JPH05218872A - コンパレータ回路とその駆動方法 - Google Patents
コンパレータ回路とその駆動方法Info
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- JPH05218872A JPH05218872A JP4007024A JP702492A JPH05218872A JP H05218872 A JPH05218872 A JP H05218872A JP 4007024 A JP4007024 A JP 4007024A JP 702492 A JP702492 A JP 702492A JP H05218872 A JPH05218872 A JP H05218872A
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- JP
- Japan
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- circuit
- output terminal
- turned
- terminal
- drive signal
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- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K3/00—Circuits for generating electric pulses; Monostable, bistable or multistable circuits
- H03K3/02—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses
- H03K3/353—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use, as active elements, of field-effect transistors with internal or external positive feedback
- H03K3/356—Bistable circuits
- H03K3/356017—Bistable circuits using additional transistors in the input circuit
- H03K3/356034—Bistable circuits using additional transistors in the input circuit the input circuit having a differential configuration
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K3/00—Circuits for generating electric pulses; Monostable, bistable or multistable circuits
- H03K3/02—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses
- H03K3/021—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use, as active elements, of more than one type of element or means, e.g. BIMOS, composite devices such as IGBT
-
- H—ELECTRICITY
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- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K3/00—Circuits for generating electric pulses; Monostable, bistable or multistable circuits
- H03K3/02—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses
- H03K3/353—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use, as active elements, of field-effect transistors with internal or external positive feedback
- H03K3/356—Bistable circuits
- H03K3/356017—Bistable circuits using additional transistors in the input circuit
