JPH0247916A - Analog comparator - Google Patents

Analog comparator

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JPH0247916A
JPH0247916A JP19831388A JP19831388A JPH0247916A JP H0247916 A JPH0247916 A JP H0247916A JP 19831388 A JP19831388 A JP 19831388A JP 19831388 A JP19831388 A JP 19831388A JP H0247916 A JPH0247916 A JP H0247916A
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JP
Japan
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capacitor
signal
bias potential
circuit
analog
Prior art date
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Pending
Application number
JP19831388A
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Japanese (ja)
Inventor
Ikuko Akita
秋田 育子
Mikio Saito
齋藤 幹雄
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 JPH0247916A publication Critical patent/JPH0247916A/en
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Abstract

PURPOSE:To prevent differential inputs due to the fluctuation of a power source voltage caused by noise from being precharged to an equal potential by connecting a capacitor to an output terminal of a bias potential generating circuit and retarding a precharge signal. CONSTITUTION:An input analog signal VIN and a comparison voltage VCMP via switches 1, 2 in response to a sample signal synchronously with a clock and a comparison signal are fed to a capacitor 3. On the other hand, an output from a bias potential generating circuit 4 via switches 6, 7 in response to a precharge signal synchronously with the clock is applied to the other terminal of a capacitor 3 and a capacitor 5, input voltages Va, Vb are processed by a differential amplifier 8 and the signal VIN is converted into a digital value. A capacitor 4a is connected to the output terminal of the circuit 4, precharged with a delay to the clock signal, and differential inputs are precharged to an equal potential without effect of the fluctuation of a power source voltage due to leading/trailing noise of the clock signal. Moreover, the precharge signal is retarded or both methods are used in common to obtain the same result.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はアナログコンパレータ回路に関し、特にノイズ
に対する影響を抑制し、専用端子を設けずに比較精度を
向上したアナログフンパレータ回路に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an analog comparator circuit, and particularly to an analog comparator circuit that suppresses the influence of noise and improves comparison accuracy without providing a dedicated terminal.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来のアナログコンパレータ回路の基本構成ブロック図
を第3図に示す。従来のアナログコンパレータ回路は、
サンプリング信号に同期してアナ四グ入力信号(以下V
INとする。)を入力するアナジグスイッチ31と、コ
ンベア信号に同期して比較電圧(以下V。MPとする。
FIG. 3 shows a basic configuration block diagram of a conventional analog comparator circuit. The conventional analog comparator circuit is
The analog/4G input signal (hereinafter referred to as V) is synchronized with the sampling signal.
Set as IN. ) and a comparison voltage (hereinafter referred to as V.MP) in synchronization with the conveyor signal.

)を入力するアナログスイッチ32と、前記アナジグス
イッチ31あるいはアナ四グスイッチ32&の出力と接
続されるコンデンサ33と、電源電圧(以下v、)I)
とする、)を複数の抵抗Rにより抵抗分割して所定のバ
イアス電位を発生するバイアス電位発生回路34と、前
記バイアス電位発生回路34の出力34−すに接続され
るコンデンサ35と、プリチャージ信号に同期してバイ
アス電位発生回路34の出力の電位を伝達するアナログ
スイッチ36及び37と、差動増幅回路38とから構成
される。
), the capacitor 33 connected to the output of the analog switch 31 or the analog switch 32 &, and the power supply voltage (hereinafter referred to as v, I)
A bias potential generation circuit 34 that generates a predetermined bias potential by dividing the voltage ( ) with a plurality of resistors R, a capacitor 35 connected to the output 34 of the bias potential generation circuit 34, and a precharge signal. It is comprised of analog switches 36 and 37 that transmit the potential of the output of the bias potential generation circuit 34 in synchronization with the 200, and a differential amplifier circuit 38.

従来の回路では、サンプリング信号がハイレベルになる
と、アナログスイッチ31がオンとなり、VINをサン
プリングする。同時に、プリチャージ信号がハイレベル
になり、アナログスイッチ36と37がオンとなり、コ
ンデンサ33と35の端子V 、、 V bをバイアス
電位発生回路34の出力の電位にプリチャージする。次
に、サンプリング信号及びプリチャージ信号がロウレベ
ルとなり、コンベア信号がハイレベルになると、アナロ
グスイッチ31.36及び37はオフとなり、代わって
アナログスイッチ32がオンとなってVcMPがコンデ
ンサ33の他方の端子に入力される。この時、一方の入
力V、の電位は一定に保持され、他方の入力V、の電位
はコンデンサ33の容量結合によりVINとV。MPの
電位差分変化する。この電位の変化を差動増幅器38に
よって増幅し、■!、とV。MPを比較する。
In the conventional circuit, when the sampling signal becomes high level, the analog switch 31 is turned on and VIN is sampled. At the same time, the precharge signal becomes high level, the analog switches 36 and 37 are turned on, and the terminals V 1 , V b of the capacitors 33 and 35 are precharged to the potential of the output of the bias potential generation circuit 34 . Next, when the sampling signal and the precharge signal become low level and the conveyor signal becomes high level, the analog switches 31, 36 and 37 are turned off, and the analog switch 32 is turned on instead, so that VcMP is connected to the other terminal of the capacitor 33. is input. At this time, the potential of one input V is held constant, and the potential of the other input V is equal to VIN and V due to capacitive coupling of the capacitor 33. The potential difference of MP changes. This potential change is amplified by the differential amplifier 38, and ■! , and V. Compare MP.

