインが前記第2PMOSトランジスタのドレインに接続し、ゲートが第2入力端子に接続した第2NMOSトランジスタと、一方端が前記第1NMOSトランジスタと前記第2NMOSトランジスタのソースに共通に接続し、他方端が前記第1電源電位より低電位の第2電源電位に接続してなる第1定電流回路と、を備えてなり、前記差動出力回路部が、ソースが前記第1電源電位に接続し、ゲートが前記第1PMOSトランジスタのドレインと接続し、ドレインが第1出力端子に接続した第3PMOSトランジスタと、ソースが前記第1電源電位に接続し、ゲートが前記第2PMOSトランジスタのドレインと接続し、ドレインが第2出力端子に接続した第4PMOSトランジスタと、一方端が前記第3PMOSトランジスタのドレインに接続し、他方端が前記第2電源電位に接続してなる第2定電流回路と、一方端が前記第4PMOSトランジスタのドレインに接続し、他方端が前記第2電源電位に接続してなる第3定電流回路と、を備えてなり、前記正帰還回路部が、ドレインが前記第4PMOSトランジスタのドレインに接続し、ゲートが前記第3PMOSトランジスタのドレインに接続した第3NMOSトランジスタと、ドレインが前記第3PMOSトランジスタのドレインに接続し、ゲートが前記第4PMOSトランジスタのドレインに接続した第4NMOSトランジスタと、一方端が前記第3NMOSトランジスタと前記第4NMOSトランジスタのソースに共通に接続し、他方端が前記第2電源電位に接続してなる第4定電流回路と、を備えてなることを第1の特徴とする。   In order to achieve this object, a hysteresis comparator circuit according to the present invention includes a differential input circuit unit, a differential output circuit unit, and a positive feedback circuit unit, and the differential input circuit unit has a first source. A first PMOS transistor having a gate and a drain connected to a power supply potential, a source connected to the first power supply potential, a second PMOS transistor having a gate and a drain connected, and a drain connected to the drain of the first PMOS transistor. A first NMOS transistor having a gate connected to the first input terminal, a drain connected to the drain of the second PMOS transistor, a gate connected to the second input terminal, and one end connected to the first NMOS transistor The other end of the second NMOS transistor is commonly connected to the source of the second NMOS transistor. A first constant current circuit connected to a lower power supply potential, wherein the differential output circuit section has a source connected to the first power supply potential and a gate connected to the first PMOS transistor. A third PMOS transistor having a drain connected to the first output terminal, a source connected to the first power supply potential, a gate connected to the drain of the second PMOS transistor, and a drain connected to the second output terminal. A fourth PMOS transistor connected; a second constant current circuit having one end connected to the drain of the third PMOS transistor and the other end connected to the second power supply potential; and one end connected to the drain of the fourth PMOS transistor. And a third constant current circuit having the other end connected to the second power supply potential, and the positive feedback circuit section has a drain connected to the second power supply potential. A fourth NMOS transistor having a drain connected to the drain of the third PMOS transistor, a drain connected to the drain of the third PMOS transistor, and a gate connected to the drain of the fourth PMOS transistor; And a fourth constant current circuit having one end commonly connected to the sources of the third NMOS transistor and the fourth NMOS transistor and the other end connected to the second power supply potential. It is characterized by.

上記第1の特徴構成のヒステリシスコンパレータ回路によれば、差動入力回路部が差動入力差動出力コンパレータの基本回路構成を形成し、この差動入力回路部の差動出力の振幅の上限が第1電源電位より第1及び第2PMOSトランジスタの閾値電圧分低い電圧となり、この差動出力が夫々差動出力回路部の第3及び第3PMOSトランジスタのゲートに入力されることから、差動出力回路部の差動出力の下限は、ほぼ第2電源電位まで下がり、上限は差動入力回路部の差動出力の下限レベルと第2及び第3定電流回路の電流値に依存するものの、第1電源電位近傍まで高めることができる。更に、正帰還回路部を差動入力回路部ではなく差動出力回路部に並列に設けることで、差動出力回路部の出力振幅を大きくするとともに、差動出力回路部への差動入力つまり差動入力回路部の差動出力に対してヒステリシスを付与し、その結果として差動入力回路部の差動入力に対してヒステリシスを付与でき、出力電圧振幅をほぼ第1電源電位と第2電源電位間の電圧範囲にまで広げることができ、後段の回路設計を簡単化できるヒステリシスコンパレータ回路を提供することができる。ここで、第1または第2電源電位を接地電位とすることで、出力電圧振幅をほぼ電源電位と接地電位間の電圧範囲にまで広げることができるヒステリシスコンパレータ回路を提供することができる。   According to the hysteresis comparator circuit of the first characteristic configuration, the differential input circuit unit forms a basic circuit configuration of the differential input differential output comparator, and the upper limit of the amplitude of the differential output of the differential input circuit unit is The differential output circuit has a voltage lower than the first power supply potential by the threshold voltage of the first and second PMOS transistors, and the differential outputs are input to the gates of the third and third PMOS transistors of the differential output circuit section, respectively. The lower limit of the differential output of the section is substantially lowered to the second power supply potential, and the upper limit depends on the lower limit level of the differential output of the differential input circuit section and the current values of the second and third constant current circuits. It can be raised to near the power supply potential. Furthermore, by providing the positive feedback circuit unit in parallel with the differential output circuit unit instead of the differential input circuit unit, the output amplitude of the differential output circuit unit is increased and the differential input to the differential output circuit unit, that is, Hysteresis is imparted to the differential output of the differential input circuit unit, and as a result, hysteresis can be imparted to the differential input of the differential input circuit unit, and the output voltage amplitude is substantially equal to the first power supply potential and the second power supply. It is possible to provide a hysteresis comparator circuit that can be expanded to a voltage range between potentials and that can simplify circuit design in the subsequent stage. Here, by setting the first or second power supply potential to the ground potential, it is possible to provide a hysteresis comparator circuit capable of extending the output voltage amplitude to a voltage range substantially between the power supply potential and the ground potential.

