JP2024043401A - comparator - Google Patents

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JP2024043401A JP2022148572A JP2022148572A JP2024043401A JP 2024043401 A JP2024043401 A JP 2024043401A JP 2022148572 A JP2022148572 A JP 2022148572A JP 2022148572 A JP2022148572 A JP 2022148572A JP 2024043401 A JP2024043401 A JP 2024043401A
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晴彦 吉田
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Abstract

Figure 2024043401000001

【課題】回路電流を増加させることなく、応答特性を改善したコンパレータを提供する。
【解決手段】遷移期間検出部4が、第1のフォールデッドカスコード部31の第1の出力段及び第2のフォールデッドカスコード部32の第2の出力段の出力である接続ノードA,Bが反転する遷移期間以外にトランジスタM101又はM102のドレイン電流IM101又はIM102を定電流発生部5に供給し、遷移期間にドレイン電流IM101又はIM102を遮断する。定電流発生部5が、遷移期間検出部4からドレイン電流IM101又はIM102が供給されると、トランジスタM51,M11のドレイン電流IM51,IM11を減らす。
【選択図】図1

Figure 2024043401000001

The present invention provides a comparator with improved response characteristics without increasing circuit current.
SOLUTION: A transition period detection unit 4 detects connection nodes A and B, which are outputs of a first output stage of a first folded cascode unit 31 and a second output stage of a second folded cascode unit 32. The drain current I M101 or I M102 of the transistor M101 or M102 is supplied to the constant current generating section 5 except during the transition period of inversion, and the drain current I M101 or I M102 is cut off during the transition period. When the constant current generator 5 receives the drain current I M101 or I M102 from the transition period detector 4, it reduces the drain currents I M51 and I M11 of the transistors M51 and M11 .
[Selection diagram] Figure 1

Description

本発明は、コンパレータに関する。 The present invention relates to a comparator.

地球温暖化の原因は、COのような温暖効果ガスの濃度上昇により、大気の温室効果が強まったことによると考えられており、通信情報化社会の急速な進展に伴い、電子機器の低消費電力化も大きな課題になってきている。電子機器には多くの半導体集積回路が使用されており、半導体集積回路に幅広く使われるコンパレータは、応答速度と消費電流が主要な性能として挙げられる。コンパレータの応答速度と消費電流は反比例の関係にあることから、消費電流を増加させずに入力信号に対する応答特性を改善し、地球温暖化の抑制に貢献しようとするものである。 It is believed that global warming is caused by the greenhouse effect of the atmosphere being intensified by the increase in the concentration of greenhouse gases such as CO2 , and with the rapid development of the information and communication society, reducing the power consumption of electronic devices has become a major issue. Many semiconductor integrated circuits are used in electronic devices, and the main performance of comparators, which are widely used in semiconductor integrated circuits, is their response speed and current consumption. Since the response speed and current consumption of a comparator are inversely proportional to each other, this technology aims to improve the response characteristics to an input signal without increasing the current consumption, thereby contributing to the suppression of global warming.

半導体集積回路に用いられるコンパレータとして、図6に示すような回路が知られている(例えば、特許文献1など参照)。図6に示されているコンパレータ100は、差動入力部102と、フォールデッドカスコード部103と、定電流発生部105と、出力回路106とを主たる構成要素として構成される。また、このような回路構成のコンパレータにおいては、定電流発生部105で生成される電流を増加させることで、応答特性が改善される。 A circuit as shown in FIG. 6 is known as a comparator used in a semiconductor integrated circuit (see, for example, Patent Document 1). The comparator 100 shown in FIG. 6 is configured with a differential input section 102, a folded cascode section 103, a constant current generation section 105, and an output circuit 106 as main components. Further, in a comparator having such a circuit configuration, response characteristics are improved by increasing the current generated by the constant current generating section 105.

差動入力部102は、ソースが共通接続された差動トランジスタM1,M2と、そのドレインに各々接続された負荷抵抗器R1,R2と、差動トランジスタM1,M2の共通ソースと正電源電圧VDDとの間に接続された定電流を供給するトランジスタM12とにより構成されている。 The differential input section 102 includes differential transistors M1 and M2 whose sources are commonly connected, load resistors R1 and R2 whose drains are respectively connected, and a common source between the differential transistors M1 and M2 and a positive power supply voltage VDD. A transistor M12 is connected between the transistor M12 and the transistor M12, which supplies a constant current.

フォールデッドカスコード部103は、負荷抵抗器R1,R2と各々ソースが接続されたトランジスタM3,M4と、そのドレインと正電源電圧VDDとの間に各々接続された定電流を供給するトランジスタM13,M14と、ドレイン及びゲートがトランジスタM4のドレインに接続され、ソースがトランジスタM4のゲートに接続されたトランジスタM5とを有している。フォールデッドカスコード部103においては、トランジスタM3とトランジスタM4とをカレントミラー接続して、トランジスタM4のドレインとトランジスタM14のドレインとの接続点より、出力を取り出すように構成されている。 The folded cascode section 103 includes transistors M3 and M4 whose sources are connected to load resistors R1 and R2, respectively, and transistors M13 and M14 which supply a constant current and are connected between their drains and a positive power supply voltage VDD, respectively. and a transistor M5 whose drain and gate are connected to the drain of the transistor M4, and whose source is connected to the gate of the transistor M4. In the folded cascode section 103, the transistor M3 and the transistor M4 are connected in a current mirror manner, and the output is taken out from the connection point between the drain of the transistor M4 and the drain of the transistor M14.

出力回路106は、ゲートがフォールデッドカスコード部103の出力に接続され、ソースが負電源電圧VSSに接続されたトランジスタM6と、そのドレインと正電源電圧VDDとの間に接続された定電流源61とから成り、トランジスタM6と定電流源61との接続点より、出力信号VOUTを取り出すように構成されている。 The output circuit 106 includes a transistor M6 whose gate is connected to the output of the folded cascode unit 103 and whose source is connected to the negative power supply voltage VSS, and a constant current source 61 connected between its drain and the positive power supply voltage VDD. It is configured such that the output signal VOUT is taken out from the connection point between the transistor M6 and the constant current source 61.

また、トランジスタM5は、トランジスタM6のゲート電位の上昇を抑制し、伝搬遅延時間が短縮されると共に、伝搬遅延時間の電源電圧依存性を改善させている(例えば、非特許文献1など参照)。 Further, the transistor M5 suppresses the rise in the gate potential of the transistor M6, shortens the propagation delay time, and improves the power supply voltage dependence of the propagation delay time (see, for example, Non-Patent Document 1).

定電流発生部105は、抵抗器R5と、ソースが抵抗器R5を介して負電源電圧VSSに接続され、ゲートにバイアス電位VBが印加されたトランジスタM51とにより構成されている。定電流発生部105で生成された電流は、トランジスタM11にカレントミラー接続されたトランジスタM12,M13,M14を介して、差動入力部102とフォールデッドカスコード部103に各々電流を供給している。 The constant current generating section 105 includes a resistor R5 and a transistor M51 whose source is connected to the negative power supply voltage VSS via the resistor R5 and whose gate is applied with a bias potential VB. The current generated by the constant current generating section 105 is supplied to the differential input section 102 and the folded cascode section 103 through transistors M12, M13, and M14 connected in a current mirror to the transistor M11.

特許第4677284号公報Patent No. 4677284

吉田晴彦著 CMOSアナログIC回路の実務設計 CQ出版社 2010年 (p144、図4.10)Haruhiko Yoshida, Practical Design of CMOS Analog IC Circuits, CQ Publishing, 2010 (p144, Figure 4.10)

上述の構成を有する従来のコンパレータは、応答特性を改善するためには、回路電流を増加させないといけないという課題があった。 Conventional comparators with the above configuration had the problem that the circuit current had to be increased to improve the response characteristics.

発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、回路電流を増加させることなく、応答特性を改善したコンパレータを提供することにある。 The invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and its purpose is to provide a comparator with improved response characteristics without increasing circuit current.

