JPH02101814A - チョッパ型コンパレータ - Google Patents

チョッパ型コンパレータ

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Publication number
JPH02101814A
JPH02101814A JP25412388A JP25412388A JPH02101814A JP H02101814 A JPH02101814 A JP H02101814A JP 25412388 A JP25412388 A JP 25412388A JP 25412388 A JP25412388 A JP 25412388A JP H02101814 A JPH02101814 A JP H02101814A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
voltage
inverter
charging
transistor
capacitor
Prior art date
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Pending
Application number
JP25412388A
Other languages
English (en)
Inventor
Masashi Yonemaru
政司 米丸
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Publication date
Application filed by Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
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Publication of JPH02101814A publication Critical patent/JPH02101814A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K5/00Manipulating of pulses not covered by one of the other main groups of this subclass
    • H03K5/22Circuits 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
    • 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
    • H03K5/2472Circuits 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 using field effect transistors
    • H03K5/249Circuits 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 using field effect transistors using clock signals

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Manipulation Of Pulses (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は、アナログ入力電圧を基準電圧と比較する場
合に使用して好適なチョッパ型コンパレータ、特に、そ
の消費電力を低減できるようにしたチョッパ型コンパレ
ータに関する。
「従来の技術」 人力アナログ電圧を所定の基準電圧と比較して比較出力
(電圧)を得るようにしたアナログチョッパ型コンパレ
ータは、周知のように基準電圧とアナログ入力電圧とが
交互に供給される充放電用のコンデンサと、このコンデ
ンサの充電電圧を反転増幅して比較電圧を出力するよう
にしたインバータとで構成されている。
最近では、消費電力の低減、動作速度の高速化などの要
求に答えるべく、特にインバータとしては、CMOS−
FETを使用する場合が多い。
第3図はこのようなCMOS−FETを使用したチョッ
パ型コンパレータ10の一例を示す接続図である。
同図において、電圧20は比較すべきアナログ入力電圧
Vinの入力電圧、電圧30は所定のDC基準電圧が供
給される入力電圧、電圧40は比較出力電圧が得られる
出力電圧である。
電圧20に供給されたアナログ入力電圧Vinは第1の
スイッチS1を介して充放電用のコンデンサCに印加さ
れる。同じく電圧30に供給された基準電圧Vrefは
、第2のスイッチS2を介して同じくコンデンサCに印
