JP2829773B2 - Comparator circuit - Google Patents

Comparator circuit

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、低い電源電圧、基準電圧で、比較対象とな
る入力電圧が広範囲に変動しても正常に動作するコンパ
レータ回路に関する。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a comparator circuit that operates normally with a low power supply voltage and a reference voltage even when an input voltage to be compared fluctuates over a wide range.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

第2図、第3図、第4図、第5図はそれぞれ従来のコ
ンパレータ回路の例を示す。
FIGS. 2, 3, 4, and 5 show examples of conventional comparator circuits, respectively.

第2図に示すものは、それぞれのエミッタが定電流回
路1を介して電源に接続された差動回路の一方のPNPト
ランジスタQ1のベースに入力電圧が印加される入力端子
8が接続され、他方のPNPトランジスタQ2のベースに基
準電圧が印加される入力端子9が接続され、Q1のコレク
タが接地され、Q2のコレクタがエミッタが接地されたPN
PトランシスタQ8のコレクタ、ベースに接続され、Q8
カレントミラー構成に接続されたPNPトランジスタQ9
コレクタが定電流回路2を介して電源に接続され、この
コレクタに出力端子10が接続されたものである。
FIG. 2 shows an input terminal 8 to which an input voltage is applied to the base of one PNP transistor Q1 of a differential circuit whose emitters are connected to a power supply via a constant current circuit 1, is connected the input terminal 9 of the base to the reference voltage of the other PNP transistor Q 2 is applied, the collector of Q 1 is grounded, the emitter collector Q 2 'is is grounded PN
The collector of the P transistor Q 8 is connected to the collector and base, and the collector of the PNP transistor Q 9 connected to Q 8 and the current mirror is connected to the power supply via the constant current circuit 2, and the output terminal 10 is connected to this collector. It is a thing.

この回路では、入力電圧をVIN、基準電圧をVREF、Q8
のベース・エミッタ間順方向電圧をVBE8とすると、VBE8
≦VREF<VINのとき、Q8,Q9がオンとなり、出力電圧VOUT
が“L"レベルになる。
In this circuit, the input voltage is V IN , the reference voltage is V REF , and Q 8
Assuming that the base-emitter forward voltage of VBE8 is VBE8,
When ≦ V REF <V IN , Q 8 and Q 9 are turned on, and the output voltage V OUT
Becomes “L” level.

逆に、VIN<VREFのときは、Q8,Q9がオフとなり、出力
電圧VOUTが“H"レベルになる。
Conversely, when V IN <V REF , Q 8 and Q 9 are turned off, and the output voltage V OUT goes to “H” level.

第3図に示すものは、差動回路のベースに入力電圧が
印加される側のトランジスタQ1のコレクタにカレントミ
ラー回路のトランジスタQ10が接続されたものである。
The one shown in FIG. 3, in which the transistor Q 10 of the current mirror circuit is connected to the collector of the transistor to Q 1 side based on the input voltage is applied in a differential circuit.

この回路では、Q10のベース・エミッタ間順方向電圧
をVBE10とすると、VBE10≦・VIN<VREFのとき、Q10,Q11
がオンとなり、出力電圧VOUTが“L"レベルになり、逆に
VIN>VREFのときは、Q10,Q11がオフとなり、出力電圧V
OUTが“H"レベルになる。
In this circuit, when the base-emitter forward voltage of Q 10 and V BE10, when V BE10 ≦ · V IN <V REF, Q 10, Q 11
Turns on, the output voltage V OUT goes to “L” level,
When V IN > V REF , Q 10 and Q 11 are turned off, and the output voltage V
OUT becomes “H” level.

第4図に示す回路では、VIN>VREFのとき、Q1,Q12,Q
13,Q18がオン、Q2,Q14,Q15,Q16,Q17がオフとなり、出力
電圧VOUTが“L"レベルになる。
In the circuit shown in FIG. 4, when V IN > V REF , Q 1 , Q 12 , Q
13, Q 18 is turned on, Q 2, Q 14, Q 15, Q 16, Q 17 is turned off, the output voltage V OUT becomes "L" level.

