JPH0231530B2 - - Google Patents

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JPH0231530B2
JPH0231530B2 JP56057138A JP5713881A JPH0231530B2 JP H0231530 B2 JPH0231530 B2 JP H0231530B2 JP 56057138 A JP56057138 A JP 56057138A JP 5713881 A JP5713881 A JP 5713881A JP H0231530 B2 JPH0231530 B2 JP H0231530B2
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JP
Japan
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transistor
collector
base
emitter
current
Prior art date
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JP56057138A
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English (en)
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JPS57173220A (en
Inventor
Yoshio Ooida
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.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Tokyo Shibaura Electric Co Ltd filed Critical Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Priority to US06/367,664 priority patent/US4529891A/en
Priority to IT20790/82A priority patent/IT1152108B/it
Publication of JPS57173220A publication Critical patent/JPS57173220A/ja
Publication of JPH0231530B2 publication Critical patent/JPH0231530B2/ja
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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
    • H03K5/2409Circuits 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 bipolar transistors
    • H03K5/2418Circuits 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 bipolar transistors with at least one differential stage

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
  • Manipulation Of Pulses (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、入力電圧と基準電圧を比較し、それ
に対応した信号を出力するコンパレータ回路に関
する。
従来のコンパレータ回路を第1図を用いて説明
する。トランジスタQ1とQ2のエミツタが共通
の定電流源1を介して電源Vccに接続されてい
る。PNPトランジスタQ1のベースには基準電
圧端子2により基準電圧Vvefが印加され、PNP
トランジスタQ2のベースには入力電圧端子3に
より入力電圧Vinが印加される。またトランジス
タQ1及びQ2のコレクタは、それぞれNPNト
ランジスタQ3,Q4のコレクタに接続されてい
る。これらのトランジスタQ3,Q4は、カレン
トミラー回路を形成している。すなわちこれらの
トランジスタQ3,Q4はエミツタ接地され、ベ
ースが互いに接続されており、またトランジスタ
Q3のコレクタ入力端子とトランジスタQ3,Q
4の共通ベース端子が接続されている。そのため
トランジスタQ4のエミツタには常にトランジス
タQ3と同じ電流が流れるようになつている。こ
れらのトランジスタQ1,Q2,Q3,Q4は差
動増巾部5を形成している。またNPNトランジ
スタQ5が、エミツタ接地されており、そのベー
ス電流入力部7が差動増巾部5を構成するトラン
ジスタQ4のコレクタに接続されている。またこ
のトランジスタQ5のコレクタが出力端子6とな
つている。
以上の構成によるこの回路の動作を基準電圧
Vrefと入力電圧Vinとの関係において説明する。
まずVin>Vrefの場合は、トランジスタQ1が
導通状態トランジスタQ2が非導通状態となる。
従つて定電流源1からの電流IEが、トランジスタ
Q1のエミツタ、コレクタ間を流れ増巾されて
αIEとなる。その結果トランジスタQ3にも電流
αIEが流れる。トランジスタQ3はトランジスタ
Q4とともにカレントミラー回路を構成してお
り、ベース、エミツタ間電圧が共通であるためト
ランジスタQ4のコレクタ、エミツタ間にも電流
αIEが流れようとする。ところがトランジスタQ
4のコレクタに接続されているトランジスタQ2
は非導通状態にあるため、電流源1からは、電流
