JPH02228811A - 比較器 - Google Patents

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】 （イ）産業上の利用分野 この発明は比較器、特にバイポーラ集積回路で構成され
る比較器に関する。

（ロ）従来の技術 一般的に電圧ヒステリシスを持たせた比較器として第３
図に示すものがある。この比較器は、２個のバイポーラ
トランジスタＴｒ、　、Ｔｒｚが並列接続され、これら
のトランジスタＴｒ、　、Ｔｒ。

に定電流源Ｉｌｌが直列に接続され、電源ｖ”　、ｖ−
間に接続されている。トランジスタＴｒ、のコレクタと
電源Ｖ゛間にスプリントコレクタ構成のトランジスタＴ
ｒ、が接続されている。トランジスタＴｒ、のベース、
つまり入力電圧Ｐ、には、入力電圧ＶＩＮが加えられ、
トランジスタＴｒｚのベースには、定電流源１１□、抵
抗Ｒｈ　、Ｒ？で発生する比較電圧が加えられるように
なっている。

抵抗Ｒ７にはトランジスタＴｒ、を並列に接続し、この
トランジスタＴｒ、をオン／オフすることにより、抵抗
Ｒ１を短絡、あるいは抵抗Ｒ＆に直列に接続し、比較電
圧にヒステリシスを持たせている。また、トランジスタ
Ｔｒ、のコレクタは出力トランジスタＴｒｓのベースに
も接続されている。

この比較器において、トランジスタＴｒ＋のベースに入
力される入力電圧が比較電圧、つまりトランジスタＴｒ
ｚのベース電位よりも低いときは、電流源１１’ｌは、
トランジスタＴｒｚのコレク夕電路に流れ、トランジス
タＴｒ、のコレクタ電路には流れない。そのため、スプ
リットコレクタ構成のトランジスタＴｒ、、さらにトラ
ンジスタＴｒ＜にベース電流が与えられず、トランジス
タＴ　ｒ　４は駆動されないため、比較電圧を生成する
ための電流源Ｉｌ□の電流は全て抵抗Ｒ６、Ｒ７を通し
て流れる。この時の比較電圧であるトランジスタＴｒｚ
のベース電位は、 ＶＺＸ　−夏　、□ｘ　　（Ｒ＆　　＋　Ｒ７）　　　
　　　　　　・・・（１）となる。

一方、入力電圧ＶＩＮが比較電圧よりも高いときは、電
流源１．の電流はトランジスタＴｒ、のコレクタ電路を
流れ、トランジスタＴｒ３にベース電流を与え、トラン
ジスタＴｒｚが駆動されるため、トランジスタＴｒｓが
駆動され、出力電圧Ｐ０の出力■。Ｕ７の電位をＬ（ロ
ー）にするとともに、トランジスタＴｒ、も駆動され、
電流源工、□の電流がトランジスタＴｒ４のコレクタ電
路に分流する。このときの比較電圧であるトランジスタ
Ｔｒｚのベース電位は、 Ｖ２Ｌ＝Ｉｌ□ＸＲ＆　＋ＶＳＡＴ４　　　　　・・・
（２）となる。

上記（１）　（２）式より、この比較器は１１□ＸＲ１
Ｖ！ＡＴ４の電圧ヒステリシスを持っている。

しかしながら、このような構成の比較器では、これをバ
イポーラ集積回路で構成したとき、−射的にトランジス
タのコレツク０エミツタ間の残留電圧が１０〜１００ｍ
Ｖ生じ、製造バラツキもあるため、電圧ヒステリシス幅
が小さい比較器にこの回路は適さない。

この欠点を改善するために、第４図に示す回路が知られ
ている。この比較器は、第３図の回路にさらに、定電流
源Ｉ１１、ダイオードＤ２を付加したものであり、電源
■°と抵抗Ｒｈ、Ｒ７の接続点間に定電流源ｌ１ｆｆ、
ダイオードＤ２を接続し、ダイオードＤ２と抵抗Ｒ９に
並列にトランジスタＴｒ４を接続している。

