JPH06109779A - Voltage comparator - Google Patents
Voltage comparatorInfo
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- JPH06109779A JPH06109779A JP25787692A JP25787692A JPH06109779A JP H06109779 A JPH06109779 A JP H06109779A JP 25787692 A JP25787692 A JP 25787692A JP 25787692 A JP25787692 A JP 25787692A JP H06109779 A JPH06109779 A JP H06109779A
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- Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
- Analogue/Digital Conversion (AREA)
- Manipulation Of Pulses (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、サンプリングA−D変
換器等のアナログ信号処理回路として使用するのに適し
た電圧比較器に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a voltage comparator suitable for use as an analog signal processing circuit such as a sampling A / D converter.
【0002】[0002]
【従来の技術】電圧比較器(コンパレータ)の回路構成
としては、従来、図3に例示するような回路構成を持つ
ものが多用されている。この図3の回路は、MOS型F
ETからなる2ステージの反転増幅器をカスコード接続
したものを基本構成としたもので、入力段の増幅器31
は基準電圧Vref と入力電圧Vinとを差動入力とする差
動増幅器で、その出力を次段の反転増幅器32によって
更に増幅するように構成されている。この回路構成は、
市販されているコンパレータIC等において一般的に用
いられている構成である。2. Description of the Related Art As a circuit configuration of a voltage comparator (comparator), one having a circuit configuration illustrated in FIG. 3 has been widely used. The circuit of FIG. 3 is a MOS type F
The basic configuration is a cascode-connected two-stage inverting amplifier composed of ET.
Is a differential amplifier that receives the reference voltage V ref and the input voltage V in as differential inputs, and the output thereof is further amplified by the inverting amplifier 32 in the next stage. This circuit configuration is
This is a configuration generally used in commercially available comparator ICs and the like.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】ところで、コンパレー
タにおいては、一般に、微小なアナログ信号をロジック
レベルにまで増幅する必要があるため、相当に大きなD
Cゲインが必要となる。しかし、図3に示す回路では、
DCゲインを大きくすると応答速度が劣化してしまうと
いう欠点がある。従って、このような回路においては、
応答速度を劣化させないためには、DCゲインを低めに
設定した増幅ステージを何段にもカスコード接続する必
要が生じ、チップ面積の増加と消費電力の増加を招く原
因となっている。また、多段の増幅ステージを設けるこ
とによっても、各段での遅延が累積されることになり、
応答の高速化にも限界がある。By the way, in a comparator, in general, it is necessary to amplify a minute analog signal to a logic level.
C gain is required. However, in the circuit shown in FIG.
There is a drawback that the response speed is deteriorated when the DC gain is increased. Therefore, in such a circuit,
In order to prevent the response speed from deteriorating, it is necessary to cascode-connect many stages of amplification stages in which the DC gain is set low, which causes an increase in chip area and power consumption. Also, by providing multiple amplification stages, the delay in each stage will be accumulated,
There is a limit to the speed of response.
【0004】本発明の目的は、単一の増幅ステージを用
いたコンパクトな構成のもとに、必要なDCゲインが得
られ、しかも応答速度の速い電圧比較器を提供すること
にある。An object of the present invention is to provide a voltage comparator which can obtain a necessary DC gain and has a high response speed in a compact structure using a single amplification stage.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の電圧比較器は、差動入力された信号を差動
増幅して出力する増幅回路と、その増幅回路の出力信号
を入力側に正帰還させる回路手段と、その帰還量を可変
制御する回路手段を備えたことによって特徴づけられ
る。In order to achieve the above object, a voltage comparator of the present invention provides an amplifier circuit for differentially amplifying and outputting a differentially input signal, and an output signal of the amplifier circuit. It is characterized by including circuit means for positively feeding back to the input side and circuit means for variably controlling the amount of feedback.
【0006】[0006]
【作用】増幅を正帰還により行うことにより、単一ステ
ージの増幅器でも十分な増幅が可能となるとともに、応
答速度も劣化しない。また、この正帰還量を動作中に適
当に変化させることにより、十分なDC精度を確保する
ことが可能となる。By performing the amplification by the positive feedback, even a single stage amplifier can be sufficiently amplified and the response speed is not deteriorated. Further, by appropriately changing the positive feedback amount during the operation, it becomes possible to secure sufficient DC accuracy.
