JP2861868B2 - ヒステリシス付きコンパレータ - Google Patents

ヒステリシス付きコンパレータ

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JP2861868B2
JP2861868B2 JP7163351A JP16335195A JP2861868B2 JP 2861868 B2 JP2861868 B2 JP 2861868B2 JP 7163351 A JP7163351 A JP 7163351A JP 16335195 A JP16335195 A JP 16335195A JP 2861868 B2 JP2861868 B2 JP 2861868B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ヒステリシス付きコン
パレータに関する。
【0002】
【従来の技術】従来のヒステリシス付きコンパレータ
は、例えば図5に示すような回路により構成される。本
従来例のヒステリシス付コンパレータは、回路駆動電源
VCCと基準電位VEE間に差動増幅回路として構成され
る。すなわち、抵抗R11とトランジスタQ11および抵抗
R12とトランジスタQ12とがそれぞれ直列接続され、さ
らにそれぞれのエミッタが接続された接続点と可変電流
源IS11とが接続されて差動増幅回路が形成される。ま
た、抵抗R11とトランジスタQ11のコレクタとの接続点
をトランジスタQ12のベースに接続し、この接続点と基
準電位VEE間に抵抗R14を接続し正帰還路を設ける。ト
ランジスタQ11のベースを信号入力端子とし、トランジ
スタQ12のコレクタを信号出力端子とする。本回路の出
力特性を図6に示す。
【0003】入力信号の初期値がLOWの場合、トラン
ジスタQ11はOFFとなる。このため初期の閾値電圧と
なるトランジスタQ12のベース電位Vref11は、抵抗R1
3からR14へ流れる電流をI12として、下記式(1)に
より得られる。
【0004】 Vref11=R14×I12 =R14×(VCC−VEE)/(R11+R13+R14) …(1)
【0005】―方、入力信号がLOWからHIGHに変
動するとトランジスタQ11がONとなる。この閾値電圧
となるトランジスタQ12のベース電位Vref12は、可変
電流源IS11を流れる電流をI10として、この場合の電
流の関係I12<<I10から、下記式(2)が得られる。
【0006】 Vref12=R11×(VCC−VEE−R11×I10)/(R11+R13+R14) …(2)
【0007】このときのヒステリシス幅ΔVは、式
(1)および式(2)から得られる下記式(3)とな
る。
【0008】 ΔV=Vref11−Vref12 =I10×(R11×R14)/(R11+R13+R14) …(3)
【0009】本発明と従来技術とさらに具体的に比較す
るために、本発明と技術分野の類似する従来例を以下に
列挙する。ヒステリシス付きコンパレータに関する従来
例には、特開平4−4606号、特開平1−93915
号、特開昭64−54922号、特開昭59−2761
6号、等多数存在する。これらの中で本発明に最も技術
的に近いと思われるものは、特開昭64−54922号
である。本従来例は、電流ミラー回路を用いて制御電圧
のみの変更により、ヒステリシス電圧幅の設定を容易に
変更可能としている。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】上記従来のヒステリシ
ス付きコンパレータでは、式(3)に示す通り、ヒステ
リシス幅や閾値は3つの抵抗値に従って決定される。従
って、ヒステリシス幅や閾値の変更には煩雑な計算を行
う必要があり、設定は非常に困難である。また、本回路
を集積化した場合には、ヒステリシス幅および閾値を変
更できない。このため、ヒステリシス幅や閾値の調整・
可変が必要なアナログ回路には適用できない問題点を伴
う。また、上掲の特開昭64−54922号は、閾値レ
ベルの調整を容易化するものではあるが、ヒステリシス
幅の独立した調整はできない。
【0011】本発明は、ヒステリシス幅と閾値レベルと
を外部から独立して変更調整可能なヒステリシス付きコ
ンパレータを提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
め、本発明のヒステリシス付きコンパレータは、第1の
抵抗と第1のトランジスタおよび第2の抵抗と第2のト
ランジスタとがそれぞれ直列接続され、さらにそれぞれ
のトランジスタのエミッタ同士が接続された接続点と第
1の可変電流源とが接続された差動増幅回路と、第3の
トランジスタと第3の抵抗と第2の可変電流源とが直列
接続されたエミッタフォロワ回路とを有し、第1のトラ
ンジスタのベースを信号入力端子とし且つ第3の抵抗と
第2の可変電流源との接続点を第2のトランジスタのベ
ースに接続し、第1の抵抗と第1のトランジスタのコレ
クタとの接続点を第3のトランジスタのベースに接続し
この接続点を一方の出力端子とし、第2の抵抗と第2の
トランジスタのコレクタとの接続点を他方の出力端子と
して構成されたことを特徴としている。
