JPH026679Y2 - - Google Patents
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- JPH026679Y2 JPH026679Y2 JP1982137862U JP13786282U JPH026679Y2 JP H026679 Y2 JPH026679 Y2 JP H026679Y2 JP 1982137862 U JP1982137862 U JP 1982137862U JP 13786282 U JP13786282 U JP 13786282U JP H026679 Y2 JPH026679 Y2 JP H026679Y2
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Description
【考案の詳細な説明】
(イ) 技術分野
本考案は、MOSトランジスタを用いたコンパ
レータに係り、特に、AD変換器に最適なコンパ
レータに関する。[Detailed Description of the Invention] (a) Technical Field The present invention relates to a comparator using MOS transistors, and particularly relates to a comparator that is optimal for an AD converter.
(ロ) 背景技術
一般に、AD変換器は、第1図に示すように、
コンパレータ1、フリツプフロツプ2、クロツク
発振器3、カウンタ4、DA変換器5より構成さ
れ、変換すべきアナログ電圧Viがコンパレータ
1に入力される。そして、先ず、変換開始信号
STが発生すると、カウンタ4及びフリツプフロ
ツプ2がリセツトされ、クロツク発振器3が発振
を開始して、カウンタ4はクロツクパルスCLを
カウントしてその内容が上昇する。カウンタ4の
内容は、DA変換器5でアナログ電圧V0に変換さ
れ、この電圧V0が入力アナログ電圧Viをわずか
に越えると、コンパレータ1の出力Cが「H」と
なり、フリツプフロツプ2をセツトする。このた
め、Q出力が「H」となつてクロツク発振器3の
発振が停止し、カウンタ4の内容は、DA変換器
の出力電圧V0と入力アナログ電圧Viがほぼ等し
くなつた時点で停止する。即ち、入力アナログ電
圧Viに対応するデイジタル信号がカウンタ4の
出力D0として得られる。(b) Background technology In general, an AD converter, as shown in Figure 1,
It consists of a comparator 1, a flip-flop 2, a clock oscillator 3, a counter 4, and a DA converter 5, and the analog voltage Vi to be converted is input to the comparator 1. Then, first, the conversion start signal
When ST occurs, the counter 4 and flip-flop 2 are reset, the clock oscillator 3 starts oscillating, and the counter 4 counts the clock pulse CL and its content increases. The contents of the counter 4 are converted into an analog voltage V0 by the DA converter 5, and when this voltage V0 slightly exceeds the input analog voltage Vi, the output C of the comparator 1 becomes "H", setting the flip-flop 2. . Therefore, the Q output becomes "H" and the oscillation of the clock oscillator 3 stops, and the contents of the counter 4 stop when the output voltage V0 of the DA converter and the input analog voltage Vi become approximately equal. That is, a digital signal corresponding to the input analog voltage Vi is obtained as the output D0 of the counter 4.
このように、AD変換器では一般にコンパレー
タが用いられているが、MOSトランジスタを使
用したコンパレータとしては、第2図イに示す構
成のN型コンパレータや第3図イに示す構成のP
型コンパレータが通常用いられている。このN型
コンパレータ及びP型コンパレータは、電源電圧
VDDとVSSの間に、N型トランジスタ6,7で構
成された差動対8及びP型トランジスタ9,10
で構成された差動対11を、各々有しており、こ
れらの差動対8及び11を構成するMOSトラン
ジスタのゲートに、反転入力端子12,13及び
反転入力端子14,15より各々入力電圧Vi及
びV0が入力される。尚、第2図イ及び第3図イ
において、N型トランジスタ16及びP型トラン
ジスタ17は、各々、所定のバイアス電圧Vbが
ゲートに印加された定電流源である。 In this way, comparators are generally used in AD converters, but comparators using MOS transistors include an N-type comparator with the configuration shown in Figure 2A, and a P-type comparator with the configuration shown in Figure 3A.
Type comparators are commonly used. This N-type comparator and P-type comparator are connected to the power supply voltage
A differential pair 8 consisting of N-type transistors 6, 7 and P-type transistors 9, 10 are connected between V DD and V SS .
Input voltages are applied to the gates of the MOS transistors constituting these differential pairs 8 and 11 from inverting input terminals 12 and 13 and inverting input terminals 14 and 15, respectively. Vi and V0 are input. In addition, in FIG. 2A and FIG. 3A, the N-type transistor 16 and the P-type transistor 17 are each constant current sources to which a predetermined bias voltage Vb is applied to the gate.