更に、本発明に係るヒステリシスコンパレータ回路は、差動入力回路部と差動出力回路部と正帰還回路部とを備えてなり、前記差動入力回路部が、ソースが第2電源電位に接続し、ゲートとドレインが接続した第1NMOSトランジスタと、ソースが前記第2電源電位に接続し、ゲートとドレインが接続した第2NMOSトランジスタと、ドレインが前記第1NMOSトランジスタのドレインに接続し、ゲートが第1入力端子に接続した第1PMOSトランジスタと、ドレインが前記第2NMOSトランジスタのドレインに接続し、ゲートが第2入力端子に接続した第2PMOSトランジスタと、一方端が前記第1PMOSトランジスタと前記第2PMOSトランジスタのソースに共通に接続し、他方端が前記第2電源電位より高電位の第1電源電位に接続してなる第1定電流回路と、を備えてなり、前記差動出力回路部が、ソースが前記第2電源電位に接続し、ゲートが前記第1NMOSトランジスタのドレインと接続し、ドレインが第1出力端子に接続した第3NMOSトランジスタと、ソースが前記第2電源電位に接続し、ゲートが前記第2NMOSトランジスタのドレインと接続し、ドレインが第2出力端子に接続した第4NMOSトランジスタと、一方端が前記第3NMOSトランジスタのドレインに接続し、他方端が前記第1電源電位に接続してなる第2定電流回路と、一方端が前記第4NMOSトランジスタのドレインに接続し、他方端が前記第1電源電位に接続してなる第3定電流回路と、を備えてなり、前記正帰還回路部が、ドレインが前記第4NMOSトランジスタのドレインに接続し、ゲートが前記第3NMOSトランジスタのドレインに接続した第3PMOSトランジスタと、ドレインが前記第3NMOSトランジスタのドレインに接続し、ゲートが前記第4NMOSトランジスタのドレインに接続した第4PMOSトランジスタと、一方端が前記第3PMOSトランジスタと前記第4PMOSトランジスタのソースに共通に接続し、他方端が前記第1電源電位に接続してなる第4定電流回路と、を備えてなることを第2の特徴とする。   Furthermore, the hysteresis comparator circuit according to the present invention includes a differential input circuit unit, a differential output circuit unit, and a positive feedback circuit unit, and the differential input circuit unit has a source connected to the second power supply potential. A first NMOS transistor having a gate and drain connected; a source connected to the second power supply potential; a second NMOS transistor having a gate and drain connected; and a drain connected to the drain of the first NMOS transistor; A first PMOS transistor connected to the input terminal; a drain connected to the drain of the second NMOS transistor; a gate connected to the second input terminal; and one end connected to a source of the first PMOS transistor and the second PMOS transistor. Are connected in common and the other end has a first potential higher than the second power supply potential. A first constant current circuit connected to a source potential, wherein the differential output circuit unit has a source connected to the second power supply potential, a gate connected to the drain of the first NMOS transistor, A third NMOS transistor having a drain connected to the first output terminal, a source connected to the second power supply potential, a gate connected to the drain of the second NMOS transistor, and a drain connected to the second output terminal; A second constant current circuit having one end connected to the drain of the third NMOS transistor and the other end connected to the first power supply potential; one end connected to the drain of the fourth NMOS transistor; A third constant current circuit connected to the first power supply potential, the positive feedback circuit section having a drain connected to the fourth NMOS transistor. A third PMOS transistor having a gate connected to a drain of the third NMOS transistor, a drain connected to a drain of the third NMOS transistor, and a gate connected to a drain of the fourth NMOS transistor; A fourth constant current circuit having one end connected in common to the sources of the third PMOS transistor and the fourth PMOS transistor and the other end connected to the first power supply potential. Features.

上記第1の特徴構成のヒステリシスコンパレータ回路における、PMOSトランジスタとNMOSトランジスタの電導型を反転させ、更に、第1電源電位と第2電源電位を入れ替えることにより、第1の特徴構成のヒステリシスコンパレータ回路と対称な第2の特徴構成のヒステリシスコンパレータ回路が得られる。従って、第2の特徴構成のヒステリシスコンパレータ回路の回路動作は、電圧レベルが反転しているだけで、実質的に第1の特徴構成のヒステリシスコンパレータ回路と同じであり、出力電圧振幅をほぼ第1電源電位と第2電源電位間の電圧範囲にまで広げることができ、後段の回路設計を簡単化できるヒステリシスコンパレータ回路を提供することができる。   In the hysteresis comparator circuit of the first characteristic configuration, the conductivity type of the PMOS transistor and the NMOS transistor is inverted, and the first power supply potential and the second power supply potential are switched, thereby the hysteresis comparator circuit of the first characteristic configuration A hysteresis comparator circuit having a symmetric second characteristic configuration is obtained. Accordingly, the circuit operation of the hysteresis comparator circuit having the second characteristic configuration is substantially the same as that of the hysteresis comparator circuit having the first characteristic configuration except that the voltage level is inverted, and the output voltage amplitude is substantially the same as that of the first characteristic configuration. It is possible to provide a hysteresis comparator circuit that can be expanded to a voltage range between the power supply potential and the second power supply potential, and can simplify the circuit design of the subsequent stage.

本発明に係るヒステリシスコンパレータ回路(以下、適宜「本発明回路」という。)の実施の形態につき、図面に基づいて説明する。尚、以下の説明において、入力端子名と入力電圧、及び、出力端子名と出力電圧は、対応するもの同士、同じ記号を用いて説明する。   An embodiment of a hysteresis comparator circuit according to the present invention (hereinafter referred to as “the present invention circuit” as appropriate) will be described with reference to the drawings. In the following description, the input terminal name and the input voltage, and the output terminal name and the output voltage will be described using the same symbols.

〈第1実施形態〉
図1は、本発明回路の第1実施形態を示す回路図である。図1に示すように、本発明回路は、以下のように、前段の差動入力回路部と、後段の差動出力回路部と正帰還回路部の3つの回路部で構成されている。
<First Embodiment>
FIG. 1 is a circuit diagram showing a first embodiment of the circuit of the present invention. As shown in FIG. 1, the circuit of the present invention is composed of three circuit parts, a differential input circuit part at the front stage, a differential output circuit part at the rear stage, and a positive feedback circuit part as follows.