前述した目的を達成するために、本発明に係るコンパレータは、下記[1]~[10]を特徴としている。
[1]
第1の入力電位及び第2の入力電位の電位差に応じた電流比の電流が各々流れる第1の差動トランジスタ及び第2の差動トランジスタと、前記第1の差動トランジスタに直列接続された第1の負荷抵抗器と、前記第2の差動トランジスタに直列接続された第2の負荷抵抗器とを有する差動入力部と、
前記第1の差動トランジスタにフォールデッドカスコード接続された第3のトランジスタと、前記第2の差動トランジスタにフォールデッドカスコード接続された第4のトランジスタとを有し、前記第4のトランジスタが第1の出力段を構成する第1のフォールデッドカスコード部と、
前記第2の差動トランジスタにフォールデッドカスコード接続された第5のトランジスタと、前記第1の差動トランジスタにフォールデッドカスコード接続された第6のトランジスタとを有し、前記第6のトランジスタが第2の出力段を構成する第2のフォールデッドカスコード部と、
前記第1の出力段及び前記第2の出力段の出力に接続されて出力信号を出力する出力回路と、
前記差動入力部と、前記第1のフォールデッドカスコード部及び第2のフォールデッドカスコード部へ各々供給する第1の電流を生成する電流発生部と、
前記第1の出力段及び前記第2の出力段の出力が反転する遷移期間以外に第2の電流を前記電流発生部に供給し、前記遷移期間に前記第2の電流を遮断する遷移期間検出部とを備え、
前記電流発生部が、前記遷移期間検出部から前記第2の電流が供給されると、前記第1の電流を減らす、
コンパレータであること。
[2]
[1]に記載のコンパレータにおいて、
前記電流発生部が、第7のトランジスタと、前記第7のトランジスタに直列接続された第3の抵抗器と、前記第3の抵抗器に直列接続された第4の抵抗器とを有し、
前記第7のトランジスタのソース又はエミッタが前記第3の抵抗器に接続され、
前記第7のトランジスタのゲート又はベースに第3の入力電位が供給される端子が接続され、
前記第4の抵抗器のみに前記第2の電流が供給され、
前記第7のトランジスタに流れる電流が前記第1の電流として生成される
コンパレータであること。
[3]
[1]に記載のコンパレータにおいて、
前記電流発生部が、第8のトランジスタと、前記第8のトランジスタに直列接続された第5の抵抗器と、第9のトランジスタと、前記第9のトランジスタの直列接続された第6の抵抗器とを備え、
前記第8のトランジスタ及び前記第5の抵抗器と、前記第9のトランジスタ及び前記第6の抵抗器とが並列接続され、
前記第8のトランジスタのソース又はエミッタが前記第5の抵抗器に接続され、
前記第8のトランジスタのゲート又はベースに第3の入力電位が供給される端子が接続され、
前記第9のトランジスタのソース又はエミッタが前記第6の抵抗器に接続され、
前記第9のトランジスタのゲート又はベースに前記第3の入力電位が供給される前記端子が接続され、
前記第6の抵抗器のみに前記第2の電流が供給され、
前記第8のトランジスタ及び前記第9のトランジスタに流れる電流の和が前記第1の電流として生成される、
コンパレータであること。
[4]
[1]に記載のコンパレータにおいて、
前記遷移期間検出部が、第10のトランジスタ及び第11のトランジスタを有し、
前記第10のトランジスタのソース又はエミッタが前記第1の出力段の出力に接続され、ゲート又はベースが前記第3のトランジスタのドレイン又はコレクタに接続され、
前記第11のトランジスタのソース又はエミッタが前記第2の出力段の出力に接続され、ゲート又はベースが前記第5のトランジスタのドレイン又はコレクタに接続され、
前記第10のトランジスタ及び前記第11のトランジスタのそれぞれのドレイン又はコレクタが前記電流発生部に接続された、
コンパレータであること。
[5]
[1]に記載のコンパレータにおいて、
前記遷移期間検出部が、第12のトランジスタ及び第13のトランジスタを有し、
前記第12のトランジスタのソース又はエミッタが前記第1の出力段の出力に接続され、ゲート又はベースが前記第3のトランジスタのソース又はエミッタに接続され、
前記第13のトランジスタのソース又はエミッタが前記第2の出力段の出力に接続され、ゲート又はベースが前記第5のトランジスタのソース又はエミッタに接続され、
前記第12のトランジスタ及び前記第13のトランジスタのそれぞれのドレイン又はコレクタが前記電流発生部に接続された、
コンパレータであること。
[6]
[1]に記載のコンパレータにおいて、
前記出力回路が、前記第1の出力段の出力がゲート又はベースに接続された第14のトランジスタと、
前記第2の出力段の出力がゲート又はベースに接続された第15のトランジスタと、
前記第14のトランジスタと直列接続され、ゲート又はベースが前記第15のトランジスタのドレイン又はコレクタに接続された第16のトランジスタとを有し、
前記第14のトランジスタと前記第16のトランジスタとの接続点から前記出力信号を出力する、
コンパレータであること。
[7]
[6]に記載のコンパレータにおいて、
前記出力回路が、前記第15のトランジスタと直列接続され、ゲート又はベースが前記第14のトランジスタと前記第16のトランジスタとの接続点に接続された第17のトランジスタを有する、
コンパレータであること。
[8]
[6]に記載のコンパレータにおいて、
前記第14のトランジスタ及び前記第15のトランジスタの閾値電圧が、前記第3のトランジスタ~前記第6のトランジスタの閾値電圧よりも低い、
コンパレータであること。
[9]
[1]~[8]の何れか1項に記載のコンパレータにおいて、
前記トランジスタの少なくとも1つが、電界効果トランジスタから構成されている、
コンパレータであること。
[10]
[1]~[8]の何れか1項に記載のコンパレータにおいて、
前記トランジスタの少なくとも1つが、バイポーラトランジスタから構成されている、
コンパレータであること。
In order to achieve the above-mentioned object, a comparator according to the present invention has the following features [1] to [10].
[1]
a differential input section having a first differential transistor and a second differential transistor through which currents flow, the current ratio of which corresponds to a potential difference between a first input potential and a second input potential, a first load resistor connected in series to the first differential transistor, and a second load resistor connected in series to the second differential transistor;
a first folded cascode section including a third transistor connected in a folded cascode manner to the first differential transistor and a fourth transistor connected in a folded cascode manner to the second differential transistor, the fourth transistor constituting a first output stage;
a second folded cascode section including a fifth transistor connected in a folded cascode manner to the second differential transistor and a sixth transistor connected in a folded cascode manner to the first differential transistor, the sixth transistor constituting a second output stage;
an output circuit connected to outputs of the first output stage and the second output stage to output an output signal;
a current generating section for generating a first current to be supplied to the differential input section, the first folded cascode section, and the second folded cascode section;
a transition period detection unit that supplies a second current to the current generating unit during a period other than a transition period during which the outputs of the first output stage and the second output stage are inverted, and cuts off the second current during the transition period;
the current generating unit reduces the first current when the second current is supplied from the transition period detecting unit;
It is a comparator.
[2]
The comparator according to [1],
the current generating unit has a seventh transistor, a third resistor connected in series to the seventh transistor, and a fourth resistor connected in series to the third resistor,
the source or emitter of the seventh transistor is connected to the third resistor;
a terminal to which a third input potential is supplied is connected to a gate or a base of the seventh transistor;
the second current is supplied only to the fourth resistor;
A comparator in which a current flowing through the seventh transistor is generated as the first current.
[3]
The comparator according to [1],
the current generating unit includes an eighth transistor, a fifth resistor connected in series to the eighth transistor, a ninth transistor, and a sixth resistor connected in series to the ninth transistor;
the eighth transistor and the fifth resistor are connected in parallel with the ninth transistor and the sixth resistor;
the source or emitter of the eighth transistor is connected to the fifth resistor;
a terminal to which a third input potential is supplied is connected to the gate or base of the eighth transistor;
the source or emitter of the ninth transistor is connected to the sixth resistor;
the terminal to which the third input potential is supplied is connected to a gate or a base of the ninth transistor;
the second current is supplied only to the sixth resistor;
a sum of currents flowing through the eighth transistor and the ninth transistor is generated as the first current;
It is a comparator.
[4]
The comparator according to [1],
the transition period detection unit includes a tenth transistor and an eleventh transistor,
the source or emitter of the tenth transistor is connected to the output of the first output stage, and the gate or base is connected to the drain or collector of the third transistor;
the source or emitter of the eleventh transistor is connected to the output of the second output stage, and the gate or base is connected to the drain or collector of the fifth transistor;
The drain or collector of each of the tenth transistor and the eleventh transistor is connected to the current generating unit.
It is a comparator.
[5]
The comparator according to [1],
the transition period detection unit includes a twelfth transistor and a thirteenth transistor,
the source or emitter of the twelfth transistor is connected to the output of the first output stage, and the gate or base is connected to the source or emitter of the third transistor;
the source or emitter of the thirteenth transistor is connected to the output of the second output stage, and the gate or base is connected to the source or emitter of the fifth transistor;
The drain or collector of each of the twelfth transistor and the thirteenth transistor is connected to the current generating unit.
It is a comparator.
[6]
The comparator according to [1],
the output circuit includes a fourteenth transistor having a gate or a base connected to the output of the first output stage;
a fifteenth transistor having a gate or a base connected to the output of the second output stage;
a sixteenth transistor connected in series with the fourteenth transistor, the gate or base of the sixteenth transistor being connected to the drain or collector of the fifteenth transistor;
The output signal is output from a connection point between the fourteenth transistor and the sixteenth transistor.
It is a comparator.
[7]
[6] The comparator according to the present invention,
the output circuit has a seventeenth transistor connected in series with the fifteenth transistor and having a gate or a base connected to a connection point between the fourteenth transistor and the sixteenth transistor;
It is a comparator.
[8]
[6] The comparator according to the present invention,
a threshold voltage of the fourteenth transistor and the fifteenth transistor is lower than a threshold voltage of the third transistor to the sixth transistor;
It is a comparator.
[9]
[8] The comparator according to any one of [1] to [8],
At least one of the transistors is a field effect transistor.
It is a comparator.
[10]
[8] The comparator according to any one of [1] to [8],
At least one of the transistors is a bipolar transistor.
It is a comparator.

本発明によれば、回路電流を増加させることなく、応答特性を改善したコンパレータを提供できる。 According to the present invention, a comparator with improved response characteristics can be provided without increasing circuit current.

以上、本発明について簡潔に説明した。更に、以下に説明される発明を実施するための形態(以下、「実施形態」という。)を添付の図面を参照して通読することにより、本発明の詳細は更に明確化されるであろう。 The present invention has been briefly described above. Furthermore, the details of the present invention will be further clarified by reading the mode for carrying out the invention (hereinafter referred to as "embodiment") described below with reference to the accompanying drawings. .

図1は、第1実施形態における本発明のコンパレータを示す回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram showing a comparator of the present invention in a first embodiment. 図2は、第2実施形態における本発明のコンパレータを示す回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram showing a comparator according to a second embodiment of the present invention. 図3は、第3実施形態における本発明のコンパレータを示す回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram showing a comparator according to a third embodiment of the present invention. 図4は、第4実施形態における本発明のコンパレータを示す回路図である。FIG. 4 is a circuit diagram showing a comparator of the present invention in a fourth embodiment. 図5は、第5実施形態における本発明のコンパレータを示す回路図である。FIG. 5 is a circuit diagram showing a comparator according to a fifth embodiment of the present invention. 図6は、従来のコンパレータの一例を示す回路図である。FIG. 6 is a circuit diagram showing an example of a conventional comparator.

本発明に関する具体的な実施形態について、各図を参照しながら以下に説明する。 Specific embodiments of the present invention will be described below with reference to each figure.

(第1実施形態)
まず、第1実施形態のコンパレータ1について図1を参照して説明する。同図に示すように、コンパレータ1は、反転入力端子T11に入力された反転入力電位INM(=第1の入力電位)と非反転入力端子T12に入力された非反転入力電位INP(=第2の入力電位)とを比較し、その比較結果を出力端子T3から出力する。コンパレータ1は、差動入力部2と、フォールデッドカスコード部31(=第1のフォールデッドカスコード部),フォールデッドカスコード部32(=第2のフォールデッドカスコード部)と、遷移期間検出部4と、定電流発生部5(=電流発生部)と、出力回路6とを備えている。
(First embodiment)
First, the comparator 1 of the first embodiment will be explained with reference to FIG. 1. As shown in the figure, the comparator 1 has an inverting input potential INM (=first input potential) input to the inverting input terminal T11 and a non-inverting input potential INP (=second input potential) input to the non-inverting input terminal T12. (input potential)) and outputs the comparison result from the output terminal T3. The comparator 1 includes a differential input section 2, a folded cascode section 31 (=first folded cascode section), a folded cascode section 32 (=second folded cascode section), and a transition period detection section 4. , a constant current generating section 5 (=current generating section), and an output circuit 6.

差動入力部2は、ソースが共通接続された差動トランジスタM1(=第1の差動トランジスタ),差動トランジスタM2(=第2の差動トランジスタ)と、そのドレインに各々接続された負荷抵抗器R1(=第1の負荷抵抗器),負荷抵抗器R2(=第2の負荷抵抗器)と、定電流を供給するトランジスタM12とを備えている。 The differential input section 2 includes a differential transistor M1 (=first differential transistor) and a differential transistor M2 (=second differential transistor) whose sources are commonly connected, and loads each connected to their drains. It includes a resistor R1 (=first load resistor), a load resistor R2 (=second load resistor), and a transistor M12 that supplies a constant current.

差動トランジスタM1,M2とトランジスタM12は、Pチャンネルの電界効果トランジスタから構成されている。差動トランジスタM1のゲートは、反転入力端子T11に接続され、差動トランジスタM2のゲートは、非反転入力端子T12に接続されている。差動トランジスタM1,M2のそれぞれのソースは、トランジスタM12に接続されている。 The differential transistors M1, M2 and transistor M12 are composed of P-channel field effect transistors. The gate of the differential transistor M1 is connected to the inverting input terminal T11, and the gate of the differential transistor M2 is connected to the non-inverting input terminal T12. The sources of the differential transistors M1 and M2 are connected to the transistor M12.