ところが、従来のN型コンパレータ及びP型コ
ンパレータにおいては、差動対8及び11を構成
するN型トランジスタ6及び7とP型トランジス
タ9及び10は、全てエンハンスメント型の
MOSトランジスタで形成されているため、N型
コンパレータでは、N型トランジスタ6及び7の
スレシヨルド電圧VtN以下の入力電圧に対して
は、出力Cが不定となつてしまい、又、P型コン
パレータでも、P型トランジスタ9及び10のス
レシヨルド電圧をVtpとすれば、VDD−VtP以上の
入力電圧に対しては、やはり、出力Cが不定とな
つてしまうという欠点があつた。即ち、不感帯が
存在していた。 However, in conventional N-type comparators and P-type comparators, N-type transistors 6 and 7 and P-type transistors 9 and 10 that constitute differential pairs 8 and 11 are all enhancement type transistors.
Since it is formed of MOS transistors, in the case of an N-type comparator, the output C becomes unstable for an input voltage below the threshold voltage Vt N of the N-type transistors 6 and 7, and even in the case of a P-type comparator, If the threshold voltage of the P-type transistors 9 and 10 is Vtp, there is still a drawback that the output C becomes unstable for input voltages equal to or higher than V DD -Vt P. That is, a dead zone existed.
従つて、N型コンパレータを第1図に示すよう
なAD変換器に用いた場合には、第2図ロに示す
ように、入力電圧Viがスレシヨルド電圧VtN以上
であれば、カウンタ4の出力D0として入力電圧
Viに対応するデイジタル信号が得られるが、VtN
以下では出力D0が定まらず、又、P型コンパレ
ータを用いた場合にも、入力電圧ViがVDD−VtP
以上では出力D0が定まらないという問題があつ
た。 Therefore, when an N-type comparator is used in an AD converter as shown in Fig. 1, as shown in Fig. 2 (b), if the input voltage Vi is equal to or higher than the threshold voltage Vt Input voltage as D 0
A digital signal corresponding to Vi is obtained, but Vt N
In the following, the output D 0 is not determined, and even when a P-type comparator is used, the input voltage Vi is V DD −Vt P
In the above case, there was a problem that the output D 0 was not determined.
そこで、従来は、コンパレータの入力部にバイ
アス回路を設けたり、入力電圧を制限することに
より、コンパレータの不感帯を避けて動作させて
いた。 Therefore, in the past, a bias circuit was provided at the input section of the comparator or the input voltage was limited to avoid the dead zone of the comparator and operate the comparator.
(ハ) 考案の目的
本考案は、上述の欠点に鑑み、N型コンパレー
タとP型コンパレータとを組み合わせることによ
り、不感帯を除去した新規なコンパレータを提供
するものである。(c) Purpose of the invention In view of the above-mentioned drawbacks, the present invention provides a new comparator that eliminates the dead zone by combining an N-type comparator and a P-type comparator.
(ニ) 実施例
第4図は、本考案によるコンパレータの実施例
を示すブロツク図であり、DA変換器に適用した
場合を示す。第4図において、18が本考案によ
るコンパレータであり、それ以外の構成は第1図
のDA変換器と全く同一である。(d) Embodiment FIG. 4 is a block diagram showing an embodiment of the comparator according to the present invention, and shows the case where it is applied to a DA converter. In FIG. 4, numeral 18 is a comparator according to the present invention, and the rest of the configuration is exactly the same as the DA converter shown in FIG.
第4図に示すように、コンパレータ18は、電
源電圧VDDとVSSの間に、N型エンハンスメント
型トランジスタで構成された差動対及びP型エン
ハンスメント型トランジスタで構成された差動対
を各々有するN型コンパレータ19(第3図イ参
照)とP型コンパレータ20(第2図イ参照)
と、これらのコンパレータ19及び20の出力
C1及びC2を各々一端に入力し、他端に制御信号
G及びその反転信号を各々入力するANDゲート
21及び22と、ANDゲート21及び22の出
力を入力するORゲート23とより構成されてお
り、N型コンパレータ19及びP型コンパレータ
20の反転入力端子には変換すべき入力アナログ
電圧Viが、そして、非反転入力端子にはDA変換
器5の出力電圧V0が入力されている。 As shown in FIG. 4, the comparator 18 connects a differential pair composed of N-type enhancement type transistors and a differential pair composed of P-type enhancement type transistors between power supply voltages V DD and V SS . N-type comparator 19 (see Figure 3 A) and P-type comparator 20 (see Figure 2 A)
and the outputs of these comparators 19 and 20
It is composed of AND gates 21 and 22, which input C 1 and C 2 at one end, and a control signal G and its inverted signal at the other end, and an OR gate 23, which inputs the outputs of AND gates 21 and 22. The input analog voltage Vi to be converted is input to the inverting input terminals of the N-type comparator 19 and the P-type comparator 20, and the output voltage V 0 of the DA converter 5 is input to the non-inverting input terminals.
