JPH04175666A - 電圧比較回路 - 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、結合コンデンサを用いたサンプリング型電圧
比較回路に関する。

〔従来の技術〕

結合コンデンサを用いたサンプリング型電圧比較回路は
構成が比較的に簡単で素子数が少なくて済むため、多く
の比較器を必要とする並列比較型のアナログ−デジタル
変換器等に用いられる。

第４図は従来のサンプリング型電圧比較回路の一例で、
スイッチ３０１〜３０４２反転回路３１０〜３１２．コ
ンデンサ３２０で構成される。また、１０は比較器の基
準電圧を作るための電圧分圧回路である。スイッチ３０
１〜３０４は、第２図に示す２相のクロックφとＴとに
よって開閉を制御される。

以下第４図の動作を説明する。まず、期間Ｔ１において
スイッチ３０１とスイッチ３０３とがオンし、スイッチ
３０２とスイッチ３０４とがオフする。スイッチ３０３
がオンすることにより反転回路３１０の入出力端子は同
じ電位ＶＢにバイアスされる。このとき、スイッチ３０
１が同時にオンすることによって、コンデンサ３２０は
電圧分圧回路１０の出力電圧ｖＲ，，と前記反転回路３
１０のバイアス電位ＶＢとの差が印加され、充電される
ことになる。次に期間Ｔ２では、スイッチ３０１とスイ
ッチ３０３がオフし、スイッチ３０２とスイッチ３０４
がオンする。スイッチ３０２がオンしたことによりコン
デンサ３２０にはアナログ入力電圧Ｖ、が印加される。

このとき、アナログ入力電圧■３が前記電圧分圧回路１
０の出力電圧Ｖ□より大きければＡ点の電位はバイアス
電位ｖ３から上昇し、逆に前記出力電圧ｖ１゜より小さ
ければＡ点の電位はバイアス電位■３から下降する。こ
のとき、スイッチ３０３がオフしているため反転回路３
１０はアクティブ状態にあり、従って反転回路３１０の
出力は前記Ａ点の電位の上昇もしくは下降に応じて変化
する。反転回路３１０の出力は反転回路３１１で論理レ
ベルまで増幅される。また、スイッチ３０４と反転回路
３１２はラッチ回路を構成し、反転回路３１１の出力結
果を次の比較結果が得られるまで保持する。従って、比
較器の出力である反転回路３１２の出力は、アナログ入
力電圧Ｖｓが電圧分圧回路１０の出力電圧■□より大き
いときには低レベル、すなわち論理″Ｏ”となり、アナ
ログ入力電圧ＶＳが電圧分圧回路１０の出力電圧Ｖ□よ
り小さいときには高レベル、すなわち論理“１″となる
。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述した従来の結合コンデンサを用いたサンプリング型
電圧比較回路は、クロックの半周期ごとに反転回路３１
０の入出力が短絡されるため、反転回路３１０には入出
力端子が同電位となるようにバイアス電流工、が流れる
。また、反転回路３１１は反転回路３１０の出力を入力
としているため、反転回路３１１には反転回路３１０に
流れるバイアス電流工□と同程度の電流が流れることに
なる。従って、反転回路に相補型ＭＯ８回路を使用した
としても、クロックの半周期のあいだ反転回路３１０と
反転回路３１１には電流が流れて電力を消費することに
なり、分解能をＮビットとすると２Ｎ−１個の比較器を
必要とする並列比較型アナログ−デジタル変換器のよう
に比較器を多数用いる場合には、全体の消費電力は大き
なものになる。従って、アナログ−デジタル変換動作を
必要としない時には、比較器を低消費電力状態に固定す
ることが望まれる。

結合コンデンサを用いたサンプリング型比較器を低消費
電力状態に固定するためには、第２図の２相クロツクφ
下をφが論理“０″、■が論理“１”となるように固定
すれば良く、スイッチ３０３がオフすることによって反
転回路３１０の入出力端子間は開放となってバイアス電
流工□が流れなくなり従って、比較器を低消費電力状態
とすることができる。ところが、クロックφが論理“０
″、クロックＴが論理“１″に固定されるとスイッチ３
０２が常時オンすることになるため、アナログ入力端子
が結合コンデンサ３２０に常に接続されることになる。

従って、アナログ入力電圧Ｖ、の変化は結合コンデンサ
３２０を介してＡ点の電位を変化させることになり、Ａ
点の電位が反転回路３１０のバイアス電位Ｖｎに近い値
になったときには反転３１０にはバイアス電流工３と同
程度の電流が流れることになり、やはり電力を消費する
ことになる。