負荷抵抗器R1は、差動トランジスタM1のドレインと負電源端子T22との間に接続され、負電源端子T22には負電源電圧VSSが供給されている。負荷抵抗器R2は、差動トランジスタM2のドレインと負電源端子T22との間に接続されている。 The load resistor R1 is connected between the drain of the differential transistor M1 and the negative power supply terminal T22, and the negative power supply terminal T22 is supplied with the negative power supply voltage VSS. The load resistor R2 is connected between the drain of the differential transistor M2 and the negative power supply terminal T22.

トランジスタM12は、ソースが正電源端子T21に接続され、ドレインが差動トランジスタM1,M2のそれぞれのソースに接続されている。正電源端子T21には、正電源電圧VDDが供給されている。差動入力部2は、トランジスタM12が供給する電流IM12を差動トランジスタM1,M2に分流する。差動トランジスタM1,M2に流れる電流の電流比(分流比)は、反転入力電位INM及び非反転入力電位INPの電位差に応じた値となる。 The transistor M12 has a source connected to the positive power supply terminal T21, and a drain connected to the respective sources of the differential transistors M1 and M2. A positive power supply voltage VDD is supplied to the positive power supply terminal T21. The differential input section 2 shunts the current I M12 supplied by the transistor M12 to the differential transistors M1 and M2. The current ratio (division ratio) of the currents flowing through the differential transistors M1 and M2 has a value according to the potential difference between the inverting input potential INM and the non-inverting input potential INP.

フォールデッドカスコード部31は、差動トランジスタM1にフォールデッドカスコード接続されたトランジスタM31(=第3のトランジスタ)と、差動トランジスタM2にフォールデッドカスコード接続されたトランジスタM41(=第4のトランジスタ)と、トランジスタM13,M14とを備えている。 The folded cascode section 31 includes a transistor M31 (=third transistor) connected in folded cascode to the differential transistor M1, and a transistor M41 (=fourth transistor) connected in folded cascode to the differential transistor M2. , transistors M13 and M14.

トランジスタM31,M41は、Nチャンネルの電界効果トランジスタから構成され、トランジスタM13,M14は、Pチャンネルの電界効果トランジスタから構成されている。トランジスタM31は、ゲートとドレインが接続されている。トランジスタM31は、ソースが負荷抵抗器R1と差動トランジスタM1のドレインとの接続点に接続され、ドレインがトランジスタM13のドレインに接続されている。トランジスタM41は、ゲートがトランジスタM31のゲート及びドレインに接続されている。トランジスタM41は、ソースが負荷抵抗器R2と差動トランジスタM2のドレインとの接続点に接続され、ドレインがトランジスタM14のドレインに接続されている。 The transistors M31 and M41 are composed of N-channel field effect transistors, and the transistors M13 and M14 are composed of P-channel field effect transistors. The gate and drain of the transistor M31 are connected. The transistor M31 has a source connected to a connection point between the load resistor R1 and the drain of the differential transistor M1, and a drain connected to the drain of the transistor M13. The gate of the transistor M41 is connected to the gate and drain of the transistor M31. The transistor M41 has a source connected to a connection point between the load resistor R2 and the drain of the differential transistor M2, and a drain connected to the drain of the transistor M14.

トランジスタM13は、トランジスタM31のドレインと正電源端子T21との間に接続されている。トランジスタM14は、トランジスタM41のドレインと正電源端子T21との間に接続されている。 Transistor M13 is connected between the drain of transistor M31 and positive power supply terminal T21. Transistor M14 is connected between the drain of transistor M41 and positive power supply terminal T21.

フォールデッドカスコード部31においては、トランジスタM31とトランジスタM41をカレントミラー接続して、第1の出力段を構成するトランジスタM41とトランジスタM14との接続点(=接続ノードA)により、出力を取り出すように構成されている。 In the folded cascode section 31, the transistor M31 and the transistor M41 are connected in a current mirror, and the output is taken out at the connection point (=connection node A) between the transistor M41 and the transistor M14 that constitute the first output stage. It is configured.

フォールデッドカスコード部32は、差動トランジスタM2にフォールデッドカスコード接続されるトランジスタM32(=第5のトランジスタ),差動トランジスタM1にフォールデッドカスコード接続されるトランジスタM42(=第6のトランジスタ)と、トランジスタM15,M16とを備えている。 The folded cascode section 32 includes a transistor M32 (=fifth transistor) connected in folded cascode to the differential transistor M2, a transistor M42 (=sixth transistor) connected in folded cascode to the differential transistor M1, It includes transistors M15 and M16.

トランジスタM32,M42は、Nチャンネルの電界効果トランジスタから構成され、トランジスタM15,M16は、Pチャンネルの電界効果トランジスタから構成されている。トランジスタM32は、ゲートとドレインが接続されている。トランジスタM32は、ソースが負荷抵抗器R2と差動トランジスタM2のドレインとの接続点に接続され、ドレインがトランジスタM15のドレインに接続されている。トランジスタM42は、ゲートがトランジスタM32のゲート及びドレインに接続されている。トランジスタM42は、ソースが負荷抵抗器R1と差動トランジスタM1のドレインとの接続点に接続され、ドレインがトランジスタM16のドレインに接続されている。 Transistors M32 and M42 are composed of N-channel field effect transistors, and transistors M15 and M16 are composed of P-channel field effect transistors. The gate and drain of transistor M32 are connected. The source of transistor M32 is connected to the connection point between load resistor R2 and the drain of differential transistor M2, and the drain is connected to the drain of transistor M15. The gate of transistor M42 is connected to the gate and drain of transistor M32. The source of transistor M42 is connected to the connection point between load resistor R1 and the drain of differential transistor M1, and the drain is connected to the drain of transistor M16.

トランジスタM15は、トランジスタM32のドレインと正電源端子T21との間に接続されている。トランジスタM16は、トランジスタM42のドレインと正電源端子T21との間に接続されている。 Transistor M15 is connected between the drain of transistor M32 and positive power supply terminal T21. Transistor M16 is connected between the drain of transistor M42 and positive power supply terminal T21.

フォールデッドカスコード部32においては、トランジスタM32とトランジスタM42をカレントミラー接続して、第2の出力段を構成するトランジスタM42とトランジスタM16との接続点(=接続ノードB)により、出力を取り出すように構成されている。 In the folded cascode section 32, the transistor M32 and the transistor M42 are connected in a current mirror, and the output is taken out at the connection point (=connection node B) between the transistor M42 and the transistor M16 that constitutes the second output stage. It is configured.

遷移期間検出部4は、トランジスタM101(=第10のトランジスタ),トランジスタM102(=第11のトランジスタ)を備え、接続ノードA、Bの出力が反転する遷移期間でない場合、トランジスタM101,トランジスタM102のドレイン電流IM101,IM102(=第2の電流)を定電流発生部5に供給し、遷移期間にトランジスタM101,M102のドレイン電流IM101,IM102を遮断する回路である。遷移期間でない場合について詳しく説明すると、遷移期間検出部4は、負荷抵抗器R1に流れる電流よりも負荷抵抗器R2に流れる電流が多い場合、トランジスタM14から供給される電流をトランジスタM101を介して分流し、定電流発生部5に流す回路である。また、負荷抵抗器R2に流れる電流よりも負荷抵抗器R1に流れる電流が多い場合、トランジスタM16から供給される電流をトランジスタM102を介して分流し、定電流発生部5に流す回路である。 The transition period detection unit 4 includes a transistor M101 (=10th transistor) and a transistor M102 (=11th transistor), and when it is not a transition period in which the outputs of connection nodes A and B are inverted, the transistor M101 and transistor M102 are This circuit supplies drain currents I M101 and I M102 (=second current) to the constant current generating section 5, and cuts off the drain currents I M101 and I M102 of the transistors M101 and M102 during the transition period. To explain in detail the case where it is not a transition period, if the current flowing through the load resistor R2 is larger than the current flowing through the load resistor R1, the transition period detection unit 4 divides the current supplied from the transistor M14 via the transistor M101. This circuit is used to supply a constant current to the constant current generator 5. Further, when the current flowing through the load resistor R1 is larger than the current flowing through the load resistor R2, the current supplied from the transistor M16 is shunted through the transistor M102, and the current is shunted to the constant current generating section 5.

トランジスタM101,M102は、Pチャンネルの電界効果トランジスタから構成されている。トランジスタM101は、ソースが接続ノードAに接続され、ゲートがトランジスタM13のドレインとトランジスタM31のドレインとの接続点に接続されている。トランジスタM102は、ソースが接続ノードBに接続され、ゲートがトランジスタM15のドレインとトランジスタM32のドレインとの接続点に接続されている。 Transistors M101 and M102 are composed of P-channel field effect transistors. The source of transistor M101 is connected to connection node A, and the gate is connected to the connection point between the drain of transistor M13 and the drain of transistor M31. The source of transistor M102 is connected to connection node B, and the gate is connected to the connection point between the drain of transistor M15 and the drain of transistor M32.

定電流発生部5は、トランジスタM51(=第7のトランジスタ),トランジスタM11と、抵抗器R51(=第3の抵抗器),抵抗器R52(=第4の抵抗器)とを備え、バイアス端子T13(=端子)に入力されたバイアス電位VB(=第3の入力電位)に応じた定電流を生成し、差動入力部2とフォールデッドカスコード部31,32に電流を供給する定電流源回路を構成している。 The constant current generating section 5 includes a transistor M51 (=seventh transistor), a transistor M11, a resistor R51 (=third resistor), a resistor R52 (=fourth resistor), and a bias terminal. A constant current source that generates a constant current according to the bias potential VB (=third input potential) input to T13 (=terminal) and supplies current to the differential input section 2 and folded cascode sections 31 and 32. It constitutes a circuit.

トランジスタM51は、Nチャンネルの電界効果トランジスタから構成されている。トランジスタM51は、ソースが抵抗器R51に接続され、ゲートがバイアス電位VBに接続され、ドレインがトランジスタM11のドレイン及びゲートに接続されている。抵抗器R52は、抵抗器R51と負電源端子T22との間に接続され、抵抗器R51と抵抗器R52との接続点がトランジスタM101,M102のそれぞれのドレインに接続されている。 Transistor M51 is composed of an N-channel field effect transistor. The transistor M51 has a source connected to the resistor R51, a gate connected to the bias potential VB, and a drain connected to the drain and gate of the transistor M11. The resistor R52 is connected between the resistor R51 and the negative power supply terminal T22, and the connection point between the resistor R51 and the resistor R52 is connected to the respective drains of the transistors M101 and M102.

トランジスタM11は、Pチャンネルの電界効果トランジスタから構成されている。トランジスタM11は、ソースが正電源端子T21に接続され、ゲート及びドレインがトランジスタM12,M13,M14,M15,M16のゲートに接続されている。すなわち、トランジスタM12,M13,M14,M15,M16は、トランジスタM11にカレントミラー接続され、トランジスタM11に流れる電流をコピーして折り返す。 The transistor M11 is composed of a P-channel field effect transistor. The transistor M11 has a source connected to the positive power supply terminal T21, and a gate and a drain connected to the gates of the transistors M12, M13, M14, M15, and M16. That is, the transistors M12, M13, M14, M15, and M16 are connected to the transistor M11 in a current mirror, and copy and return the current flowing through the transistor M11.