【0013】また、上記の第1および第2の可変電流源
は、カレントミラー回路により構成し、このカレントミ
ラー回路の各々は、2個のトランジスタと1個の可変抵
抗器とを有して構成され、可変抵抗器の抵抗値を変える
ことにより、ヒステリシスの幅および閾値を可変とする
とよい。なお、ヒステリシス付きコンパレータは、さら
に2つの出力端子からの信号を入力信号とした差動増幅
器を有し、ヒステリシス付きコンパレータの出力振幅を
一定とするとよい。
【0014】
【作用】したがって、本発明のヒステリシス付きコンパ
レータによれば、第1の抵抗と第1のトランジスタとの
直列接続および第2の抵抗と第2のトランジスタとの直
列接続が並列接続され、さらにそれぞれに接続されたエ
ミッタの接続点と第1の可変電流源とが直列接続されて
差動増幅回路を形成する。また、第3のトランジスタと
第3の抵抗と第2の可変電流源とが直列接続されてエミ
ッタフォロワ回路を形成する。これらのエミッタフォロ
ワ回路の第1のトランジスタのベースを信号入力端子と
する。また、第3の抵抗と第2の可変電流源との接続点
を第2のトランジスタのベースに接続し、第1の抵抗と
第1のトランジスタのコレクタとの接続点を第3のトラ
ンジスタのベースに接続しこの接続点を一方の出力端子
とする。さらに第2の抵抗と第2のトランジスタのコレ
クタとの接続点を他方の出力端子とする。よって、上記
の回路によって形成されるヒステリシスループのヒステ
リシス幅と閾値電圧とは、第1の可変電流源の電流値お
よび第2の可変電流源の電流値により変えることができ
る。
【0015】
【実施例】次に添付図面を参照して本発明によるヒステ
リシス付きコンパレータの実施例を詳細に説明する。図
1〜図4を参照すると本発明のヒステリシス付きコンパ
レータの実施例が示されている。図1は本発明であるヒ
ステリシス付きコンパレータの基本回路、図2は本発明
であるヒステリシス付きコンパレータの1実施例、図3
は本発明のヒステリシス付きコンパレータの出力特性を
示した図である。また、図4は図3の回路にアップ機能
を付加した適用例である。
【0016】図1において、本実施例のヒステリシス付
きコンパレータの基本回路は、2つのトランジスタQ
1、Q2、3つの抵抗R1、R2、R3および2つの可変電
流源IS1、IS2とで構成される。
【0017】これらの構成部品の抵抗R1とトランジス
タQ1および抵抗R2とトランジスタQ2とがそれぞれ直
列接続され、さらにそれぞれのエミッタが接続された接
続点と可変電流源IS1とが接続されて差動増幅回路を
形成する。また、トランジスタQ3と抵抗R3と可変電流
源IS3とが直列接続されてエミッタフォロワ回路を形
成する。
【0018】これらの形成回路のトランジスタQ1のベ
ースを信号入力端子Vinとし、且つ抵抗R3と可変電流
源IS2との接続点をトランジスタQ2のベースに接続し
差動増幅回路を形成する。また、抵抗R1とトランジス
タQ1のコレクタとの接続点をトランジスタQ3のベース
に接続し、この接続点を一方の出力端子VoutAとし、抵
抗R2とトランジスタQ2のコレクタとの接続点を他方の
出力端子VoutBとして本実施例のヒステリシス付きコン
パレータの基本回路は構成される。
【0019】上記により構成される基本回路に基づき、
図2に示すヒステリシス付きコンパレータが構築され
る。図2において、トランジスタQ1、Q2と抵抗R1、
R2は差動増幅回路を構成し、可変電流源IS1としてト
ランジスタQ4、Q5と可変抵抗R4とから構成されるカ
レントミラー回路が設けられている。ヒステリシスのた
めの正帰還回路はトランジスタQ3と抵抗R3とから構成
され、トランジスタQ1のコレクタ電圧がトランジスタ
Q2のベースに正帰還される。また、トランジスタQ3、
抵抗R3の可変電流源IS2として、トランジスタQ6、
Q7と可変抵抗R5とから構成されるカレントミラー回路
が設けられている。本回路では、入力信号はトランジス
タQ1のベースに入力され、トランジスタQ1、Q2の各
コレクタから出力信号が出力される。
【0020】図2のヒステリシス付きコンパレータにお
いて、入力信号Vinの初期値がLOWの場合、トランジ
スタQ1はOFFとなる。このため電流I1は実質的に”
0”となり、初期の閾値電圧となるトランジスタQ2の
ベース電位Vref1は、下記の式(4)となる。
【0021】 Vref1=VCC−(VBEQ3+R3×I3) …(4) 但し、VBEQ3はトランジスタQ3のベース・エミッタ間
電圧である。
【0022】一方、入力信号がLOWからHIGHに変
動すると、トランジスタQ1はONとなり、流れる電流
I1は”I0”となる。この時の閾値電圧となるトランジ
スタQ2のベース電位Vref2は、下記の式(5)で得ら
れる。
【0023】 Vref2=VCC−(R1×I0+VBEQ3+R3×I3) …(5 )
【0024】このときのヒステリシス幅ΔVは、下記の
式(6)となる。 ΔV=Vref1−Vref2=R1×I0 …(6)
【0025】従って、本回路構成では、可変抵抗R4を
変化させ電流I0を調整することでヒステリシス幅を任
意に設定できる。また、可変抵抗R5を変化させ電流I3
を調整することでリファレンス電圧も任意に設定可能で