逆に、VIN>VREFのときは、Q1,Q12,Q13,Q18がオフ、Q
2,Q14,Q15,Q16,Q17がオンとなり、出力電圧VOUTが“H"
レベルになる。
Conversely, when V IN > V REF , Q 1 , Q 12 , Q 13 , and Q 18 are off and Q
2 , Q 14 , Q 15 , Q 16 , Q 17 are turned on and the output voltage V OUT becomes “H”
Become a level.

第5図に示す回路では、VIN<VREFのとき、Q20,Q25
オフ,Q19,Q21,Q22,Q23,Q24がオンとなり、出力電圧VOUT
が“L"レベルになる。逆にVIN<VREFのときは、Q19,
Q20,Q24,Q25がオン、Q21,Q22,Q23がオフとなり、出力電
圧が“H"レベルになる。
In the circuit shown in FIG. 5, when V IN <V REF , Q 20 and Q 25 are off, and Q 19 , Q 21 , Q 22 , Q 23 , and Q 24 are on, and the output voltage V OUT
Becomes “L” level. Conversely, when V IN <V REF , Q 19 ,
Q 20 , Q 24 , Q 25 are turned on, Q 21 , Q 22 , Q 23 are turned off, and the output voltage goes to “H” level.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

第2図に示す回路では、電源電圧VCCをVREF+VBE2+V
sat1程度に低くできる利点があるが、VREF<VBE8の条件
のときは、たとえVIN>VREFとなってもQ8,Q9がオンにな
らず、出力電圧VOUTが“L"にならないという欠点があっ
た。VBE2,VBE8はそれぞれQ2,Q8のベース・エミッタ間順
方向電圧、Vsat1は定電流回路1のトランジスタの飽和
電圧である。
In the circuit shown in FIG. 2, the power supply voltage V CC is changed to V REF + V BE2 + V
There is an advantage that it can be as low as sat1 , but under the condition of V REF <V BE8 , even if V IN > V REF , Q 8 and Q 9 are not turned on and the output voltage V OUT becomes “L” There was a drawback that it did not become. V BE2 and V BE8 are base-emitter forward voltages of Q 2 and Q 8 , respectively, and V sat1 is a saturation voltage of the transistor of the constant current circuit 1.

第3図に示す回路では、電源電圧VCCをVREF+VBE2+V
sat1程度に低くできる利点があるが、VIN<VBE10の条件
のときは、たとえVIN<VREFとなってもQ10,Q11がオンに
ならず、出力電圧VOUTが“L"にならないという欠点があ
った。VBE10はQ10のベース・エミッタ間順方向電圧であ
る。
In the circuit shown in FIG. 3, the power supply voltage V CC is changed to V REF + V BE2 + V
There is an advantage that it can be as low as sat1 , but when V IN <V BE10 , Q 10 and Q 11 are not turned on even if V IN <V REF, and the output voltage V OUT becomes “L”. There was a drawback that it did not become. V BE10 is the base-emitter forward voltage of Q 10.

第4図に示す回路では、入力電圧VIN、基準電圧VREF
が0Vに近い電圧でも動作する利点があるが、電源電圧V
CCがVREF+VBE16+VBE17+Vsat1よりも高くないと機能
しないという欠点があった。VBE17,VBE16はそれぞれ
Q17,Q16のベース・エミッタ間順方向電圧である。
In the circuit shown in FIG. 4, the input voltage V IN and the reference voltage V REF
Has the advantage of operating at a voltage close to 0V, but the power supply voltage V
There is a drawback that the function does not work unless CC is higher than V REF + V BE16 + V BE17 + V sat1 . V BE17 and V BE16 are respectively
This is the forward voltage between the base and the emitter of Q 17 and Q 16 .