- H03K3/356052—Bistable circuits using additional transistors in the input circuit using pass gates
- H03K3/35606—Bistable circuits using additional transistors in the input circuit using pass gates with synchronous operation
Landscapes
- Manipulation Of Pulses (AREA)
- Analogue/Digital Conversion (AREA)
- Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】入力電流と参照電流とを比較してその大小関係
を判定した結果を出力するコンパレータ回路を、少ない
回路素子で構成する。又、回路の電流を減らし消費電力
を小さくする。 【構成】従来プリアンプ部と比較・ラッチ回路部とが分
けられて2段構成であったものを、1段にまとめる。回
路駆動信号φ1 ,φ2 のタイミングをずらすことによっ
て、MOSトランジスタM5 ,M6 をオン・オフさせ、
バイポーラトランジスタQ1 ,Q2 のコレクタ電流を周
期的に切断して消費電流を減らす。
を判定した結果を出力するコンパレータ回路を、少ない
回路素子で構成する。又、回路の電流を減らし消費電力
を小さくする。 【構成】従来プリアンプ部と比較・ラッチ回路部とが分
けられて2段構成であったものを、1段にまとめる。回
路駆動信号φ1 ,φ2 のタイミングをずらすことによっ
て、MOSトランジスタM5 ,M6 をオン・オフさせ、
バイポーラトランジスタQ1 ,Q2 のコレクタ電流を周
期的に切断して消費電流を減らす。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はコンパレータ回路とその
駆動方法に関する。
駆動方法に関する。
【0002】
【従来の技術】コンパレータ回路は、A/D変換回路な
どの電子回路に広く用いられている。現在、高品位テレ
ビの発達により、高精度A/D変換回路の要求が高まる
中、その精度の向上がますます望まれている。
どの電子回路に広く用いられている。現在、高品位テレ
ビの発達により、高精度A/D変換回路の要求が高まる
中、その精度の向上がますます望まれている。
【0003】図3に、従来のコンパレータ回路の一例を
示す。この回路はアイイーイーイー・ジャーナル・オブ
・ソリッドステート・サーキッツ(IEEE JOUR
NAL OF SOLID−STATE CIRCUI
TS),第23巻,第6号,1988年12月,第13
46頁に記載されているものである。図3を参照する
と、このコンパレータ回路は、前段が差動型プリアン
プ、後段が比較・ラッチ回路の2段構成となっている。
前段の差動型プリアンプでは、入力電圧VINと基準電圧
(Vref )とが入力バッファを介して差動対を構成する
第1,第2NPNトランジスタQ1 ,Q2 のベースに入
力され、電位差(VIN−Vref )が増幅される。増幅さ
れた信号は後段の比較・ラッチ回路に入力される。入力
された信号は入力バッファを介して、差動対を構成する
第3,第4NPNトランジスタQ3 ,Q4 のベースに入
力される。コンパレータ駆動信号φが“H”のときに入
力電圧と基準電圧が比較される。もしVIN>Vref なら
ば出力QN は“H”にQR は“L”になる。次にコンパ
レータ駆動信号φが“L”になりラッチ信号(反転φ信
号)が“L”から“H”になり、その間出力は一定に保
たれる。
示す。この回路はアイイーイーイー・ジャーナル・オブ
・ソリッドステート・サーキッツ(IEEE JOUR
NAL OF SOLID−STATE CIRCUI
TS),第23巻,第6号,1988年12月,第13
46頁に記載されているものである。図3を参照する
と、このコンパレータ回路は、前段が差動型プリアン
プ、後段が比較・ラッチ回路の2段構成となっている。
前段の差動型プリアンプでは、入力電圧VINと基準電圧
(Vref )とが入力バッファを介して差動対を構成する
第1,第2NPNトランジスタQ1 ,Q2 のベースに入
力され、電位差(VIN−Vref )が増幅される。増幅さ
れた信号は後段の比較・ラッチ回路に入力される。入力
された信号は入力バッファを介して、差動対を構成する
第3,第4NPNトランジスタQ3 ,Q4 のベースに入
力される。コンパレータ駆動信号φが“H”のときに入
力電圧と基準電圧が比較される。もしVIN>Vref なら
ば出力QN は“H”にQR は“L”になる。次にコンパ
レータ駆動信号φが“L”になりラッチ信号(反転φ信
号)が“L”から“H”になり、その間出力は一定に保
たれる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】以上説明したコンパレ
