JPH04340473A - Comparator having input buffer - Google Patents

Comparator having input buffer

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Publication number
JPH04340473A
JPH04340473A JP11355591A JP11355591A JPH04340473A JP H04340473 A JPH04340473 A JP H04340473A JP 11355591 A JP11355591 A JP 11355591A JP 11355591 A JP11355591 A JP 11355591A JP H04340473 A JPH04340473 A JP H04340473A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
current
input
comparator
transistor
bias current
Prior art date
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Pending
Application number
JP11355591A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yutaka Imao
今尾 裕
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.)
Yokogawa Electric Corp
Original Assignee
Yokogawa Electric Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Yokogawa Electric Corp filed Critical Yokogawa Electric Corp
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Publication of JPH04340473A publication Critical patent/JPH04340473A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To reduce the bias current of a comparator by connecting an input buffer circuit having a function transmitting input voltage and a function preventing the lowering of an input dynamic range using a dummy transistor and cancelling an input bias current. CONSTITUTION:An input buffer circuit 3 fitted with a bias current cancelling circuit is provided before a window comparator constituted of comparators 1a, 1b and constituted of bipolar transistors without using an FET. Since the currents connected to transistors Q10, Q12 are equal, the base current of said transistors become equal. A Wilson current mirror composed of transistors Q14-Q16 allows a reference current to flow. By providing the input buffer circuit of the bias current cancelling circuit before the comparator as mensioned above, a bias current can be reduced.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明は入力バッファを有するコ
ンパレータに関し、特に、ウインドウコンパレータのバ
イアス電流を低減する技術に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a comparator having an input buffer, and more particularly to a technique for reducing the bias current of a window comparator.

【0002】0002

【従来の技術】図4は一般的なウインドウコンパレータ
の回路構成例を示す図である。このウインドウコンパレ
ータは、入力段エミッタフォロワと差動アンプとが組合
わされて構成された2つのコンパレータ1a,1bより
なる。
2. Description of the Related Art FIG. 4 is a diagram showing an example of a circuit configuration of a general window comparator. This window comparator consists of two comparators 1a and 1b configured by combining an input stage emitter follower and a differential amplifier.

【0003】0003

【発明が解決しようとする課題】図4の回路において、
入力段のエミッタフォロワQ1が追従可能な入力信号(
パルス信号)Vinのスルーレート(SR)を考える(
ウインドウコンパレータにおけるSRの一例が図5に示
されている)。
[Problem to be solved by the invention] In the circuit of FIG.
An input signal that can be followed by emitter follower Q1 in the input stage (
Pulse signal) Consider the slew rate (SR) of Vin (
An example of SR in a window comparator is shown in FIG. 5).

【0004】図4において、電流源の電流をIE,それ
に付く寄生容量をCSとすると、エミッタフォロワQ1
が追従できるSR(V/ns) は、IE(mA) /
C(pF) で決定される。
In FIG. 4, if the current of the current source is IE and the parasitic capacitance attached to it is CS, then the emitter follower Q1
The SR (V/ns) that can be followed is IE (mA) /
Determined by C(pF).

【0005】したがって、SRの高い入力信号を同じ素
子を用いて処理する場合、IEを大きくする必要があり
、この場合にはベース電流も増大する(エミッタフォロ
ワQ1のベース電流IB1は、ほぼIEQ1/βと近似
できるため)。また、2つのコンパレータが必ず必要で
あるため、その2倍が入力バイアス電流となる。例えば
、SRが2(V/ns)のとき、CS=0.5pF ,
βQ1=100 とすれば、IE=2×0.5 =1m
A,IIN=2×(1(mA)/100)=20(μA
)となり、20μAのバイアス電流が流れる。
Therefore, when processing an input signal with high SR using the same element, it is necessary to increase IE, and in this case, the base current also increases (base current IB1 of emitter follower Q1 is approximately equal to IEQ1/ (because it can be approximated as β). Furthermore, since two comparators are always required, the input bias current is twice that amount. For example, when SR is 2 (V/ns), CS=0.5pF,
If βQ1=100, IE=2×0.5 =1m
A, IIN=2×(1(mA)/100)=20(μA
), and a bias current of 20 μA flows.