この比較器において、入力電圧■、が比較電圧よりも低
いときは、定電流源Ｉ１１の電流は、トランジスタＴｒ
ｚのコレクタ電路に流れ、トランジスタＴｒ、のコレク
タ電路には流れない。そのため、スプリットコレクタ構
成を持つトランジスタＴｒ、及びトランジスタＴｒ、に
は、ベース電流が与えられず、トランジスタＴｒ、は駆
動されない。そのため、比較電圧を生成するための電流
源ｔ＋ｚの電流は、抵抗Ｒ，，Ｒ７を通して、負電源電
圧Ｖ−に流れる。また、電流源Ｉ１１の電流はダイオー
ドＤ２、抵抗Ｒ１を通して負電源電圧■−に流れる。し
たがって、この時の比較電圧であるトランジスタＴｒ、
のベース電位は、 Ｖｚｏ＝Ｖ１ｚＸ（Ｒｂ＋Ｒｖ）　＋Ｉ＋ｘＸＲ？　　
　・・・（３）一方、入力電圧ＶＩＮが比較電圧よりも
高いときは、電流源■、の電流はトランジスタＴｒ＋　
のコレクタ電路を流れ、トランジスタＴｒ、、にベース
電流を与え、トランジスタＴｒ３が駆動される。

そのため、出力トランジスタＴｒｓが駆動され、出力電
圧Ｐ０の出力■。Ｕ７をＬ　１１にするとともに、トラ
ンジスタＴｒａも駆動され、電流源■１゜をトランジス
タＴｒ、のコレクタ電路に分流する。

電流源■＋ｚの電流は抵抗Ｒ６、Ｒ？を通して、負電源
電圧■−に流れるため、このときの比較電圧であるトラ
ンジスタＴｒｚのベース電位は、Ｖ　ｚＬ＝　Ｉ　＋ｚ
Ｘ　（Ｒｈ＋　Ｒ？）　　　　　　　・・・（４）とな
る。

上記（３）　（４）弐より、この比較器はｒ１３ｘ’Ｒ
７の電圧ヒステリシスを持っている。

（ハ）発明が解決しようとする課題 上記改善された従来の比較器（第４図の）は、電圧ヒス
テリシスが、トランジスタのコレクタ←エミッタ間残留
電圧に依存しないため、電圧ヒステリシス幅が小さい比
較器も構成可能である。

しかしながら、第４図に示したこの比較器は、電流源１
１：ｌ及びダイオードＤ２の２素子の追加を必要とし、
集積回路全体の素子数の増加及び面積増を生じ、さらに
電圧ヒステリシス幅を小さくするためには、微小電流値
の電流源又は微小値の抵抗を必要とする問題がある。

この発明は上記問題点に着目してなされたものであって
、集積回路の素子数の増加を要することなく、それでい
て電圧ヒステリシス幅の小さいものにも適用できる比較
器を提供することを目的としている。

（ニ）課題を解決するための手段及び作用この発明の比
較器は、第１と第２のトランジスタが並列に接続されて
定電流源に接続され、第１のトランジスタに入力電圧が
、第２のトランジスタに、抵抗を含む回路により比較電
圧が加えられるものであり、集積回路で構成されるもの
において、前記比較電圧発生用の抵抗に拡散抵抗を用い
、エピタキシャル層の電位を制御することにより、比較
電圧にヒステリシスを持たせている。

この比較器では、比較電圧発生用の抵抗に拡散抵抗を用
いており、例えば出力変化に応じて、この拡散抵抗のエ
ピタキシャル層の電位を変化させることにより、その抵
抗値を変えることができ、比較電圧にヒステリシスを持
たせることができる。