出力回路6は、トランジスタM6(=第14のトランジスタ),トランジスタM7(=第15のトランジスタ),トランジスタM8(=第16のトランジスタ)と、定電流源61とを備えている。 The output circuit 6 includes a transistor M6 (= the 14th transistor), a transistor M7 (= the 15th transistor), a transistor M8 (= the 16th transistor), and a constant current source 61.

トランジスタM6,M7は、Nチャンネルの電界効果トランジスタから構成されている。トランジスタM6は、ゲートが接続ノードAに接続され、ソースが負電源端子T22に接続され、ドレインがトランジスタM8のドレイン及び出力端子T3に接続されている。トランジスタM7は、ゲートが接続ノードBに接続され、ソースが負電源端子T22に接続され、ドレインが定電流源61に接続されている。 Transistors M6 and M7 are composed of N-channel field effect transistors. The transistor M6 has a gate connected to the connection node A, a source connected to the negative power supply terminal T22, and a drain connected to the drain of the transistor M8 and the output terminal T3. The transistor M7 has a gate connected to the connection node B, a source connected to the negative power supply terminal T22, and a drain connected to the constant current source 61.

トランジスタM8は、Pチャンネルの電界効果トランジスタから構成されている。トランジスタM8は、トランジスタM6に直列接続され、ゲートがトランジスタM7のドレインと定電流源61との接続点に接続され、ソースが正電源端子T21に接続され、ドレインがトランジスタM6のドレイン及び出力端子T3に接続されている。定電流源61は、正電源端子T21とトランジスタM7のドレインとの間に接続されている。 Transistor M8 is composed of a P-channel field effect transistor. The transistor M8 is connected in series to the transistor M6, has a gate connected to the connection point between the drain of the transistor M7 and the constant current source 61, has a source connected to the positive power supply terminal T21, and has a drain connected to the drain of the transistor M6 and the output terminal T3. It is connected to the. Constant current source 61 is connected between positive power supply terminal T21 and the drain of transistor M7.

次に、上述した構成のコンパレータ1の動作について説明する。最初に、反転入力電位INMが非反転入力電位INPよりも高く、出力端子T3の出力信号VOUTがLow状態、すなわち、出力信号VOUTがほぼ負電源電圧VSSとなっている場合の動作について説明する。 Next, the operation of the comparator 1 having the above-described configuration will be explained. First, the operation will be described when the inverting input potential INM is higher than the non-inverting input potential INP and the output signal VOUT of the output terminal T3 is in the Low state, that is, the output signal VOUT is approximately at the negative power supply voltage VSS.

反転入力電位INMが非反転入力電位INPよりも高い場合、差動トランジスタM1よりも差動トランジスタM2の方に、定電流を供給するトランジスタM12からの電流IM12がより多く流れる。このため、負荷抵抗器R1での電圧降下が減少し、負荷抵抗器R2での電圧降下が増加する。 When the inverting input potential INM is higher than the non-inverting input potential INP, more current IM12 from the transistor M12 that supplies a constant current flows through the differential transistor M2 than the differential transistor M1. Therefore, the voltage drop across load resistor R1 decreases and the voltage drop across load resistor R2 increases.

そして、トランジスタM41のゲート・ソース電位差が、トランジスタM31のゲート・ソース電位差よりも小さくなり、トランジスタM41がオフ状態、トランジスタM31がオン状態となる。トランジスタM41がオフ状態となると、接続ノードAの電位は上昇する。接続ノードAの電位が上昇して、トランジスタM6のゲート・ソース電位差が閾値電圧に達すると、トランジスタM6がオンする。 Then, the gate-source potential difference of transistor M41 becomes smaller than the gate-source potential difference of transistor M31, transistor M41 turns off, and transistor M31 turns on. When transistor M41 turns off, the potential of connection node A rises. When the potential of connection node A rises and the gate-source potential difference of transistor M6 reaches the threshold voltage, transistor M6 turns on.

トランジスタM42のゲート・ソース電位差が、トランジスタM32のゲート・ソース電位差よりも大きくなり、トランジスタM42がオン状態、トランジスタM32がオフ状態となる。トランジスタM42がオン状態となると、接続ノードBの電位は低下する。接続ノードBの電位が低下して、トランジスタM7のゲート・ソース電位差が閾値電圧を下回ると、トランジスタM7がオフする。 The gate-source potential difference of transistor M42 becomes larger than the gate-source potential difference of transistor M32, transistor M42 turns on, and transistor M32 turns off. When transistor M42 turns on, the potential of connection node B drops. When the potential of connection node B drops and the gate-source potential difference of transistor M7 falls below the threshold voltage, transistor M7 turns off.

トランジスタM7がオフすると、トランジスタM7のドレイン電位が上昇する。トランジスタM7のドレイン電位が上昇すると、それに伴いトランジスタM8のゲート電位が上昇し、トランジスタM8がオフする。その結果、出力端子T3の出力信号VOUTはLow状態となる。 When transistor M7 is turned off, the drain potential of transistor M7 increases. When the drain potential of the transistor M7 rises, the gate potential of the transistor M8 rises accordingly, turning off the transistor M8. As a result, the output signal VOUT of the output terminal T3 becomes a Low state.

また、トランジスタM41がオフ状態となると、トランジスタM41のドレイン電位が上昇して、トランジスタM101がオン状態となる。トランジスタM42がオン状態となると、トランジスタM42のドレイン電位が低下して、トランジスタM102がオフ状態となる。つまり、出力端子T3の出力信号VOUTがLow状態(=非遷移期間)のときに、トランジスタM14からの電流がオン状態のトランジスタM101を介して、抵抗器R52に流れ込む。トランジスタM14からの電流は、抵抗器R51には流れない。 Further, when the transistor M41 is turned off, the drain potential of the transistor M41 increases, and the transistor M101 is turned on. When the transistor M42 is turned on, the drain potential of the transistor M42 decreases, and the transistor M102 is turned off. That is, when the output signal VOUT of the output terminal T3 is in the Low state (=non-transition period), the current from the transistor M14 flows into the resistor R52 via the transistor M101 in the on state. Current from transistor M14 does not flow through resistor R51.

次に、反転入力電位INMが非反転入力電位INPよりも低くなり、出力端子T3の出力信号VOUTがLow状態からHigh状態に遷移する遷移期間の動作について説明する。 Next, the operation during the transition period in which the inverted input potential INM becomes lower than the non-inverted input potential INP and the output signal VOUT of the output terminal T3 transits from the Low state to the High state will be described.

遷移期間においては、差動トランジスタM1に流れる電流が増加し、差動トランジスタM2に流れる電流が減少し、負荷抵抗器R1,R2の電圧降下差が小さくなる。その後、差動トランジスタM1,M2に流れる電流が等しくなり、負荷抵抗器R1,R2の電圧降下差が等しくなった後、差動トランジスタM2よりも差動トランジスタM1に流れる電流が多くなる。負荷抵抗器R1,R2の電圧降下差が小さくなると、トランジスタM41,M42が共にオンして、トランジスタM101,M102が共にオフ状態となる。このため、トランジスタM14からトランジスタM101を介して流れる電流は抵抗器R52に流れ込まない。 During the transition period, the current flowing through the differential transistor M1 increases, the current flowing through the differential transistor M2 decreases, and the voltage drop difference between the load resistors R1 and R2 becomes smaller. Thereafter, after the currents flowing through the differential transistors M1 and M2 become equal and the voltage drop difference between the load resistors R1 and R2 becomes equal, the current flowing through the differential transistor M1 becomes larger than that flowing through the differential transistor M2. When the voltage drop difference between the load resistors R1 and R2 becomes smaller, both transistors M41 and M42 are turned on, and both transistors M101 and M102 are turned off. Therefore, the current flowing from the transistor M14 through the transistor M101 does not flow into the resistor R52.

出力信号VOUTがLow状態からHigh状態に至るまでの遷移期間のトランジスタM11のドレイン電流IM11(=第1の電流)は式1で、出力信号VOUTがLow状態(=非遷移期間)のときのトランジスタM11のドレイン電流IM11_Lは式2で表される。 The drain current I M11 (=first current) of transistor M11 during the transition period when the output signal VOUT goes from a low state to a high state is expressed by Equation 1, and the drain current I M11_L of transistor M11 when the output signal VOUT is in a low state (=non-transition period) is expressed by Equation 2.

Figure 2024043401000002
Figure 2024043401000002

Figure 2024043401000003
Figure 2024043401000003

ここで、IM51は遷移期間のトランジスタM51のドレイン電流、IM51_Lは出力信号VOUTがLow状態(=非遷移期間)のトランジスタM51のドレイン電流、VBはバイアス電位、VgsM51は、トランジスタM51のゲート・ソース電位、IM101はトランジスタM101のドレイン電流である。 Here, I M51 is the drain current of transistor M51 during the transition period, I M51_L is the drain current of transistor M51 when the output signal VOUT is in the low state (=non-transition period), VB is the bias potential, V gsM51 is the gate-source potential of transistor M51, and I M101 is the drain current of transistor M101.

つまり、出力端子T3の出力信号VOUTがLow状態からHigh状態に至るまでの遷移期間に対し、出力信号VOUTがLow状態(=非遷移期間)のときは、トランジスタM11,M51のドレイン電流は減少する。これは、トランジスタM101を介して抵抗器R52へ供給される電流分、抵抗器R52の電圧降下が増加し、抵抗器R51の両端に加わる電位が減少することで、抵抗器R51に流れる電流を減らすためである。 In other words, when the output signal VOUT of the output terminal T3 is in the Low state (=non-transition period), the drain currents of the transistors M11 and M51 decrease compared to the transition period in which the output signal VOUT of the output terminal T3 goes from the Low state to the High state. . This is because the voltage drop across resistor R52 increases by the amount of current supplied to resistor R52 via transistor M101, and the potential applied across resistor R51 decreases, reducing the current flowing through resistor R51. It's for a reason.

次に、非反転入力電位INPが反転入力電位INMよりも高く、出力端子T3の出力信号VOUTがHigh状態、すなわち、出力信号VOUTがほぼ正電源電圧VDDとなっている場合の動作について説明する。 Next, the operation when the non-inverting input potential INP is higher than the inverting input potential INM and the output signal VOUT of the output terminal T3 is in a High state, that is, the output signal VOUT is approximately equal to the positive power supply voltage VDD will be described.

非反転入力電位INPが反転入力電位INMよりも高い場合、差動トランジスタM2よりも差動トランジスタM1の方に定電流を供給するトランジスタM12からの電流IM12がより多く流れる。このため、負荷抵抗器R2での電圧降下が減少し、負荷抵抗器R1での電圧降下が増加する。 When the non-inverting input potential INP is higher than the inverting input potential INM, a larger current I M12 flows from the transistor M12 that supplies a constant current to the differential transistor M1 than to the differential transistor M2, so that the voltage drop across the load resistor R2 decreases and the voltage drop across the load resistor R1 increases.

そして、トランジスタM41のゲート・ソース電位差が、トランジスタM31のゲート・ソース電位差よりも大きくなり、トランジスタM41がオン状態、トランジスタM31がオフ状態となる。トランジスタM41がオン状態となると、接続ノードAの電位は低下する。接続ノードAの電位が低下して、トランジスタM6のゲート・ソース電位差が閾値電圧を下回ると、トランジスタM6がオフする。 Then, the gate-source potential difference of the transistor M41 becomes larger than the gate-source potential difference of the transistor M31, so that the transistor M41 is turned on and the transistor M31 is turned off. When the transistor M41 is turned on, the potential of the connection node A decreases. When the potential of the connection node A decreases and the gate-source potential difference of the transistor M6 becomes less than the threshold voltage, the transistor M6 is turned off.