【0006】このバイアス電流は、ウインドウコンパレ
ータを用いて測定を行う場合の精度を低下させ、また、
ウインドウコンパレータを使用しないDC測定の際にも
測定精度を低下させることになる。したがって、DC測
定の際等のコンパレータ未使用の場合にはリレー等を用
いて他の回路から切り離す必要もあり、回路の複雑化を
招く。
[0006] This bias current reduces the accuracy when making measurements using a window comparator, and also
Measurement accuracy will also be reduced when performing DC measurements without using a window comparator. Therefore, when the comparator is not used, such as during DC measurement, it is necessary to use a relay or the like to disconnect it from other circuits, which leads to the complexity of the circuit.

【0007】本発明はこのような考察に基づいてなされ
たものであり、その目的は、コンパレータのバイアス電
流を低減すること、特に、入力電圧ダイナミックレンジ
を確保しつつ低減することにある。
The present invention has been made based on such consideration, and its purpose is to reduce the bias current of the comparator, and in particular, to reduce it while maintaining the input voltage dynamic range.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明は、コンパレータ
の入力端子に、入力電圧信号を伝達する機能と入力バイ
アス電流をキャンセルする機能をもつ入力バッファ回路
を接続して構成されるものである。さらに、バイアス電
流キャンセル回路は、ダミートランジスタを使用して入
力ダイナミックレンジの低下を防ぐ回路構成となってい
る。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is constructed by connecting an input buffer circuit to an input terminal of a comparator, which has a function of transmitting an input voltage signal and a function of canceling an input bias current. Furthermore, the bias current cancel circuit has a circuit configuration that uses dummy transistors to prevent a decrease in the input dynamic range.

【0009】[0009]

【作用】入力バッファがもつバイアス電流キャンセル回
路の働きにより、入力バイアス電流が十分に低減される
。また、バイアス電流キャンセル回路は、ダミートラン
ジスタを用いた工夫された構成であるため、入力ダイナ
ミックレンジの低下を防止できる。このため、FETを
用いずにバイアス電流の低減を達成できる。
[Operation] The input bias current is sufficiently reduced by the function of the bias current cancellation circuit included in the input buffer. Furthermore, since the bias current canceling circuit has an ingenious configuration using dummy transistors, it is possible to prevent a decrease in the input dynamic range. Therefore, reduction in bias current can be achieved without using FETs.

【0010】0010

【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
Embodiments Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0011】図1は本発明の基本構成を示す図である。 コンパレータ1a,1b(それぞれ、ハイレベル基準電
圧VrefHとローレベル基準電圧VrefLが印加さ
れる)で構成されるウインドウコンパレータの共通入力
VINCの前に、バイアス電流キャンセル回路付き入力
バッファ回路3が設けられている。この入力バッファ回
路3はFETを用いずに、全てバイポーラトランジスタ
を用いて構成されている。
FIG. 1 is a diagram showing the basic configuration of the present invention. An input buffer circuit 3 with a bias current cancellation circuit is provided in front of the common input VINC of a window comparator composed of comparators 1a and 1b (to which a high-level reference voltage VrefH and a low-level reference voltage VrefL are applied, respectively). There is. This input buffer circuit 3 is constructed entirely of bipolar transistors without using FETs.