ータ回路は、22個のNPNトランジスタと12個の抵
抗で構成されている。Nビットの並列型A/D変換器に
必要なコンパレータ回路の数は2N −1個である。例え
ばN=10ビットの場合、必要なコンパレータ回路の数
は1023個である。したがって分解能が上がれば、そ
の分チップサイズや消費電流の増加が問題となる。した
がって、本発明の目的はチップサイズや消費電流の軽減
を実現する、構成素子数の少ないコンパレータを提供す
ることである。
ータ回路は、22個のNPNトランジスタと12個の抵
抗で構成されている。Nビットの並列型A/D変換器に
必要なコンパレータ回路の数は2N −1個である。例え
ばN=10ビットの場合、必要なコンパレータ回路の数
は1023個である。したがって分解能が上がれば、そ
の分チップサイズや消費電流の増加が問題となる。した
がって、本発明の目的はチップサイズや消費電流の軽減
を実現する、構成素子数の少ないコンパレータを提供す
ることである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明のコンパレータ
は、ゲートが第1の回路駆動信号端子に、ソースが第1
の電源に、ドレインが反転出力端子に接続された第1M
OSトランジスタと、ゲートが正転出力端子に、ソース
が前記第1の電源に、ドレインが前記反転出力端子に接
続された第2MOSトランジスタと、ゲートが前記反転
出力端子に、ソースが前記第1の電源に、ドレインが前
記正転出力端子に接続された第3MOSトランジスタ
と、ゲートが前記第1の回路駆動信号端子に、ソースが
前記第1の電源に、ドレインが前記正転出力端子に接続
された第4MOSトランジスタと、ゲートが第2の回路
駆動信号端子に、ソースが前記反転出力端子に、ドレイ
ンが第1バイポーラトランジスタのコレクタに接続され
た第5MOSトランジスタと、ゲートが前記第2の回路
駆動信号端子に、ドレインが第2バイポーラトランジス
タのコレクタに、ソースが前記正転出力端子に接続され
た第6MOSトランジスタと、コレクタが前記第5MO
Sトランジスタのドレインに、ベースが入力電圧端子
に、エミッタが第1の電流源に接続された第1バイポー
ラトランジスタと、コレクタが前記第6MOSトランジ
スタのドレインに、ベースが比較電圧入力端子に、エミ
ッタが前記第1の電流源に接続された第2バイポーラト
ランジスタと、一端が前記第1,第2バイポーラトラン
ジスタのエミッタに、他端が第2の電源に接続されてい
る第1の電流源からなっている。そしてこのコンパレー
タ回路は、前記第1の回路駆動信号端子に入力される第
1のクロック信号と前記第2の回路駆動信号端子に入力
される第2のクロック信号とを、両クロック信号間に遅
延時間を置いて前記回路駆動信号端子のそれぞれに入力
して駆動することを特徴とする請求項1記載のコンパレ
ータ回路の駆動方法によって駆動される。
は、ゲートが第1の回路駆動信号端子に、ソースが第1
の電源に、ドレインが反転出力端子に接続された第1M
OSトランジスタと、ゲートが正転出力端子に、ソース
が前記第1の電源に、ドレインが前記反転出力端子に接
続された第2MOSトランジスタと、ゲートが前記反転
出力端子に、ソースが前記第1の電源に、ドレインが前
記正転出力端子に接続された第3MOSトランジスタ
と、ゲートが前記第1の回路駆動信号端子に、ソースが
前記第1の電源に、ドレインが前記正転出力端子に接続
された第4MOSトランジスタと、ゲートが第2の回路
駆動信号端子に、ソースが前記反転出力端子に、ドレイ
ンが第1バイポーラトランジスタのコレクタに接続され
た第5MOSトランジスタと、ゲートが前記第2の回路
駆動信号端子に、ドレインが第2バイポーラトランジス
タのコレクタに、ソースが前記正転出力端子に接続され
た第6MOSトランジスタと、コレクタが前記第5MO
Sトランジスタのドレインに、ベースが入力電圧端子
に、エミッタが第1の電流源に接続された第1バイポー
ラトランジスタと、コレクタが前記第6MOSトランジ
スタのドレインに、ベースが比較電圧入力端子に、エミ
ッタが前記第1の電流源に接続された第2バイポーラト
ランジスタと、一端が前記第1,第2バイポーラトラン
ジスタのエミッタに、他端が第2の電源に接続されてい
る第1の電流源からなっている。そしてこのコンパレー
タ回路は、前記第1の回路駆動信号端子に入力される第
1のクロック信号と前記第2の回路駆動信号端子に入力
される第2のクロック信号とを、両クロック信号間に遅
延時間を置いて前記回路駆動信号端子のそれぞれに入力
して駆動することを特徴とする請求項1記載のコンパレ
ータ回路の駆動方法によって駆動される。
【0006】
【実施例】次に本発明の最適な実施例について図を用い
て説明する。図1(a)は、本発明の一実施例の回路図
を示す。図1(b)は図1(a)に示した回路におい
て、定電流源Iを具体化して表わした回路図である。図