第5図に示す回路では、入力電圧VIN、基準電圧VREF
が低い電圧(約Vsat7)でも動作し、そのうえ、電源電
圧VCCをVREF+VBE24+Vsat6もしくはVREF+VBE21+V
BE23程度に低くできる利点があるが、VINがVCC−Vsat5
よりも高い条件のときは、たとえVIN>VREFとなってもQ
20,Q25がオンにならず、出力電圧VOUTが“H"にならない
という欠点があった。VBE21,VBE23,VBE24はそれぞれ
Q21,Q23,Q24のベース・エミッタ間順方向電圧、Vsat5,V
sat6,Vsat7はそれぞれ定電流回路5,6,7のトランジスタ
の飽和電圧である。
In the circuit shown in FIG. 5, the input voltage V IN and the reference voltage V REF
Operates at a low voltage (approximately V sat7 ), and furthermore, the power supply voltage V CC is set to V REF + V BE24 + V sat6 or V REF + V BE21 + V
There is an advantage that it can be as low as BE23 , but V IN is V CC −V sat5
Higher conditions, even if V IN > V REF , Q
20, Q 25 is not turned on, the output voltage V OUT has a disadvantage in that not to "H". V BE21 , V BE23 , V BE24
Q 21 , Q 23 , Q 24 forward voltage between base and emitter, V sat5 , V
sat6 and V sat7 are the saturation voltages of the transistors of the constant current circuits 5, 6, and 7, respectively.

本発明は上記のそれぞれの欠点を解消するためになさ
れたもので、低い基準電圧、電源電圧で、しかも、広い
範囲の入力電圧で正常に動作するコンパレータ回路を提
供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described drawbacks, and has as its object to provide a comparator circuit that operates normally with a low reference voltage and a low power supply voltage and with a wide range of input voltages.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

本発明は上記目的を達成するため、入力電圧がベース
に印加されるトランジスタQ1と基準電圧がベースに印加
されるトランジスタQ2それぞれのエミッタが定電流回路
1を介して電源に接続された差動回路において、前記ト
ランジスタQ1のコレクタが接地され、前記トランジスタ
Q2のコレクタが、トランジスタQ3のコレクタに接続さ
れ、該トランジスタQ3のベースは、抵抗R2を介してトラ
ンジスタQ4のベース及びコレクタの接続されるととも
に、抵抗R2を介してトランジスタQ5のベースに接続さ
れ、該トランジスタQ3のエミッタは、抵抗R1を介して接
地されるとともに、前記トランジスタQ5のエミッタに接
続され、前記トランジスタQ4のコレクタは、定電流回路
4を介して電源に接続され、該トランジスタQ4のエミッ
タは、抵抗3を介して接地され、前記トランジスタQ5の
コレクタは、トランジスタQ6のコレクタ及びゲートに接
続されるとともに、該トランジスタQ6とカレントミラー
構造に接続されたトランジスタQ7のベースに接続され、
前記トランジスタQ6,Q7それぞれのエミッタは、電源に
接続され、前記トランジスタQ7のコレクタは、定電流回
路3を介して接地されるとともに、出力が取り出される
構成としたものである。
In order to achieve the above object, the present invention provides a differential circuit in which an emitter of a transistor Q1 to which an input voltage is applied to a base and an emitter of a transistor Q2 to which a reference voltage is applied to a base are connected to a power supply via a constant current circuit 1. The collector of the transistor Q1 is grounded,
The collector of Q2 is connected to the collector of transistor Q3, and the base of transistor Q3 is connected to the base and collector of transistor Q4 via resistor R2 and to the base of transistor Q5 via resistor R2, The emitter of the transistor Q3 is grounded via a resistor R1 and connected to the emitter of the transistor Q5. The collector of the transistor Q4 is connected to a power supply via a constant current circuit 4, and the emitter of the transistor Q4 Is grounded via a resistor 3, the collector of the transistor Q5 is connected to the collector and gate of the transistor Q6, and is connected to the base of a transistor Q7 connected to the transistor Q6 and a current mirror structure,
The emitters of the transistors Q6 and Q7 are connected to a power supply, and the collector of the transistor Q7 is grounded via a constant current circuit 3 and an output is taken out.

