JPH02301213A - ヒステリシス付きコンパレータ - 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】 産業上の利用分野 本発明は任意に設定可能である固定のヒステリシス幅を
持ったヒステリシス付きコンパレータに関するものであ
る。

従来の技術 近年、任意に設定可能である固定のヒステリシス幅を持
ったヒステリシス付きコンパレータは分野を問わず信号
のノイズを除去する波形整形に多く使われている。

第２図は従来の任意に設定可能である固定のヒステリシ
ス幅を持ったヒステリシス付きコンパレータの一例を示
すものである。第２図において、１は一入力端子、２は
十入力端子、３はスイッチングトランジスタ、４は第１
の定電流源、５はダイオード、６は十人カトランジスタ
、７は一人カトランジスタ、８は第２の定電流源、９は
第３の定電流源、１０は出力トランジスタ、１１は出力
端子、１２は抵抗、１３は電源端子である。

次に、このヒステリシス付きコンパレータについて、そ
の動作を説明する。

まず、−入力端子１の電圧よりも十入力端子２の電圧が
十分に低いときはスイッチングトランジスタ３がオンし
て第１の定電流源４の電流を吸い込み、ダイオード５を
逆バイアスする。すなわち、十人カドランジスタロには
第２の定電流源８と第３の定電流源９の電流の和がすべ
て流れて、出力トランジスタ１０とスイッチングトラン
ジスタ３をオンし、出力端子１１の電圧を下げる。そし
て、十人力端子２の電圧と一入力端子１の電圧との差を
少しずつ小さくしていき、その電圧差が０になると出力
が切り換わる。すなわち、十人力端子２の電圧が一入力
端子１の電圧よりも大きくなると、スイッチングトラン
ジスタ３がオフして第１の定電流源４の電流がダイオー
ド５に流れる。そして、−入力端子１側の入力トランジ
スタ７には第１の定電流源４と第２の定電流源８と第３
の定電流源９との各電流の和がすべて流れて、出力トラ
ンジスタ１０とスイッチングトランジスタ３をオフし、
出力端子１１をハイインピーダンスとする。この状態か
ら、十人力端子２の電圧と一入力端子１の電圧との差を
徐々に小さくしていくと、第１の定電流源４からの電流
が抵抗１２に流れることにより十人力端子２と一入力端
子１との各電圧が同じになっても、両人カドランジスタ
ロ、７に流れる電流は平衡せず、出力端子１１の電圧は
切り換わらない。第１の定電流源４に流れる電流値を、
Ｉ＋　、第２の定電流源８と第３の定電流源９とに流れ
る電流値をＩ２とし、抵抗１２の抵抗値をＲとしたとき
、十人力端子２の電圧を一入力端子１のそれよりもさら
に小さくしていって十人カドランジスタロのコレクタ電
流と一人力トランジスタフとの各コレクタ電流が平衡す
るとき、そのコレクタ電流は、 である。このとき、抵抗１２に流れる電流は１１／２で
あるので、抵抗１２の両端の電圧差は、である。従って
、第２図の回路は、十人力端子２の電圧が一入力端子１
の電圧よりも（２）式で表わされる電圧だけ小さくなる
と、出力端子１１の電圧が切り換わる。すなわち、ヒス
テリシス幅は（２）式で表わされる電圧である。したが
って、（２）式から、Ｒと１．を適当に選ぶことにより
、任意のヒステリシス幅とすることができる。特に微少
なヒステリシス幅が必要な場合に抵抗値を小さくするこ
とで対応できる。また、切り換わりでの入力電圧の変化
に対する出力の切り換わる感度を十人力端子２の電圧と
一入力端子１の電圧との差に対する出カドランジス゛り
１０とスイッチングトランジスタ３に流れる電流との和
の変化量で表わす。この感度が鈍い（変化量が小さい）
と応答性が悪くなったり、切り換わり点がずれる原因と
なる。

