JPH06291624A - 差動電圧比較器 - Google Patents

差動電圧比較器

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JPH06291624A
JPH06291624A JP7835993A JP7835993A JPH06291624A JP H06291624 A JPH06291624 A JP H06291624A JP 7835993 A JP7835993 A JP 7835993A JP 7835993 A JP7835993 A JP 7835993A JP H06291624 A JPH06291624 A JP H06291624A
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JP
Japan
Prior art keywords
input
differential
outputs
circuit
amplifying
Prior art date
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Pending
Application number
JP7835993A
Other languages
English (en)
Inventor
Masahiro Taguchi
正弘 田口
Koichi Azuma
幸一 東
Hidehiko Yamaguchi
英彦 山口
Naosada Tomari
直貞 泊
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.)
Fujifilm Business Innovation Corp
Original Assignee
Fuji Xerox Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 比較されるべき2つの電圧を取り込む入力手
段(1)と、この入力回路の2つの出力が第1のコンデ
ンサC1および第2のコンデンサC2を介して入力され
る差動増幅手段(2)と、この差動増幅手段の2つの出
力が第3のコンデンサC3および第4のコンデンサC4
を介してそれぞれ入力される2つの増幅手段(3)と、
この2つの増幅手段のそれぞれの出力が入力される差動
ラッチ手段(4)とを有する差動電圧比較器。 【効果】 入力手段の2つの出力が差動増幅手段によっ
てある程度増幅され後に、差動増幅手段に比べて大きな
ゲインが容易に得られる増幅手段で大きく増幅され、差
動ラッチ手段の正帰還作用によりロジックレベルまで増
幅し保持するようにしたので、比較されるべき二つの入
力電圧の差が小さくても、規模を大きくすることなく入
力電圧をロジックレベルまで増幅することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は2つの電圧を比較する差
動電圧比較器に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の差動型電圧比較器、例えば“ソリ
ッドステート回路ジャーナル(The Journal of Solid-St
ate Circuits),Vol.24, No.1, 2月1989年; pp241-249
”において示された例を図7に示す。ここでは、同じ
構成の差動型増幅回路を3つ、コンデンサカップリング
V1〜CV6で従属接続することにより、入力電圧差をロ
ジックレベルまで増幅して、差動型電圧比較器を実現し
ている。
【0003】図7でMOSFETで構成されているQF
1,QF2,QF3,QF4,QF5,QF6はそれぞれの差動型
増幅回路をリセット状態にするためのもので、QF1,Q
F2にはパルスFB0が、MOSFETQF3,QF4,QF5,
QF6にはパルスFB1がそれぞれ入力される。パルスFB0
とパルスFB1は同時にハイレベルになるが、パルスFB0
はパルスFB1より先にローレベルになりそれぞれの差動
型増幅回路を順次動作状態として回路全体の安定動作を
図っている。
【0004】図7の差動型増幅回路の回路図を図8に示
す。QI1,QI2に入力された+Vin,−Vinは、QL1,
QL2のダイオード接続された負荷回路と、QL3,QL4の
ゲートに一定のバイアス電圧が与えられた負荷回路と、
QC1,QC2のカスコード回路と、Q9の定電流回路とに
