JP2008512026A - ２つの供給電圧を比較するためのデバイスおよび方法 - Google Patents

Abstract

供給電圧（Ｖ_１、Ｖ_２）のための２つの入力（１、２）と、信号を出力するための１つの出力（８）とを含み、２つの供給電圧（Ｖ_１、Ｖ_２）を比較するための、供給電圧（Ｖ_１、Ｖ_２）の大きさにかかわらず、常に、正しい結果を出すデバイス（１００）を提供するため、デバイス（１００）が、互いに調整された２つの電圧／電流変換器（３、４）と、２つのそれぞれ関連付けられたカレントミラー（５、６）と、反射された電流（３、１４）に関する電流比較器（７）と、２つのデジタル出力（１０、１１）を有する、出力（８）に配置されたインバータ（９）とを有することが、提案される。また、対応する方法も、明記される。

Description

本発明は、供給電圧のための２つの入力と、信号を出力するための１つの出力とを含む、２つの供給電圧を比較するためのデバイスに関し、また、対応する方法にも関する。

集積回路の形態の超小型電子構成要素が、幅広い技術分野で使用されている。電源供給の諸目的で、１つまたは複数の供給電圧が、これらの構成要素に印加される。適切なデバイス群が、正しい供給電圧を選択し、確認するのに使用される。電圧の大きさが、演算増幅器を使用して互いに比較される、電子機器の供給電圧を比較するためのデバイスが、知られている。その場合、そのような演算増幅器は、第１の供給電圧が第２の供給電圧より大きいかどうかを確かめるのに使用されることだけしか可能でないという欠点が、生じる。これらのデバイスは、第２の供給電圧を第１の供給電圧と比較することに関しては、満足の行く結果をもたらさない。

ＵＳ２００３／０１２８０５４ Ａ１は、電圧が、差動増幅器およびカレントミラーを使用して比較される、２つの電圧を比較するためのデバイスを開示する。この場合、デバイスに印加される電圧は、トランジスタを使用してそれぞれ電流に変換されて、ダイオード群の形態のカレントミラー群において反射されて、電流の大きさを互いに比較するようにする。使用される出力信号は、ダイオード群の中を流れる電流の１つ、またはダイオード群に印加された電圧、またはそれらの間の差である。

ＵＳ２００４／００３２２４３ Ａ１が、デバイスの入力にそれぞれが印加される２つの供給電圧を比較するためのデバイスを説明する。ＰＭＯＳトランジスタ群、およびオプションとしてＮＭＯＳトランジスタ群が、デバイス内のカレントミラー群として使用され、１つの電圧が、トランジスタ群の各トランジスタに送られる。それら２つの電圧のいずれがより大きいかに依存して、０または１という信号が、デバイスのデジタル出力において出力される。このデバイスは、比較的複雑な設計であり、多数のトランジスタ、および互いに接続されなければならない、さらなる構成要素群を要する。

本発明の目的は、２つの供給電圧を比較するためのデバイスを提供することであり、そのデバイスは、それら２つの電圧のいずれがより大きいかを信頼できる形で確かめるのに使用されることが可能であり、そのデバイスは、単純な設計である。対応する方法が、さらに明記される。

以上の諸目的は、請求項１および請求項６に明記される諸特徴によって達せられる。

本発明の中核の概念は、デバイスが、基本的に、３つのアセンブリ、すなわち、下流のカレントミラーをそれぞれが有する、互いに調整された２つの電圧／電流変換器と、反射された電流に関する電流比較器と、２つのデジタル信号を生成するためのインバータと、から成り、そのインバータが、出力の下流に配置されることに存する。このケースでは、２つの供給電圧がそれぞれ、当業者に知られている形で電圧／電流変換器において電流に変換され、これらの電流が、次いで、やはり当業者に知られているカレントミラー群を介して反射される。２つの変換器は、互いに調整されて、それらの変換器が、同一の形で電流を生じさせるようになる。このことは、それらの変換器のそれぞれに同一の電圧が印加されると、それら２つの変換器はそれぞれ、同一の電流の強さを生じさせることを意味する。供給電圧は、この場合、同期した形で電流に変換される。これらの反射された電流は、次いで、電流比較器に送られ、比較器が、それらの電流の強さを比較して、それらの強さから、供給電圧の大きさの比を推定するようにする。電流比較器は、それ自体知られている任意の形で、または、好ましくは、以下に説明されるとおり、設計されてもよい。出力信号が、電流比較器の出力に存在し、その出力信号は、電流または供給電圧の大きさの比を推定するように既に使用されることが可能である。しかしながら、本発明によれば、インバータが、この出力の下流に、接続される。その出力自体、信号を読み取ることができるだけ十分なドライバ能力を有さないからである。ノードにおける電位に依存して、インバータは、それ自体知られている形で、２つのデジタル出力信号を２つの出力において生じさせ、これら２つの出力がそれぞれ、０または１によって占められると、それら２つの供給電圧のいずれがより大きいかについての情報が、推定される。