電圧ヒステリシス幅も拡散抵抗の拡散密度、制御電圧の
電位の設定を適正にすることにより、十分に小さくでき
る。もちろん特別の素子を何ら設ける必要がない。

（ホ）実施例 以下、実施例により、この発明をさらに詳細に説明する
。

第１図は、この発明の一実施例を示す比較器の回路接続
図である。この実施例比較器において、入力電圧ｖ１．
４がベースに印加されるトランジスタＴｒ、　、比較電
圧がベースに入力されるトランジスタＴｒ、　、Ｔｒ２
のエミッタの共通接続点と負電源端Ｖ−間に接続される
定電流源Ｉｌｌ、トランジスタＴｒ、のコレクタと正電
流源端ｖ０間に接続されるトランジスタＴ　ｒ　：ｌ　
、ヒステリシス比較電圧を発生するための電流源ｒａｇ
、抵抗Ｒ，、Ｒ１を備えており、これらの基本構成にお
いて、第３図、第４図に示したものと変わるところはな
い。

この実施例比較器の特徴は、抵抗Ｒ１に拡散抵抗を用い
、この拡散抵抗のエピタキシャル層に出力電圧Ｐ０を接
続し、出力電圧■。ｕｔの変化（ハイ／ロー）に応じ、
抵抗値を変化させて、比較電圧にヒステリシスを持たせ
ていることである。

次に、拡散抵抗Ｒ１について説明する。

第２図に、−船釣なバイポーラ集積回路のＰ。

拡散抵抗の構造を示している。

同図において、Ｐ−ｓｕｂ２１とＰ型置離層２２で囲ま
れたＮ型エピタキシャル層２３の中に拡散密度の高いＰ
１拡散層２４を形成している。このＰ３拡散層２４を抵
抗として利用する。Ｐ型置離層２２、Ｎ型エピタキシャ
ル層２３及びＰ°拡散層２４の上面には絶縁酸化膜層２
５が形成されている。２６．２７は、Ｐ°拡散層２４、
つまり拡散抵抗の外部導出用の電極、２８は導電金属層
である。１つのＮ型エピタキシャル層２３の中に、通常
複数のＰ“拡散層２４を持つことができるが、このとき
、各々のＰ゛拡散層２４同志が電気的に分離されるよう
にＮ型エピタキシャル層２３を、その中に含まれるＰ“
拡散層２４のあらゆる部分より高い電位の点に接続する
。２９はＮ型エピタキシャル層２３より拡散密度の高い
Ｎ゛拡散層であり、Ｎ型エピタキシャル層２３と導電金
属層２８の電気的接触の信頼性を高めるために付加され
ている。第５図に、この拡散抵抗を素子シンボルで表し
ている。

この拡散抵抗２４は、Ｎ型エピタキシャル層２３の電位
により、抵抗値が変動する。その理由はＮ型エピタキシ
ャル層２３の電位が高いほど、Ｐ゛拡散層２４との間に
空乏層が生じ、Ｐ゛拡散Ｎ２４の実効的な電路を狭める
ために、結果的に抵抗値が上がるためである。

上記第１図に示した比較器には、抵抗Ｒ４、Ｒ。

に上記のＰ゛拡散抵抗を利用している。そして抵抗Ｒ７
のＮ型エピタキシャル層２３の電位を出力電圧■。ｕ７
に接続、つまり金属導電層２８を延設して、２８ａを出
力電圧に接続している。抵抗Ｒ＆の金属導電層２８は、
所定の電位、例えば■゛に接続され、固定される。

第１図の比較器において、入力電圧ＰＬに加えられる入
力信号ＶＩＮが、比較電圧であるトランジスタＴｒ、の
ベース電位より低いとき、第３図、第４図の回路と同様
に、やはりトランジスタＴｒｓは駆動されないので、出
力電圧の電位はＨ’″である。したがって、二〇゛Ｈ１
１電位により、Ｎ型エピタキシャル層が接続されている
抵抗Ｒ７の抵抗値は増加する。比較電圧、つまりトラン
ジスタＴｒ、のベース電位は、 Ｖｚ　＝　Ｉ　＋ｚＸ　（Ｒ６＋Ｒ？　）　　　　・・
・（５）で表されるから、抵抗Ｒ７の増加により増加す
る。

一方、入力電圧Ｐ、に加えられる入力信号■１．４が比
較電圧であるトランジスタＴｒ２のベース電位よりも高
いときは、トランジスタＴｒｓが駆動され、出力電圧Ｐ
０の電位は“Ｌ”となる。そのため、抵抗Ｒ１の抵抗値
は減少し、比較電圧も減少する。