【0012】図1は入力バッファ回路3の具体的な回路
構成例を示す図である。 (構成)入力バッファ回路3は、エミッタフォロワ(ダ
ミートランジスタ)Q10および電流量IE1の定電流
源(VB,Q11)と、エミッタフォロワQ12および
IE2(IE1と等しい電流量)の定電流源(VB,Q
17) と、エミッタフォロワQ12のエミッタ電流を
吸収するためのトランジスタQ18と、エミッタフォロ
ワQ12のコレクタ電流をセンスするエミッタフォロワ
Q13と、このエミッタフォロワQ13のベース電流を
基準とし、その出力電流をエミッタフォロワQ10のベ
ースに注入する、トランジスタQ14, Q15,Q1
6からなるウイルソンカレントミラーとを有している。 (動作)入力バッファ回路3は、入力信号VINを受け
、VIN−VBEQ10なる電圧をウインドウコンパレ
ータに伝達する(VBEQ10はQ10のベース・エミ
ッタ間電圧、以下、同様である)。
FIG. 1 is a diagram showing a specific example of the circuit configuration of the input buffer circuit 3. As shown in FIG. (Configuration) The input buffer circuit 3 includes an emitter follower (dummy transistor) Q10 and a constant current source (VB, Q11) with a current amount IE1, and a constant current source (VB, Q11) with an emitter follower Q12 and IE2 (current amount equal to IE1). Q
17), a transistor Q18 for absorbing the emitter current of the emitter follower Q12, an emitter follower Q13 for sensing the collector current of the emitter follower Q12, and an output current based on the base current of the emitter follower Q13. Transistors Q14, Q15, Q1 injected into the base of Q10
6 Wilson current mirrors. (Operation) The input buffer circuit 3 receives the input signal VIN and transmits the voltage VIN-VBEQ10 to the window comparator (VBEQ10 is the voltage between the base and emitter of Q10, and the same applies hereinafter).

【0013】上述したように、トランジスタQ10とQ
12に接続された電流源の電流量IE1とIE2は等し
いため、各トランジスタのベース電流IB1,IB2は
等しくなる(したがって、ID=ICMも成立する)。 また、トランジスタQ12のコレクタに接続されたトラ
ンジスタQ13にも、ほぼ同様のコレクタ電流が流れる
ため、IB1=IB2=IB3となる。
As mentioned above, transistors Q10 and Q
Since the current amounts IE1 and IE2 of the current sources connected to the transistors 12 and 12 are equal, the base currents IB1 and IB2 of each transistor are equal (therefore, ID=ICM also holds true). Further, since substantially the same collector current flows through the transistor Q13 connected to the collector of the transistor Q12, IB1=IB2=IB3.

【0014】ここで、トランジスタQ14〜Q16から
なるウイルソンカレントミラーは、IB3を基準電流と
して、トランジスタQ16にIC6(=IB3)なる電
流を流す。すなわち、IB1=IC6となり、理想的に
は、IIN=0となる。
Here, the Wilson current mirror made up of transistors Q14 to Q16 uses IB3 as a reference current and causes a current IC6 (=IB3) to flow through transistor Q16. That is, IB1=IC6, and ideally, IIN=0.

【0015】実際には、IB1とIB2の差などがあり
、βnpn=100 ,βpnp=50として計算する
と、IIN=6.55×10−6×IE1となり、IE
1=1mAでは約6.5 nAのバイアス電流となる。 (入力電圧範囲の検討)電源電圧Vccに対して、全て
のトランジスタが飽和せずに入力できる最大入力電圧は
、各トランジスタのVCB=0までと考え、VINMA
X=VCC−VBEQ15−VBEQ16のときに、ト
ランジスタQ16のVCB=0となる。また、このとき
、VBEQ10=VBEQ10より、トランジスタQ1
2も同時にVCB=0となる。よって、ここが最大入力
電圧となる。
In reality, there is a difference between IB1 and IB2, and when calculated with βnpn = 100 and βpnp = 50, IIN = 6.55 x 10-6 x IE1, and IE
When 1=1 mA, the bias current is approximately 6.5 nA. (Study of input voltage range) Considering that the maximum input voltage that can be input without saturating all transistors with respect to the power supply voltage Vcc is up to VCB = 0 for each transistor, VINMA
When X=VCC-VBEQ15-VBEQ16, VCB of transistor Q16 becomes 0. Also, at this time, from VBEQ10=VBEQ10, transistor Q1
2 also becomes VCB=0 at the same time. Therefore, this is the maximum input voltage.