以上説明してきたように、従来の結合コンデンサを用い
たサンプリング型比較器は、低消費電力状態とするため
にクロックφを論理“０”、クロックＴを論理“１”と
しても、アナログ入力電圧Ｖｓの値によっては比較器を
構成する反転回路に電流が流れて電力を消費するため、
完全な低消費電力状態にならないという欠点があった。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の電圧比較回路は、アナログ入力電圧と基準電圧
を交互にサンプリングする回路と、サンプリングした電
圧を保持するコンデンサと、電圧比較を行なうための反
転回路と、前記反転回路の入力端子と出力端子を短絡す
る回路と、前記反転回路の出力端子を所定の電位に接続
する回路とで構成され、前記反転回路はその動作を停止
する機能を有していることを特徴としている。

したがって、アナログ入力電圧Ｖｓの値にかかわらず低
消費電力状態とすることが可能で、構成も簡単な、しか
もＭＯＳ）ランジスタ構造のみで構成されたモノリシッ
ク集積回路化に適したサンプリング型比較器を構成でき
る。

〔実施例〕

以下図面に従って本発明の詳細について説明する。

第１図は本発明による電圧比較回路の第１の実施例で、
スイッチ３０１〜３０４と、トランジスタ３０６〜３０
９からなる反転回路３１０及び反転回路３１１〜３１３
と、反転回路３１０の出力を接地電位に接続するための
スイッチ３０５と、電圧を保持するためのコンデンサ３
２０とで構成される。また、１０は比較回路の基準電圧
を作るための電圧分圧回路である。スイッチ３０１〜３
０４は第２図に示す２相のクロックφとＴとによって開
閉される。反転回路３１０を構成するトランジスタ３０
６及び３０９とスイッチ３０５は制御信号３３０によっ
て開閉を制御され、しかも反転回路を構成するトランジ
スタ３０６及びスイッチ３０５と反転回路を構成する一
方のトランジスタ３０９とは互に逆相で制御されること
を特徴とする。

以下、第３図の動作を説明する。

まず、制御信号３３０を論理″０″とすると、比較回路
は通常の動作状態となって、反転回路３１０を構成する
トランジスタ３０６及び３０９は常時オンとなり、逆に
スイッチ３０５は常時オフすることになる。従って、比
較回路は第２図に示す２相のクロックφと■とに従って
比較動作を行なう。すなわち期間Ｔ１においてスイッチ
３０１と３０３とがオンし、スイッチ３０２と３０４と
がオフする。スイッチ３０３がオンすることにより、ま
た反転回路３１０を構成するトランジスタ３０６及び３
０９が常時オンしていることにより反転回路３１０の入
出力が短絡され、反転回路３１０には入出力端子が同電
位になるようにバイアス電流Ｉｎが流れ、反転回路３１
０の入出力端子がバイアス電位■ヨとなる。このとき、
スイッチ３０１が同時にオンすることによってコンデン
サ３２０には電圧分圧回路１０の出力電圧Ｖ□と前記反
転回路３１０のバイアス電位ＶＢとの差電圧が印加され
る。次に期間Ｔ２では、スイッチ３０１と３０３とがオ
フし、スイッチ３０２と３０４とがオンする。スイッチ
３０２がオンすることによってコンデンサ３２０にはア
ナログ入力電圧Ｖｓが印加される。このとき、アナログ
入力電圧■３が前記電圧分圧回路１０の出力電圧ＶＲ６
より大きければＡ点は上昇し、前記電圧分圧回路１０の
出力電圧■８、より小さければＡ点の電位は下降する。

このときスイッチ３０３がオフし反転回路３１０を構成
するトランジスタ３０６及び３０９がオンしているため
、反転回路３１０を構成する別のトランジスタ３０７及
び３０８はアクティブ状態になり、従って反転回路３１
０の出力は前記Ａ点の電位の上昇もしくは下降に応じて
変化する。この反転回路３１０の出力電圧の変化は反転
回路３１１で論理レベルまで増加される。また、スイッ
チ３０４と反転回路３１２はラッチ回路を構成し、反転
回路３１１の出力を次の比較結果が得られるまで保持す
る。従って、比較器の出力である反転回路３１２の出力
は、アナログ入力電圧Ｖｓが電圧分圧回路１０の出力電
圧■□より大きい時には低レベル、すなわち論理“０”
となり、逆にアナログ入力電圧Ｖ、が電圧分圧回路１０
の出力電圧■８４より小さい時には高レベル、すなわち
論理°″１″となる。