差動入力回路部において、第1及び第2PMOSトランジスタ10,11はゲートとドレインが同電位で接続されたダイオード接続回路で構成されており、第1及び第2PMOSトランジスタ10,11のソースは第1電源電位VCC(以下、適宜「VCC」と記す。)に接続されている。また、第1及び第2PMOSトランジスタ10,11の各ドレインは、第1及び第2NMOSトランジスタ18,19の各ドレインと各別に接続されている。第1及び第2NMOSトランジスタ18,19のソースは第1定電流回路21の一方端に共通に接続され、第1定電流回路21の他方端は第2電源電位である接地電位VSS(以下、適宜「VSS」と記す。)に接続されている。ここで、第1及び第2NMOSトランジスタ18,19の各ゲートが、夫々第1入力端子VIN、第2入力端子VIPに接続されている。また、第1電源電位VCCは接地電位VSS(0V)よりも高く、第1定電流回路21は、動作範囲内でほぼ一定の電流を流す定電流源として機能する。更に、第1及び第2PMOSトランジスタ10,11は同じトランジスタ特性に、第1及び第2NMOSトランジスタ18,19は同じトランジスタ特性に、夫々設定されている。   In the differential input circuit portion, the first and second PMOS transistors 10 and 11 are configured by a diode connection circuit in which the gate and the drain are connected at the same potential, and the sources of the first and second PMOS transistors 10 and 11 are the first. It is connected to a power supply potential VCC (hereinafter referred to as “VCC” as appropriate). The drains of the first and second PMOS transistors 10 and 11 are connected to the drains of the first and second NMOS transistors 18 and 19, respectively. The sources of the first and second NMOS transistors 18 and 19 are connected in common to one end of the first constant current circuit 21, and the other end of the first constant current circuit 21 is a ground potential VSS (hereinafter referred to as appropriate). ("VSS"). Here, the gates of the first and second NMOS transistors 18 and 19 are connected to the first input terminal VIN and the second input terminal VIP, respectively. Further, the first power supply potential VCC is higher than the ground potential VSS (0 V), and the first constant current circuit 21 functions as a constant current source that allows a substantially constant current to flow within the operating range. Further, the first and second PMOS transistors 10 and 11 are set to have the same transistor characteristics, and the first and second NMOS transistors 18 and 19 are set to have the same transistor characteristics.

上記差動入力回路部は2段目の差動出力回路部に接続される。具体的には、第1PMOSトランジスタ10のドレインN10は、差動出力回路部の第3PMOSトランジスタ12のゲートに接続され、第3PMOSトランジスタ12のソースはVCCに接続され、第3PMOSトラジスタ12のドレインは第2定電流回路20の一方端に接続され、第2定電流回路20の他方端はVSSに接続されている。第2PMOSトランジスタ11のドレインN11は第4PMOSトランジスタ13のゲートに接続され、第4PMOSトランジスタ13のソースはVCCに接続され、第4PMOSトランジスタ13のドレインは第3定電流回路23の一方端と接続され、第3定電流回路23の他方端はVSSと接続されている。ここで、第3及び第4PMOSトランジスタ12,13の各ドレインは、第1出力端子VON、第2出力端子VOPに接続している。第2及び第3定電流回路20,23は、動作範囲内でほぼ一定の電流を流す定電流源として機能し、両者の電流値は同じに設定されている。更に、第3及び第4PMOSトランジスタ12,13は同じトランジスタ特性に設定されている。   The differential input circuit unit is connected to the second-stage differential output circuit unit. Specifically, the drain N10 of the first PMOS transistor 10 is connected to the gate of the third PMOS transistor 12 of the differential output circuit unit, the source of the third PMOS transistor 12 is connected to VCC, and the drain of the third PMOS transistor 12 is the first drain. The second constant current circuit 20 is connected to one end, and the other end of the second constant current circuit 20 is connected to VSS. The drain N11 of the second PMOS transistor 11 is connected to the gate of the fourth PMOS transistor 13, the source of the fourth PMOS transistor 13 is connected to VCC, the drain of the fourth PMOS transistor 13 is connected to one end of the third constant current circuit 23, The other end of the third constant current circuit 23 is connected to VSS. Here, the drains of the third and fourth PMOS transistors 12 and 13 are connected to the first output terminal VON and the second output terminal VOP. The second and third constant current circuits 20 and 23 function as constant current sources that allow a substantially constant current to flow within the operating range, and the current values of both are set to be the same. Further, the third and fourth PMOS transistors 12 and 13 are set to have the same transistor characteristics.

正帰還回路部において、第1出力端子VONの出力電圧に比例して差動出力回路部のオフセット電位を調整するため、第1出力端子VONが第3NMOSトラジスタ16のゲートと第4NMOSトラジスタ17のドレインに接続され、第2出力端子VOPの出力電圧に比例して差動出力回路部のオフセット電位を調整するため、第2出力端子VOPが第3NMOSトラジスタ16のドレインと第4NMOSトラジスタ17のゲートに接続され、これらオフセット調整用に設けられた第3及び第4NMOSトランジスタ16,17のソースは第4定電流回路22の一方端に接続され、第4定電流回路22の他方端はVSSに接続されている。ここで、第4定電流回路22は、動作範囲内でほぼ一定の電流を流す定電流源として機能し、第3及び第4NMOSトランジスタ16,17は同じトランジスタ特性に設定されている。   In the positive feedback circuit section, the first output terminal VON adjusts the offset potential of the differential output circuit section in proportion to the output voltage of the first output terminal VON, so that the first output terminal VON is the gate of the third NMOS transistor 16 and the drain of the fourth NMOS transistor 17. And the second output terminal VOP is connected to the drain of the third NMOS transistor 16 and the gate of the fourth NMOS transistor 17 in order to adjust the offset potential of the differential output circuit portion in proportion to the output voltage of the second output terminal VOP. The sources of the third and fourth NMOS transistors 16 and 17 provided for offset adjustment are connected to one end of the fourth constant current circuit 22, and the other end of the fourth constant current circuit 22 is connected to VSS. Yes. Here, the fourth constant current circuit 22 functions as a constant current source for supplying a substantially constant current within the operating range, and the third and fourth NMOS transistors 16 and 17 are set to have the same transistor characteristics.