上記コンパレータ回路はマイクロコンピュータ(以下、
マイコンという)などに搭載され、アナログ電圧をデジ
タル値に変換し、データ処理がマイコンにて実行される
The above comparator circuit is a microcomputer (hereinafter referred to as
The microcontroller converts analog voltage into digital values, and data processing is executed by the microcontroller.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

マイコンは、一般にシステムクロックに同期して動作し
ているので、システムクロック(例えばφ1とする。)
に同期してVDDラインにノイズが発生する。特に、高
速で動作するマイコンでは、ノイズが顕著になる。プリ
チャージ信号やサンプリング信号などもシステムクロッ
クφ1に同期して変化する。
Since microcontrollers generally operate in synchronization with the system clock, the system clock (for example, φ1) is used.
Noise occurs on the VDD line in synchronization with the Noise is particularly noticeable in microcontrollers that operate at high speeds. The precharge signal, sampling signal, etc. also change in synchronization with the system clock φ1.

上述した従来のアナログコンパレータ回路をマイコンに
内蔵した場合、プリチャージ信号が例えばシステムクロ
ックφ1に同期で立下がると仮定すると、バイアス電位
発生回路のVDりラインにはシステムクロックφ1に同
期してノイズが発生する為、バイアス電位発生回路出力
にもノイズが発生してしまい、アナログスイッチ36.
37がオフする瞬間にバイアス電位はVDDラインのノ
イズの影響で電位が変化してしまう。前記変化は非常に
急峻であるので、アナログスイッチ36.37のオフす
るタイミングに多少の時間差があったり、配線容量に差
があったりすると、差動入力V、及びV、が等電位にチ
ャージされなくなり、アナログコンパレータ出力の精度
が悪くなるという欠点がある。
When the conventional analog comparator circuit described above is built into a microcontroller, assuming that the precharge signal falls in synchronization with, for example, system clock φ1, noise will be generated on the VD line of the bias potential generation circuit in synchronization with system clock φ1. As a result, noise is also generated in the output of the bias potential generation circuit, and the analog switch 36.
At the moment when 37 is turned off, the bias potential changes due to the influence of noise on the VDD line. Since the change is very steep, if there is a slight time difference in the timing at which the analog switches 36 and 37 turn off, or if there is a difference in the wiring capacitance, the differential inputs V and V will be charged to the same potential. This has the disadvantage that the accuracy of the analog comparator output deteriorates.

また、精度を良くする為にvnnの代わりにノイズの少
ない電圧を外部端子からバイアス電位発生回路に供給す
る方法が考えられるが、この方法だと電圧を供給する為
の専用端子を必要とする為、マイコンのポートとして使
用できる有効端子数が減少するという欠点がある。
In addition, in order to improve accuracy, it is possible to supply a voltage with less noise to the bias potential generation circuit from an external terminal instead of vnn, but this method requires a dedicated terminal for supplying the voltage. , the disadvantage is that the number of effective terminals that can be used as microcontroller ports is reduced.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

本発明のアナログコンパレータ回路は、アナログ入力電
圧と比較電圧を切換えて入力する回路と、前記入力回路
の出力と一方の端子が接続された第1のコンデンサと、
電源電圧から所定のバイアス電位を発生するバイアス電
位発生回路と、前記バイアス電位発生回路の出力に一方
の端子が接続された第2のコンデンサと、前記第1のコ
ンデンサの他方の端子と第3のコンデンサの両端子を前
記所定のバイアス電位にプリチャージする手段と、前記
第1および第2のコンデンサの他方の端子間の電位差を
比較する比較回路と、電源電圧の変動によって変化した
バイアス電位で第1.第2のコンデンサがプリチャージ
されることを抑制する手段とを備えている。
The analog comparator circuit of the present invention includes: a circuit that switches and inputs an analog input voltage and a comparison voltage; a first capacitor having one terminal connected to the output of the input circuit;
a bias potential generation circuit that generates a predetermined bias potential from a power supply voltage; a second capacitor having one terminal connected to the output of the bias potential generation circuit; and a third capacitor connected to the other terminal of the first capacitor. means for precharging both terminals of the capacitor to the predetermined bias potential; a comparator circuit for comparing the potential difference between the other terminals of the first and second capacitors; 1. and means for suppressing the second capacitor from being precharged.

