JPH07198760A - 低電圧コンパレータ回路 - Google Patents

低電圧コンパレータ回路

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JPH07198760A
JPH07198760A JP5335276A JP33527693A JPH07198760A JP H07198760 A JPH07198760 A JP H07198760A JP 5335276 A JP5335276 A JP 5335276A JP 33527693 A JP33527693 A JP 33527693A JP H07198760 A JPH07198760 A JP H07198760A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】低電圧で動作するコンパレータ回路を実現す
る。 【構成】入力電圧に一定電圧を加算しレベルシフトした
入力電圧を出力する第１の電圧加算回路１０６と、基準
電圧に前記一定電圧を加算しレベルシフトした基準電圧
を出力する第２の出力電圧加算回路１０６と、入力電圧
が設定電圧以上である時、第１の電圧加算回路の加算電
圧を０Ｖとする動作を行う第１の制御回路１０１と、基
準電圧が設定電圧以上である時、第２の電圧加算回路の
加算電圧を０Ｖとする動作を行う第２の制御回路１０２
と、レベルシフトした入力電圧とレベルシフトした基準
電圧とを比較回路１０３で比較し、論理判定を行う。 【効果】電源電圧が１Ｖの場合でも基準電圧を０．２Ｖ
から０．９Ｖの範囲で設定可能となり、広範囲に渡って
電圧検出が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は低電圧で動作する低電圧
コンパレータに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の１Ｖ程度の電圧で動作可能な低電
圧コンパレータ回路は図４で示す様なＮＰＮトランジス
タ差動アンプで構成されていた。この差動アンプの入力
電圧の動作範囲はＶＣＣから０．７Ｖ程度であった。こ
れは入力バイアス電圧にトランジスタのベース・エミッ
タ間電圧とベース・コレクタ間電圧以上の電圧が必要で
有るために起こる現象である。
【０００３】検出電圧範囲を下げたい場合は、構成をＰ
ＮＰトランジスタに変更する事により実現可能であっ
た。但しこの場合も入力電圧の動作範囲はＧＮＤからＶ
ＣＣ−０．７Ｖ程度であった。
【０００４】また従来技術として特開平１−１９８８１
５号公報に開示されている様に、出力のダイナミックレ
ンジを拡大するために、Ｐｃｈ差動アンプとＮｃｈ差動
アンプを切換える回路がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の低電圧
コンパレータ回路は検出電圧の範囲が著しく制限され電
源電圧の１／３程度しか利用できなかった。これは電池
１本で動作する携帯機器においては大きな制約で有っ
た。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の低電圧コンパレ
ータ回路は、入力電圧に一定電圧を加算し、レベルシフ
トした入力電圧を出力する第１の電圧加算回路と、基準
電圧に前記一定電圧を加算し、レベルシフトした基準電
圧を出力する第２の電圧加算回路と、入力電圧が設定電
圧以上である時、第１の電圧加算回路の加算電圧を０Ｖ
とする動作を行なう第１の制御回路と、基準電圧が設定
電圧以上である時、第２の電圧加算回路の加算電圧を０
Ｖとする動作を行なう第２の制御回路とを備え、前記レ
ベルシフトした入力電圧と前記レベルシフトした基準電
圧とを比較し、論理判定を行なうことを特徴としてい
る。
【０００７】
【実施例】次に本発明について図面を参照して説明す
る。
【０００８】図１は本発明の一実施例を示している。電
源電圧を１．０Ｖとすると、従来の根コンパレータ回路
は、回路が差動アンプで構成されているので判定電圧が
０．６Ｖ以下つまりベース・エミッタ間電圧以下では動
作しなかった。
【０００９】そこで本発明では、差動アンプが動作しな
くなる電圧を設定電圧ＶＳと定めて基準電圧がＶＳ以下
の場合は入力電圧、基準電圧に一定の電圧を重畳するこ
とにより、判定回路の差動アンプが動作する電圧に変換
するものである。
【００１０】本発明の低電圧コンパレータ回路の動作は
入力電圧及び、基準電圧が設定電圧ＶＳ以上の場合と以
下の場合とに分けられる。
【００１１】基準電圧がＶＳより高い場合、判定用コン
パレータ１０３の判定レベルは、判定用コンパレータの
動作範囲内であるため、基準電圧、入力電圧に電圧を重
畳する必要は無く、電圧加算回路１０６は加算電圧を０
Ｖとする。これは従来回路と同等の動作である。
【００１２】また、この判定は判定電圧回路１０４とコ
ンパレータ１０１，１０２で行なわれる。 コンパレー
タ１０１，１０２は判定電圧より基準電圧もしくは、入
力電圧が低い場合に、電圧加算回路を動作させる。
