JP3100664B2 - 積分器用コンパレータ回路装置及び比較方法 - Google Patents

積分器用コンパレータ回路装置及び比較方法

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JP3100664B2 JP03127092A JP12709291A JP3100664B2 JP 3100664 B2 JP3100664 B2 JP 3100664B2 JP 03127092 A JP03127092 A JP 03127092A JP 12709291 A JP12709291 A JP 12709291A JP 3100664 B2 JP3100664 B2 JP 3100664B2
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    • H03KPULSE TECHNIQUE
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    • H03K5/24Circuits having more than one input and one output for comparing pulses or pulse trains with each other according to input signal characteristics, e.g. slope, integral the characteristic being amplitude
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は積分器用コンパレータ回
路装置及び比較方法に関する。
【0002】
【従来の技術】多くの電気回路では信号のレベルを検出
し、当該レベルの瞬時の高さに依存して出力信号をそれ
のロジックレベルにおいて変化させる(例えば積分器使
用下でのランプ関数発生器のため)ことが必要である。
【0003】当該コンパレータ機能は集積化コンパレー
タで形成され得、例えばメーカー;ナショナル半導体社
National Semiconductorの型式
LM111で形成され得、積分器機能は例えば型式74
1又は帰還されたトランジスタで形成される。両者の結
合体は1つのチップ上で集積化され得る。
【0004】通常はコンパレータの所定の動作のために
はそれの入力電圧はアース電位よりもほぼ1〜2V上回
り、動作電圧よりもほぼ1〜2V下回る領域に存在しな
ければならない。要するに、利用可能な入力電圧領域は
明らかに動作電圧に対して制限されている。成程、アー
ス電位まで入力電圧が利用可能であるコンパレータ、例
えばナショナル半導体社National Semic
onductorの型式LM193が存在する。然し乍
ら入力電圧領域の上限は上記型式においても、動作電圧
をほぼ1〜2V下回る。更にそのような公知のコンパレ
ータ用の回路はコスト高であって、積分器用の集積化コ
ンパレータ回路は比較的大きなチップ面積が必要とされ
ることとなる。
【0005】
【発明の目的】本発明の目的ないし課題とするところは
積分器のため、拡大された入力電圧領域を有しかつ回路
コストの低減されたコンパレータ回路装置及び比較方法
を提供することにある。
【0006】
【発明の構成】上記課題は請求項1に記載の構成要件に
より解決される。本発明の別の発展形態が引用請求項に
記載されている。
【0007】本発明のコンパレータ回路装置では積分器
により制御される相補トランジスタの飽和状態が次のよ
うに利用される、即ち、当該コンパレータ出力(側)が
飽和電圧に到達の際はじめて切換わる(動作する)よう
にして利用される。相補トランジスタの相応の飽和電圧
が夫々ほぼ50mである。例えば2つのコンパレータ出
力側が設けられ得る。コンパレータ回路装置の入力電圧
が第1の限界値(アース電位+VCEsat)に達する
と、一方の出力(側)はそのロジックレベルが変わり、
第2限界値(動作電圧−VCEsat)に達すると他方
の出力(側)にて、そのロジックレベルが変わる。第1
の限界値に対する出力トランジスタは例えばNPNトラ
ンジスタにより制御され、第2限界値に対する出力トラ
ンジスタがPNPトランジスタにより制御される。
【0008】次に図1を用いて従来公知技術を説明し、
図2を用いて本発明の実施例を説明する。
【0009】図1にはアンプ10と積分コンデンサ11
とから成る積分器が示してある。この積分器の出力側に
は2つの差動アンプ12,13が接続されている。これ
らアンプは動作電圧26(Vcc)とアース電位27に
接続されている。第1差動アンプ13の入力側131に
基準電圧Vlowが加わり、第2差動アンプ12の入力
側121には基準電圧Vhighが加わる。第2差動ア
ンプ12の入力側121におけるVhighは例えば最
大値(Vcc−2V)をとり、第1差動アンプ13の入
力側におけるVloawは例えば最小値(アース電位+
1V)を取り得る。最大のコンパレータ入力電圧変化量
(幅)は動作電圧26より2〜3V低く、積分器及びコ
ンパレータの相応に集積化した結合体は比較的大きなチ
ップ面積を要する。
【0010】
【実施例】図2はトランジスタ241,242と積分コ
ンデンサ21とから成る積分器を示す。積分器は入力側
24における電流により制御され、カレントミラーとし