又、カウンタ4は4ビツト構成で、その内容が
オール0のときDA変換器5の出力電圧V0が電源
電圧VSSにほぼ等しく、オール1のとき出力電圧
V0が電源電圧VDDにほぼ等しくなるように設定さ
れており、このカウンタ4の4ビツト目のQ4出
力が制御信号Gとしてコンパレータ18の制御端
子24に入力されている。即ち、出力電圧V0が
約1/2VDDになつたとき制御信号Gが「L」から
「H」へ反転する。 Further, the counter 4 has a 4-bit configuration, and when the contents are all 0, the output voltage V0 of the DA converter 5 is almost equal to the power supply voltage VSS , and when the contents are all 1, the output voltage is
V 0 is set to be approximately equal to the power supply voltage V DD , and the fourth bit Q 4 output of the counter 4 is input as the control signal G to the control terminal 24 of the comparator 18 . That is, when the output voltage V 0 reaches approximately 1/2V DD , the control signal G is inverted from "L" to "H".
そこで、入力アナログ電圧Viとしてスレシヨ
ルド電圧VtN以下の電圧が入力されたと仮定する
と、先ず、変換開始信号STによりカウンタ4及
びフリツプフロツプ2がリセツトされるため、
DA変換器5の出力電圧は約VSSとなり、又、カ
ウンタ4のQ4出力即ち制御信号Gは「L」とな
り、ANDゲート21及び22の一端には各々
「I」及び「H」の信号が印加されることとなる。
この状態では、P型コンパレータ20は確実に動
作し、その出力C2は「L」となり、しかも、
ANDゲート22の他端には「H」の信号が入力
されているので、出力C2がANDゲート22及び
ORゲート23を介して出力端子25に導出され
る。一方、N型コンパレータ19は入力電圧Vi
及びV0が共にスレシヨルド電圧VtN以下であるた
め、その出力C1は不定となるが、ANDゲート2
1には「L」の制御信号Gが入力されているた
め、その出力C1はANDゲート21により阻止さ
れてしまう。その後、カウンタ4がクロツクパル
スCLによりカウントアツプし、出力電圧V0が入
力アナログ電圧Viをわずかに越えると、P型コ
ンパレータ20の出力C2が「H」に反転し、フ
リツプフロツプ2をセツトするので、クロツク発
振器3の発振が停止し、カウンタ4のカウントア
ツプが停止する。ここで、出力電圧V0が上昇し
てもスレシヨルド電圧VtNを越えることはないの
で、N型コンパレータ19の出力C1は常に一定
となるが、カウンタ4のQ4出力が「H」に反転
するまで、即ち、出力電圧V0が約1/2VDDになる
までは、制御信号Gは「L」のままであるので、
N型コンパレータ19の出力C1は阻止され続け、
出力端子25にはP型コンパレータ20の出力
C2のみが導出されることとなる。 Therefore, assuming that a voltage below the threshold voltage VtN is input as the input analog voltage Vi, first, the counter 4 and flip-flop 2 are reset by the conversion start signal ST, so that
The output voltage of the DA converter 5 is approximately VSS , the Q4 output of the counter 4, that is, the control signal G is "L", and one ends of the AND gates 21 and 22 have "I" and "H" signals, respectively. will be applied.
In this state, the P-type comparator 20 operates reliably, its output C2 becomes "L", and
Since the "H" signal is input to the other end of the AND gate 22, the output C2 is connected to the AND gate 22 and
It is led out to the output terminal 25 via the OR gate 23. On the other hand, the N-type comparator 19 input voltage Vi
Since both V 0 and V 0 are below the threshold voltage Vt N , the output C 1 is undefined, but the AND gate 2
Since the control signal G of "L" is input to C1, its output C1 is blocked by the AND gate 21. Thereafter, the counter 4 counts up by the clock pulse CL, and when the output voltage V0 slightly exceeds the input analog voltage Vi, the output C2 of the P-type comparator 20 is inverted to "H" and the flip-flop 2 is set. The clock oscillator 3 stops oscillating, and the counter 4 stops counting up. Here, even if the output voltage V 0 rises, it will not exceed the threshold voltage Vt N , so the output C 1 of the N-type comparator 19 will always be constant, but the Q 4 output of the counter 4 will be inverted to "H". The control signal G remains "L" until the output voltage V 0 reaches approximately 1/2V DD .