【0007】[0007]
【実施例】図1は本発明実施例の回路構成図で、回路素
子としてMOS型FETを用いた場合の例を示してい
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is a circuit diagram of an embodiment of the present invention, showing an example in which a MOS type FET is used as a circuit element.
【0008】M1およびM5が、それぞれ入力電圧Vin
および基準電圧Vref を差動入力するための入力トラン
ジスタである。また、M3とM4はトランジスタM1の
負荷となり、M7とM8はトランジスタM5の負荷とな
っている。M1 and M5 are respectively the input voltage V in
And an input transistor for differentially inputting the reference voltage V ref . Further, M3 and M4 serve as the load of the transistor M1, and M7 and M8 serve as the load of the transistor M5.
【0009】そして、M3とM4により構成される等価
的な抵抗値は、M3のゲート電圧によって可変ととなっ
ており、外部から供給される信号CMPがLレベルのと
きに最小値をとり、CMPがHレベルのときには無限大
となる。このことはM7とM8においても同様であり、
M7のゲート信号として供給される信号CMPがLレベ
ルからHレベルに変化することにより、トランジスタM
5の負荷抵抗値は最小値から無限大へと変化するように
なっている。The equivalent resistance value formed by M3 and M4 is variable depending on the gate voltage of M3, and takes the minimum value when the signal CMP supplied from the outside is at L level, Becomes infinite when is at H level. This also applies to M7 and M8,
When the signal CMP supplied as the gate signal of M7 changes from the L level to the H level, the transistor M
The load resistance value of 5 changes from the minimum value to infinity.
【0010】入力トランジスタM1とM5のドレイン
は、それぞれ上記した負荷とともにトランジスタM2と
M6のペアにも接続されており、このM2とM6のペア
によって正帰還回路が構成されている。この構成によっ
て、トランジスタM1とM5を主体として構成された差
動増幅回路には、入力電圧Vinと基準電圧Vref の差動
増幅結果が、信号CMPのレベルに基づくゲインのもと
に正帰還されることになる。The drains of the input transistors M1 and M5 are connected to the pair of transistors M2 and M6 together with the above-mentioned loads, and the pair of M2 and M6 constitutes a positive feedback circuit. With this configuration, in the differential amplifier circuit configured mainly with the transistors M1 and M5, the differential amplification result of the input voltage V in and the reference voltage V ref is positively fed back under the gain based on the level of the signal CMP. Will be done.
【0011】このような構成において、トランジスタM
1側を例にとると、M1のトランスコンダクタンスをg
m1,M2のトランスコンダクタンスをgm2,M3とM4
で構成される負荷の抵抗値をRとすると、M1への入力
信号のゲインは、 G=gm1R/(1−gm2 2 R2 ) ・・・・(1) と表すことができる。すなわち、gm2Rの値が1に近づ
くに従ってゲインが増大し、gm2R=1のときにゲイン
は無限大となり、また、gm2R>1となると、ラッチと
して動作することになる。In such a configuration, the transistor M
Taking the 1 side as an example, the transconductance of M1 is g
The transconductance of m 1 and M2 is gm 2 , M3 and M4
When the resistance value of the load constituted by is R, the gain of the input signal to M1 can be expressed as G = gm 1 R / (1-gm 2 2 R 2 ) ... (1). That is, the gain increases as the value of gm 2 R approaches 1, the gain becomes infinite when gm 2 R = 1, and when gm 2 R> 1, it operates as a latch.
【0012】この実施例においては、トランジスタM1
とM5の入力段には、外部から供給されるサンプリング
信号SMPLによって互いに同期して開閉駆動されるサ
ンプリングスイッチS1aおよびS1bと、キャパシタ
CaおよびCbが設けられているとともに、M1とM5
のゲートとドレイン間には、サンプリング信号とは逆位
相のリセット信号RSTにより開閉駆動されるリセット
スイッチS2aおよびS2bが設けられている。In this embodiment, the transistor M1
And M5 are provided with sampling switches S1a and S1b which are opened and closed in synchronization with each other by a sampling signal SMPL supplied from the outside and capacitors Ca and Cb, and M1 and M5.