次に、本発明回路の動作を説明する。先ず、第1入力端子VINの第1入力電圧(被比較入力電圧)VINがVIN1で、第2出力電圧(正側出力電圧)VOPに対し、VIN1>VIPの場合を想定する。   Next, the operation of the circuit of the present invention will be described. First, a case is assumed where the first input voltage (compared input voltage) VIN of the first input terminal VIN is VIN1, and VIN1> VIP with respect to the second output voltage (positive output voltage) VOP.

第1NMOSトランジスタ18のゲートに入力される第1入力電圧VIN1が、第2NMOSトランジスタ19のゲートに入力される第2入力電圧VIPよりも高く、第1出力端子VONの第1出力電圧(負側出力電圧)VONがVCCと同一レベル、第2出力端子VOPの第2出力電圧(正側出力電圧)VOPが接地電位VSSになっている場合、第1NMOSトランジスタ18のゲート側に加わる第1入力電圧VIN1よりも第2NMOSトランジスタ19のゲート側に加わる第2入力電圧VIPが低いので、第1定電流回路21を流れる電流I21が第1NMOSトランジスタ18を通して流れる。これより第1PMOSトランジスタ10のダイオード接続されたドレインN10の電位レベルが下がり、第3PMOSトランジスタ12はドレイン電流を流す方向に状態が遷移する。また差動出力回路部はソース接地増幅回路として構成されており、ドレインN10にゲートを接続した第3PMOSトランジスタ12のオン抵抗をr12とし、第2定電流回路20の内部抵抗をr20とすると、増幅率Avは、Av=−gm×(r20//r12)と大きいので、第1出力電圧VONは殆どVCCに固定される。このとき、第4NMOSトランジスタ17は、第2出力電圧VOPが接地電位VSSになっているためオンせず、第1出力電圧VONに影響は与えない。   The first input voltage VIN1 input to the gate of the first NMOS transistor 18 is higher than the second input voltage VIP input to the gate of the second NMOS transistor 19, and the first output voltage (negative output) of the first output terminal VON. Voltage) When VON is at the same level as VCC and the second output voltage (positive output voltage) VOP of the second output terminal VOP is at the ground potential VSS, the first input voltage VIN1 applied to the gate side of the first NMOS transistor 18 Since the second input voltage VIP applied to the gate side of the second NMOS transistor 19 is lower than that, the current I21 flowing through the first constant current circuit 21 flows through the first NMOS transistor 18. As a result, the potential level of the diode-connected drain N10 of the first PMOS transistor 10 decreases, and the state of the third PMOS transistor 12 changes in the direction in which the drain current flows. The differential output circuit unit is configured as a source grounded amplifier circuit. When the on-resistance of the third PMOS transistor 12 whose gate is connected to the drain N10 is r12 and the internal resistance of the second constant current circuit 20 is r20, the amplification is performed. Since the rate Av is as large as Av = −gm × (r20 // r12), the first output voltage VON is almost fixed at VCC. At this time, the fourth NMOS transistor 17 is not turned on because the second output voltage VOP is at the ground potential VSS, and does not affect the first output voltage VON.

逆に、第2PMOSトランジスタ11のダイオード接続されたドレインN11の電位レベルは上がり、第4PMOSトランジスタ13はドレイン電流を流さない方向に状態が遷移する。また差動出力回路部はソース接地増幅回路として構成されており、ドレインN11にゲートを接続した第4PMOSトランジスタ13のオン抵抗をr13とし、第3定電流回路23の内部抵抗をr23とすると、増幅率Avは、上記同様に、Av=−gm×(r13//r23)となり、第2出力電圧VOPはほぼ接地電位VSSに固定される。このとき、第1出力電圧VONは殆どVCCの電位レベルにあり、第3NMOSトランジスタ16のドレインが第2出力端子VOPに接続されていることから、第3NMOSトランジスタ16のオン抵抗をr16とすると、第2出力電圧VOPのオフセットレベルは、VOFFSET−r16×I22だけ下げられることになる。ここで、I22は、第4定電流回路22を流れる電流である。 Conversely, the potential level of the diode-connected drain N11 of the second PMOS transistor 11 rises, and the state of the fourth PMOS transistor 13 changes in a direction in which no drain current flows. The differential output circuit unit is configured as a source grounded amplifier circuit. When the on-resistance of the fourth PMOS transistor 13 whose gate is connected to the drain N11 is r13 and the internal resistance of the third constant current circuit 23 is r23, the amplification is performed. The rate Av is Av = −gm × (r13 // r23) as described above, and the second output voltage VOP is substantially fixed at the ground potential VSS. At this time, the first output voltage VON is almost at the potential level of VCC, and since the drain of the third NMOS transistor 16 is connected to the second output terminal VOP, the on-resistance of the third NMOS transistor 16 is r16. The offset level of the two output voltage VOP is lowered by V OFFSET −r16 × I22. Here, I 22 is a current flowing through the fourth constant current circuit 22.

次に、VIN=VIN2、VIN2<VIPの場合を想定する。第2NMOSトランジスタ19に入力される第2入力電圧VIPが第1NMOSトランジスタ18に入力される第1入力電圧VIN2よりも高く、第2出力電圧VOPがVCCと同一レベル、第1出力電圧VONが接地電位VSSになっている場合、第2NMOSトランジスタ19のゲート側に加わる第2入力電圧VIPよりも第1NMOSトランジスタ18のゲート側に加わる第1入力電圧VIN2が低いので、第1定電流回路21を流れる電流I21が第2NMOSトランジスタ19を通して流れる。これより第2PMOSトランジスタ11のダイオード接続されたドレインN11の電位レベルが下がり、第4PMOSトランジスタ13はドレイン電流を流す方向に状態が遷移する。また差動出力回路部はソース接地増幅回路として構成されており、増幅率Avは、Av=−gm×(r13//r23)であるので、第2出力電圧VOPは殆どVCCの電位レベルに固定される。このとき、第3NMOSトランジスタ16は、第1出力電圧VONが接地電位VSSになっているためオンせず、第2出力電圧VOPに影響は与えない。   Next, it is assumed that VIN = VIN2 and VIN2 <VIP. The second input voltage VIP input to the second NMOS transistor 19 is higher than the first input voltage VIN2 input to the first NMOS transistor 18, the second output voltage VOP is the same level as VCC, and the first output voltage VON is the ground potential. In the case of VSS, since the first input voltage VIN2 applied to the gate side of the first NMOS transistor 18 is lower than the second input voltage VIP applied to the gate side of the second NMOS transistor 19, the current flowing through the first constant current circuit 21 I 21 flows through the second NMOS transistor 19. As a result, the potential level of the diode-connected drain N11 of the second PMOS transistor 11 decreases, and the state of the fourth PMOS transistor 13 changes in the direction in which the drain current flows. The differential output circuit section is configured as a common-source amplifier circuit, and the amplification factor Av is Av = −gm × (r13 // r23). Therefore, the second output voltage VOP is almost fixed at the potential level of VCC. Is done. At this time, the third NMOS transistor 16 does not turn on because the first output voltage VON is at the ground potential VSS, and does not affect the second output voltage VOP.