〔実施例〕〔Example〕

第1図は本発明の一実施例を示す。 FIG. 1 shows an embodiment of the present invention.

図において第2図、第3図、第4図、第5図の符号と
同一符号は同一または相当するものを示し、1,3,4は定
電流回路、8,9は入力端子、10は出力端子、Q1,Q2,Q6,Q7
はPNPトランジスタ、Q3,Q4,Q5はNPNトランジスタ、R1,R
2,R3は抵抗である。
In the figures, the same reference numerals as those in FIGS. 2, 3, 4 and 5 denote the same or corresponding elements, 1, 3 and 4 are constant current circuits, 8, 9 are input terminals, and 10 is output terminal, Q 1, Q 2, Q 6, Q 7
Is a PNP transistor, Q 3 , Q 4 , Q 5 is an NPN transistor, R 1 , R
2 and R 3 are resistors.

この回路では、VIn<VREFのとき、Q1がオン、Q2、Q3
がオフとなる。このときQ5のコレクタ電流は、抵抗R1と
R3の抵抗値を等しいとすると、Q4のコレクタ電流、即
ち、定電流回路4の電流値と等しくなる。このとき、Q7
のコレクタ電流値も、定電流回路4の電流値と等しくな
る。
In this circuit, when V In <V REF , Q 1 is on and Q 2 , Q 3
Is turned off. At this time, the collector current of Q5 is
If equal the resistance of R3, the collector current of Q 4, i.e., equal to the current value of the constant current circuit 4. At this time, Q7
Is also equal to the current value of the constant current circuit 4.

また、VIn>VREFのときは、Q1がオフ、Q2、Q3がオン
となる。その結果、Q5のエミッタ電位が、(定電流回路
1の電流値)×(抵抗R1の抵抗)分だけ上昇し、Q5のコ
レクタ電流値は、定電流回路4の電流値より小さくな
り、Q7のコレクタ電流値も小さくなる。定電流回路3の
電流値を定電流回路4の電流値より小さく、かつVIn>V
REFのときQ7のコレクタ電流値より大きく設定すれば、V
In<VREFのとき、Q7のコレクタ電流は、定電流回路4の
電流値と等しいから、Q7のコレクタ電流は、定電流回路
3の電流値より大きくなり、VOUTは“H"レベルとなる。
また、VIn>VREFのときは、Q7のコレクタ電流は定電源
回路3の電流値より小さくなり、VOUTは“L"レベルとな
る。
When V In > V REF , Q1 is off and Q2 and Q3 are on. As a result, the emitter potential of Q5 rises by (current value of constant current circuit 1) × (resistance of resistor R1), and the collector current value of Q5 becomes smaller than the current value of constant current circuit 4; The collector current value also decreases. The current value of the constant current circuit 3 is smaller than the current value of the constant current circuit 4, and V In > V
If REF is set higher than the collector current of Q7, V
When In <V REF , the collector current of Q7 is equal to the current value of the constant current circuit 4, so that the collector current of Q7 becomes larger than the current value of the constant current circuit 3, and V OUT becomes “H” level. .
When V In > V REF , the collector current of Q7 becomes smaller than the current value of constant power supply circuit 3, and V OUT becomes “L” level.

そして、0≦VINの広い範囲の入力電圧で動作し、し
かも、Vsat3+VR1≦VREFのように低い基準電圧で正常に
動作する。また、電源電圧VCCはVREF+VBE2+Vsat1程度
あればよく、低い電源電圧で動作する。Vsat3,Vsat1
それぞれQ3、定電流回路1のトランジスタの飽和電圧、
VBE2はQ2のベース・エミッタ間順方向電圧、VR1は抵抗R
1による降下電圧である。
Then, the device operates with an input voltage in a wide range of 0 ≦ V IN and normally operates with a low reference voltage such as V sat3 + V R1 ≦ V REF . Further, the power supply voltage V CC only needs to be about V REF + V BE2 + V sat1 , and it operates with a low power supply voltage. V sat3 and V sat1 are respectively Q 3 , the saturation voltage of the transistor of the constant current circuit 1,
V BE2 is the base-emitter forward voltage of Q 2, V R1 the resistance R
The voltage drop due to 1 .