1(a),図1(b)を参照すると、定電流源Iはバイ
ポーラトランジスタQ3 で構成されており、そのベース
が第2の電源に接続されている。本発明の構成と図3に
示した従来例との構成の差異は、従来プリアンプ回路と
比較・ラッチ回路が分けられて2段構成になっていたも
のを1段にまとめる構成にしたことであり、それにより
バイポーラトランジスタの数が22個から3個に減り、
さらにラッチ回路がMOSトランジスタ6個で実現され
ているところにある。
て説明する。図1(a)は、本発明の一実施例の回路図
を示す。図1(b)は図1(a)に示した回路におい
て、定電流源Iを具体化して表わした回路図である。図
1(a),図1(b)を参照すると、定電流源Iはバイ
ポーラトランジスタQ3 で構成されており、そのベース
が第2の電源に接続されている。本発明の構成と図3に
示した従来例との構成の差異は、従来プリアンプ回路と
比較・ラッチ回路が分けられて2段構成になっていたも
のを1段にまとめる構成にしたことであり、それにより
バイポーラトランジスタの数が22個から3個に減り、
さらにラッチ回路がMOSトランジスタ6個で実現され
ているところにある。
【0007】次に動作について説明する。第2バイポー
ラトランジスタQ2 のベースには比較電圧Vref が印加
されている。2つの回路駆動信号φ1 ,φ2 が図2の領
域aの時は、第1,第4MOSトランジスタM1 ,M4
のゲートに加わる回路駆動信号φ1 が“L”だからMO
SトランジスタM1 とM4 はオン状態に、第5,第6M
OSトランジスタのゲートに加わる回路駆動信号φ2 が
“H”だからMOSトランジスタM5 とM6 はオフ状態
である。したがって図1(b)の節点N1 ,N2 は
“H”で、出力QN ,QR は共に“L”であり、第2,
第3MOSトランジスタM2 ,M3 はゲート電圧が共に
“H”だからオフ状態である。クロック信号φ1 ,φ2
が図3の領域bの状態に移ると、φ1 =φ2 =“L”で
MOSトランジスタM1 ,M4 ,M5 ,M6 はすべてオ
ン状態になり回路を活性化する。クロック信号が図3の
領域cの状態に移るとφ1 =“H”,φ2 =“L”であ
るのでMOSトランジスタM1 ,M4 はオフになり、M
OSトランジスタM5 ,M6 はオンになり、回路は比較
・ラッチモードになる。第1バイポーラトランジスタQ
1 に入力電圧VINが印加されて電圧比較が行われる。V
IN>Vref の場合について考える。この場合第1バイポ
ーラトランジスタQ1 に流れ込むコレクタ電流は第2バ
イポーラトランジスタQ2 に比較して大きくなる。バイ
ポーラトランジスタQ1 とQ2 に流れ込む電流値の差と
ラッチ回路構成により、MOSトランジスタM2 のゲー
ト電位は上がりMOSトランジスタM3 のゲート電位は
下がる。出力はインバータで反転するから、したがって
出力QN が“H”に出力QR が“L”になる。またMO
SトランジスタM5 ,M6 がオン・オフを繰り返すこと
でバイポーラトランジスタQ1 ,Q2 のコレクタ電流が
周期的にカットされるため消費電流が低下できる。A/
D変換器は、そのアーキテクチァによって数種類あげら
れ、その差別化は主にサンプル・ホールド回路やDA減
算回路の回路構成,並列型A/D変換回路の段数や配置
構成によって行なわれるが、どのA/D変換器でもその
構成は、信号がコンパレータ回路,エンコーダ回路およ
びD/A減算回路を経て処理されるフローチャートで表
される構成になっている。そして、上記のエンコーダ回
路の内部では、エンコーダ・マトリクスと出力段ラッチ
回路を駆動するために、互いの間に数ナノ秒程度以下の
遅延時間をもった2つの駆動信号が用いられている。従
って、これら2つの駆動信号を本実施例における回路駆
動信号φ1 ,φ2 として用いれば、駆動信号発生のため
の回路を新たに設ける必要はない。
ラトランジスタQ2 のベースには比較電圧Vref が印加
されている。2つの回路駆動信号φ1 ,φ2 が図2の領
域aの時は、第1,第4MOSトランジスタM1 ,M4
のゲートに加わる回路駆動信号φ1 が“L”だからMO
SトランジスタM1 とM4 はオン状態に、第5,第6M
OSトランジスタのゲートに加わる回路駆動信号φ2 が
“H”だからMOSトランジスタM5 とM6 はオフ状態
である。したがって図1(b)の節点N1 ,N2 は
“H”で、出力QN ,QR は共に“L”であり、第2,
第3MOSトランジスタM2 ,M3 はゲート電圧が共に
“H”だからオフ状態である。クロック信号φ1 ,φ2
が図3の領域bの状態に移ると、φ1 =φ2 =“L”で
MOSトランジスタM1 ,M4 ,M5 ,M6 はすべてオ
ン状態になり回路を活性化する。クロック信号が図3の
領域cの状態に移るとφ1 =“H”,φ2 =“L”であ
るのでMOSトランジスタM1 ,M4 はオフになり、M
OSトランジスタM5 ,M6 はオンになり、回路は比較