て接続構成されたトランジスタ251からその給電電流
を得る。このトランジスタ251はトランジスタ252
を有する電流源の電流の相似的な電流を供給する。積分
コンデンサ21は同様にトランジスタ251を有するミ
ラー構成配置の電流源に接続されている。入力側24に
電流が流れ込むと、トランジスタ251,252と積分
コンデンサ21との接続点における電圧が低下する、そ
れというのは上記コンデンサは放電されるからである。
上記接続点における電圧は益々値零に近づく。トランジ
スタT242が飽和状態におかれコレクタとエミッタと
の間の飽和電圧がほぼ50mVになると上記過程は終了
される。それによりトランジスタ242にてベース電流
が流れる。このベース電流はトランジスタ241のコレ
クタをも流れ、抵抗255が取出され、従ってトランジ
スタ256には流れない。それによりトランジスタ25
6(ないし抵抗257)における電圧が低下し、トラン
ジスタ23は阻止(オフ)状態になる。さらに入力側2
4に電流が流れると、トランジスタ241も飽和状態に
なり、その結果この電流は有利に積分コンデンサ21に
流れないで、トランジスタ241のベースに流れ込む。
従って上記接続点251,242,21における電圧の
下方レベルが、阻止状態のトランジスタ23によって検
出される。トランジスタ241が飽和すると、トランジ
スタ252を流れる電流はトランジスタ241のコレク
タにおける電圧変動によってはわずかな影響しか受けな
い。入力側24のところから電流が流れ出る場合はトラ
ンジスタ251,242を積分コンデンサ21との接続
点における電圧が上昇する、それというのは、上記コン
デンサ21は充電されるからである。上記接続点におけ
る電圧は益々動作電圧26(Vcc)に近づく。上記の
過程は次のような際に終了される、即ち、トランジスタ
T251が飽和状態におかれコレクタとエミッタ間の飽
和電圧がほぼ50mVになる際上記過程は終了される。
そうすると、トランジスタ251にてベース電流が流れ
る。このベース電流はトランジスタ253のコレクタを
通って、また、さらに抵抗254を通って流される。そ
れにより、抵抗254における電圧が上昇し、トランジ
スタ22が導通状態になる。上記接続点、251,24
2と21の接続点における電圧の上方レベルが、導通状
態のトランジスタ22により検出される。
【0011】そのようにして、コンパレータに対して有
利に(Vcc−2*VCEsat)の電圧領域が利用さ
れ得る。
【0012】積分器に結合されたコンパレータのわずか
な回路コストにより、集積化の際に必要なチップ面積が
小さくなり当該回路に対する給電電流が有利に小にな
る。
【0013】コンパレータ出力側222,232を利用
して例えばそのつど1つの電流源が極性反転されてこの
電流源がたんに入力側24にのみ接続される場合にはラ
ンプ関数発生器が形成される。この発生器の出力電圧は
積分コンデンサ21とトランジスタ242,251の接
続点から取出可能である。
【0014】図3には入力側24にて流れ込む電流の場
合に対して、図2のコンパレータ回路装置における幾つ
かの時間的電流、電圧経過が示してある。ここにおける
シンボルは下記の内容を意味する。
【0015】 −ib(q2) トランジスタ242のベース電流 −ic(q1) トランジスタ241のコレクタ電流 −ie(q5) トランジスタ256のエミッタ電流 −ib(q1) トランジスタ241のベース電流 − v(k1) トランジスタのコレクタにおける電圧 − v(k2) トランジスタのコレクタにおける電圧 − v(k6) トランジスタ242のベースにおける
電圧 − v(k5) トランジスタ23のベースにおける電
圧 − v(k232)トランジスタ23のコレクタにおけ
る電圧(このトランジスタ23が抵抗を介して動作電圧
26と接続されている場合) 図4には入力側24のところから流れ出る電流の場合に
対して図2のコンパレータ回路装置における幾つかの時
間的電流、電圧経過を示す。ここにおけるシンボルは下
記の内容を意味する。
【0016】 −ic(q3) トランジスタ251のコレクタ電流 −ic(q4) トランジスタ253のコレクタ電流 −ib(q3) トランジスタ251のベース電流 − v(k1) トランジスタ242のコレクタにおけ
る電圧 − v(k6) トランジスタ242のベースにおける
電圧 − v(k4) トランジスタ22のベースにおける電
圧 − v(k222)トランジスタ22のコレクタにおけ
る電圧(上記トランジスタ22が抵抗を介して動作電圧
26と接続されている場合) Vccが5Vの値を有する場合、利用可能な電圧変化量
は(5V−2×0.05V)=4.9Vとなる。それに
より、積分コンデンサ21の相応の大きさのもとで例え
ば10μsの周期期間を有するランプ関数が実現され得
る。
【0017】相応の公知の回路では例えば(Vcc−
2.5V)=2.5Vの電圧変化量のみが利用され得る
に過ぎない。同じ周期期間を有するランプ関数を実現す
るには積分コンデンサ21は近似的に2倍の値を有しな
ければならないこととなり、相応して2倍のチップ面積
を要することとなる。
【0018】
【発明の効果】本発明によれば積分器のため拡大された
入力電圧領域を有しかつ回路コストの低減されたコンパ
レータ回路装置を実現できる効果が奏される。
【図面の簡単な説明】
【図1】積分器用の公知のコンパレータ回路装置の構成