上記抑制手段としては、バイアス電位発生回路の出力端
に第3のコンデンサを接続する、プリチャージ信号を遅
らせてプリチャージ時期をずらす、あるいはこれら両手
段を併用することによって実現できる。
The above-mentioned suppression means can be realized by connecting a third capacitor to the output terminal of the bias potential generation circuit, by delaying the precharge signal to shift the precharge timing, or by using both of these means in combination.

〔実施例〕〔Example〕

次に、本発明について図面を参照して説明する。 Next, the present invention will be explained with reference to the drawings.

第1図は本発明の第1の実施例を示すブロック図、第2
図はプリチャージのタイミング・チャートである。1は
サンプリング信号に同期してアナ田グ入力信号VINを
入力するアナログスイッチ、2はコンベア信号に同期し
て比較電圧信号V。MPを入力するアナログスイッチ、
3は前記アナログスイッチ1あるいはアナログスイッチ
2の出力と接続されるコンデンサ、4は電源電圧VDD
を複数抵抗Rにより分割して所定のバイアス電位を発生
するバイアス電位発生回路、5は前記バイアス電位発生
回路の出力を入力とするコンデンサ、6と7はプリチャ
ージ信号に同期して前記バイアス電位発生回路の出力を
プリチャージするトランスファーゲート、8は差動増幅
回路、4−aと4−すはバイアス電位発生回路4を構成
するコンデンサとR−ストリングである。
FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of the present invention;
The figure is a timing chart of precharge. 1 is an analog switch that inputs an analog input signal VIN in synchronization with the sampling signal, and 2 is a comparison voltage signal V in synchronization with the conveyor signal. Analog switch to input MP,
3 is a capacitor connected to the output of analog switch 1 or analog switch 2, and 4 is a power supply voltage VDD.
5 is a capacitor that receives the output of the bias potential generating circuit as an input, and 6 and 7 are bias potential generating circuits that generate a predetermined bias potential in synchronization with a precharge signal. A transfer gate precharges the output of the circuit, 8 is a differential amplifier circuit, 4-a and 4- are a capacitor and an R-string constituting the bias potential generation circuit 4.

本実施例において、サンプリング信号がハイレベルにな
るとアナログスイッチ1がオンとなり、アナログ入力信
号v1Nをサンプリングする。同時にプリチャージ信号
がハイレベルになり、アナログスイッチ6と7がオンと
なり、コンデンサ3と5をバイアス電位発生回路4の出
力の電位にプリチャージする。次に、サンプリング信号
及びプリチャージ信号がロウレベルとなりコンベア信号
がハイレベルになると、アナログスイッチ1,6及び7
はオフとなり、代わってアナログスイッチ2がONとな
ってV CMPが入力され、■□貨とV。MPの電位に
差がある場合は差動入力V、の電位が変化し、差動増幅
器38が変化を増幅し、V工NとVCMPの大小を比較
する。バイアス電位発生回路4のVl)Dラインの中点
タップに=ンデンサ4−aを付加すると抵抗とコンデン
サにより時定数回路が構成され、前記中点タップaノイ
ズの立上がり、立下がりが遅くなる。第2図に示すよう
に、システムクロックφ1同期でプリチャージ信号が立
下がる時にも、ノイズが立上がりきらないうちに変化し
く実線で示す。点線は従来例。)、前記中点タップのノ
イズの振幅は小さくなり、バイアス電位発生回路出力の
ノイズが減少する。その為、差動入力V、及びV、のプ
リチャージ電位のバラツ午が小さくなり、高精度のアナ
ログコンパレータ回路が得と同一構成部は同じ番号を示
して説明を省略する。
In this embodiment, when the sampling signal becomes high level, the analog switch 1 is turned on and the analog input signal v1N is sampled. At the same time, the precharge signal becomes high level, analog switches 6 and 7 are turned on, and capacitors 3 and 5 are precharged to the potential of the output of bias potential generation circuit 4. Next, when the sampling signal and precharge signal become low level and the conveyor signal becomes high level, analog switches 1, 6 and 7
is turned off, analog switch 2 is turned on instead, and V CMP is input, and ■□ coins and V. If there is a difference in the potentials of MP, the potential of the differential input V changes, the differential amplifier 38 amplifies the change, and compares the magnitude of V input N and VCMP. When a capacitor 4-a is added to the center tap of the Vl)D line of the bias potential generation circuit 4, a time constant circuit is formed by a resistor and a capacitor, and the rise and fall of the center tap a noise is delayed. As shown in FIG. 2, even when the precharge signal falls in synchronization with the system clock φ1, the noise changes before it has completely risen, as shown by the solid line. The dotted line is the conventional example. ), the amplitude of the noise at the midpoint tap becomes smaller, and the noise at the output of the bias potential generation circuit decreases. Therefore, the variation in the precharge potentials of the differential inputs V and V is small, and a high-precision analog comparator circuit is obtained. Identical components are designated by the same numbers and their explanations are omitted.