よって差動増幅され、+Vout,−Vout に出力される。
QR1はリセット回路である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、差動型増幅回
路はゲインが小さく、このような差動型増幅回路を2も
しくは3程度接続しただけでは、比較されるべき二つの
入力電圧の差が小さいと入力電圧差をロジックレベルま
で増幅することができない。ロジックレベルまで増幅す
るためには差動型増幅回路をさらに付加する必要がある
ため回路規模が大きくなる。
【0006】この従来の問題点に鑑み、本発明が解決す
べき課題は、比較されるべき二つの入力電圧の差が小さ
くても、回路規模を大きくすることなく入力電圧をロジ
ックレベルまで増幅することのできる電圧比較器を提供
することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明は、2つの電圧を比較する電圧比較器におい
て、(a) 比較されるべき2つの電圧を取り込む入力
手段と、(b) この入力手段の2つの出力が第1のコ
ンデンサC1および第2のコンデンサC2を介して入力
される差動増幅手段と、(c) この差動増幅手段の2
つの出力が第3のコンデンサC3および第4のコンデン
サC4を介してそれぞれ入力される2つの増幅手段と、
(d) この2つの増幅手段のそれぞれの出力が入力さ
れる差動ラッチ手段とを備えたものである。
【0008】
【作用】本発明の電圧比較器においては、(a) 比較
されるべき2つの電圧は入力手段により取り込まれ、
(b) この入力手段の2つの出力が第1のコンデンサ
C1および第2のコンデンサC2を介して入力される差動
増幅手段によってある程度増幅され、(c) この差動
増幅手段の2つの出力が第3のコンデンサC3および第
4のコンデンサC4を介してそれぞれ入力される増幅手
段で大きく増幅され、(d) この2つの増幅手段のそ
れぞれの出力が入力される差動ラッチ手段の正帰還作用
によりさらに増幅され、保持されることにより、比較さ
れるべき二つの入力電圧の差が小さくてもロジックレベ
ルまで増幅することができる。
【0009】
【実施例】以下、本発明を図面に示す実施例を参照しな
がら具体的に説明する。図1に本発明の電圧比較器の実
施例を示す。同図において、1は比較されるべき2つの
電圧Vin,Vref を取り込む入力回路、2は前記入力回
路1の2つの出力が第1のコンデンサC1および第2の
コンデンサC2を介して入力される差動増幅回路、3は
前記差動増幅回路2の2つの出力が第3のコンデンサC
3および第4のコンデンサC4を介してそれぞれ入力さ
れる増幅回路、4は前記増幅回路3の2つの出力が入力
されてVout1,Vout2を出力する差動ラッチ回路であ
る。
【0010】図6にこの実施例の動作波形を示す。ここ
でVin,Vref ,V1,V2,V3,V4,Vout1,V
out2はそれぞれ図1に示した各端子の電圧である。また
タイミングパルスPH1,PH2はノーオーバーラップ
のパルスになっている。この図において、時刻t0から
t1までは比較されるべき2つの入力電圧Vin,Vref
の差がVin≫Vref で大きく、時刻t1からt2までは
Vin>Vref 、時刻t2以後はVin<Vref で比較され
るべき2つの入力電圧Vin,Vref の差は小さい。この
ような入力電圧を与えたときの差動増幅回路の出力電圧
V1,V2と2つの増幅回路のそれぞれの出力電圧V
3,V4と、ラッチ回路の出力電圧、すなわち実施例の
電圧比較器による出力電圧Vout1,Vout2を示してい
る。また、タイミングパルスPH1がハイレベルのと
き、差動増幅回路と増幅回路はリセット状態となり、出
力電圧V1,V2,V3,V4はそれぞれ、ある一定の
電圧を示している。
【0011】次に実施例の電圧比較器の各回路を順に説
明する。 (1)入力回路 図2に入力回路の実施例を示す。N型MOSFET(以
下「NMOS」と呼ぶ)QT2,QT3は第1のタイミング
パルスPH1により各入力端子Vin,Vref の電圧をそ
れぞれの出力端子+Vout ,−Vout に出力する。NM
OSQT1は第2のタイミングパルスPH2により各入
力端子Vin,Vref をそれぞれ短絡する。したがって、
第1のタイミングパルスPH1がハイレベルのとき入力
端子の電圧を取り込み、第2のタイミングパルスPH2
がハイレベルのとき各出力端子+Vout ,−Vout が同
