JPH0216809A - ラッチ付コンパレータ - Google Patents

ラッチ付コンパレータ

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JPH0216809A
JPH0216809A JP16752188A JP16752188A JPH0216809A JP H0216809 A JPH0216809 A JP H0216809A JP 16752188 A JP16752188 A JP 16752188A JP 16752188 A JP16752188 A JP 16752188A JP H0216809 A JPH0216809 A JP H0216809A
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JP
Japan
Prior art keywords
transistor
comparator
voltage
collector
base
Prior art date
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Pending
Application number
JP16752188A
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English (en)
Inventor
Masahiro Funahashi
舟橋 政弘
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.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
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Publication of JPH0216809A publication Critical patent/JPH0216809A/ja
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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〕 本発明はラッヂイ」コンパド−タに関し、特にフラッシ
ュ型のA−Dコンバータに用いられるラッチ付コンパレ
ータに関する。
〔従来の技術〕
従来、画像処理用又は通信用などに用いられるA−Dコ
ンバータとしては、高速性という点てフラッシュ型のA
−Dコンバータがよく用いられている。フラッシュ型の
A−Dコンバータは分解能に応じて基準電圧を少しずつ
変えたコンパレータを並列に接続して用いている。この
コンパレータとしてはラッチ付コンパレータが用いられ
ている。
第4図は従来のラッチ付コンパレータの回路図である。
第4図に示すラッチ付コンパレータは、トランジスタQ
l、Q2と抵抗R,,、R,2とからなる差動増幅回路
、トランジスタQ3.Q4からなるラッチ回路、差動増
幅回路のエミッタに電流を供給するトランジスタQ5、
ラッチ回路のエミッタに電流を供給するトランジスタQ
6、トランジスタQ5.Q6のエミッタに定電流■oを
供給する定電流源I。から構成されている。
次に、動作を説明する。
入力電圧VINがトランジスタQ2の ベ − スに与
えられ、又、互いに逆相であるクロック信号Φ、Φがト
ランジスタQ5及びQ6のベースに与えられる。このク
ロック信号Φ、ΦのうちΦが論理的に「HI G H」
、ΦかrLOWJの状態のとき、l・ランジスタQ5が
オン、Q6がオフとなる。トランジスタQ5がオンにな
ると、入力電圧VINと基準電圧■REFとの電圧差を
トランジスタQl、Q2で構成する差動増幅回路が増幅
し、a点とb点に電圧差を生じる。
次に、クロック信号Φが論理的にrHI GHJからr
LOWJに変化すると同時に、クロック信号ΦがrLO
WJからrHIGHJに変化すると、トランジスタQ5
がオフ、Q6がオンとなる7トランジスタQ6がオンに
なると、トランジスタQ3.Q4で構成されるラッチ回
路が動作し始め、入力電圧■1Nと基準電圧VREFと
の電圧差をトランジスタQl、Q2が増幅し出力したa
点、b点の電圧差をさらに拡大し、例えば入力電圧VI
N<基準電圧VREFならば、最終的にa点の電圧をV
CCに近い電圧に、b点の電圧をVCC■oXR2の値
になるまで増幅する。
すなわち、正相のクロックΦがrHIGHJのときに、
差動増幅回路において基準電圧VREFと入力電圧VI
Nの2人力を差動増幅し、正相のクロックΦがrLOW
Jのときに、ラッチ回路が差動増幅回路の出力電圧をと
り出して論理的に判別できる電圧として出力しており、
クロックの各周期ごとに上記の動作が繰返される。
なお、コンパレータの出力端子OUTには、出力端子O
UTの出力と論理的に反転した出力が得られる。
〔発明が解決しようとする課題〕
上述した従来のラッチ付コンパレータは、入力電圧Vr
N&、基準電圧VRIRPがほとんど等しく、クロック
の各周期ごとに入力電圧VINと基準電圧VREFとの
大小関係がたえず入換わるような状態となるとき、クロ
ックの各周期ごとに出力がなえず反転してばたつくとい
う問題点がある。
本発明の目的は、入力電圧■INと基準電圧VREPが
ほとんど等しく大小関係がたえず入換わるときでも、コ