トランジスタM42のゲート・ソース電位差が、トランジスタM32のゲート・ソース電位差よりも小さくなり、トランジスタM42がオフ状態、トランジスタM32がオン状態となる。トランジスタM42がオフ状態となると、接続ノードBの電位は上昇する。接続ノードBの電位が上昇して、トランジスタM7のゲート・ソース電位差が閾値電圧に達すると、トランジスタM7がオンする。 The gate-source potential difference of transistor M42 becomes smaller than the gate-source potential difference of transistor M32, transistor M42 turns off, and transistor M32 turns on. When transistor M42 turns off, the potential of connection node B rises. When the potential of connection node B rises and the gate-source potential difference of transistor M7 reaches the threshold voltage, transistor M7 turns on.

トランジスタM7がオンすると、トランジスタM7のドレイン電位が低下する。トランジスタM7のドレイン電位が低下すると、それに伴いトランジスタM8のゲート電位が低下し、トランジスタM8がオンする。その結果、出力端子T3の出力信号VOUTはHigh状態となる。 When transistor M7 is turned on, the drain potential of transistor M7 drops. When the drain potential of transistor M7 drops, the gate potential of transistor M8 drops accordingly, turning transistor M8 on. As a result, the output signal VOUT of output terminal T3 goes high.

また、トランジスタM42がオフ状態となると、トランジスタM42のドレイン電位が上昇して、トランジスタM102がオン状態となる。トランジスタM41がオン状態となると、トランジスタM41のドレイン電位が下降して、トランジスタM101がオフ状態となる。つまり、出力端子T3の出力信号VOUTがHigh状態(=非遷移期間)のときに、トランジスタM16からの電流がオン状態のトランジスタM102を介して、抵抗器R52に流れ込む。 Further, when the transistor M42 is turned off, the drain potential of the transistor M42 increases, and the transistor M102 is turned on. When the transistor M41 is turned on, the drain potential of the transistor M41 decreases, and the transistor M101 is turned off. That is, when the output signal VOUT of the output terminal T3 is in the High state (=non-transition period), the current from the transistor M16 flows into the resistor R52 via the transistor M102 in the on state.

次に、反転入力電位INMが非反転入力電位INPよりも高くなり、出力端子T3の出力信号VOUTがHigh状態からLow状態に遷移する遷移期間の動作について説明する。 Next, the operation during the transition period in which the inverted input potential INM becomes higher than the non-inverted input potential INP and the output signal VOUT of the output terminal T3 transits from the High state to the Low state will be described.

遷移期間においては、差動トランジスタM1に流れる電流が減少し、差動トランジスタM2に流れる電流が増加し、負荷抵抗器R1,R2の電圧降下差が小さくなる。その後、差動トランジスタM1,M2に流れる電流が等しくなり、負荷抵抗器R1,R2の電圧降下差が等しくなった後、差動トランジスタM1よりも差動トランジスタM2に流れる電流が多くなる。負荷抵抗器R1,R2の電圧降下差が小さくなると、トランジスタM41,M42が共にオンして、トランジスタM101,M102が共にオフ状態となる。このため、トランジスタM16からトランジスタM102を介して流れる電流は抵抗器R52に流れ込まない。 During the transition period, the current flowing through the differential transistor M1 decreases, the current flowing through the differential transistor M2 increases, and the voltage drop difference between the load resistors R1 and R2 decreases. Thereafter, after the currents flowing through the differential transistors M1 and M2 become equal and the voltage drop differences between the load resistors R1 and R2 become equal, the current flowing through the differential transistor M2 becomes larger than that flowing through the differential transistor M1. When the voltage drop difference between the load resistors R1 and R2 becomes smaller, both transistors M41 and M42 are turned on, and both transistors M101 and M102 are turned off. Therefore, the current flowing from transistor M16 through transistor M102 does not flow into resistor R52.

出力信号VOUTがHigh状態からLow状態に至るまでの遷移期間のトランジスタM11のドレイン電流IM11は式1で、出力信号VOUTがHigh状態(=非遷移期間)のときのトランジスタM11のドレイン電流IM11_Hは式3で表される。 The drain current I M11 of the transistor M11 during the transition period from the High state to the Low state of the output signal VOUT is expressed by Formula 1, and the drain current I M11 of the transistor M11 when the output signal VOUT is the High state (=non-transition period) M11_H is expressed by Equation 3.

Figure 2024043401000004
Figure 2024043401000004

ここで、IM51_Hは出力信号VOUTがHigh状態(=非遷移期間)のトランジスタM51のドレイン電流、VBはバイアス電位、VgsM51は、トランジスタM51のゲート・ソース電位、IM102はトランジスタM102のドレイン電流である。 Here, I M51_H is the drain current of the transistor M51 when the output signal VOUT is in the High state (= non-transition period), VB is the bias potential, V gsM51 is the gate-source potential of the transistor M51, and I M102 is the drain current of the transistor M102. It is.

つまり、出力端子T3の出力信号VOUTがHigh状態からLow状態に至るまでの遷移期間に対し、出力信号VOUTがHigh状態(=非遷移期間)のときは、トランジスタM11,M51のドレイン電流は減少する。これは、トランジスタM102を介して抵抗器R52へ供給される電流分、抵抗器R52の電圧降下が増加し、抵抗器R51の両端に加わる電位が減少することで、抵抗器R51に流れる電流を減らすためである。 In other words, when the output signal VOUT of the output terminal T3 is in the High state (=non-transition period), the drain currents of the transistors M11 and M51 decrease compared to the transition period in which the output signal VOUT of the output terminal T3 goes from the High state to the Low state. . This is because the voltage drop across resistor R52 increases by the amount of current supplied to resistor R52 via transistor M102, and the potential applied across resistor R51 decreases, reducing the current flowing through resistor R51. It's for a reason.

すなわち、出力信号VOUTが反転する遷移期間では、トランジスタM51のドレイン電流は減少しない。言い換えると、出力信号VOUTが反転する遷移期間では、非遷移期間と比較してトランジスタM51のドレイン電流が増加する。 That is, during the transition period when the output signal VOUT is inverted, the drain current of the transistor M51 does not decrease. In other words, during the transition period when the output signal VOUT is inverted, the drain current of the transistor M51 increases compared to the non-transition period.

その結果、非遷移期間に対し遷移期間においては、トランジスタM11に流れる電流は増加し、トランジスタM11にカレントミラー接続され、トランジスタM11に流れる電流をコピーして折り返すトランジスタM12,M13,M14,M15,M16のドレイン電流も増加する。 As a result, in the transition period compared to the non-transition period, the current flowing through transistor M11 increases, and the drain currents of transistors M12, M13, M14, M15, and M16, which are current mirror connected to transistor M11 and copy and fold back the current flowing through transistor M11, also increase.

つまり、この第1実施形態におけるコンパレータ1は、フォールデッドカスコード部31,32の出力が反転する遷移期間に一時的に、差動入力部2とフォールデッドカスコード部31,32に供給する電流を増加させる。 In other words, the comparator 1 in this first embodiment temporarily increases the current supplied to the differential input section 2 and the folded cascode sections 31 and 32 during the transition period when the outputs of the folded cascode sections 31 and 32 are inverted.

したがって、消費電流を増加させることなく、応答特性が改善されるという効果が得られるものとなっている。 As a result, the response characteristics are improved without increasing current consumption.

また、上述した第1実施形態では、フォールデッドカスコード部31,32を設け、出力回路6を構成するトランジスタM6のゲートとトランジスタM7のゲートを接続ノードA,B間に生じる差動出力信号で制御させることで、出力信号VOUTが変化する応答特性も改善している。 In addition, in the first embodiment described above, folded cascode sections 31 and 32 are provided, and the gates of transistors M6 and M7 constituting the output circuit 6 are controlled by a differential output signal generated between connection nodes A and B, thereby improving the response characteristics of the change in the output signal VOUT.

なお、トランジスタM6,M7を、フォールデッドカスコード部31,32を構成するトランジスタM31,M32,M41,M42の閾値電圧よりも低いトランジスタを用いることで、トランジスタM6,M7がオフ状態からオン状態に変化する時間をより一層短縮することができる。これにより、出力回路6の応答特性をさらに改善することができる。 Note that by using transistors M6 and M7 that have a lower threshold voltage than the transistors M31, M32, M41, and M42 that constitute the folded cascode sections 31 and 32, the transistors M6 and M7 change from an off state to an on state. The time required to do so can be further reduced. Thereby, the response characteristics of the output circuit 6 can be further improved.

さらになお、出力信号VOUTがLow状態のとき、トランジスタM101は、接続ノードAの電位をトランジスタM31のゲート電位にトランジスタM101のゲート・ソース電位差を加えた電圧でクランプし、正電源電圧VDD付近まで上昇させない。これにより、トランジスタM6がオンからオフとなる時間を短くすることができ、出力信号VOUTがLow状態からHigh状態に反転する応答速度を早くすることができる。 Furthermore, when the output signal VOUT is in a low state, the transistor M101 clamps the potential of the connection node A to a voltage obtained by adding the gate potential of the transistor M31 to the gate-source potential difference of the transistor M101, and does not allow it to rise to near the positive power supply voltage VDD. This shortens the time it takes for the transistor M6 to change from on to off, and increases the response speed at which the output signal VOUT inverts from a low state to a high state.

また、出力信号VOUTがHigh状態のとき、トランジスタM102は、接続ノードBの電位をトランジスタM32のゲート電位にトランジスタM102のゲート・ソース電位差を加えた電圧でクランプし、正電源電圧VDD付近まで上昇させない。これにより、トランジスタM7がオンからオフとなる時間を短くすることができ、出力信号VOUTがHigh状態からLow状態に反転する応答速度を早くすることができる。 Furthermore, when the output signal VOUT is in a High state, the transistor M102 clamps the potential of the connection node B at a voltage equal to the gate potential of the transistor M32 plus the gate-source potential difference of the transistor M102, and does not allow it to rise to near the positive power supply voltage VDD. . Thereby, the time during which the transistor M7 is turned from on to off can be shortened, and the response speed at which the output signal VOUT is inverted from a high state to a low state can be increased.

すなわち、トランジスタM101,M102は、図6に示されているような従来のコンパレータの回路構成例におけるトランジスタM5と同様に、応答特性が改善されると共に、応答特性の電源電圧依存性を改善させる役割も果たしている。 In other words, the transistors M101 and M102, like the transistor M5 in the conventional comparator circuit configuration example shown in FIG. 6, have improved response characteristics and play a role in improving the power supply voltage dependence of the response characteristics. Also plays a role.