本発明の利点は、電圧／電流変換器と、およびカレントミラー群と、電流比較器とから基本的に構成されるトランジスタ群の適切な設計を所与として、非常に正確な切り替えポイントが設定されることが可能であることに存する。このことは、供給電圧のわずかな差でさえ、信頼できる形で確かめられることが可能であることを意味する。さらに、より大きい、またはより小さい供給電圧が、デバイスに、それら２つの入力のいずれで供給されてもよく、本方法は、それら２つの供給電圧のいずれがより大きいかにかかわらず、実行されることが可能である。

本発明の有利な諸実施形態は、従属請求項においてそれぞれ特徴付けられる。

好ましくは、電流比較器は、ＰＭＯＳトランジスタとＮＭＯＳトランジスタとを含む。それぞれのトランジスタの既知の特性のため、このことは、それら２つの異なるトランジスタでは、異なる供給電圧、またはそれらの電圧から生じさせられる電流に応じて、異なる出力信号がそれぞれ生成され、それらの信号が、次に、それらのトランジスタを接続するノードに送られ、そのノードが、出力の役割をすることを意味する。インバータは、この出力の下流に接続される。

１つの有利な実施形態によれば、電圧／電流変換器において生じさせられた電流は、第１の供給電圧に関連する電流が、ＰＭＯＳトランジスタの中を流れ、第２の供給電圧に関連する電流が、ＮＭＯＳトランジスタの中を流れて、明確な出力信号を得るようにするような形で、それらの変換器の下流に接続されたカレントミラー群を介して、それぞれ反射される。

適切に設計されたトランジスタ群により、第２の供給電圧の電位が、ノードに存在すること、さもなければ、ノードが、接地であることが、いずれの供給電圧がより大きいかに応じて可能である。この出力における信号は、このため、十分に異なり、下流のインバータが、正しいデジタル結果を送出することを確実にする。

供給電圧の大きさの比を比較するため、トランジスタのミラー比が、設定されることが可能であることが提案される。そして、電圧／電流変換器において生じさせられた電流は、そのミラー比でそれぞれ反射される。例えば、それらのトランジスタのミラー比は、１：１から１：２までに設定されることが可能である。このため、例えば、第２の可変の供給電圧がいつから、第１の供給電圧の半分より大きいのかが、確かめられることが可能である。このケースでは、線形特性を有する電圧／電流変換器が使用されるものと理解され、このことは、変換器において生じさせられる電流が、供給電圧に比例することを意味する。

２つの供給電圧を比較するためのデバイスは、好ましくは、集積回路に関連付けられ、または集積回路に組み込まれさえして、その集積回路に外部から供給される供給電圧の大きさを比較して、対応する出力信号を送出するようにされることが当業者には明白である。このため、所望される用途に、例えば、電力を電子構成要素に供給するのに適切な供給電圧を選択することが可能である。本発明によるデバイスおよび方法は、とりわけ、チップ上に配置された集積回路を含む、ますます使用されるスマートカードにおいて使用されてもよく、その集積回路により、様々な機能が実行される、または制御されることが可能である。この目的で、これらのスマートカードは、読み取り装置に挿入され、チップが、読み取り装置からの様々な供給電圧にさらされる。

本発明は、図面に示される実施形態の実施例に関連してさらに説明されるが、その実施例に、本発明は、限定されない。

図１に示された、２つの供給電圧Ｖ_１、Ｖ_２を比較するためのデバイス１００が、２つの入力１、２を有し、入力１、２に、供給電圧Ｖ_１、Ｖ_２が、それぞれ印加される。互いに調整された２つの電圧／電流変換器３、４において、電流Ｉ_１、Ｉ_２が、供給電圧Ｖ_１、Ｖ_２から、それぞれ生じさせられ、変換器３、４は、好ましくは、線形であり、供給電圧Ｖ_１、Ｖ_２を、電流Ｉ_１、Ｉ_２から直接に推定することができるようになっている。カレントミラー５、６が、変換器３、４の下流にそれぞれ配置され、これらのカレントミラーは、トランジスタ群によって、当業者に知られている方法で形成される。