逆に、第1PMOSトランジスタ10のダイオード接続されたドレインN10の電位レベルは上がり、第3PMOSトランジスタ12は電流を流さない方向に状態が遷移する。また差動出力回路部はソース接地増幅回路として構成されており、増幅率Avは、Av=−gm×(r20//r12)となり、第1出力電圧VONはほぼ接地電位VSSに固定される。このとき、第2出力電圧VOPは殆どVCCの電位レベルにあり、第4NMOSトランジスタ17のドレインが第1出力端子VONに接続されていることから、第4NMOSトランジスタ17のオン抵抗をr17とすると、第1出力電圧VONのオフセットレベルは、VOFFSET−r17×I22だけ下げられることになる。 Conversely, the potential level of the diode-connected drain N10 of the first PMOS transistor 10 rises, and the state of the third PMOS transistor 12 changes in a direction in which no current flows. The differential output circuit unit is configured as a source-grounded amplifier circuit. The amplification factor Av is Av = −gm × (r20 // r12), and the first output voltage VON is substantially fixed at the ground potential VSS. At this time, the second output voltage VOP is almost at the potential level of VCC, and the drain of the fourth NMOS transistor 17 is connected to the first output terminal VON. The offset level of one output voltage VON is lowered by V OFFSET −r17 × I22.

また、第3及び第4NMOSトランジスタ16,17の各オン抵抗r16,r17は、同一サイズのトランジスタを使っており特性が同じであることから、本発明回路のヒステリシス幅VHISは、以下の数8で表され、ヒステリシス特性を持たせることができる。   Further, since the on-resistances r16 and r17 of the third and fourth NMOS transistors 16 and 17 use transistors of the same size and have the same characteristics, the hysteresis width VHIS of the circuit of the present invention is expressed by the following equation (8). Expressed and can have hysteresis characteristics.

(数8)
VHIS=VHIS1−VHIS2
=(VOFFSET−r16×I22)−(VOFFSET−r17×I22)
=2×r16×I22
(Equation 8)
VHIS = VHIS1-VHIS2
= (V OFFSET −r16 × I22) − (V OFFSET −r17 × I22)
= 2 × r16 × I22

次に、図5に示す従来のヒステリシスコンパレータと図1に示す本発明回路における、回路シミュレータSPICEによるトランジェント解析結果を図2に示す。図2では、出力振幅の比較のため、夫々一方の差動出力端子の電圧波形のみを示している。尚、上記トランジェント解析では、第1電源電位VCCは3.3V、第2電源電位VSSは接地電位0Vとしている。   Next, FIG. 2 shows a transient analysis result by the circuit simulator SPICE in the conventional hysteresis comparator shown in FIG. 5 and the circuit of the present invention shown in FIG. In FIG. 2, only the voltage waveform of one differential output terminal is shown for comparison of output amplitude. In the transient analysis, the first power supply potential VCC is 3.3 V, and the second power supply potential VSS is the ground potential 0 V.

図2から明らかなように、従来のヒステリシスコンパレータでは、その出力振幅が1.9V〜3.2V(つまり、{VCC−R4×(I6+I7)}〜VCC)の幅で振幅しているのに対し、本発明回路においては、0V〜3.1V(≒VCC)までの振幅をしているのが分かる。補足ではあるが、本発明回路における出力振幅の上限電圧が、第1電源電位レベルの3.3Vより0.2V程低い3.1Vとなっているのは、第2または第3定電流回路20,23の電流に相当する第3または第4PMOSトランジスタ12,13のドレイン電圧Vds分の電圧降下があるためである。   As is clear from FIG. 2, in the conventional hysteresis comparator, the output amplitude is 1.9 V to 3.2 V (that is, {VCC−R4 × (I6 + I7)} to VCC). In the circuit of the present invention, it can be seen that the amplitude is from 0 V to 3.1 V (≈VCC). As a supplement, the upper limit voltage of the output amplitude in the circuit of the present invention is 3.1 V which is about 0.2 V lower than the first power supply potential level of 3.3 V. The second or third constant current circuit 20 This is because there is a voltage drop corresponding to the drain voltage Vds of the third or fourth PMOS transistors 12 and 13 corresponding to the current of.

〈第2実施形態〉
図3は、本発明回路の第2実施形態を示す回路図である。図1に示す第1実施形態と異なる点は、第1実施形態では、差動信号入力がNMOSトランジスタに入力されていた構成であるのに対して、第2実施形態では、差動信号入力がPMOSトランジスタに入力されている。このため、第2実施形態では、第1実施形態における全てのNMOSトランジスタをPMOSトランジスタに、第1実施形態の全てのPMOSトランジスタをNMOSトランジスタに変換し、第1電源電位VCCを第2電源電位VSSに、第2電源電位VSSを第1電源電位VCCに、それぞれ置き換えた構成である。
Second Embodiment
FIG. 3 is a circuit diagram showing a second embodiment of the circuit of the present invention. The difference from the first embodiment shown in FIG. 1 is that the differential signal input is input to the NMOS transistor in the first embodiment, whereas the differential signal input is different in the second embodiment. Input to the PMOS transistor. For this reason, in the second embodiment, all NMOS transistors in the first embodiment are converted to PMOS transistors, all PMOS transistors in the first embodiment are converted to NMOS transistors, and the first power supply potential VCC is converted to the second power supply potential VSS. In addition, the second power supply potential VSS is replaced with the first power supply potential VCC.