(第2実施形態)
次に、第2実施形態のコンパレータ1Bについて図2を参照して説明する。なお、図2において、図1に示された回路における構成要素と同一の構成要素については、同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。
Second Embodiment
Next, a comparator 1B according to a second embodiment will be described with reference to Fig. 2. In Fig. 2, the same components as those in the circuit shown in Fig. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

コンパレータ1Bは、差動入力部2と、フォールデッドカスコード部31,32と、遷移期間検出部4と、定電流発生部5と、出力回路6Bとを備えている。差動入力部2、フォールデッドカスコード部31,32、遷移期間検出部4、定電流発生部5は、上述した第1実施形態で既に説明したので、ここでは詳細な説明を省略する。 The comparator 1B includes a differential input section 2, folded cascode sections 31 and 32, a transition period detection section 4, a constant current generation section 5, and an output circuit 6B. The differential input section 2, folded cascode sections 31 and 32, transition period detection section 4, and constant current generation section 5 have already been explained in the first embodiment, so detailed explanation will be omitted here.

出力回路6Bは、トランジスタM6,M7,M8,M9を有している。第2実施形態の出力回路6Bは、第1実施形態の定電流源61をトランジスタM9(=第17のトランジスタ)に置き換えている。トランジスタM9は、Pチャンネルの電界効果トランジスタから構成されている。トランジスタM9は、ゲートが出力端子T3に接続され、ソースが正電源端子T21に接続され、ドレインがトランジスタM7のドレインに接続されている。 The output circuit 6B includes transistors M6, M7, M8, and M9. In the output circuit 6B of the second embodiment, the constant current source 61 of the first embodiment is replaced with a transistor M9 (=17th transistor). Transistor M9 is composed of a P-channel field effect transistor. The transistor M9 has a gate connected to the output terminal T3, a source connected to the positive power supply terminal T21, and a drain connected to the drain of the transistor M7.

第2実施形態のコンパレータ1Bは、後述する点を除けば、基本的には第1実施形態と同様である。 The comparator 1B of the second embodiment is basically the same as that of the first embodiment except for the points described later.

すなわち、第1実施形態においては、トランジスタM7がオン状態のときに、トランジスタM7のドレイン電流が定常電流として流れ続ける。これに対して、第2実施形態においては、トランジスタM7がオン状態のときにトランジスタM8がオン状態となり、トランジスタM9のゲート電位が上昇する。トランジスタM9のゲート電位が上昇すると、トランジスタM9がオフ状態となるため、トランジスタM7がオン状態のときにトランジスタM7のドレイン電流が定常電流として流れない。 That is, in the first embodiment, when the transistor M7 is in the on state, the drain current of the transistor M7 continues to flow as a steady current. On the other hand, in the second embodiment, when the transistor M7 is in the on state, the transistor M8 is in the on state, and the gate potential of the transistor M9 is increased. When the gate potential of the transistor M9 increases, the transistor M9 is turned off, so that the drain current of the transistor M7 does not flow as a steady current when the transistor M7 is on.

したがって、この第2実施形態におけるコンパレータ1Bは、消費電流が低減されると共に、応答特性が改善されるという効果が得られるものとなっている。 Therefore, the comparator 1B in this second embodiment has the effects of reducing current consumption and improving response characteristics.

(第3実施形態)
次に、第3実施形態のコンパレータ1Cについて図3を参照して説明する。なお、図3において、図1及び図2に示された回路における構成要素と同一の構成要素については、同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。
(Third embodiment)
Next, a comparator 1C according to the third embodiment will be described with reference to FIG. 3. In FIG. 3, the same components as those in the circuits shown in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals, and detailed explanation thereof will be omitted.

コンパレータ1Cは、差動入力部2と、フォールデッドカスコード部31,32と、遷移期間検出部4と、定電流発生部5Cと、出力回路6Bとを備えている。差動入力部2、フォールデッドカスコード部31,32、遷移期間検出部4は、上述した第1実施形態で既に説明したので、ここでは詳細な説明を省略する。出力回路6Bは、上述した第2実施形態で既に説明したので、ここでは詳細な説明を省略する。 The comparator 1C includes a differential input section 2, folded cascode sections 31 and 32, a transition period detection section 4, a constant current generation section 5C, and an output circuit 6B. The differential input section 2, folded cascode sections 31 and 32, and transition period detection section 4 have already been described in the first embodiment, so detailed explanation will be omitted here. Since the output circuit 6B has already been explained in the second embodiment, detailed explanation will be omitted here.

定電流発生部5Cは、トランジスタM51C(=第8のトランジスタ),トランジスタM52C(=第9のトランジスタ),トランジスタM11Cと、抵抗器R51C(=第5の抵抗器),抵抗器R52C(=第6の抵抗器)とを備え、バイアス電位VBに応じた定電流を生成し、差動入力部2とフォールデッドカスコード部31,32に電流を供給する定電流源回路を構成している。 The constant current generating section 5C includes a transistor M51C (=eighth transistor), a transistor M52C (=9th transistor), a transistor M11C, a resistor R51C (=fifth resistor), and a resistor R52C (=sixth transistor). (resistor)), and constitutes a constant current source circuit that generates a constant current according to the bias potential VB and supplies the current to the differential input section 2 and folded cascode sections 31 and 32.

トランジスタM51C,M52Cは、Nチャンネルの電界効果トランジスタから構成されている。トランジスタM51Cは、ソースが抵抗器R51Cを介して負電源端子T22に接続され、ゲートにバイアス電位VBが印加されている。トランジスタM52Cは、ソースが抵抗器R52Cを介して負電源端子T22に接続され、ゲートにバイアス電位VBが印加されている。 Transistors M51C and M52C are composed of N-channel field effect transistors. The source of the transistor M51C is connected to the negative power supply terminal T22 via the resistor R51C, and the bias potential VB is applied to the gate. The transistor M52C has a source connected to the negative power supply terminal T22 via a resistor R52C, and a bias potential VB applied to the gate.

トランジスタM101,M102のそれぞれのドレインは、トランジスタM52Cのソースと抵抗器R52Cとの接続点に接続されている。 The drains of transistors M101 and M102 are connected to the connection point between the source of transistor M52C and resistor R52C.

第3実施形態のコンパレータ1Cは、後述する点を除けば、基本的には第2実施形態と同様である。 The comparator 1C of the third embodiment is basically the same as that of the second embodiment except for the points described later.

出力端子T3の出力信号VOUTがLow状態(=非遷移期間)のときに、トランジスタM14からの電流がオン状態のトランジスタM101を介して、抵抗器R52Cに流れ込む。 When the output signal VOUT of the output terminal T3 is in the Low state (=non-transition period), the current from the transistor M14 flows into the resistor R52C via the transistor M101 in the on state.

出力端子T3の出力信号VOUTがHigh状態(=非遷移期間)のときに、トランジスタM16からの電流がオン状態のトランジスタM102を介して、抵抗器R52Cに流れ込む。 When the output signal VOUT of the output terminal T3 is in the High state (=non-transition period), the current from the transistor M16 flows into the resistor R52C via the transistor M102 in the on state.

出力端子T3の出力信号VOUTが反転する遷移期間では、トランジスタM101,M102が共にオフ状態となり、トランジスタM14,M16からトランジスタM101,M102を介して流れる電流は抵抗器R52Cに流れ込まない。 During the transition period in which the output signal VOUT of the output terminal T3 is inverted, both transistors M101 and M102 are turned off, and the current flowing from the transistors M14 and M16 through the transistors M101 and M102 does not flow into the resistor R52C.

出力信号VOUTが反転する遷移期間のトランジスタM11Cのドレイン電流IM11Cは式4で、出力信号VOUTがLow状態(=非遷移期間)のときのトランジスタM11Cのドレイン電流IM11C_Lは式5で、出力信号VOUTがHigh状態(=非遷移期間)のときのトランジスタM11Cのドレイン電流IM11C_Hは式6で表される。 The drain current I M11C of the transistor M11C during the transition period when the output signal VOUT is inverted is expressed by Equation 4, and the drain current I M11C_L of the transistor M11C when the output signal VOUT is in the Low state (=non-transition period) is expressed by Equation 5, and the output signal The drain current I M11C_H of the transistor M11C when VOUT is in the High state (=non-transition period) is expressed by Equation 6.

Figure 2024043401000005
Figure 2024043401000005

Figure 2024043401000006
Figure 2024043401000006

Figure 2024043401000007
Figure 2024043401000007

ここで、IM52Cは遷移期間のトランジスタM52Cのドレイン電流、IM52C_Lは出力信号VOUTがLow状態(=非遷移期間)のトランジスタM52Cのドレイン電流、IM52C_Hは出力信号VOUTがHigh状態(=非遷移期間)のトランジスタM52Cのドレイン電流、VBはバイアス電位である。 Here, I M52C is the drain current of the transistor M52C during the transition period, I M52C_L is the drain current of the transistor M52C when the output signal VOUT is in the Low state (= non-transition period), and I M52C_H is the drain current of the transistor M52C when the output signal VOUT is in the High state (= non-transition period). VB is the bias potential.

つまり、出力端子T3の出力信号VOUTが反転する遷移期間に対し、出力信号VOUTがLow状態又はHigh状態(=非遷移期間)のときは、トランジスタM11C,M52Cのドレイン電流は減少する。 That is, in contrast to the transition period in which the output signal VOUT of the output terminal T3 is inverted, when the output signal VOUT is in a Low state or a High state (=non-transition period), the drain currents of the transistors M11C and M52C decrease.

すなわち、出力信号VOUTが反転する遷移期間では、トランジスタM52Cのドレイン電流は減少しない。言い換えると、出力信号VOUTが反転する遷移期間では、非遷移期間と比較してトランジスタM52Cのドレイン電流が増加する。また、トランジスタM11Cのドレイン電流は、トランジスタM51Cのドレイン電流にトランジスタM52Cのドレイン電流を加えた電流であり、トランジスタM11Cのドレイン電流も増加する。 That is, during the transition period in which the output signal VOUT is inverted, the drain current of the transistor M52C does not decrease. In other words, during the transition period in which the output signal VOUT is inverted, the drain current of the transistor M52C increases compared to the non-transition period. Furthermore, the drain current of the transistor M11C is the sum of the drain current of the transistor M51C and the drain current of the transistor M52C, and the drain current of the transistor M11C also increases.

その結果、非遷移期間に対し遷移期間においては、トランジスタM11Cに流れる電流は増加し、トランジスタM11Cにカレントミラー接続され、トランジスタM11Cに流れる電流をコピーして折り返すトランジスタM12,M13,M14,M15,M16のドレイン電流も増加する。 As a result, in the transition period compared to the non-transition period, the current flowing through the transistor M11C increases, and the transistors M12, M13, M14, M15, M16 are connected to the transistor M11C in a current mirror and copy and fold back the current flowing through the transistor M11C. The drain current also increases.

つまり、この第3実施形態におけるコンパレータ1Cは、フォールデッドカスコード部31,32の出力が反転する遷移期間に一時的に、差動入力部2とフォールデッドカスコード部31,32に供給する電流を増加させる。 In other words, the comparator 1C in the third embodiment temporarily increases the current supplied to the differential input section 2 and the folded cascode sections 31 and 32 during the transition period when the outputs of the folded cascode sections 31 and 32 are inverted. let

したがって、消費電流を増加させることなく、応答特性が改善されるという効果が得られるものとなっている。 Therefore, the effect of improving response characteristics can be obtained without increasing current consumption.