十人力端子２の電圧をＶ２、−入力端子１の電圧をＶｌ
とし、出カドランシスター０とスイッチングトランジス
タ３とに流れる電流の和を１．とするとき、スイッチン
グトランジスタ３がオンのときに電流ｔｏは、 １ｏ＝２ヱＬニヱＬ　　　　　　・・・・・・（３）と
なる。すなわち、感度は、 となり、抵抗１２の抵抗値Ｒに逆比例する。スイッチン
グトランジスタ３がオフのときに電流１０は、 ｖ、　　　Ｖ２ Ｉｏ＝２Ｒ＋１１　　　　　・・・・・・（５）となる
。すなわち、このときの感度も ｄＩｏ　　　　　２ ｄ　（ＶＩ　　Ｖｌ　）　　Ｒ”””（６）である。

発明が解決しようとする課題 上記の従来の構成では、抵抗１２が存在するために、切
り換わりでの入力電圧の変化に対する出力の切り換わる
感度が抵抗値Ｒの大きさに比例して悪（なるため、比較
的大きなヒステリシス幅を持たせるためには、抵抗値Ｒ
が大きくなり、出力の切り換わりが鈍くなる欠点を有し
ていた。

課題を解決するための手段 本発明は上記従来の問題点を解決するもので、２つの入
力トランジスタのエミッタに電流を供給するただ一つの
定電流源と、この定電流源と各入力トランジスタの各エ
ミッタとの間にそれぞれ抵抗を接続する構成により、第
１の定電流源から流す電流をスイッチングトランジスタ
とダイオードとで切り換えて発生させることで、任意に
設定可能である固定のヒステリシス幅を持たせるととも
に、入力感度を改善したヒステリシス付きコンパレータ
を実現する。

作用 この構成によって、定電流源の電流値と各入力トランジ
スタのエミッタに結合の抵抗の抵抗値を変えることによ
り、ヒステリシス幅を任意に設定可能である固定のヒス
テリシス幅を持たせるとともに、切り換わりでの入力電
圧の変化に対する出力の切り換わる感度を良好にする。

実施例 以下、本発明の一実施例について、図面を参照しながら
説明する。

第１図は本発明の実施例のヒステリシス付きコンパレー
タの等価回路である。第１図において、１は一入力端子
、２は十人力端子、３はスイッチングトランジスタ、４
は第１の定電流源、５はダイオード、６は十人カトラン
ジスタ、７は一人力トランジスタ、８は第２の定電流源
、１０は出力トランジスタ、１１は出力端子、１３は電
源端子、１４は第１の抵抗、１５は第２の抵抗である。

このように構成されたヒステリシス付きコンパレータに
ついて、次に、その動作を説明する。

まず、十人力端子２の電圧よりも一入力端子の電圧が十
分に低いときはスイッチングトランジスタ３がオンして
第１の定電流源４の電流を引き込み、ダイオード５を逆
バイアスする。そして、−入力端子１個の入力トランジ
スタ７には第２の定電流源８の電流が流れて、出力トラ
ンジスタ１０とスイッチングトランジスタ３とをそれぞ
れオンし、出力端子１１の電圧を下げる。そして、十人
力端子２の電圧と一入力端子１の電圧との差を少しずつ
小さくして、その電圧差が０になると、出力が切り換わ
る。すなわち、−入力端子の電圧が十人力の電圧よりも
太き（なると、スイッングトランジスタ３がオフして、
ダイオード５より第１の定電流源４の電流を入力トラン
ジスタに供給する。すなわち、十人カドランジスタロに
は第１の定電流源４と第２の定電流源８との各電流の和
が流れて、出力トランジスタ１０とスイッチングトラン
ジスタ３をオフし、出力端子１１をハイインピーダンス
にする。この状態から、十人力端子２の電圧と一入力端
子１の電圧との差を徐々に小さくしていくと、第１の定
電流源４からの電流が第１の抵抗１４に流れることによ
り、十人力端子２と一入力端子１との各々の電圧が同じ
になっても、入力トランジスタに流れる電流は平衡せず
出力端子１１の電圧は切り換わらない。第１の定電流源
４に流れる電流値をＩ＋　とじ、第２の定電流源８に流
れる電流値を１２とし、第１の抵抗１４と第２の抵抗１
５の各抵抗値を共にＲとし、十人力端子２の電圧をｖ２
、−入力端子１の電圧をＶ、とじ、出力トランジスタ１
０とスイッチングトランジスタ３とに流れる各電流の和
を１．とするとき、−入力端子１の電圧を十人力端子２
のそれよりもさらに小さくしていって、−入力端子１ｍ
の入力トランジスタ７のコレクタ電流と十人力端子２例
の入カドランジスタロのコレクタ電流が平衡するとき、
入カドランジスタロのコレクタ電流ＩＣ＋は、 ・・・・・・■ である。他方、入力トランジスタ７のコレクタ電流ＩＣ
−は、 ・・・・・・（８） である。ここで、Ｉｓは入力トランジスタの逆飽和電流
、ｖｒは第２の定電流源８と第１の抵抗１４と第２の抵
抗１５との共通接続点の電圧、ｖＴは入力トランジスタ
のサーマルボルテージである。ＩＣ＋＝ＩＣ−であるの
で、両人力端子間の電圧差は、 Ｖ２　　−　Ｖ＋　　　＝　　ＲＸ　　Ｉ　　ｔ　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　””（９）であ
る。従って、第１図の回路は、十人力端子２の電圧が一
入力端子１の電圧よりも（９）式で表わされる電圧だけ
小さくなると、出力端子１１の電圧が切り換わる。すな
わち、ヒステリシス幅は０式で表わされる電圧である。