・ラッチモードになる。第1バイポーラトランジスタQ
1 に入力電圧VINが印加されて電圧比較が行われる。V
IN>Vref の場合について考える。この場合第1バイポ
ーラトランジスタQ1 に流れ込むコレクタ電流は第2バ
イポーラトランジスタQ2 に比較して大きくなる。バイ
ポーラトランジスタQ1 とQ2 に流れ込む電流値の差と
ラッチ回路構成により、MOSトランジスタM2 のゲー
ト電位は上がりMOSトランジスタM3 のゲート電位は
下がる。出力はインバータで反転するから、したがって
出力QN が“H”に出力QR が“L”になる。またMO
SトランジスタM5 ,M6 がオン・オフを繰り返すこと
でバイポーラトランジスタQ1 ,Q2 のコレクタ電流が
周期的にカットされるため消費電流が低下できる。A/
D変換器は、そのアーキテクチァによって数種類あげら
れ、その差別化は主にサンプル・ホールド回路やDA減
算回路の回路構成,並列型A/D変換回路の段数や配置
構成によって行なわれるが、どのA/D変換器でもその
構成は、信号がコンパレータ回路,エンコーダ回路およ
びD/A減算回路を経て処理されるフローチャートで表
される構成になっている。そして、上記のエンコーダ回
路の内部では、エンコーダ・マトリクスと出力段ラッチ
回路を駆動するために、互いの間に数ナノ秒程度以下の
遅延時間をもった2つの駆動信号が用いられている。従
って、これら2つの駆動信号を本実施例における回路駆
動信号φ1 ,φ2 として用いれば、駆動信号発生のため
の回路を新たに設ける必要はない。
【0008】以上から、本実施例ではバイポーラトラン
ジスタ3個とMOSトランジスタ6個でコンパレータ回
路が構成でき、基本的動作に必要な素子数で比較する
と、従来技術によるコンパレータ回路の構成には、10
個のバイポーラトランジスタと2個の抵抗とを必要とす
るのに対して、本実施例では、少ない素子数でコンパレ
ータ回路を提供できることが分る。
ジスタ3個とMOSトランジスタ6個でコンパレータ回
路が構成でき、基本的動作に必要な素子数で比較する
と、従来技術によるコンパレータ回路の構成には、10
個のバイポーラトランジスタと2個の抵抗とを必要とす
るのに対して、本実施例では、少ない素子数でコンパレ
ータ回路を提供できることが分る。
【0009】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、従
来技術に比べて少ない素子数でコンパレータ回路を実現
でき、消費電流を低下させることができる。
来技術に比べて少ない素子数でコンパレータ回路を実現
でき、消費電流を低下させることができる。
【図1】分図(a)は、本発明の一実施例の回路構成を
示す回路図である。分図(b)は分図(a)に示す回路
中の定電流源を具体化して表した回路図である。
示す回路図である。分図(b)は分図(a)に示す回路
中の定電流源を具体化して表した回路図である。
【図2】本発明の駆動方法を説明するためのクロック信
号タイミング図である。
号タイミング図である。
【図3】従来のコンパレータ回路の一例の回路図であ
る。
る。
M1 ,M2 ,M3 ,M4 ,M5 ,M6 PMOSトラ
ンジスタ Q1 ,Q2 ,Q3 NPNバイポーラトランジスタ I 定電流源
ンジスタ Q1 ,Q2 ,Q3 NPNバイポーラトランジスタ I 定電流源
Claims (2)
- 【請求項1】 ゲートが第1の回路駆動信号端子に、ソ
ースが第1の電源に、ドレインが反転出力端子に接続さ
れた第1MOSトランジスタと、 ゲートが正転出力端子に、ソースが前記第1の電源に、
ドレインが前記反転出力端子に接続された第2MOSト
ランジスタと、 ゲートが前記反転出力端子に、ソースが前記第1の電源
に、ドレインが前記正転出力端子に接続された第3MO
Sトランジスタと、 ゲートが前記第1の回路駆動信号端子に、ソースが前記
第1の電源に、ドレインが前記正転出力端子に接続され
た第4MOSトランジスタと、 ゲートが第2の回路駆動信号端子に、ソースが前記反転
出力端子に、ドレインが第1バイポーラトランジスタの
コレクタに接続された第5MOSトランジスタと、 ゲートが前記第2の回路駆動信号端子に、ドレインが第
2バイポーラトランジスタのコレクタに、ソースが前記
正転出力端子に接続された第6MOSトランジスタと、 コレクタが前記第5MOSトランジスタのドレインに、
ベースが入力電圧端子に、エミッタが第1の電流源に接
続された第1バイポーラトランジスタと、 コレクタが前記第6MOSトランジスタのドレインに、
ベースが比較電圧入力端子に、エミッタが前記第1の電
流源に接続された第2バイポーラトランジスタと、 一端が前記第1,第2バイポーラトランジスタのエミッ
タに、他端が第2の電源に接続されている第1の電流源
からなるコンパレータ回路。 - 【請求項2】 前記第1の回路駆動信号端子に入力され