加される。コンデンサCと出力電圧40との間には、イ
ンバータ50が接続される。
インバータ50は、コンプリメンタリ−接続されたCM
OS−FET構成の第1及び第2のトランジスタP1.
Nlで構成される。
ここに、第1のトランジスタPIはPチャンネル型MO
3◆FETであり、第2のトランジスタNlはNチャン
ネル型MOS−FETである。
インバータ50の両端には第3のスイッチS3が接続さ
れ、これが第2ゐスイッチS2と連動して切り換えられ
るごとく構成されている。
第1のスイッチS+には第4図Aに示すような第1のス
イッチングパルスSPlが供給され、第2及び第3のス
イッチS 2.S 3には、同図Bに示す第2のスイッ
チングパルスSP2が供給される。両スイッチングパル
スSP1.SP2は互いに逆相関係にあり、従って第3
図に示すように第2及び第3のスイッチS2.S3がオ
ン状態の時には、第1のスイッチStはオフ状態を保持
するごとく、コンプリメンタリ制御されるものである。
さて、この構成において第2のスイッチングパルスSP
2の供給によって、第2及び第3のスイッチS 2.S
 3が閉じられたとき、基準電圧V refはコンデン
サCに充電される。このとき、インバータ50のスレッ
ショールドレベルvth分だけ下がった電圧がコンデン
サCに充電される。即ち、このときの充電電圧V1は(
1)式のようになる。
V1=Vref−Vth−φ・φ(1)これに対し、第
1のスイッチングパルスSPIによって、第1のスイッ
チS1がオンすると、充放電用のコンデンサCにはアナ
ログ入力電圧Vinが印加される。その結果、このとき
のコンデンサCの充電電圧■2は以下のようになる。
V2=Vin −(Vref−Vth) =ΔV + 
V th−(2)ここに、ΔV = V in −V 
ref−−−−−−(3)インバータ50は、第3のス
イッチS3がオフ状態のときにのみ動作するものである
から、アナログ入力電圧Vinが印加されるタイミング
において、コンデンサCの充電電圧V2に対しその反転
増幅された出力が比較電圧として電圧40に得られる。
従って、この例においては、アナログ入力電圧Vinが
基準電圧V refより大きいときには、ローレベルの
比較出力が得られることになる。
上述した第1及び第2のスイッチングパルスSP1.S
P2は第4図に示すように、所定の周期をもって交互に
そのオン、オフが繰り返されることになるから、この構
成によって、入力電圧Vinがチョッピングされながら
基準電圧V refと比較される。
「発明が解決しようとする課題」 ところで、この第3図に示すように構成されたチョッパ
型コンパレータ10において、充放電用のコンデンサC
の両端に得られる充電電圧V2が比較的大きいとき、或
は、はぼ0のときにはインバータ50を構成する各トラ
ンジスタP 1.N Iは何れも飽和状態で動作してい
ることになる。しかし、充電電圧■2が非常に小さいよ
うな場合にはインバータ50は、非飽和領域において動
作することになる。
このような電圧レベルが小さい充電電圧V2の場合には
、電源電圧VDDと接地間には、これらトランジスタP
 1.N 1を介して貫通電流が流れてしまう。
その結果、この貫通電流によって、チョッパ型コンパレ
ータ10の消費電力が増大する欠点がある。
このような欠点は、特に図に示すような構成を多数並列
接続して、ADコンバータを構成する場合に特に問題と
なり、低消費電力化を達成できない大きな隘路となって
いた。
そこで、この発明では、このような従来の問題点を解決
したものであって、充電電圧■2の値が小さいような場
合でも、貫通電流の大きさを抑制できるようにして、低
消費電力化を図ったチョッパ型コンパレータを提案する
ものである。
「課題を解決するための手段」 上述した課題を解決するため1.この発明においては、
基準電圧と入力電圧とが交互に供給される充放電用のコ
ンデンサと、 このコンデンサの充電電圧を反転増幅して比較電圧を出
力するコンプリメンタリ構成のインバータと、 このインバータに印加される電源電圧幅を抑制する電圧
抑制手段とで構成されてなることを特徴とするものであ
る。
「作 用」 充放電用のコンデンサCの充電電圧を反転増幅して比較
電圧を出力するようにしたコンプリメンタリ−構成のイ
ンバータ50に対し、これに印加される電源電圧の幅を
抑制する電圧抑制手段60が設けられる。
電圧抑制手段60は、第3及び第4のトランジスタP 
2.N2、もしくは第5.第6のトランジスタP3.N
3で構成される。
このようなトランジスタを電源電圧側及び接地側に夫々
接続した場合には、コンプリメンタリ−接続された一対
のトランジスタP 1.N 1の両電源電圧間にかかる
電圧は、これらトランジスタによる降下電圧分だけ低下
する。そのため、充放電用コンデンサCに蓄えられた充