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明したように、本発明によれば、低い電源電
圧、基準電圧、広い範囲の入力電圧の場合でも正常に動
作することになる。
As described above, according to the present invention, normal operation can be performed even in the case of a low power supply voltage, a reference voltage, and a wide range of input voltage.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明の一実施例を示す回路図、第2図、第3
図、第4図、第5図はそれぞれ従来のこの種のコンパレ
ータ回路の例を示す回路図である。 1,3,4……低電流回路、8,9……入力端子、10……出力端
子、Q1,Q2,Q3,Q4,Q5,Q6、Q7……トランジスタ、R1,R2,R
3……抵抗。 なお各図中同一符号は同一または相当するものを示す。
FIG. 1 is a circuit diagram showing one embodiment of the present invention, and FIGS.
FIG. 4, FIG. 4, and FIG. 5 are circuit diagrams each showing an example of this type of conventional comparator circuit. 1,3,4 ...... low current circuit, 8,9 ...... input terminal, 10 ...... output terminals, Q 1, Q 2, Q 3, Q 4, Q 5, Q 6, Q 7 ...... transistor, R 1 , R 2 , R
3 ...... Resistance. In the drawings, the same reference numerals indicate the same or corresponding components.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】入力電圧がベースに印加されるトランジス
タQ1と基準電圧がベースに印加されるトランジスタQ2そ
れぞれのエミッタが定電流回路1を介して電源に接続さ
れた差動回路において、 前記トランジスタQ1のコレクタが接地され、 前記トランジスタQ2のコレクタが、トランジスタQ3のコ
レクタに接続され、 該トランジスタQ3のベースは、抵抗R2を介してトランジ
スタQ4のベース及びコレクタの接続されるとともに、抵
抗R2を介してトランジスタQ5のベースに接続され、該ト
ランジスタQ3のエミッタは、抵抗R1を介して接地される
とともに、前記トランジスタQ5のエミッタに接続され、 前記トランジスタQ4のコレクタは、定電流回路4を介し
て電源に接続され、該トランジスタQ4のエミッタは、抵
抗3を介して接地され、 前記トランジスタQ5のコレクタは、トランジスタQ6のコ
レクタ及びゲートに接続されるとともに、該トランジス
タQ6とカレントミラー構造に接続されたトランジスタQ7
のベースに接続され、 前記トランジスタQ6,Q7それぞれのエミッタは、電源に
接続され、 前記トランジスタQ7のコレクタは、定電流回路3を介し
て接地されるとともに、出力が取り出されることを特徴
とするコンパレータ回路。
1. A differential circuit in which the emitter of a transistor Q1 to which an input voltage is applied to a base and the emitter of a transistor Q2 to which a reference voltage is applied to a base are connected to a power supply via a constant current circuit 1. The collector of the transistor Q2 is connected to the collector of the transistor Q3.The base of the transistor Q3 is connected to the base and the collector of the transistor Q4 via a resistor R2, and is connected via a resistor R2. Connected to the base of transistor Q5, the emitter of transistor Q3 is grounded via resistor R1 and connected to the emitter of transistor Q5, and the collector of transistor Q4 is connected to the power supply via constant current circuit 4. Connected, the emitter of the transistor Q4 is grounded via the resistor 3, and the transistor Q5 is connected to the ground. The collector is connected to the collector and the gate of the transistor Q6, and the transistor Q7 is connected to the transistor Q6 in a current mirror structure.
The emitter of each of the transistors Q6 and Q7 is connected to a power supply, and the collector of the transistor Q7 is grounded via a constant current circuit 3 and an output is taken out. circuit.
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