る第1のクロック信号と前記第2の回路駆動信号端子に
入力される第2のクロック信号とを、両クロック信号間
に遅延時間を置いて前記回路駆動信号端子のそれぞれに
入力して駆動することを特徴とする請求項1記載のコン
パレータ回路の駆動方法。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4007024A JPH05218872A (ja) | 1992-01-20 | 1992-01-20 | コンパレータ回路とその駆動方法 |
US08/004,909 US5296753A (en) | 1992-01-20 | 1993-01-19 | Comparator circuit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4007024A JPH05218872A (ja) | 1992-01-20 | 1992-01-20 | コンパレータ回路とその駆動方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05218872A true JPH05218872A (ja) | 1993-08-27 |
Family
ID=11654476
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4007024A Pending JPH05218872A (ja) | 1992-01-20 | 1992-01-20 | コンパレータ回路とその駆動方法 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5296753A (ja) |
JP (1) | JPH05218872A (ja) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR950012079A (ko) * | 1993-10-29 | 1995-05-16 | 발도르프, 옴케 | 집적 비교기 회로 |
GB9424810D0 (en) * | 1994-12-08 | 1995-02-08 | Philips Electronics Uk Ltd | Current comparator arrangement |
US5949256A (en) * | 1997-10-31 | 1999-09-07 | Hewlett Packard Company | Asymmetric sense amplifier for single-ended memory arrays |
GB2539645B (en) * | 2015-06-16 | 2018-09-26 | Nordic Semiconductor Asa | Voltage monitor |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS56126316A (en) * | 1980-03-10 | 1981-10-03 | Nec Corp | Mos comparing integrated circuit |
JPS61176207A (ja) * | 1985-01-30 | 1986-08-07 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 信号電圧検出回路 |
JPH03230610A (ja) * | 1990-02-05 | 1991-10-14 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 比較器 |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPH0355914A (ja) * | 1989-07-25 | 1991-03-11 | Fujitsu Ltd | 半導体装置 |
US5134319A (en) * | 1990-01-10 | 1992-07-28 | Fujitsu Limited | Bicmos differential amplifier having improved switching speed |
-
1992
- 1992-01-20 JP JP4007024A patent/JPH05218872A/ja active Pending
-
1993
- 1993-01-19 US US08/004,909 patent/US5296753A/en not_active Expired - Lifetime
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Also Published As
Publication number | Publication date |
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