図である。
【図2】積分器用の本発明のコンパレータ評価回路装置
の回路図である。
【図3】当該入力側にて電流が流れる際のコンパレータ
回路装置の電流電圧特性図である。
【図4】当該入力側外に電流が流れる際のコンパレータ
回路装置の電流電圧特性図である。
【符号の説明】
10 アンプ 11 積分コンデンサ 12,13 差動アンプ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ルードルフ コブリッツ ドイツ連邦共和国 フィリンゲン ヨッ ト. ヨット.リーガーシュトラーセ 12アー (72)発明者 クノ レンツ ドイツ連邦共和国 フィリンゲン ヴィ ルストルフシュトラーセ 20 (56)参考文献 特開 昭57−19805(JP,A) 特開 昭62−21320(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G06G 7/18 G01R 19/165 H03K 5/24

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 積分器(21,242)を有するコンパ
    レータ回路装置(22,23,254,256,25
    7)において、 電流源(252)から給電される第1トランジスタ(2
    51)を有し、該第1トランジスタ(251)は電圧給
    電源の一方の端子(26)に接続されていて、飽和電圧
    状態に制御され得るように構成されており、前記第1の
    トランジスタ(251)の出力側は、コンデンサ(2
    1)の一方の端子及び第2のトランジスタ(242)の
    1つの出力側に配属されており、前記第2トランジスタ
    (242)は、電圧給電源の他方の端子(27)に接続
    されており、それの飽和電圧状態に制御され得るもので
    あり、更に、積分器入力側(24)が設けられており、
    該積分器入力側(24)は、コンデンサ(21)の他方
    の端子及び第3のトランジスタ(241)の入力側に配
    属されており、前記第3トランジスタ(241)の一方
    の出力側は、第2トランジスタ(242)の入力側に配
    属されており、他方の出力側は、コンパレータ回路の入
    力側と、コンパレータ回路に接続された電流源(25
    2)の入力側とに配属されている、 ことを特徴とする積
    分器用コンパレータ回路装置。
  2. 【請求項2】 前記第1トランジスタ(251)及び第
    2トランジスタ(242)は、コンデンサ(21)の充
    電及び放電期間中非飽和状態におかれている請求項1記
    載の装置。
  3. 【請求項3】 前記第1トランジスタ(251)及び第
    2トランジスタ(242)は相補トランジスタである請
    求項1又は2記載の装置。
  4. 【請求項4】 前記第1トランジスタ(251)は、カ
    レントシラーの機能を有する請求項1から3までの何れ
    か1項記載の装置。
  5. 【請求項5】 前記第1トランジスタ(251)はPN
    P形であり、前記第2トランジスタ(242)及び第3
    トランジスタ(241)はNPN形であり、ここで、前
    記第1トランジスタのコレクタは、第2トランジスタの
    コレクタに配属され、第3トランジスタのコレクタは、
    コンパレータ回路に配属されている請求項1から4まで
    のうち何れか1項又は複数項記載の装置。
  6. 【請求項6】 積分器は、電流制御される入力側(2
    4)を有する請求項1 から5までのうち何れか1項又は
    複数項記載の装置。
  7. 【請求項7】 コンパレータ回路は、積分器の入力側
    (24)に接続された電流源の極性反転を制御するよう
    に構成されている請求項6記載の装置。
  8. 【請求項8】 入力電圧を低い及び高い基準電圧と比較
    する方法において、前記入力電圧を積分器(21,24
    1)において積分し、積分された入力電圧を2つの相補
    トランジスタ(251,242)に供給し、該2つの相
    補トランジスタ(251,242)は、夫々電圧給電源
    の何れか1つの端子(26,27)に接続されており、
    コンパレータ(22,23,254,256,257)
    の高い及び低い電圧を決定するために前記相補トランジ
    スタの飽和状態を使用するステップを具備することを特
    徴とする比較方法。
JP03127092A 1990-06-01 1991-05-30 積分器用コンパレータ回路装置及び比較方法 Expired - Fee Related JP3100664B2 (ja)

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KR0177175B1 (ko) 1999-04-01
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SG46478A1 (en) 1998-02-20
DE4017738A1 (de) 1991-12-05
ES2091833T3 (es) 1996-11-16
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