次に、制御信号３３０を論理“１”とすると、比較回路
は低消費電力状態となって、反転回路３１０を構成する
トランジスタ３０６及び３０９は常時オフとなり、逆に
スイッチ３０５は常時オンすることになる。反転回路３
１０を構成するトランジスタ３０６及び３０９がオフす
ることにより、反転回路３１０はその機能を停止しスイ
ッチ３０３がクロックφに従ってオン・オフをくりかえ
しても反転回路３１０にはバイアス電流工、が流れるこ
とはない。またスイッチ３０２がクロックＴに従ってオ
ン・オフをくりかえすことによってアナログ入力電圧■
、がコンデンサ３２０に印加されてＡ点の電位が変化し
ても、反転回路３１０はその機能を停止しているため何
の影響を受けることはない。一方スイッチ３０５がオン
することにより反転回路３１０の出力端子が接地電位に
接続されることになる。従って、反転回路３１０の出力
を入力としている反転回路３１１０入力電圧が接地電位
に固定されるため反転回路３１１にもバイアス電流を流
れなくすることができる。従って、制御信号３３０を論
理″１″とすることによって電圧比較回路を完全に低消
費電力状態にすることができる。

第３図は本発明による第２の実施例で、スイッチ３０５
を構成するトランジスタ３０５の極性を代えた点を除け
ば他は第１図と同様である。第３図で反転回路３１０を
構成するトランジスタ３０６及び３０９とスイッチ３０
５は制御信号３３０によって開閉を制御され、しかも反
転回路を構成するトランジスタ３０９及び３０５と反転
回路を構成する一方のトランジスタ３０６とは互に逆相
で制御されることを特徴とする。この実施例では制御信
号３３０を論理“１”とすると、反転回路３１０はその
機能を停止し、スイッチ３０３がオン・オフをくりかえ
しても反転回路３１０にはバイアス電流工、が流れるこ
とはない。またスイッチ３０２がオン・オフをくりかえ
すことによってアナログ入力電圧■３がコンデンサ３２
０に印加されてＡ点の電位が変化しても反転回路３１０
はその機能を停止しているため何の影響を受けることは
ない。一方スイッチ３０５がオンすることにより反転回
路３１０の出力端子が電源電位に接続されることになる
。すなわち反転回路３１１の入力電圧が電源電位に固定
されるため反転回路３１１にもバイアス電流を流れなく
することができ第１図に示した実施例と同じ効果が得ら
れる。

第５図は本発明の第３の実施例であり、第１図の実施例
に比してトランジスタ３０９およびインバータ３１３を
削除した点のみ異なっているため動作は第１図と実施例
同一であるので省略する。

第６図は本発明の第４の実施例であり、第３図の実施例
に比してトランジスタ３０６およびインバータ３１３が
削除しである。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、電圧比較を行なうための
反転回路にその動作を停止させる機能な設け、前記反転
回路の出力端子を所定の電位に固定する機能を設けたこ
とにより、従来の結合コンデンサを用いたサンプリング
型比較回路のように低消費電力状態にしてもアナログ入
力電圧を変化によって内部の反転回路に電流が流りるた
めに電力を消費してしまうこともなく、比較回路を完全
な低消費電力状態にすることができる。また、電圧比較
を行なうための反転回路の入力端子に制御のための素子
を設けていないため、比較回路としての入力感度を損な
うこともなく、しかも特殊の回路を必要としないため比
較的構成の簡単なモノリシック集積回路として構成する
ことが容易なサンプリング型電圧比較器を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示す回路図、第２図は電
圧比較器を駆動するクロックの波形を示すタイミング図
、第３図は本発明の第２の実施例を示す回路図、第４図
は従来の電圧比較器の構成を示す回路図、第５図は第３
実施例の回路図、第６図は第４実箆例の回路図である。 ３０１〜３０５・・・・・・スイッチ、３１０〜３１３
・・・・・・反転回路、３２０・・・・・・コンデンサ
、３３０・・・・・・制御信号入力端子、１０・・・・
・・電圧分圧回路。 代理人　弁理士　　内　原　　　音 φ 第１図 拓２　図 ψ 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 反転回路の入力端子と出力端子とを短絡する手段を有し
   電圧比較を行なう電圧比較回路において、前記反転回路
   の動作を停止させる手段と、前記反転回路の出力端子を
   所定の電位に接続する手段とを設け、電圧比較動作を停
   止するときには前記反転回路の動作を停止し、かつ前記
   反転回路の出力端子を所定の電位に接続せしめるように
   したことを特徴とする電圧比較回路。