この第2実施形態の本発明回路は、図3に示すように、以下のように構成されている。   The circuit of the present invention according to the second embodiment is configured as follows, as shown in FIG.

差動入力回路部において、第1及び第2NMOSトランジスタ24,25はゲートとドレインが同電位で接続されたダイオード接続回路で構成されており、第1及び第2NMOSトランジスタ24,25のソースは第2電源電位VSSに接続されている。また、第1及び第2NMOSトランジスタ24,25の各ドレインは、第1及び第2PMOSトランジスタ30,31の各ドレインと各別に接続されている。第1及び第2PMOSトランジスタ30,31のソースは第1定電流回路33の一方端に共通に接続され、第1定電流回路33の他方端は第1電源電位VCCに接続されている。ここで、第1及び第2PMOSトランジスタ30,31の各ゲートが、夫々第1入力端子VIN、第2入力端子VIPに接続されている。また、第1電源電位VCCは接地電位VSS(0V)よりも高く、第1定電流回路33は、動作範囲内でほぼ一定の電流を流す定電流源として機能する。更に、第1及び第2NMOSトランジスタ24,25は同じトランジスタ特性に、第1及び第2PMOSトランジスタ30,31は同じトランジスタ特性に、夫々設定されている。   In the differential input circuit section, the first and second NMOS transistors 24 and 25 are configured by a diode connection circuit in which the gate and the drain are connected at the same potential, and the sources of the first and second NMOS transistors 24 and 25 are the second. It is connected to the power supply potential VSS. The drains of the first and second NMOS transistors 24 and 25 are connected to the drains of the first and second PMOS transistors 30 and 31, respectively. The sources of the first and second PMOS transistors 30 and 31 are commonly connected to one end of the first constant current circuit 33, and the other end of the first constant current circuit 33 is connected to the first power supply potential VCC. Here, the gates of the first and second PMOS transistors 30 and 31 are connected to the first input terminal VIN and the second input terminal VIP, respectively. Further, the first power supply potential VCC is higher than the ground potential VSS (0 V), and the first constant current circuit 33 functions as a constant current source that allows a substantially constant current to flow within the operating range. Further, the first and second NMOS transistors 24 and 25 are set to have the same transistor characteristics, and the first and second PMOS transistors 30 and 31 are set to have the same transistor characteristics.

上記差動入力回路部は2段目の差動出力回路部に接続される。具体的には、第1NMOSトランジスタ24のドレインN24は、差動出力回路部の第3NMOSトランジスタ26のゲートに接続され、第3NMOSトランジスタ26のソースはVSSに接続され、第3NMOSトラジスタ26のドレインは第2定電流回路32の一方端に接続され、第2定電流回路32の他方端はVCCに接続されている。第2NMOSトランジスタ25のドレインN25は第4NMOSトランジスタ27のゲートに接続され、第4NMOSトランジスタ27のソースはVSSに接続され、第4NMOSトランジスタ27のドレインは第3定電流回路35の一方端と接続され、第3定電流回路35の他方端はVCCと接続されている。ここで、第3及び第4NMOSトランジスタ26,27の各ドレインは、第1出力端子VON、第2出力端子VOPに接続している。第2及び第3定電流回路32,35は、動作範囲内でほぼ一定の電流を流す定電流源として機能し、両者の電流値は同じに設定されている。更に、第3及び第4NMOSトランジスタ26,27は同じトランジスタ特性に設定されている。   The differential input circuit unit is connected to the second-stage differential output circuit unit. Specifically, the drain N24 of the first NMOS transistor 24 is connected to the gate of the third NMOS transistor 26 of the differential output circuit section, the source of the third NMOS transistor 26 is connected to VSS, and the drain of the third NMOS transistor 26 is the second drain. The second constant current circuit 32 is connected to one end, and the other end of the second constant current circuit 32 is connected to VCC. The drain N25 of the second NMOS transistor 25 is connected to the gate of the fourth NMOS transistor 27, the source of the fourth NMOS transistor 27 is connected to VSS, the drain of the fourth NMOS transistor 27 is connected to one end of the third constant current circuit 35, The other end of the third constant current circuit 35 is connected to VCC. Here, the drains of the third and fourth NMOS transistors 26 and 27 are connected to the first output terminal VON and the second output terminal VOP. The second and third constant current circuits 32 and 35 function as constant current sources that flow a substantially constant current within the operating range, and the current values of both are set to be the same. Further, the third and fourth NMOS transistors 26 and 27 are set to have the same transistor characteristics.

正帰還回路部において、第1出力端子VONの出力電圧に比例して差動出力回路部のオフセット電位を調整するため、第1出力端子VONが第3PMOSトラジスタ28のゲートと第4PMOSトラジスタ29のドレインに接続され、第2出力端子VOPの出力電圧に比例して差動出力回路部のオフセット電位を調整するため、第2出力端子VOPが第3PMOSトラジスタ28のドレインと第4PMOSトラジスタ29のゲートに接続され、これらオフセット調整用に設けられた第3及び第4PMOSトランジスタ28,29のソースは第4定電流回路34の一方端に接続され、第4定電流回路34の他方端はVCCに接続されている。ここで、第4定電流回路34は、動作範囲内でほぼ一定の電流を流す定電流源として機能し、第3及び第4PMOSトランジスタ28,29は同じトランジスタ特性に設定されている。   In the positive feedback circuit section, the first output terminal VON adjusts the offset potential of the differential output circuit section in proportion to the output voltage of the first output terminal VON, so that the first output terminal VON is the gate of the third PMOS transistor 28 and the drain of the fourth PMOS transistor 29. And the second output terminal VOP is connected to the drain of the third PMOS transistor 28 and the gate of the fourth PMOS transistor 29 in order to adjust the offset potential of the differential output circuit portion in proportion to the output voltage of the second output terminal VOP. The sources of the third and fourth PMOS transistors 28 and 29 provided for offset adjustment are connected to one end of the fourth constant current circuit 34, and the other end of the fourth constant current circuit 34 is connected to VCC. Yes. Here, the fourth constant current circuit 34 functions as a constant current source for supplying a substantially constant current within the operating range, and the third and fourth PMOS transistors 28 and 29 are set to have the same transistor characteristics.