は供給されない。このためトランジスタQ4のコ
レクタに接続されたもう1つのトランジスタQ5
のベースに蓄積された電荷がすべて奪われてしま
い、いわゆるデイスチヤージされた状態になる。
これによつてトランジスタQ5はベース、エミツ
タ間電圧がoVになつてしまうため非導通状態に
なる。こうしてトランジスタQ5のコレクタ、エ
ミツタ間を流れる信号がオフされる。
次にVin<Vrefの場合は、トランジスタQ1が
非導通状態、トランジスタQ2が導通状態とな
る。この際、定電流源1からの電流IEはトランジ
スタQ2のエミツタ、コレクタ間を流れる。トラ
ンジスタQ1には電流が流れないためトランジス
タQ3にも電流は流れない。
従つてトランジスタQ3のベース、エミツタ間
電圧はoVであり、トランジスタQ4も同じ状態
となるから、トランジスタQ4も非導通状態とな
る。この結果トランジスタQ2で増巾されて流れ
込む電流αIEはすべてトランジスタQ5のベース
に流れ込んでトランジスタQ5は導通状態とな
る。
このようにして、入力電圧Vinと基準電圧Vref
との大小関係に応じてトランジスタQ5をオン、
オフすることによりこれに対応した信号を出力す
るようになつている。
以上が従来のコンパレータ回路の通常の動作で
あるが、この構成ではVin=oVの際には誤動作
が起こるという欠点がある。これを以下に説明す
る。
Vin<Vrefの時のトランジスタQ2のコレク
タ、エミツタ電圧VcE(Q2)は、次のように書け
る。
VcE(Q2)=Vin+VBE(Q2)−VBE(Q5) ここでVBE(Q2),VBE(Q5)はトランジスタQ
2,Q5のそれぞれのベース、エミツタ電圧であ
る。ここでVin=oVとなると、VBE(Q2)とVBE
(Q5)はほとんど同じ電圧であるためVcE(Q2)
〜oVとなる。この状態ではトランジスタQ2は
通常の動作ができなくなり、単にダイオードとし
てのみ動作するようになる。すなわち定電流源1
からの電流IEは、トランジスタQ2のベースへ流
れ出してしまいコレクタの方へは電流は流れな
い。この結果ここに接続されたトランジスタQ5
のベースには電流が流れ込まなくなり導通状態が
維持できなくなる。すなわちトランジスタQ5は
誤動作を起こしてしまう。
本発明は以上のような従来のコンパレータ回路
の欠点を改良したものであり、入力電圧Vin=
oVでも誤動作を起こさないようなコンパレータ
回路を提供することを目的とする。
本発明を図面を用いて以下詳細に説明する。第
2図は本発明の一実施例のコンパレータ回路を示
す回路図である。PNPトランジスタQ6とQ7
のエミツタが共通の定電流源8を介して電源Vcc
端子に接続されている。定電流源8は、例えばカ
レントミラー回路を使つて構成する。またトラン
ジスタQ6のベースには基準電圧端子10を通し
て基準電圧Vrefが印加され、PNPトランジスタ
Q7のベースには入力電圧端子11を通じて入力
電圧Vinが印加されるようになつている。またト
ランジスタQ6,Q7のコレクタはそれぞれ
NPNトランジスタQ8,Q9のコレクタに接続
されている。トランジスタQ8,Q9はエミツタ
接地され、互いにベースが接続されている。また
トランジスタQ8のコレクタとベースは接続され
ている。
このようにしてトランジスタQ8とQ9はカレ
ントミラー回路を構成しているしかもトランジス
タQ9のエミツタ面積はQ8のエミツタ面積より
大になつている。したがつてトランジスタQ9の
エミツタを流れる電流は、トランジスタQ8のエ
ミツタを流れる電流に対して常にそのエミツタ面
積倍の電流値が流れるようになつている。これら
のトランジスタQ6,Q7,Q8,Q9は差動増
巾部13を構成している。また差動増巾部13の
出力端子となるトランジスタQ9のコレクタは
NPNトランジスタQ10のベース電流入力部1
5と接続されている。トランジスタQ10はエミ
ツタ接地されており、そのコレクタが出力端子1
4となつている。またトランジスタQ10のベー
ス入力部15には、専用の定電流源9から電流が
供給されるようになつている。以上の構成によつ
てVin>Vrefの時はトランジスタQ10が非導通
状態となり外部信号をオフし、Vin<Vrefの時は
トランジスタQ10が導通状態となり外部信号が
オンとなる。またVin=oVであつても正確に動
作する。これを以下に詳しく説明する。
まずVin>Vrefの場合はトランジスタQ6が導
通状態、トランジスタQ7が非導通状態となり、
定電流源8から供給される電流IE2はトランジス
タQ6のエミツタ、コレクタ間を流れ増巾されて
αIE2となる。さらにこの電流はトランジスタQ8
を流れる。トランジスタQ9は、トランジスタQ
8とカレントミラー回路を構成しており、またト
ランジスタQ9のエミツタ面積S9がトランジス
タQ8のエミツタ面積S8より大であり、例えば
S8:S9=1:2に形成されているので、トラン
ジスタQ9にはαIE2の2倍の電流が流れようとす
る。しかしトランジスタQ9のコレクタに接続さ
れたトランジスタQ7は非導通状態にあるため、
電流は供給されない。そのためトランジスタQ1
0のベース側から電流が供給される。トランジス
タQ10のベースには、専用の定電流源9から電
流IE3が流れ込んでいるが2αIE2>IE3ならば、この
電流と、トランジスタQ10のベース電荷がトラ
ンジスタQ9によつて奪われてしまい、トランジ
スタQ10のベースはデイスチヤージされて、非
導通状態になる。のようにしてVin>Vrefのとき
トランジスタQ10のコレクタ、エミツタ間を流
れる外部信号をオフできる。以上の条件をまとめ
ると次のようになる。
IE3/αIE2m=S9/S8 この条件を満足していればVin>Vrefのときト
ランジスタQ10をオフできる。しかし、安定に
動作させるためには例えばm=2でIE3=IE2がよ
い。