(第4実施形態)
次に、第4実施形態のコンパレータ1Dについて図4を参照して説明する。なお、図4において、図1及び図2に示された回路における構成要素と同一の構成要素については、同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。
(Fourth embodiment)
Next, a comparator 1D according to the fourth embodiment will be described with reference to FIG. 4. In FIG. 4, the same components as those in the circuits shown in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals, and detailed explanation thereof will be omitted.

コンパレータ1Dは、差動入力部2と、フォールデッドカスコード部31,32と、遷移期間検出部4Dと、定電流発生部5と、出力回路6Bとを備えている。差動入力部2、フォールデッドカスコード部31,32、定電流発生部5は、上述した第1実施形態で既に説明したので、ここでは詳細な説明を省略する。出力回路6Bは、上述した第2実施形態で既に説明したので、ここでは詳細な説明を省略する。 The comparator 1D includes a differential input section 2, folded cascode sections 31 and 32, a transition period detection section 4D, a constant current generation section 5, and an output circuit 6B. The differential input section 2, folded cascode sections 31 and 32, and constant current generation section 5 have already been explained in the first embodiment, so detailed explanation will be omitted here. Since the output circuit 6B has already been explained in the second embodiment, detailed explanation will be omitted here.

第1実施形態の遷移期間検出部4と第4実施形態の遷移期間検出部4Dとで異なる点は、トランジスタM101D(=第12のトランジスタ),トランジスタM102D(=第13のトランジスタ)のゲートの接続である。第4実施形態のトランジスタM101Dのゲートは、トランジスタM31のソースと負荷抵抗器R1との接続点に接続されている。第4実施形態のトランジスタM102Dのゲートは、トランジスタM32のソースと負荷抵抗器R2との接続点に接続されている。 The difference between the transition period detection unit 4 of the first embodiment and the transition period detection unit 4D of the fourth embodiment is the connection of the gates of the transistor M101D (=12th transistor) and the transistor M102D (=13th transistor). It is. The gate of the transistor M101D of the fourth embodiment is connected to the connection point between the source of the transistor M31 and the load resistor R1. The gate of the transistor M102D of the fourth embodiment is connected to the connection point between the source of the transistor M32 and the load resistor R2.

第4実施形態のコンパレータ1Dは、後述する点を除けば、基本的には第2実施形態と同様である。 The comparator 1D of the fourth embodiment is basically the same as that of the second embodiment except for the points described later.

出力信号VOUTがLow状態のとき、トランジスタM101Dは、接続ノードAの電位をトランジスタM31のソース電位にトランジスタM101Dのゲート・ソース電位差を加えた電圧でクランプし、正電源電圧VDD付近まで上昇させない。これにより、トランジスタM6がオンからオフとなる時間を短くすることができ、出力信号VOUTがLow状態からHigh状態に反転する応答速度を早くすることができる。 When the output signal VOUT is in the Low state, the transistor M101D clamps the potential of the connection node A at a voltage equal to the source potential of the transistor M31 plus the gate-source potential difference of the transistor M101D, and does not allow it to rise to near the positive power supply voltage VDD. As a result, the time during which the transistor M6 turns from on to off can be shortened, and the response speed at which the output signal VOUT is inverted from a low state to a high state can be increased.

また、出力信号VOUTがHigh状態のとき、トランジスタM102Dは、接続ノードBの電位をトランジスタM32のソース電位にトランジスタM102Dのゲート・ソース電位差を加えた電圧でクランプし、正電源電圧VDD付近まで上昇させない。これにより、トランジスタM7がオンからオフとなる時間を短くすることができ、出力信号VOUTがHigh状態からLow状態に反転する応答速度を早くすることができる。 Furthermore, when the output signal VOUT is in a High state, the transistor M102D clamps the potential of the connection node B to the voltage obtained by adding the gate-source potential difference of the transistor M102D to the source potential of the transistor M32, and does not allow it to rise to near the positive power supply voltage VDD. . Thereby, the time during which the transistor M7 is turned from on to off can be shortened, and the response speed at which the output signal VOUT is inverted from a high state to a low state can be increased.

すなわち、トランジスタM101D,M102Dは、図6に示されているような従来のコンパレータの回路構成例におけるトランジスタM5と同様に、応答特性が改善されると共に、応答特性の電源電圧依存性を改善させる役割も果たしている。 In other words, the transistors M101D and M102D, like the transistor M5 in the conventional comparator circuit configuration example shown in FIG. 6, have improved response characteristics and play a role in improving the power supply voltage dependence of the response characteristics. Also plays a role.

つまり、遷移期間検出部4Dは、接続ノードA,Bが上昇したときにクランプされる電圧値が異なる点を除けば、基本的には遷移期間検出部4と同様である。 In other words, the transition period detection section 4D is basically the same as the transition period detection section 4, except that the voltage value clamped when the connection nodes A and B rise is different.

したがって、この第4実施形態におけるコンパレータ1Dは、消費電流を増加させることなく、応答特性が改善されるという効果が得られるものとなっている。 Therefore, the comparator 1D in the fourth embodiment has the effect of improving response characteristics without increasing current consumption.

また、上述した第4実施形態では、トランジスタM101DのゲートはトランジスタM31のソースと負荷抵抗器R1との接続点に接続され、トランジスタM102DのゲートはトランジスタM32のソースと負荷抵抗器R2との接続点に接続されたが、これに限ったものではない。トランジスタM101DのゲートをトランジスタM32のソースと負荷抵抗器R2との接続点に接続し、トランジスタM102DのゲートをトランジスタM31のソースと負荷抵抗器R1との接続点に接続しても、同様の効果が得られるものとなっている。 Furthermore, in the fourth embodiment described above, the gate of the transistor M101D is connected to the connection point between the source of the transistor M31 and the load resistor R1, and the gate of the transistor M102D is connected to the connection point between the source of the transistor M32 and the load resistor R2. connected to, but not limited to. The same effect can be obtained by connecting the gate of transistor M101D to the connection point between the source of transistor M32 and load resistor R2, and connecting the gate of transistor M102D to the connection point between the source of transistor M31 and load resistor R1. It's something you can get.

(第5実施形態)
次に、第5実施形態のコンパレータ1Eについて図5を参照して説明する。なお、図5において、図1に示された回路における構成要素と同一の構成要素については、同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。
(Fifth embodiment)
Next, a comparator 1E according to a fifth embodiment will be described with reference to FIG. 5. In FIG. 5, the same components as those in the circuit shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed explanation thereof will be omitted.

同図に示すように、コンパレータ1Eは、第1実施形態と同様に、差動入力部2Eと、フォールデッドカスコード部31E,32Eと、遷移期間検出部4Eと、定電流発生部5Eと、出力回路6Eとを備えている。 As shown in the figure, the comparator 1E includes a differential input section 2E, folded cascode sections 31E and 32E, a transition period detection section 4E, a constant current generation section 5E, and an output It is equipped with a circuit 6E.

第1実施形態と第5実施形態とで異なる点は、トランジスタM1,M2,M31,M32,M41,M42,M6~M8,M11~M16,M101,M102,M51に相当するトランジスタM1E,M2E,M31E,M32E,M41E,M42E,M6E~M8E,M11E~M16E,M101E,M102E,M51Eの導電型を逆にした点である。また、第1実施形態と第5実施形態とで異なる点は、正電源端子T21と負電源端子T22との関係を逆にした点である。 The difference between the first embodiment and the fifth embodiment is that the transistors M1E, M2E, and M31E correspond to the transistors M1, M2, M31, M32, M41, M42, M6 to M8, M11 to M16, M101, M102, and M51. , M32E, M41E, M42E, M6E to M8E, M11E to M16E, M101E, M102E, and M51E have their conductivity types reversed. The difference between the first embodiment and the fifth embodiment is that the relationship between the positive power terminal T21 and the negative power terminal T22 is reversed.

第2~第4実施形態についても同様に、トランジスタの導電型を逆にし、正電源端子T21と負電源端子T22との関係を逆にしてもよい。 Similarly, in the second to fourth embodiments, the conductivity types of the transistors may be reversed, and the relationship between the positive power supply terminal T21 and the negative power supply terminal T22 may be reversed.

第5実施形態も第1実施形態と同様に、消費電流を増加させることなく、応答特性が改善されるという効果が得られるものとなっている。 Similarly to the first embodiment, the fifth embodiment also has the effect of improving response characteristics without increasing current consumption.

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数、配置箇所、等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。 Note that the present invention is not limited to the embodiments described above, and can be modified, improved, etc. as appropriate. In addition, the material, shape, size, number, arrangement location, etc. of each component in the above-described embodiments are arbitrary as long as the present invention can be achieved, and are not limited.

例えば、上述した第1~第5実施形態では、トランジスタが電界効果トランジスタから構成されていたが、これに限ったものではない。トランジスタの少なくとも1つ以上をバイポーラトランジスタに置き換えてもよい。この場合、トランジスタのゲートをベース、ソースをエミッタ、ドレインをコレクタに読み替えて説明することができる。 For example, in the first to fifth embodiments described above, the transistor is composed of a field effect transistor, but the present invention is not limited to this. At least one or more of the transistors may be replaced with a bipolar transistor. In this case, the gate of the transistor can be read as the base, the source as the emitter, and the drain as the collector.

1,1B~1E コンパレータ
2,2E 差動入力部
4,4D,4E 遷移期間検出部
5,5C,5E 定電流発生部(電流発生部)
6,6B,6E 出力回路
31,31E フォールデッドカスコード部(第1のフォールデッドカスコード部)
32,32E フォールデッドカスコード部(第2のフォールデッドカスコード部)
M11,IM11C,IM11E ドレイン電流(第1の電流)
M101,IM102 ドレイン電流(第2の電流)
INM 反転入力電位(第1の入力電位)
INP 非反転入力電位(第2の入力電位)
M1,M1E 差動トランジスタ(第1の差動トランジスタ)
M2,M2E 差動トランジスタ(第2の差動トランジスタ)
M6,M6E トランジスタ(第14のトランジスタ)
M7,M7E トランジスタ(第15のトランジスタ)
M8,M8E トランジスタ(第16のトランジスタ)
M9 トランジスタ(第17のトランジスタ)
M31,M31E トランジスタ(第3のトランジスタ)
M32,M32E トランジスタ(第5のトランジスタ)
M41,M41E トランジスタ(第4のトランジスタ)
M42,M42E トランジスタ(第6のトランジスタ)
M51,M51E トランジスタ(第7のトランジスタ)
M51C トランジスタ(第8のトランジスタ)
M52C トランジスタ(第9のトランジスタ)
M101,M101E トランジスタ(第10のトランジスタ)
M101D トランジスタ(第12のトランジスタ)
M102,M102E トランジスタ(第11のトランジスタ)
M102D トランジスタ(第13のトランジスタ)
R1,R1E 負荷抵抗器(第1の負荷抵抗器)
R2,R2E 負荷抵抗器(第2の負荷抵抗器)
R51,R51E 抵抗器(第3の抵抗器)
R51C 抵抗器(第5の抵抗器)
R52C 抵抗器(第6の抵抗器)
R52,R52E 抵抗器(第4の抵抗器)
T13 バイアス端子(端子)
VB バイアス電位(第3の入力電位)
1, 1B to 1E Comparator 2, 2E Differential input section 4, 4D, 4E Transition period detection section 5, 5C, 5E Constant current generation section (current generation section)
6, 6B, 6E: output circuit 31, 31E: folded cascode unit (first folded cascode unit)
32, 32E Folded cascode unit (second folded cascode unit)
I M11 , I M11C , I M11E drain current (first current)
I M101 , I M102 drain current (second current)
INM Inverted input potential (first input potential)
INP Non-inverting input potential (second input potential)
M1, M1E Differential transistor (first differential transistor)
M2, M2E Differential transistor (second differential transistor)
M6, M6E transistor (14th transistor)
M7, M7E transistors (15th transistor)
M8, M8E transistors (16th transistor)
M9 transistor (17th transistor)
M31, M31E transistors (third transistors)
M32, M32E transistor (fifth transistor)
M41, M41E transistor (fourth transistor)
M42, M42E transistors (sixth transistors)
M51, M51E transistors (seventh transistor)
M51C transistor (8th transistor)
M52C transistor (9th transistor)
M101, M101E transistors (tenth transistors)
M101D Transistor (12th Transistor)
M102, M102E transistors (11th transistor)
M102D Transistor (13th Transistor)
R1, R1E Load resistor (first load resistor)
R2, R2E Load resistor (second load resistor)
R51, R51E Resistor (third resistor)
R51C Resistor (5th resistor)
R52C Resistor (6th Resistor)
R52, R52E Resistor (fourth resistor)
T13 Bias terminal (terminal)
VB Bias potential (third input potential)