反射された電流Ｉ_３、Ｉ_４が、電流Ｉ_３、Ｉ_４の大きさに関して、電流比較器７において、それ自体知られている方法で互いに比較され、電流比較器７は、好ましくは、第１の電流Ｉ_３、または第１の供給電圧Ｖ_１のためのＰＭＯＳトランジスタと、第２の電流Ｉ_４、または第２の供給電圧Ｖ_２のためのＮＭＯＳトランジスタとを有し、電流Ｉ_３または電圧Ｖ_１、および電流Ｉ_４または電圧Ｖ_２は、これらのトランジスタをそれぞれ通過させられる。これら２つのトランジスタは、互いにノードを介して接続される。したがって、供給電圧Ｖ_２または接地の電位が、電流比較器７の出力８におけるこのノードに、それら２つの供給電圧Ｖ_１、Ｖ_２のいずれがより大きいかに応じて、存在する。

インバータ９が、出力８の、つまり、そのノードの下流に接続され、このインバータは、０または１という値を、２つのデジタル出力１０、１１を介して、そのノードにおける電位に応じてそれぞれ出力する。供給電圧Ｖ_１、Ｖ_２の大きさの比が、このため、これらの出力１０、１１における値から推定されることが可能である。

カレントミラー５、６におけるトランジスタのミラー比が、可変であるように設定された場合、供給電圧Ｖ_１、Ｖ_２の大きさの相対比率もまた、推定されることが可能である。例えば、第１のカレントミラー５におけるトランジスタの、第２のカレントミラー６におけるトランジスタに対するミラー比が、１：１から１：２までに設定された場合、デジタル出力信号が変化することにより、供給電圧Ｖ_２がいつ、供給電圧Ｖ_１の半分より大きいかが、確かめられることが可能である。

デバイスを示す概略図である。

符号の説明

１ 入力
２ 入力
３ 電圧／電流変換器
４ 電圧／電流変換器
５ カレントミラー
６ カレントミラー
７ 電流比較器
８ 出力
９ インバータ
１０ 出力
１１ 出力
１００ デバイス
Ｖ_ｉ 供給電圧
Ｉ_ｉ 電流

Claims (10)

1. 供給電圧（Ｖ_１、Ｖ_２）のための２つの入力（１、２）と、信号を出力するための１つの出力（８）とを含む前記２つの供給電圧（Ｖ_１、Ｖ_２）を比較するためのデバイス（１００）であって、
   前記デバイス（１００）は、互いに調整された２つの電圧／電流変換器（３、４）と、２つのそれぞれ関連付けられたカレントミラー（５、６）とを有し、
   反射された電流（Ｉ_３、Ｉ_４）のための電流比較器（７）が備えられ、
   ２つのデジタル出力（１０、１１）を有するインバータ（９）が、前記出力（８）に配置されることを特徴とするデバイス（１００）。
2. 前記電流比較器（７）は、ＰＭＯＳトランジスタと、ＮＭＯＳトランジスタとを含むことを特徴とする請求項１に記載のデバイス。
3. 前記反射された電流の１つ（Ｉ_３）は、前記ＰＭＯＳトランジスタを通過させられることが可能であり、前記反射された電流の他方（Ｉ_４）は、前記ＮＭＯＳトランジスタを通過させられることが可能であることを特徴とする請求項２に記載のデバイス。
4. 電位（Ｖ_２）または地電位が、前記電流比較器（７）の前記出力（８）において生じさせられることが可能であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のデバイス。
5. 前記カレントミラー（５、６）のミラー比が、設定されることが可能であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のデバイス。
6. デバイス（１００）において、供給電圧（Ｖ_１、Ｖ_２）が、２つの入力（１、２）に印加され、信号が、出力（８）において出力される前記２つの供給電圧（Ｖ_１、Ｖ_２）を比較する方法であって、
   前記供給電圧（Ｖ_１、Ｖ_２）は、互いに調整された２つの電圧／電流変換器（３、４）において電流（Ｉ_１、Ｉ_２）に変換され、これらの電流は、２つのカレントミラー（５、６）において反射されて、電流（Ｉ_３、Ｉ_４）を形成し、前記反射された電流（Ｉ_３、Ｉ_４）は、電流比較器（７）において比較され、デジタル出力信号が、２つのデジタル出力（１０、１１）を有するインバータ（９）における前記出力（８）において生成されることを特徴とする方法。
7. 前記電流比較器（７）において、前記電流（Ｉ_３、Ｉ_４）は、ＰＭＯＳトランジスタおよびＮＭＯＳトランジスタを通過させられることを特徴とする請求項６に記載の方法。
8. 前記第１の反射された電流（Ｉ_３）は、前記ＰＭＯＳトランジスタを通過させられ、前記第２の反射された電流（Ｉ_４）は、前記ＮＭＯＳトランジスタを通過させられることを特徴とする請求項７に記載の方法。
9. 前記供給電圧（Ｖ_２）の電位、または地電位が、前記電流比較器（７）の前記出力（８）において生じさせられることを特徴とする請求項６から８のいずれかに記載の方法。
10. 前記カレントミラー（５、６）のミラー比が、設定されることを特徴とする請求項６から９のいずれかに記載の方法。

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