本実施例ではプリチャージ信号をアナログ遅延回路9に
よって遅延を与えている。このようにアナログ遅延回路
9を設ける事により、第5図に示されるように、プリチ
ャージ信号をシステムクロックφ1より遅らせシステム
ク四、りφ1に同期してバイアス電位に発生するノイズ
の影響が少ないタイミングでプリチャージを終了しコン
デンサ3と5の電位V、、V、を等電位にプリチャージ
する事ができる。
In this embodiment, the precharge signal is delayed by an analog delay circuit 9. By providing the analog delay circuit 9 in this way, the precharge signal is delayed from the system clock φ1, as shown in FIG. 5, and the influence of noise generated on the bias potential in synchronization with the system clock φ1 is reduced. Precharging can be completed at the right timing and the potentials V, , V, of capacitors 3 and 5 can be precharged to the same potential.

第6図は本発明の第3の実施例であり、これは上述した
二つの実施例を併用したものである。したがって、等電
位にプリチャージする効果が格段に向上する。
FIG. 6 shows a third embodiment of the present invention, which is a combination of the two embodiments described above. Therefore, the effect of precharging to an equal potential is significantly improved.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように本発明によれば、vDDラインのノ
イズの影響を減少させ、専用のV、端子を設けることな
くアナログコンパレータ回路の精度を高めるという効果
がある。
As described above, the present invention has the effect of reducing the influence of noise on the vDD line and improving the accuracy of the analog comparator circuit without providing a dedicated V terminal.

第2図は第1図におけるプリチャージのタイミング・チ
ャート、第3図は従来例の回路図、第4図は第2の実施
例の回路図、第5図はそのタイミングチャート、第6図
は第3の実施例の回路図である。
Fig. 2 is a timing chart of precharging in Fig. 1, Fig. 3 is a circuit diagram of the conventional example, Fig. 4 is a circuit diagram of the second embodiment, Fig. 5 is its timing chart, and Fig. 6 is a timing chart of the precharge in Fig. 1. FIG. 3 is a circuit diagram of a third embodiment.

1.2,6,7,31,32,36.37・・・・・・
アナログスイッチ、3,5,4−a、33,35・・・
・・・コンデンサ、4,34・・・・・・バイアス電位
発生回路、4−b、34−b・・・・・・直列抵抗(R
−ストリング)、8,38・・・・・・差動増幅器。
1.2, 6, 7, 31, 32, 36.37...
Analog switch, 3, 5, 4-a, 33, 35...
... Capacitor, 4, 34 ... Bias potential generation circuit, 4-b, 34-b ... Series resistor (R
- string), 8, 38... Differential amplifier.

代理人 弁理士  内 原   晋Agent Patent Attorney Susumu Uchihara

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] アナログ入力電圧の比較電圧を切換えて入力する入力回
路と、前記入力回路の出力に一方の端子が接続された第
1のコンデンサと、電源電圧から所定のバイアス電位を
発生するバイアス電位発生回路と、前記バイアス電位発
生回路の出力に一方の端子が接続された第2のコンデン
サと、前記第1のコンデンサの他方の端子と第3のコン
デンサの両端子を前記所定のバイアス電位にプリチャー
ジする手段と、前記第1および第2のコンデンサの他方
の端子間の前記電位差を比較する比較回路と、電源電圧
の変動によって変化したバイアス電位で前記第1および
第2のコンデンサがプリチャージされることを抑制する
手段とを備えることを特徴とするアナログコンパレータ
an input circuit that switches and inputs a comparison voltage of an analog input voltage; a first capacitor having one terminal connected to the output of the input circuit; and a bias potential generation circuit that generates a predetermined bias potential from a power supply voltage; a second capacitor having one terminal connected to the output of the bias potential generation circuit; and means for precharging the other terminal of the first capacitor and both terminals of the third capacitor to the predetermined bias potential. , a comparison circuit that compares the potential difference between the other terminals of the first and second capacitors, and suppressing the first and second capacitors from being precharged with a bias potential that changes due to fluctuations in the power supply voltage. An analog comparator characterized by comprising means for.
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