Claims (10)

第1の入力電位及び第2の入力電位の電位差に応じた電流比の電流が各々流れる第1の差動トランジスタ及び第2の差動トランジスタと、前記第1の差動トランジスタに直列接続された第1の負荷抵抗器と、前記第2の差動トランジスタに直列接続された第2の負荷抵抗器とを有する差動入力部と、
前記第1の差動トランジスタにフォールデッドカスコード接続された第3のトランジスタと、前記第2の差動トランジスタにフォールデッドカスコード接続された第4のトランジスタとを有し、前記第4のトランジスタが第1の出力段を構成する第1のフォールデッドカスコード部と、
前記第2の差動トランジスタにフォールデッドカスコード接続された第5のトランジスタと、前記第1の差動トランジスタにフォールデッドカスコード接続された第6のトランジスタとを有し、前記第6のトランジスタが第2の出力段を構成する第2のフォールデッドカスコード部と、
前記第1の出力段及び前記第2の出力段の出力に接続されて出力信号を出力する出力回路と、
前記差動入力部と、前記第1のフォールデッドカスコード部及び第2のフォールデッドカスコード部へ各々供給する第1の電流を生成する電流発生部と、
前記第1の出力段及び前記第2の出力段の出力が反転する遷移期間でない場合、第2の電流を前記電流発生部に供給し、前記遷移期間に前記第2の電流を遮断する遷移期間検出部とを備え、
前記電流発生部が、前記遷移期間検出部から前記第2の電流が供給されると、前記第1の電流を減らす、
コンパレータ。
a differential input section having a first differential transistor and a second differential transistor through which currents flow, the current ratio of which corresponds to a potential difference between a first input potential and a second input potential, a first load resistor connected in series to the first differential transistor, and a second load resistor connected in series to the second differential transistor;
a first folded cascode section including a third transistor connected in a folded cascode manner to the first differential transistor and a fourth transistor connected in a folded cascode manner to the second differential transistor, the fourth transistor constituting a first output stage;
a second folded cascode section including a fifth transistor connected in a folded cascode manner to the second differential transistor and a sixth transistor connected in a folded cascode manner to the first differential transistor, the sixth transistor constituting a second output stage;
an output circuit connected to outputs of the first output stage and the second output stage to output an output signal;
a current generating section for generating a first current to be supplied to the differential input section, the first folded cascode section, and the second folded cascode section;
a transition period detection unit that supplies a second current to the current generating unit when it is not a transition period in which the outputs of the first output stage and the second output stage are inverted, and cuts off the second current during the transition period;
the current generating unit reduces the first current when the second current is supplied from the transition period detecting unit;
comparator.
請求項1に記載のコンパレータにおいて、
前記電流発生部が、第7のトランジスタと、前記第7のトランジスタに直列接続された第3の抵抗器と、前記第3の抵抗器に直列接続された第4の抵抗器とを有し、
前記第7のトランジスタのソース又はエミッタが前記第3の抵抗器に接続され、
前記第7のトランジスタのゲート又はベースに第3の入力電位が供給される端子が接続され、
前記第4の抵抗器のみに前記第2の電流が供給され、
前記第7のトランジスタに流れる電流が前記第1の電流として生成される
コンパレータ。
The comparator according to claim 1,
The current generating section includes a seventh transistor, a third resistor connected in series to the seventh transistor, and a fourth resistor connected in series to the third resistor,
a source or emitter of the seventh transistor is connected to the third resistor;
A terminal to which a third input potential is supplied is connected to the gate or base of the seventh transistor,
the second current is supplied only to the fourth resistor,
A comparator in which a current flowing through the seventh transistor is generated as the first current.
請求項1に記載のコンパレータにおいて、
前記電流発生部が、第8のトランジスタと、前記第8のトランジスタに直列接続された第5の抵抗器と、第9のトランジスタと、前記第9のトランジスタの直列接続された第6の抵抗器とを備え、
前記第8のトランジスタ及び前記第5の抵抗器と、前記第9のトランジスタ及び前記第6の抵抗器とが並列接続され、
前記第8のトランジスタのソース又はエミッタが前記第5の抵抗器に接続され、
前記第8のトランジスタのゲート又はベースに第3の入力電位が供給される端子が接続され、
前記第9のトランジスタのソース又はエミッタが前記第6の抵抗器に接続され、
前記第9のトランジスタのゲート又はベースに前記第3の入力電位が供給される前記端子が接続され、
前記第6の抵抗器のみに前記第2の電流が供給され、
前記第8のトランジスタ及び前記第9のトランジスタに流れる電流の和が前記第1の電流として生成される、
コンパレータ。
The comparator according to claim 1,
The current generating section includes an eighth transistor, a fifth resistor connected in series with the eighth transistor, a ninth transistor, and a sixth resistor connected in series with the ninth transistor. and
the eighth transistor and the fifth resistor, the ninth transistor and the sixth resistor are connected in parallel,
a source or emitter of the eighth transistor is connected to the fifth resistor,
A terminal to which a third input potential is supplied is connected to the gate or base of the eighth transistor,
a source or emitter of the ninth transistor is connected to the sixth resistor;
The terminal to which the third input potential is supplied is connected to the gate or base of the ninth transistor,
the second current is supplied only to the sixth resistor,
A sum of currents flowing through the eighth transistor and the ninth transistor is generated as the first current.
comparator.
請求項1に記載のコンパレータにおいて、
前記遷移期間検出部が、第10のトランジスタ及び第11のトランジスタを有し、
前記第10のトランジスタのソース又はエミッタが前記第1の出力段の出力に接続され、ゲート又はベースが前記第3のトランジスタのドレイン又はコレクタに接続され、
前記第11のトランジスタのソース又はエミッタが前記第2の出力段の出力に接続され、ゲート又はベースが前記第5のトランジスタのドレイン又はコレクタに接続され、
前記第10のトランジスタ及び前記第11のトランジスタのそれぞれのドレイン又はコレクタが前記電流発生部に接続された、
コンパレータ。
The comparator according to claim 1,
The transition period detection section includes a tenth transistor and an eleventh transistor,
The source or emitter of the tenth transistor is connected to the output of the first output stage, and the gate or base is connected to the drain or collector of the third transistor,
The source or emitter of the eleventh transistor is connected to the output of the second output stage, and the gate or base is connected to the drain or collector of the fifth transistor,
a drain or a collector of each of the tenth transistor and the eleventh transistor is connected to the current generating section;
comparator.
請求項1に記載のコンパレータにおいて、
前記遷移期間検出部が、第12のトランジスタ及び第13のトランジスタを有し、
前記第12のトランジスタのソース又はエミッタが前記第1の出力段の出力に接続され、ゲート又はベースが前記第3のトランジスタのソース又はエミッタに接続され、
前記第13のトランジスタのソース又はエミッタが前記第2の出力段の出力に接続され、ゲート又はベースが前記第5のトランジスタのソース又はエミッタに接続され、
前記第12のトランジスタ及び前記第13のトランジスタのそれぞれのドレイン又はコレクタが前記電流発生部に接続された、
コンパレータ。
The comparator according to claim 1,
The transition period detection section includes a twelfth transistor and a thirteenth transistor,
The source or emitter of the twelfth transistor is connected to the output of the first output stage, and the gate or base is connected to the source or emitter of the third transistor,
The source or emitter of the thirteenth transistor is connected to the output of the second output stage, and the gate or base is connected to the source or emitter of the fifth transistor,
a drain or a collector of each of the twelfth transistor and the thirteenth transistor is connected to the current generating section;
comparator.
請求項1に記載のコンパレータにおいて、
前記出力回路が、前記第1の出力段の出力がゲート又はベースに接続された第14のトランジスタと、
前記第2の出力段の出力がゲート又はベースに接続された第15のトランジスタと、
前記第14のトランジスタと直列接続され、ゲート又はベースが前記第15のトランジスタのドレイン又はコレクタに接続された第16のトランジスタとを有し、
前記第14のトランジスタと前記第16のトランジスタとの接続点から前記出力信号を出力する、
コンパレータ。
2. The comparator of claim 1,
the output circuit includes a fourteenth transistor having a gate or a base connected to the output of the first output stage;
a fifteenth transistor having a gate or a base connected to the output of the second output stage;
a sixteenth transistor connected in series with the fourteenth transistor, the gate or base of the sixteenth transistor being connected to the drain or collector of the fifteenth transistor;
The output signal is output from a connection point between the fourteenth transistor and the sixteenth transistor.
comparator.
請求項6に記載のコンパレータにおいて、
前記出力回路が、前記第15のトランジスタと直列接続され、ゲート又はベースが前記第14のトランジスタと前記第16のトランジスタとの接続点に接続された第17のトランジスタを有する、
コンパレータ。
The comparator according to claim 6,
The output circuit includes a seventeenth transistor connected in series with the fifteenth transistor, and whose gate or base is connected to a connection point between the fourteenth transistor and the sixteenth transistor.
comparator.
請求項6に記載のコンパレータにおいて、
前記第14のトランジスタ及び前記第15のトランジスタの閾値電圧が、前記第3のトランジスタ~前記第6のトランジスタの閾値電圧よりも低い、
コンパレータ。
The comparator according to claim 6,
the threshold voltages of the fourteenth transistor and the fifteenth transistor are lower than the threshold voltages of the third to sixth transistors;
comparator.
請求項1~8の何れか1項に記載のコンパレータにおいて、
前記トランジスタの少なくとも1つが、電界効果トランジスタから構成されている、
コンパレータ。
The comparator according to any one of claims 1 to 8,
at least one of the transistors is comprised of a field effect transistor;
comparator.
請求項1~8の何れか1項に記載のコンパレータにおいて、
前記トランジスタの少なくとも1つが、バイポーラトランジスタから構成されている、
コンパレータ。
The comparator according to any one of claims 1 to 8,
at least one of the transistors is comprised of a bipolar transistor;
comparator.
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