電位となる。
【0012】(2)差動増幅回路 図3に差動増幅回路の実施例を示す。NMOSQI1,Q
I2は差動入力でそれぞのゲートは入力端子+Vin,−V
inに接続されている。NMOSQC1,QC2はカスコード
段でゲートには電源電圧が与えられている。またドレイ
ンはそれぞれ出力端子−Vout ,+Vout に接続されて
いる。P型MOSFET(以下簡単にPMOSと呼ぶ)
QL1,QL2は負荷回路で、それぞれのソースには電源電
圧が与えられ、そのゲートとドレインが短絡されてい
る。QI1,QI2の共通化されたソースには電流を供給す
る定電流源としてNMOSQS1,QS2が接続されてい
る。QS1,QS2のゲートはそれぞれQI1,QI2ドレイン
に接続され、ソースには基板電位が与えられている。N
MOSQF1,QF2はタイミングパルスPH1に従って、そ
れぞれQC1のドレインとQI1のゲート、QC2のドレイン
とQI2のゲートを短絡するためのスイッチである。
【0013】タイミングパルスPH1がハイレベルのと
き、QC1のドレインとQI1のゲート、QC2のドレインと
QI2のゲートはそれぞれQF1,QF2によって短絡され、
差動増幅回路はリセット状態となる。そして、差動増幅
回路のトランジスタのばらつきによるオフセット量に応
じたある一定の電圧を出力端子−Vout 、入力端子+V
inと出力端子+Vout 、入力端子−Vinにそれぞれ出力
する。このとき、コンデンサC1およびC2の入力回路側の
それぞれの端子には入力回路により、Vin,Vref の電
圧が与えられており、それぞれ、差動増幅回路のオフセ
ット量と入力電圧に応じた電荷が蓄えられる。タイミン
グパルスPH1がローレベルになると、QC1のドレインと
QI1のゲート、QC2のドレインとQI2のゲートはそれぞ
れQF1,QF2によって開放され、差動増幅回路は能動状
態となる。
【0014】タイミングパルスPH2がハイレベルのと
き、PH1がハイレベルのときに入力回路から取り込まれ
たVin,Vref の電圧差が、コンデンサC1およびC2
を介して、それぞれ入力端子+Vin,−Vinに現れる。
本実施例では、入力端子+Vin,−Vin間には差動回路
のオフセットと|Vref −Vin|を加えた電位差が生
じ、それぞれQI1,QI2のゲートに伝えられ、増幅され
て、出力端子+Vout ,−Vout に出力される。
【0015】(3)増幅回路 図4に増幅回路の実施例を示す。PMOSQP1とNMO
SQN1はインバータ、NMOSQF1は入力端子Vinと出
力端子Vout を短絡するスイッチである。また、入力電
圧はコンデンサを介して入力されるので、この回路はチ
ョッパ型電圧比較回路と同様の動作をする。すなわち、
タイミングパルスPH1がハイレベルのとき、VinとVou
t は短絡されて、インバータのスレッショルド電圧が出
力される。また、差動増幅回路はリセット状態で、ある
一定の電圧を出力している。次にタイミングパルスPH1
がローレベルになると、差動増幅回路の出力電圧の変化
がコンデンサを介してVinに伝わり、Vinはスレッショ
ルド電圧から差動増幅回路の出力電圧の変化分だけ変化
する。スレッショルド電圧付近の電圧変化は出力電圧の
大きな変化をもたらすので、入力電圧の変化は比較的大
きく反転増幅されてVout に出力される。
【0016】(4)差動ラッチ回路 図5に差動ラッチ回路の実施例を示す。PMOSQP1,
QP2,NMOSQN1,QN2とPMOSQP3,QP4,N
MOSQN3,QN4はそれぞれクロックド・インバータで
ある。これらはタイミングパルスPH1がローレベルのと
きに能動状態、ハイレベルのとき出力はハイ・インピー
ダンスとなる。
【0017】PMOSQL1,QL2,NMOSQL3,QL4
は正帰還回路である。QP1,QP2はそれぞれQC1,QC2
のドレインに接続され、そのゲートとドレインが交差接
続され、それぞれのソースはPMOSQS2のドレインに
接続されている。QP1,QP2の共通化されたソースに電
源電圧を与えるQS2のゲートにはタイミングパルスPH1
の反転パルスであるPH1#が与えられる。またQP3,Q
P4はそれぞれQC1,QC2のドレインに接続され、そのゲ
ートとドレインが交差接続され、それぞれのソースはN
MOSQS3のドレインに接続されている。QP3,QP4の
共通化されたソースに基板電位を与えるQS3のゲートに