The reset switches S2a and S2b, which are opened and closed by the reset signal RST having a phase opposite to the sampling signal, are provided between the gate and the drain of the.
【0013】そして、外部から以下に示すようなタイミ
ングでサンプリング信号SMPLとリセット信号RS
T、および前記したトランジスタM1およびM5のゲー
ト電圧信号CMPを供給することにより、+および−O
UT端子から差動出力が得られる。Then, the sampling signal SMPL and the reset signal RS are externally applied at the following timings.
By supplying T and the gate voltage signal CMP of the transistors M1 and M5 described above, + and -O
A differential output is obtained from the UT terminal.
【0014】図2は本発明実施例の各部の信号の状態を
示すタイムチャートで、以下、この図を参照しつつその
動作を説明する。外部から供給されるリセット信号RS
Tとサンプリング信号SMPL信号は周期Tで交互にH
とLを繰り返す。1周期は、まずリセット信号RST=
Hの状態から始まり、この間に回路がリセット状態とな
る。FIG. 2 is a time chart showing the signal states of the respective parts of the embodiment of the present invention. The operation will be described below with reference to this figure. Reset signal RS supplied from the outside
T and sampling signal SMPL signal are alternately H in cycle T
And L are repeated. For one cycle, first, the reset signal RST =
Starting from the H state, the circuit is in the reset state during this period.
【0015】次に、リセット信号RST=L、サンプリ
ング信号SMPL=Hとなって回路がアクティブにな
り、基準電圧Vref と入力電圧Vinがそれぞれキャパシ
タCaないしCbを介してサンプリングされる。この両
入力信号の差Vin−Vref は、(1)式の増幅率で増幅
され、±OUT端子からの差動出力に現れる。ここで、
CMP信号は、サンプリング信号SMPLと同期して、
信号SMPLのHへの立ち上がり時点から徐々に電圧値
が増大していく信号であって、サンプリング信号SMP
Lの立ち上がり当初は(1)におけるgm2Rは1以下で
あり、このgm2Rは1を経て1を超えるように設定され
る。この信号CMPにより、サンプリング信号SMPL
の立ち上がり当初においてはゲインGは小さい値となる
が、その後次第にgm2Rが増大してゲインGが無限大と
なった後にラッチされる。従って、このラッチ状態にお
いて差動出力±OUT端子に現れている信号を比較結果
として取り出すことにより、大きな増幅率で、しかも、
十分なDC精度の比較結果が得られることになる。Next, the reset signal RST = L and the sampling signal SMPL = H are set to activate the circuit, and the reference voltage V ref and the input voltage V in are sampled via the capacitors Ca and Cb, respectively. The difference V in -V ref of both the input signal is amplified with an amplification factor of (1), appearing in the differential output from ± OUT terminal. here,
The CMP signal is synchronized with the sampling signal SMPL,
It is a signal whose voltage value gradually increases from the time of rising of the signal SMPL to the sampling signal SMP.
At the beginning of the rise of L, gm 2 R in (1) is 1 or less, and this gm 2 R is set to exceed 1 after passing through 1. By this signal CMP, the sampling signal SMPL
The gain G has a small value at the beginning of the rise of the signal, but after that, gm 2 R gradually increases and the gain G becomes infinite and then latched. Therefore, by extracting the signal appearing at the differential output ± OUT terminals in this latched state as a comparison result, a large amplification factor and
A comparison result with sufficient DC accuracy can be obtained.
【0016】なお、以上の実施例では回路素子としてM
OS型FETを使用したが、これに代えて接合型のトラ
ンジスタを用い得ることは勿論である。In the above embodiment, M is used as the circuit element.
Although the OS type FET is used, it goes without saying that a junction type transistor may be used in place of this.