ンパレータの出力がクロックごとにばたつくことがない
ラッチ付コンパレータを提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明のラッチ付コンパレータは、それぞれのコレクタ
を抵抗を介して電源に接続し、それぞれのエミッタを共
通に接続し、一方のベースを信号入力端子に接続し、他
方のベースを第1の基準電圧端子に接続した第1及び第
2のトランジスタで差動増幅回路を構成し、前記第1の
トランジスタのコレクタを第3のトランジスタのコレク
タと第4のトランジスタのベースに接続し、前記第2の
トランジスタのコレクタを前記第3のトランジスタのべ
1スと前記第4のトランジスタのコレクタに接続し、・
前記第3及び第4のトランジスタのエミッタを共通に接
続し、前記第1及び第2のトランジスタの共通に接続さ
れたエミッタと前記第3及び第4のトランジスタの共通
に接続されたエミッタとを、エミッタを共通に接続し定
電流源を介して接地した第5及び第6のトランジスタの
コレクタにそれぞれ接続し、前記第5及び第6のトラン
ジスタのベースを正相のクロック信号入力端子及び逆相
のクロック信号入力端子にそれぞれ接続したラッチ付コ
ンパレータにおいて、コレクタか前記第6のトランジス
タのコレクタに接続され、ベースか第2の基準電圧端子
又は前記第5のトランジスタのベースに接続され、エミ
ッタか抵抗を介して前記定電流源に接続された第7のト
ランジスタを有して構成されている。
〔実施例1〕 次に、本発明の第1の実施例について図面を参照して説
明する。
第1図は本発明の第1の実施例の回路図である。
第1図に示すラッチ付コンパレータは、トランジスタQ
l、Q2と抵抗R,,,R2とからなる差動増幅回路、
l・ランジスタQ3.04からなるラッチ回路、差動増
幅回路のエミッタに電流を供給するl・ランジスタQ5
、ラッチ回路のエミッタに電流を供給するI・ランジス
タQ6.トランジスタQ6がオフのときでもラッチ回路
のエミッタに微少電流を供給するトランジスタQ7.1
〜ランシスタQ5〜Q7のエミッタに定電流■oを供給
する定電流源ICから構成されている。
次に、動作を説明する。
1−ランジスタQ1〜Q6と抵抗R,,,R2及び定電
流源■。の動作は第4図に示した従来のう・ソチ付コン
パレータのそれと同様である。
従来はクロック信号Φか’ HI GHJ 、Φがr 
L OW Jであったときに、トランジスタQ6が完全
にオフの状態てあったために、ラッチ回路を構成してい
るトランジスタQ3.Q4も完全にオフの状態になって
いたが、本発明では、バイアス電圧■8を与えトランジ
スタQ7のベースに一定の微少電流を流しコレクタに微
少電流を流しておくことにより、完全にはオフの状態に
はなっていない。
第3図は第1図及び第2図の実施例のヒステリ゛・シス
特性を示す説明図である。
この微少電流を流すことによって、入力電圧VINを」
1昇さぜるときと下降させるときとで、入力電圧VIN
に対するコンパレータのOUT端子の出力電圧が第3図
に示ずようにヒステリシス動作を示す。入力電圧VIN
が上昇していくときは、入力電圧VINか基準電圧VR
Bpを少し越えた電圧(VREP+△V+)でコンパレ
ータのOUT端子の出力電圧の変化(Vcc  l0X
R2の値からほぼVCCに近い値に変化)が生じる。又
、入力電圧VINか下降していくときも、基準電圧■I
Fより少し越えた電圧(VREF−△Vl>で出力電圧
の変化(はぼV。0に近い値から■。。−1oxR2の
値に変化)が生じる。
さらに詳細に説明する。
まず、入力電圧VINが基準電圧V REFより十分低
い場合、トランジスタQ1はオフ状態となりトランジス
タQ2はオン状態となる。このため、a点はr HI 
G HJに、b点はr L OW Jになっているので
、トランジスタQ4がオン状態となり、トランジスタQ
3がオフ状態となる。このためb点の電位は、t−ラン
ジスタQ4のコレクタ電流(1−ランジスタQ7のコレ
クタ電流■7にほぼ等しい)が抵抗R2により生じる電
圧降下へV1分だけ従来の場合より低下する。
ここで、入力電圧VINが」−昇していって基準電圧V
rtEFに等しくなった場合を考える。
この場合、1〜ランシスタQ1とQ2には等しい電流(
I n  I 7 ) / 2が流れる。一方、抵抗R
,2にはトランジスタQ4のコレクタ電流が流れている
ため、a点の電位より1)点の電位が八■1だけ低い。
このため、トランジスタQ3の電流はトランジスタQ4
の電流より少なく、これによりa点よりb点の電位が八
■、たけ低く保たれる。
さらに入力電圧VINがわずかに上昇してコレクタ電流
によりa点の電位がさらに低下しl)点の電位以下にな
るとき、トランジスタQ3がオン状態になり、Q4がオ
フ状態になる。従って、a点よりb点の電位が八■lた
け低く保たれている分だけヒステリシスを持つことにな
る。同様に、入力電圧VINが下降してくる場合でもヒ
ステリシスを持つことになる。
L記のヒステリシスを持つことにより、入力電圧VIN
と基準電圧VRr、Fがほとんど等しく、りロックの各
周期ごとに入力電圧VINと基準電圧■1オとの大小関
係がたえず入換わるような状態であっても、ヒステリシ
スの電圧のずれの分たけコンパレータの出力電圧が変化
するのが遅れ、コンパレータの出力がクロックごとにば
たつくことを防ぐことができる。