ある。
【0026】電流I0の変動による出力振幅の変動に対
しては、図4に示すようにトランジスタQ8、Q9、抵抗
R6、R7および定電流源IS4から構成される差動増幅
器を増設する。これによって、ヒステリシス幅を変えて
も出力振幅を一定にすることができる。
【0027】なお、上述の実施例は本発明の好適な実施
の一例ではあるが本発明はこれに限定されるものではな
く本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施
可能である。
【0028】
【発明の効果】以上の説明より明かなように、本発明の
ヒステリシス付きコンパレータは、第1の抵抗と第1の
トランジスタとの直列接続および第2の抵抗と第2のト
ランジスタとの直列接続が並列接続され、さらにそれぞ
れに接続されたエミッタの接続点と第1の可変電流源と
が直列接続されて差動増幅回路を形成する。また、第3
のトランジスタと第3の抵抗と第2の可変電流源とが直
列接続されてエミッタフォロワ回路を形成する。これら
のエミッタフォロワ回路の第1のトランジスタのベース
を信号入力端子とする。また、第3の抵抗と第2の可変
電流源との接続点を第2のトランジスタのベースに接続
し、第1の抵抗と第1のトランジスタのコレクタとの接
続点を第3のトランジスタのベースに接続しこの接続点
を一方の出力端子とする。さらに第2の抵抗と第2のト
ランジスタのコレクタとの接続点を他方の出力端子とす
る。
【0029】よって、第1の可変電流源の電流値および
第2の可変電流源の電流値を変えることにより、ヒステ
リシス幅と閾値電圧とを任意に、かつ独立に設定を可能
とする。また、ヒステリシス幅、閾値の計算は容易であ
り、簡単に所望の値に設定することができる。さらに、
値の設定は電流値の調整で行えるため集積化にも適して
いる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のヒステリシス付きコンパレータの実施
例を示す基本回路図である。
【図2】図1の基本回路に基づいたヒステリシス付きコ
ンパレータの回路構成例である。
【図3】図2の回路の出力特性を示したヒステリシス特
性図である。
【図4】図2の回路に出力回路を付加した回路構成例で
ある。
【図5】従来のヒステリシス付きコンパレータの回路構
成例を示す。
【図6】図5の回路の出力特性を示したヒステリシス特
性図である。
【符号の説明】
Q1、Q2、Q3 トランジスタ IS1、IS2 可変電流源 R1、R2、R3 抵抗 IS1、IS2 可変電流源 Vin 入力信号(端子) VoutA、VoutB 出力信号(端子)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭55−97730(JP,A) 特開 昭64−54922(JP,A) 特開 平3−106215(JP,A) 特開 平5−167400(JP,A) 特開 平6−82496(JP,A) 特開 平6−169239(JP,A) 特開 平6−177718(JP,A) 特開 平6−310998(JP,A) 特開 平8−316798(JP,A)

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1の抵抗と第1のトランジスタおよび
    第2の抵抗と第2のトランジスタとがそれぞれ直列接続
    され、さらにそれぞれのトランジスタのエミッタ同士が
    接続された接続点と第1の可変電流源とが接続された差
    動増幅回路と、 第3のトランジスタと第3の抵抗と第2の可変電流源と
    が直列接続されたエミッタフォロワ回路とを有し、 前記第1のトランジスタのベースを信号入力端子とし且
    つ前記第3の抵抗と前記第2の可変電流源との接続点を
    前記第2のトランジスタのベースに接続し、 前記第1の抵抗と前記第1のトランジスタのコレクタと
    の接続点を前記第3のトランジスタのベースに接続し該
    接続点を一方の出力端子とし、前記第2の抵抗と前記第
    2のトランジスタのコレクタとの接続点を他方の出力端
    子として構成されたことを特徴とするヒステリシス付き
    コンパレータ。
  2. 【請求項2】 前記第1および第2の可変電流源は、カ
    レントミラー回路により構成されることを特徴とする請
    求項1に記載のヒステリシス付きコンパレータ。
  3. 【請求項3】 前記カレントミラー回路の各々は、2個
    のトランジスタと1個の可変抵抗器とを有して構成さ
    れ、前記可変抵抗器の抵抗値を変えることにより、ヒス
    テリシスの幅および閾値を可変としたことを特徴とする
    請求項2に記載のヒステリシス付きコンパレータ。
  4. 【請求項4】 前記ヒステリシス付きコンパレータは、
    さらに2つの前記出力端子からの信号を入力信号とした
    差動増幅器を有し、前記ヒステリシス付きコンパレータ
    の出力振幅を一定としたことを特徴とする請求項2また
    は3に記載のヒステリシス付きコンパレータ。
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