尚、図3に示す第2実施形態の本発明回路の動作は、図1に示す第1実施形態の本発明回路の動作と、電圧レベルが第1電源電位VCCと第2電源電位VSSの間で上下反転している他は、全く同様である。   The operation of the inventive circuit of the second embodiment shown in FIG. 3 is the same as that of the inventive circuit of the first embodiment shown in FIG. 1, and the voltage level is between the first power supply potential VCC and the second power supply potential VSS. Is exactly the same except that it is flipped upside down.

本発明に係るヒステリシスコンパレータ回路の第1実施形態における回路図。1 is a circuit diagram of a first embodiment of a hysteresis comparator circuit according to the present invention. 図1に示す本発明に係るヒステリシスコンパレータ回路と図5に示す従来のヒステリシスコンパレータにおける出力振幅を比較表示する電圧波形図。FIG. 6 is a voltage waveform diagram for comparing and displaying output amplitudes in the hysteresis comparator circuit according to the present invention shown in FIG. 1 and the conventional hysteresis comparator shown in FIG. 5. 本発明に係るヒステリシスコンパレータ回路の第2実施形態における回路図。The circuit diagram in 2nd Embodiment of the hysteresis comparator circuit which concerns on this invention. 従来のコンパレータの基本回路構成を示す回路図。The circuit diagram which shows the basic circuit structure of the conventional comparator. 従来のヒステリシスコンパレータの一例を示す回路図。The circuit diagram which shows an example of the conventional hysteresis comparator.

符号の説明Explanation of symbols

10,30: 第1PMOSトランジスタ(第1実施形態,第2実施形態)
11,31: 第2PMOSトランジスタ(第1実施形態,第2実施形態)
12,28: 第3PMOSトランジスタ(第1実施形態,第2実施形態)
13,29: 第4PMOSトランジスタ(第1実施形態,第2実施形態)
18,24: 第1NMOSトランジスタ(第1実施形態,第2実施形態)
19,25: 第2NMOSトランジスタ(第1実施形態,第2実施形態)
16,26: 第3NMOSトランジスタ(第1実施形態,第2実施形態)
17,27: 第4NMOSトランジスタ(第1実施形態,第2実施形態)
21,33: 第1定電流回路(第1実施形態,第2実施形態)
20,32: 第2定電流回路(第1実施形態,第2実施形態)
23,35: 第3定電流回路(第1実施形態,第2実施形態)
22,34: 第4定電流回路(第1実施形態,第2実施形態)
N10: 第1PMOSトランジスタのドレイン(第1実施形態)
N11: 第2PMOSトランジスタのドレイン(第1実施形態)
N24: 第1NMOSトランジスタのドレイン(第1実施形態)
N25: 第2NMOSトランジスタのドレイン(第1実施形態)
VIN: 第1入力端子または第1入力電圧(被比較入力電圧)
VIP: 第2入力端子または第2入力電圧(比較入力電圧)
VON: 第1出力端子または第1出力電圧(負側出力電圧)
VOP: 第2出力端子または第2出力電圧(正側出力電圧)
VCC: 第1電源電位
VSS: 第2電源電位(接地電位)
10, 30: First PMOS transistor (first embodiment, second embodiment)
11, 31: Second PMOS transistor (first embodiment, second embodiment)
12, 28: Third PMOS transistor (first embodiment, second embodiment)
13, 29: Fourth PMOS transistor (first embodiment, second embodiment)
18, 24: first NMOS transistor (first embodiment, second embodiment)
19, 25: second NMOS transistor (first embodiment, second embodiment)
16, 26: third NMOS transistor (first embodiment, second embodiment)
17, 27: Fourth NMOS transistor (first embodiment, second embodiment)
21, 33: First constant current circuit (first embodiment, second embodiment)
20, 32: second constant current circuit (first embodiment, second embodiment)
23, 35: Third constant current circuit (first embodiment, second embodiment)
22, 34: Fourth constant current circuit (first embodiment, second embodiment)
N10: drain of the first PMOS transistor (first embodiment)
N11: drain of the second PMOS transistor (first embodiment)
N24: Drain of the first NMOS transistor (first embodiment)
N25: drain of the second NMOS transistor (first embodiment)
VIN: First input terminal or first input voltage (compared input voltage)
VIP: Second input terminal or second input voltage (comparison input voltage)
VON: First output terminal or first output voltage (negative output voltage)
VOP: Second output terminal or second output voltage (positive output voltage)
VCC: first power supply potential VSS: second power supply potential (ground potential)

Claims (3)