電電圧■2のレベルが小さく、一対のトランジスタP 
1.N tが共に、非飽和領域において動作する場合に
おいても、ここを貫通して流れる電流の値は小さくなる
。これによフて、消費電力が大幅に削減される。
「実 施 例」 続いて、この発明に係るチョッパ型コンパレータの一例
を第1図以下を参照して詳細に説明する。
第1図はこの発明に係るアナログ入力電圧比較用のチョ
ッパ型コンパレータ10の一例を尽す構成図であって、
電圧20.30.40を有すると共に、充放電用コンデ
ンサCを有し、充放電用コンデンサCには、上述したと
同じく電圧20よりアナログ入力電圧Vinが第1のス
イッチ51を介して印加されると共に、電圧30より基
準電圧V refが第2のスイッチS2を介して印加さ
れる。
充放電用コンデンサCと出力電圧40との間には、イン
バータ50が接続されると共に、このインバータ50の
入出力端間に第3のスイッチS3が接続される。
第1のスイッチS1は第1のスイッチングパルスSPI
によって制御され、第2及び第3のスイッチは互いに連
動して切り換えられると共に、第2のスイッチングパル
スSP2によって制御されるのは上述したと同様である
インバータ50は図のようにコンプリメンタリ接続され
た一対のトランジスタP 1.N 1で構成されたイン
バータアンプ70を有し、第1のトランジスタPIはP
チャンネル型のMOS−FETが使用され、第2のトラ
ンジスタNlはNチャンネル型のMO3φFETが使用
される。
これら一対のコンプリメンタリ接続されたトランジスタ
P 1.N 1に対し、この発明においては、インバー
タ500両電源電圧閏に印加される電源電圧(電位差)
を抑制する電圧制御手段60が接続される。
電圧抑制手段60は第3及び第4のトランジスタP2.
N2で構成することができる。Pチャンネル構成の第3
のトランジスタP2は、電源電圧VDDとコンプリメン
タリ接続された一方のトランジスタ(第1のトランジス
タ)PIとの間に接続される。
Nチャンネル構成の第4のトランジスタN2は、第2の
トランジスタN1と接地間に接続される。
そして、第3のトランジスタP2のゲートとドレインが
直結されると共に、第4のトランジスタN2のゲートと
ドレインが直結される。
こうすることによって、第3及び第4のトランジスタP
2.N2は何れもダイオード特性が付与されたことにな
る。
さて、このように構成されたチョッパ型コンパレータ1
0において、第1〜第3のスイッチSt〜S3を、上述
した第1及び第2のスイッチングパルスSP1.SP2
によって交互にスイッチングすることにより、アナログ
入力電圧Minが基準電圧Vrefと比較され、その比
較された電圧即ち充電電圧V2がインバータ50によっ
て反転増幅されたのち、出力電圧40に供給されて、基
準電圧V refに対する入力電圧Vtnの比較出力が
得られることになる。
インバータ50には、上述したような電圧抑制手段60
が設けられているため、第1のトランジスタPIのソー
スに印加される電圧は、電源電圧■DOに対し第3のト
ランジスタP2の順方向降下電圧分Vfだけ低められた
電圧である。同様に、第2のトランジスタN1のソース
側には、接地電位より第4のトランジスタN2の順方向
降下電圧Vf分だけ高い電圧が印加される。
その結果、インバータアンプ70の両電源電圧閏には、
電源電圧vODそのものではなく、第3及び第4のトラ
ンジスタP2.N2の各順方向降下電圧2Vf分だけ低
い電圧が印加されることになる。
従って、充放電用のコンデンサCに充電された充電電圧
■2のレベルが非常に小さく、第1及び第2のトランジ
スタP 1.N 1がいずれも非飽和領域において動作
するような場合であっても、これらトランジスタP 1
.N lの両端に印加される電圧が従来よりも低くなる
ため、一対のトランジスタP1.N1を介して流れる貫
通電流の値がその分抑えられる。
これによって、貫通電流に伴って生ずる消費電力が低減
される。
第1図のように構成することによって、消費電流は飛躍
的に低下するが、その出力電位幅は電源電圧幅よりも小
さくなる。これはトランジスタP!、P2による電圧降
下によるものであるが、チョッパ型コンパレータlOの
後段に接続されるインバータアンプやラッチ回路等の“
H”L”の論理閾値vthと、そのオフセット電圧を加
えた値よりも十分に振れていればよい。また、トランジ
スタP 1.N 1のゲート長を長くすることによって
、消費電流をさらに抑えることができる。
第2図は、この発明の更に他の例を示すチョッパ型コン
パレータ10の一例を示す構成図であって、この例では
電圧抑制手段60として機能する第5及び第6のトラン
ジスタP3.N3を夫々定抵抗素子として使用するよう
に構成した場合である。
従って、電源電圧VDD側に接続されるPチャンネル型