〔実施例2〕 次に、本発明の第2の実施例について図面を参照して説
明する。
第2図は本発明の第2の実施例の回路図である。
第2図に示すラッチ付コンパレータは、第1の実施例と
同様にトランジスタQ1.Q2と抵抗R,,R2とから
なる差動増幅回路、トランジスタQ3.Q4からなるラ
ッチ回路、差動増幅回路のエミッタに電流を供給するト
ランジスタQ5、ラッチ回路のエミッタに電流を供給す
るトランジスタQ6、トランジスタQ6かオフのときて
もラッチ回路のエミッタに微少電流を供給する1−ラン
ジスタQ7、トランジスタQ5〜Q7の工ミ・ツタに定
電流■。を供給する定電流源■。がら楢成されている。
ただし、トランジスタQ7のベースがクロック信号Φの
入力端子に接続されている点か第1の実施例と異なって
いる。
次に、動作を説明する。
第2図に示すラッチ付コンパレータは、■・ランシスタ
Q7のベースをトランジスタQ5に共通に接続しており
、クロック信号Φがr I−I I G HJ、Φがr
 L OW 」のときに、トランジスタQ7に微少電流
を流しておくことができ、第1の実施例と同様の効果が
得られる。又第1の実施例のようなバイアス電圧か不要
となる。
トランジスタQ、の電流を200 )lAとし、さらに
トランジスタQ7に流れる電流をその値の1/10の2
0μ八とし、トランジスタQ5とトランジスタQ7との
VI4Bの差を例えば60mVとすると、このVBBの
差6DmVをトランジスタQ7の電流20μAて除して
得られる値か抵抗R3の値となり、R3は3にΩとなる
。このように小さな抵抗で微少電流を容易に作ることが
できるという利点を有し、多くのラッチ付コンパレータ
を並列に並べるフラッシュ型A−Dコンバータにおいて
は集積回路のペレット面積の増加を最小限にできる。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明は、ラッチ付コンパレータ
の動作にヒステリシス特性を持たせることにより、入力
電圧VINと基準電圧VRCPがほとんど等しいときで
も、コンパレータの出力がクロックごとにばたつくこと
がないという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1の実施例の回路図、第2図は本発
明の第2の実施例の回路図、第3図は第1図及び第2図
の実施例のヒステリシス特性を示す説明図、第4図は従
来のラッチ付コンパレータの回路図である。 Q1〜Q7・・・・・・トランジスタ、R1−R3・・
・、・・抵抗、Ic・・・・・定電流源。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. それぞれのコレクタを抵抗を介して電源に接続し、それ
    ぞれのエミッタを共通に接続し、一方のベースを信号入
    力端子に接続し、他方のベースを第1の基準電圧端子に
    接続した第1及び第2のトランジスタで差動増幅回路を
    構成し、前記第1のトランジスタのコレクタを第3のト
    ランジスタのコレクタと第4のトランジスタのベースに
    接続し、前記第2のトランジスタのコレクタを前記第3
    のトランジスタのベースと前記第4のトランジスタのコ
    レクタに接続し、前記第3及び第4のトランジスタのエ
    ミッタを共通に接続し、前記第1及び第2のトランジス
    タの共通に接続されたエミッタと前記第3及び第4のト
    ランジスタの共通に接続されたエミッタとを、エミッタ
    を共通に接続し定電流源を介して接地した第5及び第6
    のトランジスタのコレクタにそれぞれ接続し、前記第5
    及び第6のトランジスタのベースを正相のクロック信号
    入力端子及び逆相のクロック信号入力端子にそれぞれ接
    続したラッチ付コンパレータにおいて、コレクタが前記
    第6のトランジスタのコレクタに接続され、ベースが第
    2の基準電圧端子又は前記第5のトランジスタのベース
    に接続され、エミッタが抵抗を介して前記定電流源に接
    続された第7のトランジスタを有することを特徴とする
    ラッチ付コンパレータ。
JP16752188A 1988-07-04 1988-07-04 ラッチ付コンパレータ Pending JPH0216809A (ja)

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JP (1) JPH0216809A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5451952A (en) * 1992-08-20 1995-09-19 Oki Electric Industry Co., Ltd. CMOS flash analog-to-digital converter with hysteresis

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5451952A (en) * 1992-08-20 1995-09-19 Oki Electric Industry Co., Ltd. CMOS flash analog-to-digital converter with hysteresis

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