このとき、第２図におけるＰ＋拡散層２４とＮ型エピタ
キシャル層２３との電位関係が、ダイオード順方向バイ
アスとならないように、第１図の出力電圧の“Ｌ　ＩＩ
電位は抵抗Ｒ９の正電圧の電位より高（なければならな
い。そのため、この実施例では出力トランジスタＴｒｓ
のコレクタと出力電圧Ｐ０との間にダイオードＤ１を接
続し、出力電圧の“Ｌ”電位が０．７Ｖ以下にならぬよ
うにしている。

なお、電圧ヒステリシス幅は、拡散抵抗Ｒ１の拡散密度
と出力電圧の“Ｈ°″電位を選ぶことにより調整できる
。−船釣にＰ゛拡散抵抗のＮ型エピタキシャル層電位に
対する依存係数は小さいため、第３図、第４図のもので
は困難であった電圧ヒステリシス幅が微小な比較器も簡
単に構成できる。

ｉｆ図の比較器において、Ｉ、□＝ｌＯ（μＡ］、Ｒ，
＝１００　（ＫΩ）、Ｒ？＝ｌＯ（ＫΩ〕、出力電圧Ｐ
。の“Ｈｏ”電位＝２０（Ｖ）、“′Ｌ°°電位＝０，
７（Ｖ）とし、抵抗Ｒ１にＰ゛拡散抵抗のＮ型エピタキ
シャル層電位への依存係数が０．５〔％／Ｖ）の抵抗を
使用したところ、約１０　（ｍＶ）の電圧ヒステリシス
を得た。

以上のように、上記実施例では、第３図のトランジスタ
Ｔｒ、、第４図のトランジスタＴｒ４、電流源１１２、
ダイオードＤ２のように、新たに電圧ヒステリシス用の
素子を準備することなく、電圧ヒステリシスを設けるこ
とが可能であり、回路構成素子数を減少でき、集積回路
上の占有面積を小さくできる。

なお、上記実施例では、比較電圧にヒステリシスを持た
せるための抵抗として、拡散抵抗Ｒ６％Ｒ７を直列に接
続し、抵抗Ｒ７のエピタキシャル層の電位を制御するよ
うにしているが、抵抗Ｒ６、Ｒ１ともエピタキシャル層
の電位を制御してもよいし、また、抵抗Ｒ６，Ｒ？を一
個の拡散抵抗とし、そのエピタキシャル層の電位を制御
してもよい。

（へ）発明の効果 この発明によれば、比較電圧にヒステリシスを持たせる
ための抵抗に、拡散抵抗を用い、エピタキシャル層の電
位を制御することにより、抵抗値を切替えるものである
から、電位ヒステリシス幅の微小な比較器でも実現でき
、しかも、ヒステリシスを持たせるために、従来のよう
なトランジスタ、ダイオード等の特別の素子を必要とせ
ず、構成素子数、占有面積の小さい比較器を得ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例を示す比較器の回路接続
図、第２図は、同比較器に使用される集積回路の拡散抵
抗の構造を示す断面図、第３図及び第４図は従来の比較
器を示す回路接続図、第５図は、拡散抵抗の素子シンボ
ル図である。 Ｔｒ、　　・Ｔｒ、：比較器構成用のトランジスタ、■
、：定電流源、　Ｒ７：拡散抵抗。 特許出願人　　　　　立石電機株式会社代理人　　弁理
士　　中　村　茂　信 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）第１と第２のトランジスタが並列に接続されて定
   電流源に接続され、第１のトランジスタに入力電圧が、
   第２のトランジスタに抵抗を含む回路により比較電圧が
   加えられるものであり、集積回路で構成される比較器に
   おいて、 前記比較電圧発生用の抵抗に拡散抵抗を用い、エピタキ
   シャル層の電位を制御することにより、比較電圧にヒス
   テリシスを持たせることを特徴とする比較器。