【0016】図2のように従来どおりのバイアスキャン
セル回路を使用することもできるが、この場合には、V
INMAX=VCC−VBEQ15−VBEQ16−V
BEQ13となり、このとき、トランジスタQ10のV
CB=0Vとなる。
It is also possible to use a conventional bias cancellation circuit as shown in FIG.
INMAX=VCC-VBEQ15-VBEQ16-V
BEQ13, and at this time, the V of transistor Q10
CB=0V.

【0017】したがって、図1の場合は、図2の場合よ
りVBEQ13の分、つまり0.75V程度、入力電圧
範囲が拡大されていることになる。
Therefore, in the case of FIG. 1, the input voltage range is expanded by VBEQ13, that is, about 0.75V, compared to the case of FIG.

【0018】[0018]

【発明の効果】以上説明したように本発明は、バイアス
電流キャンセル回路を工夫した入力バッファ回路をコン
パレータの前に設けることにより、バイアス電流を大幅
に削減でき、さらに、同様の効果をもつ従来のバイアス
キャンセル回路と比較して入力電圧範囲を拡大すること
ができる効果がある。
[Effects of the Invention] As explained above, the present invention can significantly reduce the bias current by providing an input buffer circuit with an improved bias current canceling circuit in front of the comparator. This has the effect of expanding the input voltage range compared to a bias cancel circuit.

【0019】これにより、バイアス電流を低減すること
により、DC測定時のリレーによる切り離しなども必要
はなくなり、コンパクトで信頼性の高いシステムにする
ことができるようになった。
[0019] By reducing the bias current, there is no need for disconnection using a relay during DC measurement, making it possible to create a compact and highly reliable system.

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

【図1】本発明の一実施例の回路構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a circuit configuration of an embodiment of the present invention.

【図2】従来のバイアスキャンセル回路を用いた場合の
実施例を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing an embodiment using a conventional bias cancellation circuit.

【図3】本発明の基本構成を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing the basic configuration of the present invention.

【図4】従来例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a conventional example.

【図5】図4の回路におけるスルーレート(SR)の一
例を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing an example of slew rate (SR) in the circuit of FIG. 4;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1a,1b  コンパレータ 3  入力バッファ回路 1a, 1b Comparator 3 Input buffer circuit

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  コンパレータの入力端子に、バイアス
キャンセル回路を有する入力バッファ回路(3)が接続
されており、前記バイアスキャンセル回路は、入力信号
がベースに入力され、エミッタに所定電流量の第1の定
電流源が接続された第1のトランジスタ(Q10) と
、この第1のトランジスタ(Q10)のエミッタにベー
スが接続され、エミッタに前記第1の定電流源と同一電
流量の第2の定電流源が接続された第2のトランジスタ
(Q12) と、この第2のトランジスタ(Q12) 
のコレクタに、エミッタ・コレクタ経路が接続された第
3のトランジスタ(Q13) と、この第3のトランジ
スタ(Q13) のベース電流を入力電流とし、その出
力電流を前記第1のトランジスタ(Q10) のベース
へ送出するカレントミラー回路(Q14,Q15,Q1
6) とを具備し、前記第1のトランジスタ(Q10)
 のベース・エミッタ間を介して前記入力信号がコンパ
レータに伝達されることを特徴とする入力バッファを有
するコンパレータ。
1. An input buffer circuit (3) having a bias cancel circuit is connected to an input terminal of the comparator, and the bias cancel circuit has a base to which an input signal is input, and an emitter to which a predetermined amount of current is applied. A first transistor (Q10) is connected to a constant current source, and a base is connected to the emitter of the first transistor (Q10), and a second constant current source having the same current amount as the first constant current source is connected to the emitter. A second transistor (Q12) to which a constant current source is connected, and this second transistor (Q12)
A third transistor (Q13) has an emitter-collector path connected to the collector of the third transistor (Q13), and the base current of this third transistor (Q13) is taken as an input current, and the output current is the output current of the first transistor (Q10). Current mirror circuit sending to the base (Q14, Q15, Q1
6) The first transistor (Q10)
A comparator having an input buffer, wherein the input signal is transmitted to the comparator via a base-emitter of the comparator.
JP11355591A 1991-05-17 1991-05-17 Comparator having input buffer Pending JPH04340473A (en)

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