【００１３】次に、基準電圧がＶＳより低い場合、判定
用コンパレータ１０３の判定レベルは、判定用コンパレ
ータの動作範囲外である。このため基準電圧、入力電圧
に電圧を重畳する必要が有り、電圧加算回路１０６は加
算電圧を０．４Ｖとする。この事により判定用コンパレ
ータ１０３の入力レベルは差動アンプの動作範囲内とな
り、正しく動作する事になる。
【００１４】以上をグラフで示すと図２の様になる。図
２（Ａ）は基準電圧が判定電圧より高い場合であり、図
２（Ｂ）は基準電圧が判定電圧より低い場合である。
【００１５】グラフより明らかな様に、（Ａ）の場合は
電圧加算回路は０Ｖとなり、入力電圧、基準電圧をその
まま判定用コンパレータ１０３に出力する。
【００１６】（Ｂ）の場合は電圧が低い為に電圧加算回
路で０．４Ｖの電圧を重畳して判定用コンパレータ１０
３に出力され判定される。次に入力電圧が判定電圧を超
えた時、コンパレータ１０１の出力がオンになり電圧加
算回路の重畳電圧は０Ｖとなる。これは基準電圧側でも
実施されるので、入力電圧が判定用コンパレータ１０３
で誤判定され、判定用コンパレータ出力が反転すること
を防止している。
【００１７】判定電圧は、動作範囲を考慮して０．６Ｖ
が適当である。重畳電圧を０．４Ｖとする事により、
０．２Ｖ〜０．６Ｖまでは加算回路を動作させ、それ以
上では動作させない。こうする事により電圧重畳後の電
圧範囲が１Ｖを超える事はない。
【００１８】次に、電圧加算回路１０６について説明す
る。この回路は図３に示すように、２つの定電流回路と
抵抗Ｒ１から構成される。定電流回路１は電流出力型で
ありＩＣ１の電流を出力し、定電流回路２はＩＣ１の電
流を引っ張る。本構成をとる事により抵抗Ｒ１にはＩＣ
１の電流が流れ入力電圧はＲ１＊ＩＣ１だけレベルシフ
トされる。
【００１９】またコンパレータ１０１，１０２の出力が
オンの場合は定電流回路はオフとさり、出力抵抗は大と
なる。この事により入力電圧はコンパレータ１０１，１
０２に抵抗Ｒ１を介して接続された状態と等価となり、
重畳電圧は０Ｖとなる。
【００２０】出力回路１０７は、エミッタ接地等の回路
で構成されコンパレートした結果を出力する。また出力
回路１０７は電流出力タイプも可能である。
【００２１】最後に本実施例のブロック構成を用いて、
バイポーラトランジスタで回路を実現した場合の回路を
図５に示す。コンパレータ回路、判定用コンパレータ回
路はＮＰＮトランジスタで構成される差動アンプであ
る。低電圧動作を可能とするために共通エミッタの電流
源は、抵抗で構成される。
【００２２】図５の回路を用いて基準電圧をパラメータ
にして入出力特性のシミュレーションをプロットしたの
が図６である。電源電圧ＶＳＴＢは１．０５Ｖである。
図６から明かな様に基準電圧が０．２Ｖから０．９Ｖま
でコンパレータとして動作しているのが分かる。
【００２３】
【発明の効果】以上述べた様に本発明の低電圧コンパレ
ータ回路は、電源電圧が１Ｖの場合でも基準電圧を０．
２Ｖから０．９Ｖまでの範囲で設定することが可能とな
り、広範囲にわたって電圧検出が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の回路図である。
【図２】（Ａ），（Ｂ）は同実施例の入出力特性を示す
図である。
【図３】電圧加算回路を示す図である。
【図４】従来回路を示す図である。
【図５】シミュレーション回路を示す図である。
【図６】図５によるシミュレーションの結果を示す特性
図である。
【符号の説明】
１０１，１０２ コンパレータ回路 １０３ 判定用コンパレータ回路 １０４ 判定電圧回路 １０５ 基準電圧回路 １０６ 電圧加算回路 １０７ 出力回路

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 入力電圧と基準電圧を比較して論理判定
    を行なうコンパレータ回路において、 入力電圧に一定電圧を加算し、レベルシフトした入力電
    圧を出力する第１の電圧加算回路と、 基準電圧に前記一定電圧を加算し、レベルシフトした基
    準電圧を出力する第２の電圧加算回路と、 入力電圧が設定電圧以上である時、前記第１の電圧加算
    回路の加算電圧を０Ｖとする動作を行なう第１の制御回
    路と、 基準電圧が設定電圧以上である時、前記第２の電圧加算
    回路の加算電圧を０Ｖとする動作を行なう第２の制御回
    路とを備え、 前記レベルシフトした入力電圧と前記レベルシフトした
    基準電圧とを比較して論理判定を行なうことを特徴とす
    る低電圧コンパレータ回路。
  2. 【請求項２】 前記第１，第２の電圧加算回路が電流吸
    い込み型及び、電流はきだし型の２つの定電流回路とそ
    れに接続される抵抗で構成され、前記第１，第２の制御
    回路により前記定電流回路の動作が停止することを特徴
    とする請求項１記載の低電圧コンパレータ回路。
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