【0017】[0017]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
入力電圧と基準電圧を差動入力して差動増幅する増幅回
路の差動出力信号を正帰還することによって増幅を行っ
ているため、単一ステージの増幅器でも十分にロジック
レベルまでの増幅が可能で、しかも応答速度も劣化する
ことがないとともに、この正帰還量を動作中において適
宜に変化させる構成としているから、十分なDC精度を
確保することができる。その結果、コンパクトな構造
で、速い応答速度のもとにロジックレベルの比較結果が
得られ、しかもオフセット電圧が小さく高感度の電圧比
較器が得られる。As described above, according to the present invention,
Amplification is performed by positively feeding back the differential output signal of the amplifier circuit that differentially inputs and amplifies the input voltage and the reference voltage, so even a single-stage amplifier can sufficiently amplify to the logic level. In addition, the response speed is not deteriorated, and the positive feedback amount is appropriately changed during the operation, so that sufficient DC accuracy can be secured. As a result, it is possible to obtain a high-sensitivity voltage comparator with a compact structure that can obtain a logic level comparison result with a fast response speed and a small offset voltage.
【図1】本発明実施例の回路構成図FIG. 1 is a circuit configuration diagram of an embodiment of the present invention.
【図2】その各部の信号の状態を示すタイムチャートFIG. 2 is a time chart showing the state of signals of each part.
【図3】従来の一般的な電圧比較器の構成例を示す回路
構成図FIG. 3 is a circuit configuration diagram showing a configuration example of a conventional general voltage comparator.
M1,M5 入力トランジスタ M2,M6 正帰還信号形成用のトランジスタ M3,M4 トランジスタM1用の負荷 M7,M8 トランジスタM5用の負荷 S1a,S1b サンプリングスイッチ S2a,S2b リセットスイッチ M1, M5 input transistor M2, M6 positive feedback signal forming transistor M3, M4 transistor M1 load M7, M8 transistor M5 load S1a, S1b sampling switch S2a, S2b reset switch
Claims (1)
する増幅回路と、その増幅回路の出力信号を入力側に正
帰還させる回路手段と、その帰還量を可変制御する回路
手段を備えてなる電圧比較器。1. An amplifier circuit for differentially amplifying and outputting a differentially input signal, a circuit means for positively feeding back an output signal of the amplifier circuit to an input side, and a circuit means for variably controlling the feedback amount. A voltage comparator provided.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25787692A JPH06109779A (en) | 1992-09-28 | 1992-09-28 | Voltage comparator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25787692A JPH06109779A (en) | 1992-09-28 | 1992-09-28 | Voltage comparator |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06109779A true JPH06109779A (en) | 1994-04-22 |
Family
ID=17312413
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP25787692A Pending JPH06109779A (en) | 1992-09-28 | 1992-09-28 | Voltage comparator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH06109779A (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007235718A (en) * | 2006-03-02 | 2007-09-13 | Nec Electronics Corp | Signal amplifier |
CN113315933A (en) * | 2020-02-26 | 2021-08-27 | 佳能株式会社 | Comparator, AD converter, photoelectric conversion apparatus, imaging system, and movable body |
JP2021136542A (en) * | 2020-02-26 | 2021-09-13 | キヤノン株式会社 | Comparator, ad converter, photoelectric conversion device, and imaging system |
CN116781047B (en) * | 2023-08-03 | 2023-12-08 | 无锡英迪芯微电子科技股份有限公司 | Comparator suitable for Gao domain |
-
1992
- 1992-09-28 JP JP25787692A patent/JPH06109779A/en active Pending
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007235718A (en) * | 2006-03-02 | 2007-09-13 | Nec Electronics Corp | Signal amplifier |
CN113315933A (en) * | 2020-02-26 | 2021-08-27 | 佳能株式会社 | Comparator, AD converter, photoelectric conversion apparatus, imaging system, and movable body |
JP2021136541A (en) * | 2020-02-26 | 2021-09-13 | キヤノン株式会社 | Comparator, ad converter, photoelectric conversion device, and imaging system |
JP2021136542A (en) * | 2020-02-26 | 2021-09-13 | キヤノン株式会社 | Comparator, ad converter, photoelectric conversion device, and imaging system |
US11838665B2 (en) | 2020-02-26 | 2023-12-05 | Canon Kabushiki Kaisha | Comparator, ad converter, photoelectric conversion device, imaging system, and movable object |
CN113315933B (en) * | 2020-02-26 | 2024-04-23 | 佳能株式会社 | Comparator, AD converter, photoelectric conversion apparatus, imaging system, and movable body |
CN116781047B (en) * | 2023-08-03 | 2023-12-08 | 无锡英迪芯微电子科技股份有限公司 | Comparator suitable for Gao domain |
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