次にVin<Vrefの時は、トランジスタQ6が非
導通状態となりトランジスタQ7は導通状態とな
る。従つてトランジスタQ8には電流は流れない
ため、トランジスタQ9も非導通状態となる。こ
の結果、定電流源8から供給されトランジスタQ
7を通して増巾された電流は、すべてトランジス
タQ10のベースに供給される。またそれに加え
てトランジスタQ10のベースにはあらかじめ定
電流源9からも電流IE3が供給されている。こう
して、トランジスタQ10は導通状態を維持し、
出力端子はアース電位となる。
次に従来回路で誤動作の起こつた場合、すなわ
ちVin<VrefでVin=0の場合の本発明の回路の
動作を説明する。
この時は、トランジスタQ7はコレクタ、エミ
ツタ間電圧がほとんどoVになつてしまうため正
常な動作ができずに定電流源2からの電流をベー
ス側に流してしまう。
このためトランジスタQ10のベースにも、ト
ランジスタQ7からは電流は供給されない。しか
し、トランジスタQ10のベースには専用の定電
流源3が存在するためトランジスタQ10は導通
状態を維持することができ、正常に信号を出力で
きる。
このように本発明のコンパレータ回路によれ
ば、Vin>Vrefの時にトランジスタQ10をオフ
にし、Vin<Vrefの時にトランジスタQ10をオ
ンにするという動作を確実に行うことができ、し
かもVin=oVであつても誤動作を起こす心配が
なく、安定に動作する。
先の実施例の動作条件ではVin>Vrefでトラン
ジスタQ10がオンしている状態と、Vin<Vref
でトランジスタQ10がオフしている状態とのス
イツチングは、正確にVin=Vrefでは行なわれな
い。すなわちトランジスタQ6,Q7間にオフセ
ツト電圧が発生したようにして見える。この場
合、Vin=Vrefの時のトランジスタQ10はオン
状態で安定である。もちろんVinとVrefの差が大
きくなるとVinとVrefの大小関係がはつきりして
しまえば、スイツチングは確実に行なわれるので
実用上は問題がない。しかし、次に示すような条
件を整えれば、Vin=Vrefで正確にスイツチング
が行なわれるようになる。これをひきつづき第2
回を参照して説明する。
Vin=Vrefとなつたとき、定電流源8から供給
される電流IE2は、2つのトランジスタQ6,Q
7に等分されて流れこみ、それぞれIc6,Ic7とな
る。これらは次のように書ける。
Ic6=Ic7=1/2IE2 α ここでαはユミツタ、コレクタ間の増巾率で、
トランジスタQ6,Q7の直流増巾率hFEを用い
て次のように書ける。
α=hFE/1+hFE この時S9/S8=mとすれば、トランジスタQ8, Q9がカレントミラー回路になつているため、ト
ランジスタQ9に流れる電流IE9は次のようにな
る。
IE9=mIc6=1/2IE2・α・m 一方トランジスタQ9にはトランジスタQ7か
ら電流Ic7が供給されている。従つて、この分を
差し引いたものが定電流源9より供給されていれ
ばよい。この電流IE3は次のようになる。
IE3=IE9−Ic7=1/2IE2α(m−1) α1であるため例えばm=2とし、 IE3=1/2IE2とすればよい。
以上のような構成によつて、Vin>Vrefでトラ
ンジスタQ10がオフし、Vin<Vrefでトランジ
スタQ10がオンし、Vin=0Vでも確実に動作
し、しかもオフセツト電圧は発生しない為Vin=
VrefでもトランジスタQ10の導通状態がスイ
ツチングされる。
尚本発明の実施例で用いたエミツタ面積比mの
値や2つの定電流源が供給する電流値の比は本文
中で説明した条件を満足していれば他の値を用い
ることもできる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、従来のコンパレータ回路を示す回路
図で、第2図は、本発明のコンパレータ回路の一
実施例を示す回路図である。 9……定電流源、10……基準電圧端子、11
……入力電圧端子、13……差動増巾部、14…
…出力端子、15……ベース電流入力部、Q10
……トランジスタ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 第1の電位に接続された第1の電流源と、こ
    の第1の電流源に夫々のエミツタが共通接続さ
    れ、基準電圧及び入力電圧がそれぞれのベースに
    入力された第1及び第2のトランジスタと、この
    第1のトランジスタのコレクタにコレクタ及びベ
    ースが接続され、第2の電位にエミツタが接続さ
    れた第3のトランジスタと、前記第2のトランジ
    スタのコレクタにコレクタが接続され、前記第3
    のトランジスタのベースにベースが接続され、前
    記第2の電位にエミツタが接続された第4のトラ
    ンジスタと、この第4のトランジスタのコレクタ
    と前記第1の電位間に接続された第2の電流源
    と、前記第4のトランジスタのコレクタにベース
    が接続され、前記第2の電位にエミツタが接続さ
    れた第5のトランジスタと、この第5のトランジ
    スタのコレクタに接続された出力端子とを備え、
    次式 IE3=1/2IE2α(m−1) 但し、 IE3:第2の電流源の値 IE2:第1の電流源の値 α:第1のトランジスタと第2のトランジスタ
    のエミツタ、コレクタ間の増幅率 m:第3のトランジスタと第4のトランジスタ
    のエミツタ面積比 を満たすようにしたことを特徴とするコンパレー
    タ回路。
JP56057138A 1981-04-17 1981-04-17 Comparator circuit Granted JPS57173220A (en)

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