の第5のトランジスタP3のゲートは接地され、同様に
接地側に接続されるNチャンネル構成の第6のトランジ
スタN3のゲートは、所定の電源電圧VDDに接続され
て、両者とも定抵抗素子として機能するようになされて
いる。
こうすることによって、電源電圧VDDと接地間には一
対のトランジスタP3.N3によって決まる所定の抵抗
が接続されたことになり、インバータアンプ70の画電
極電圧間に印加される電圧は、電源電圧v00よりも一
対の抵抗分だけ低められた状態で印加されることになる
従って、第1図の場合と同様に、コンデンサCに充電さ
れた充電電圧v2が低レベルであっても、一対のトラン
ジスタP 1.N 1を貫通して流れる電流の値が抑制
され、これに伴ってチョッパ型コンパレータ10の消費
電力を抑えることが可能になる。
また、この構成によれば、比較出力の電圧幅は電源電圧
幅で掘らせることができる。
なお、トランジスタP2.N2.P3.N3の各チャン
ネル輻Wを大きくすると、インバータアンプ70による
遅延を少なくできる。トランジスタP 1.N1のゲー
ト長を長くすれば、インバータアンプ70のゲインを増
やすことができる。
「発明の効果」 以上説明したように、この発明によれば、充放電用のコ
ンデンサの充電電圧を反転増幅して、比較電圧を出力す
るようにしたコンプリメンタリ構成のインバータに対し
、これに印加される電R電圧の幅を抑制するようにした
ものである。
こうすれば、基準電圧に対するアナログ入力電圧の差が
小さい場合であっても、第1及び第2のトランジスタを
流れる貫通電流の値を従来よりも大幅に削減することが
できる。これに伴って、消費電力を抑えることができる
から、例えば、このチョッパ型コンパレータを並列的に
多数接続して、ADコンバータを構成するような場合に
は、その消費電力を大幅に削減できる特徴を有する。
従って、この発明はチョッパ型コンパレータを多数使用
する並列型ADコンバータなどに適用して極めて好適で
ある。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図は夫々この発明に係るチョッパ型コン
パレータの一例を示す接続図、第3図は従来のチョッパ
型コンパレータの一例を示す接続図、第4図はその動作
説明に供する波形図である。 10  Φ 20.30  善 40 φ 50 ・ 60争 70 ・ II S 1〜S3φ SPl、SP2φ 番チョッパ型コンパレータ ・入力電圧 ・出力電圧 ・インバータ ・電圧抑制手段 ・インバータアンプ ◆充放電用コンデンサ Φ第1〜第3のスイッチ ・第1及び第2の スイッチングパルス

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)基準電圧と入力電圧とが交互に供給される充放電
    用のコンデンサと、 このコンデンサの充電電圧を反転増幅して比較電圧を出
    力するコンプリメンタリー構成のインバータと、 このインバータに印加される電源電圧幅を抑制する電圧
    抑制手段とで構成されてなることを特徴とするチョッパ
    型コンパレータ。
JP25412388A 1988-10-08 1988-10-08 チョッパ型コンパレータ Pending JPH02101814A (ja)

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JP25412388A JPH02101814A (ja) 1988-10-08 1988-10-08 チョッパ型コンパレータ

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JP25412388A JPH02101814A (ja) 1988-10-08 1988-10-08 チョッパ型コンパレータ

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007067709A (ja) * 2005-08-30 2007-03-15 Nec Electronics Corp 比較回路および半導体装置
JP2009005178A (ja) * 2007-06-22 2009-01-08 Mitsumi Electric Co Ltd チョッパ型コンパレータ
JP2012169850A (ja) * 2011-02-14 2012-09-06 Toyota Central R&D Labs Inc チョッパ型コンパレータ
WO2013080634A1 (ja) * 2011-12-02 2013-06-06 シャープ株式会社 液晶表示装置、比較回路、及び、テレビジョン受像機

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