差動入力回路部と差動出力回路部と正帰還回路部とを備えてなり、
前記差動入力回路部は、
ソースが第1電源電位に接続し、ゲートとドレインが接続した第1PMOSトランジスタと、
ソースが前記第1電源電位に接続し、ゲートとドレインが接続した第2PMOSトランジスタと、
ドレインが前記第1PMOSトランジスタのドレインに接続し、ゲートが第1入力端子に接続した第1NMOSトランジスタと、
ドレインが前記第2PMOSトランジスタのドレインに接続し、ゲートが第2入力端子に接続した第2NMOSトランジスタと、
一方端が前記第1NMOSトランジスタと前記第2NMOSトランジスタのソースに共通に接続し、他方端が前記第1電源電位より低電位の第2電源電位に接続してなる第1定電流回路と、を備えてなり、
前記差動出力回路部は、
ソースが前記第1電源電位に接続し、ゲートが前記第1PMOSトランジスタのドレインと接続し、ドレインが第1出力端子に接続した第3PMOSトランジスタと、
ソースが前記第1電源電位に接続し、ゲートが前記第2PMOSトランジスタのドレインと接続し、ドレインが第2出力端子に接続した第4PMOSトランジスタと、
一方端が前記第3PMOSトランジスタのドレインに接続し、他方端が前記第2電源電位に接続してなる第2定電流回路と、
一方端が前記第4PMOSトランジスタのドレインに接続し、他方端が前記第2電源電位に接続してなる第3定電流回路と、を備えてなり、
前記正帰還回路部は、
ドレインが前記第4PMOSトランジスタのドレインに接続し、ゲートが前記第3PMOSトランジスタのドレインに接続した第3NMOSトランジスタと、
ドレインが前記第3PMOSトランジスタのドレインに接続し、ゲートが前記第4PMOSトランジスタのドレインに接続した第4NMOSトランジスタと、
一方端が前記第3NMOSトランジスタと前記第4NMOSトランジスタのソースに共通に接続し、他方端が前記第2電源電位に接続してなる第4定電流回路と、を備えてなることを特徴とするヒステリシスコンパレータ回路。
A differential input circuit unit, a differential output circuit unit, and a positive feedback circuit unit;
The differential input circuit section is
A first PMOS transistor having a source connected to a first power supply potential and a gate and a drain connected;
A second PMOS transistor having a source connected to the first power supply potential and a gate and drain connected;
A first NMOS transistor having a drain connected to the drain of the first PMOS transistor and a gate connected to the first input terminal;
A second NMOS transistor having a drain connected to the drain of the second PMOS transistor and a gate connected to a second input terminal;
A first constant current circuit having one end connected in common to the sources of the first NMOS transistor and the second NMOS transistor and the other end connected to a second power supply potential lower than the first power supply potential. And
The differential output circuit section is
A third PMOS transistor having a source connected to the first power supply potential, a gate connected to the drain of the first PMOS transistor, and a drain connected to the first output terminal;
A fourth PMOS transistor having a source connected to the first power supply potential, a gate connected to the drain of the second PMOS transistor, and a drain connected to the second output terminal;
A second constant current circuit having one end connected to the drain of the third PMOS transistor and the other end connected to the second power supply potential;
A third constant current circuit having one end connected to the drain of the fourth PMOS transistor and the other end connected to the second power supply potential;
The positive feedback circuit section is
A third NMOS transistor having a drain connected to the drain of the fourth PMOS transistor and a gate connected to the drain of the third PMOS transistor;
A fourth NMOS transistor having a drain connected to the drain of the third PMOS transistor and a gate connected to the drain of the fourth PMOS transistor;
A fourth constant current circuit having one end connected in common to the sources of the third NMOS transistor and the fourth NMOS transistor and the other end connected to the second power supply potential. Comparator circuit.
差動入力回路部と差動出力回路部と正帰還回路部とを備えてなり、
前記差動入力回路部は、
ソースが第2電源電位に接続し、ゲートとドレインが接続した第1NMOSトランジスタと、
ソースが前記第2電源電位に接続し、ゲートとドレインが接続した第2NMOSトランジスタと、
ドレインが前記第1NMOSトランジスタのドレインに接続し、ゲートが第1入力端子に接続した第1PMOSトランジスタと、
ドレインが前記第2NMOSトランジスタのドレインに接続し、ゲートが第2入力端子に接続した第2PMOSトランジスタと、
一方端が前記第1PMOSトランジスタと前記第2PMOSトランジスタのソースに共通に接続し、他方端が前記第2電源電位より高電位の第1電源電位に接続してなる第1定電流回路と、を備えてなり、
前記差動出力回路部は、
ソースが前記第2電源電位に接続し、ゲートが前記第1NMOSトランジスタのドレインと接続し、ドレインが第1出力端子に接続した第3NMOSトランジスタと、
ソースが前記第2電源電位に接続し、ゲートが前記第2NMOSトランジスタのドレインと接続し、ドレインが第2出力端子に接続した第4NMOSトランジスタと、
一方端が前記第3NMOSトランジスタのドレインに接続し、他方端が前記第1電源電位に接続してなる第2定電流回路と、
一方端が前記第4NMOSトランジスタのドレインに接続し、他方端が前記第1電源電位に接続してなる第3定電流回路と、を備えてなり、
前記正帰還回路部は、
ドレインが前記第4NMOSトランジスタのドレインに接続し、ゲートが前記第3NMOSトランジスタのドレインに接続した第3PMOSトランジスタと、
ドレインが前記第3NMOSトランジスタのドレインに接続し、ゲートが前記第4NMOSトランジスタのドレインに接続した第4PMOSトランジスタと、
一方端が前記第3PMOSトランジスタと前記第4PMOSトランジスタのソースに共通に接続し、他方端が前記第1電源電位に接続してなる第4定電流回路と、を備えてなることを特徴とするヒステリシスコンパレータ回路。
A differential input circuit unit, a differential output circuit unit, and a positive feedback circuit unit;
The differential input circuit section is
A first NMOS transistor having a source connected to the second power supply potential and a gate and drain connected;
A second NMOS transistor having a source connected to the second power supply potential and a gate and a drain connected;
A first PMOS transistor having a drain connected to the drain of the first NMOS transistor and a gate connected to the first input terminal;
A second PMOS transistor having a drain connected to the drain of the second NMOS transistor and a gate connected to the second input terminal;
A first constant current circuit having one end connected in common to the sources of the first PMOS transistor and the second PMOS transistor and the other end connected to a first power supply potential higher than the second power supply potential. And
The differential output circuit section is
A third NMOS transistor having a source connected to the second power supply potential, a gate connected to the drain of the first NMOS transistor, and a drain connected to the first output terminal;
A fourth NMOS transistor having a source connected to the second power supply potential, a gate connected to the drain of the second NMOS transistor, and a drain connected to the second output terminal;
A second constant current circuit having one end connected to the drain of the third NMOS transistor and the other end connected to the first power supply potential;
A third constant current circuit having one end connected to the drain of the fourth NMOS transistor and the other end connected to the first power supply potential;
The positive feedback circuit section is
A third PMOS transistor having a drain connected to the drain of the fourth NMOS transistor and a gate connected to the drain of the third NMOS transistor;
A fourth PMOS transistor having a drain connected to the drain of the third NMOS transistor and a gate connected to the drain of the fourth NMOS transistor;
And a fourth constant current circuit having one end connected in common to the sources of the third PMOS transistor and the fourth PMOS transistor and the other end connected to the first power supply potential. Comparator circuit.
前記第1電源電位と前記第2電源電位の何れか一方が接地電位であることを特徴とする請求項1または2に記載のヒステリシスコンパレータ回路。   3. The hysteresis comparator circuit according to claim 1, wherein one of the first power supply potential and the second power supply potential is a ground potential. 4.
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