The output C 1 of the N-type comparator 19 continues to be blocked,
The output terminal 25 is the output of the P-type comparator 20.
Only C 2 will be derived.
次に、入力アナログ電圧Viとして、VDD−VtP
以上の電圧が入力されたと仮定すると、前述と同
様、出力電圧V0が約VSSとなるため、P型コンパ
レータ20及びN型コンパレータ19の出力C2
及びC1は共に「L」となる。このため、カウン
タ4の内容が上昇して行き、これに伴つて、出力
電圧V0も上昇する。そして、カウンタ4のQ4出
力が「H」に反転すると、インバータ26の出力
が「L」となるため、P型コンパレータ20の出
力C2は阻止されるようになる。即ち、出力電圧
V0が約1/2VDDに達すると、P型コンパレータ2
0の出力C2に代つて、N型コンパレータ19の
出力C1が出力端子25に導出されるようになる。
そして、更に、カウントアツプして、出力電圧
V0がVDD−VtP以上となると、P型コンパレータ
20の出力C2は不定となるが、ANDゲート22
によりその出力C2は阻止されるため、確実に動
作するN型コンパレータ19の出力C1がコンパ
レータ18の出力Cとなる。そして、出力電圧
V0が入力アナログ電圧Viをわずかに越えると、
N型コンパレータ19の出力C1が「H」に反転
し、カウントアツプは停止する。 Next, as the input analog voltage Vi, V DD −Vt P
Assuming that the above voltage is input, the output voltage V 0 becomes approximately V SS as described above, so the output C 2 of the P-type comparator 20 and the N-type comparator 19
and C 1 are both "L". Therefore, the content of the counter 4 increases, and the output voltage V 0 also increases accordingly. Then, when the Q 4 output of the counter 4 is inverted to "H", the output of the inverter 26 becomes "L", so that the output C 2 of the P-type comparator 20 is blocked. That is, the output voltage
When V 0 reaches approximately 1/2V DD , P-type comparator 2
The output C 1 of the N-type comparator 19 is now delivered to the output terminal 25 instead of the output C 2 of 0.
Then, it further counts up and output voltage
When V 0 becomes more than V DD −Vt P , the output C 2 of the P-type comparator 20 becomes undefined, but the AND gate 22
Since the output C 2 is blocked, the output C 1 of the N-type comparator 19, which operates reliably, becomes the output C of the comparator 18 . And the output voltage
When V 0 slightly exceeds the input analog voltage Vi,
The output C1 of the N-type comparator 19 is inverted to "H" and the count-up is stopped.
以上のように、コンパレータ18は、P型コン
パレータ20とN型コンパレータ19を備え、入
力電圧V0が1/2VDD以下と以上とで出力C2とC1を
切換えて出力端子25に導出するようにしたの
で、不感帯を除去することができる。尚、上述の
実施例においては、制御信号Gとしてカウンタ4
のQ4出力を用い、入力電圧V0が1/2VDDに達した
ときP型とN型コンパレータの出力を切換えるよ
うにしたが、入力電圧がVtNからVDD−VtPの範囲
内の所定の電圧に達したとき切換えるようにすれ
ばよく、1/2VDDに限定されるものではない。 As described above, the comparator 18 includes the P-type comparator 20 and the N-type comparator 19, and switches between the outputs C 2 and C 1 and outputs them to the output terminal 25 when the input voltage V 0 is below or above 1/2V DD . This makes it possible to eliminate the dead zone. Incidentally, in the above embodiment, the counter 4 is used as the control signal G.
Using the Q4 output of It is sufficient to switch when a predetermined voltage is reached, and the voltage is not limited to 1/2V DD .
(ホ) 効果
本考案によるコンパレータは、上述の如く、非
常に簡単な構成で不感帯を除去することができ、
このため、コンパレータの入力部にバイアス回路
を設けたり、入力電圧に制限を加える必要がなく
なる。従つて、コンパレータの入力端子における
容量性負荷が低減され、回路設計が容易となる。(e) Effects As mentioned above, the comparator according to the present invention can eliminate the dead zone with a very simple configuration.