はタイミングパルスPH1が与えられる。
【0018】タイミングパルスPH1がローレベルのとき
に、+Vin,−Vinに入力された電圧がそれぞれクロッ
クド・インバータで増幅され、出力端子−Vout ,+V
outに現れる。タイミングパルスPH1がハイレベルのと
きQS2,QS3がオンとなり、正帰還回路QL1,QL2,Q
L3,QL4の働きにより、出力された電圧を保持する。ま
た、PH1がハイレベルのとき、QP2とQN2,QP4,Q
N4はオフとなっているので、正帰還回路QL1,QL2,
QL3,QL4のみが動作し、ほとんど電力を消費しない。
このようにして入力電圧Vin,Vref の電圧の差にかか
わらず、比較結果をロジックレベルまで増幅して出力す
ることができる。
【0019】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、入
力手段の2つの出力が差動増幅手段によってある程度増
幅された後に、差動増幅手段に比べて大きなゲインが容
易に得られる増幅手段で大きく増幅され、差動ラッチ手
段の正帰還作用によりロジックレベルまで増幅し保持す
るようにしたので、比較されるべき二つの入力電圧の差
が小さくても、規模を大きくすることなく入力電圧をロ
ジックレベルまで増幅することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施例の構成図である。
【図2】 入力手段の実施例の回路図である。
【図3】 差動増幅手段の実施例の回路図である。
【図4】 増幅手段の実施例の回路図である。
【図5】 差動ラッチ手段の実施例の回路図である。
【図6】 一実施例の動作波形図である。
【図7】 従来の差動型電圧比較器の回路図である。
【図8】 従来例の差動増幅回路の回路図である。
【符号の説明】
1 入力手段、2 差動増幅手段、3 増幅手段、4
差動ラッチ回路、Vin,Vref 入力電圧、V1,V2
差動増幅手段の出力電圧、V3,V4 増幅手段の出
力電圧、Vout1,Vout2 出力電圧
フロントページの続き (72)発明者 泊 直貞 神奈川県海老名市本郷2274番地 富士ゼロ ックス株式会社内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 2つの電圧を比較する差動電圧比較器に
    おいて、 (a) 比較されるべき2つの電圧を取り込む入力手段
    と、 (b) この入力回路の2つの出力が第1のコンデンサ
    C1および第2のコンデンサC2を介して入力される差
    動増幅手段と、 (c) この差動増幅手段の2つの出力が第3のコンデ
    ンサC3および第4のコンデンサC4を介してそれぞれ
    入力される2つの増幅手段と、 (d) この2つの増幅手段のそれぞれの出力が入力さ
    れる差動ラッチ手段と を有することを特徴とする差動電圧比較器。
JP7835993A 1993-04-05 1993-04-05 差動電圧比較器 Pending JPH06291624A (ja)

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JP7835993A JPH06291624A (ja) 1993-04-05 1993-04-05 差動電圧比較器

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JP (1) JPH06291624A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008517562A (ja) * 2004-10-19 2008-05-22 インターナショナル レクティファイアー コーポレイション 容量結合による高電圧レベルのシフト
JP2008153875A (ja) * 2006-12-15 2008-07-03 Mitsubishi Electric Corp 半導体集積回路

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008517562A (ja) * 2004-10-19 2008-05-22 インターナショナル レクティファイアー コーポレイション 容量結合による高電圧レベルのシフト
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