（９）式より、Ｒと１．を適当に選ぶことにより、任意
のヒステリシス幅とすることができる。従来例と同様に
微小なヒステリシス幅が必要な場合にも抵抗値を小さく
することで対応できる。

一方、感度はスイッチングトランジスタ３に流れる電流
の和をＩｏとすると、 （ｘｔ＋　１２）　　　　　　　　　　　・・・・・・
（ｌＯ）であるので、感度は、 となり、感度が良くなる。

以上のように本実施例によれば、第１の定電流源４の電
流値と第２の電流値を一致させることにより、任意に設
定可能である固定のヒステリシス幅を持たせるとともに
、切り換わりでの入力電圧の変化に対する出力の切り換
わる感度を良好にすることができる。

発明の効果 以上のように本発明によれば、ベースに比較する電圧を
かける２つの入力トランジスタと、この２つの入力トラ
ンジスタの各エミッタ間に直列に接続された２つの抵抗
と、これら２つの抵抗の共通接続点に接続された第２の
定電流源と、一方の入力トランジスタのエミッタにダイ
オードを介して接続した第１の定電流源と、このダイオ
ードと第１の定電流源との接続点から、２つの入力トラ
ンジスタの互いのベースの電圧を比較して、第１の定電
流源の電流を引き込むスイッチングトランジスタを持ち
、このスイッチングトランジスタをオン、オフして上記
２つの抵抗に生じる各々の電圧の差をヒステリシス幅と
することにより、任意に設定可能である固定のヒステリ
シス幅を持たせるとともに、切り換わりでの入力電圧の
変化に対する出力の切り換わりが高感度なヒステリシス
付きコンパレータを実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例のヒステリシス付きコンパレー
タの等価回路図、第２図は従来のヒステリシス付きコン
パレータの等価回路図である。 １・・・・・・−入力端子、２・・・・・・十人力端子
、３・・・・・・スイッチングトランジスタ、４・・・
・・・第１の定電流源、５・・・・・・ダイオード、６
，７・・・・・・入力トランジスタ、８・・・・・・第
２の定電流源、１０・・・・・・出力トランジスタ、１
１・・・・・・出力端子、１４．１５・・・・・・抵抗
。 代理人の氏名　弁理士　粟野重孝　ほか１名第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　２つの入力トランジスタと、これら２つの入力トラン
   ジスタの各々のエミッタ間に直列に接続された２つの抵
   抗と、前記入力トランジスタの一方のエミッタにダイオ
   ードを介して接続された第１の定電流源と、前記２つの
   抵抗の共通接続点に接続された第２の定電流源と、前記
   ダイオードと前記第１の定電流源との共通接続点から、
   前記２つの入力トランジスタの各々のベースの電圧を比
   較して、前記第１の定電流源の電流を引き込むスイッチ
   ングトランジスタをそなえたヒステリシス付きコンパレ
   ータ。