Therefore, there is no need to provide a bias circuit at the input section of the comparator or to limit the input voltage. Therefore, the capacitive load on the input terminal of the comparator is reduced and circuit design becomes easier.
第1図は一般的なDA変換器を示すブロツク
図、第2図イ及び第3図イは各々従来のN型コン
パレータ及びP型コンパレータを示す回路図、第
2図ロ及び第3図ロは各々従来のN型コンパレー
タ及びP型コンパレータを第1図のAD変換器に
使用した場合の入力電圧Viとカウンタ出力D0と
の関係を示す特性図、第4図は本考案の実施例を
示すブロツク図である。
主な図番の説明、1……コンパレータ、2……
フリツプフロツプ、3……クロツク発振器、4…
…カウンタ、5……DA変換器、8,11……差
動対、12,13……反転入力端子、14,15
……非反転入力端子、18……コンパレータ、1
9……N型コンパレータ、20……P型コンパレ
ータ、21,22……ANDゲート、23……OR
ゲート、24……制御端子、25……出力端子。
Figure 1 is a block diagram showing a general DA converter, Figures 2A and 3A are circuit diagrams showing a conventional N-type comparator and P-type comparator, respectively, and Figures 2B and 3B are circuit diagrams. A characteristic diagram showing the relationship between the input voltage Vi and the counter output D 0 when a conventional N-type comparator and a P-type comparator are used in the AD converter shown in FIG. 1. FIG. 4 shows an embodiment of the present invention. It is a block diagram. Explanation of main drawing numbers, 1... Comparator, 2...
Flip-flop, 3...Clock oscillator, 4...
... Counter, 5 ... DA converter, 8 , 11 ... Differential pair, 12, 13 ... Inverting input terminal, 14, 15
...Non-inverting input terminal, 18 ...Comparator, 1
9...N-type comparator, 20...P-type comparator, 21, 22...AND gate, 23...OR
Gate, 24...control terminal, 25...output terminal.
Claims (1)
タで各々差動対が構成されたN型コンパレータ及
びP型コンパレータと、 該両コンパレータの反転入力端子及び非反転入
力端子に各々共通に第1及び第2の入力信号を供
給する第1及び第2の入力端子と、 前記両コンパレータの出力を各々一端に入力
し、他端に制御信号及び該信号の反転信号を各々
入力する第1及び第2の論理積回路と、 該両論理積回路の出力を入力する論理和回路と
より構成され、 前記論理和回路の出力に基いて制御される計数
回路の計数値に応じた出力を前記制御信号として
使用し、前記計数値に応じて前記N型コンパレー
タとP型コンパレータの出力を切換えることを特
徴とするコンパレータ。[Claims for Utility Model Registration] An N-type comparator and a P-type comparator, each of which is configured with a differential pair of N-type and P-type enhancement transistors, and common to the inverting input terminal and non-inverting input terminal of both comparators, respectively. first and second input terminals for supplying first and second input signals to the comparators; and a first input terminal for inputting the outputs of both the comparators at one end thereof and inputting a control signal and an inverted signal of the signals at the other end, respectively. It is composed of first and second AND circuits, and an OR circuit that inputs the outputs of both AND circuits, and outputs an output according to the count value of a counting circuit that is controlled based on the output of the OR circuit. A comparator, which is used as the control signal to switch outputs of the N-type comparator and the P-type comparator according to the count value.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13786282U JPS5942639U (en) | 1982-09-10 | 1982-09-10 | comparator |
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Publications (2)
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JPS5942639U JPS5942639U (en) | 1984-03-19 |
JPH026679Y2 true JPH026679Y2 (en) | 1990-02-19 |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP13786282U Granted JPS5942639U (en) | 1982-09-10 | 1982-09-10 | comparator |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JPS5942639U (en) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0516734Y2 (en) * | 1985-11-20 | 1993-05-06 | ||
JPH0528467Y2 (en) * | 1986-11-28 | 1993-07-21 | ||
JPH0528466Y2 (en) * | 1986-11-28 | 1993-07-21 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS53149747A (en) * | 1977-06-01 | 1978-12-27 | Seiko Instr & Electronics Ltd | Voltage comparator circuit |
-
1982
- 1982-09-10 JP JP13786282U patent/JPS5942639U/en active Granted
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS53149747A (en) * | 1977-06-01 | 1978-12-27 | Seiko Instr & Electronics Ltd | Voltage comparator circuit |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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JPS5942639U (en) | 1984-03-19 |
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