JPH0795675B2 - 比較回路 - Google Patents

比較回路

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JPH0795675B2
JPH0795675B2 JP62030672A JP3067287A JPH0795675B2 JP H0795675 B2 JPH0795675 B2 JP H0795675B2 JP 62030672 A JP62030672 A JP 62030672A JP 3067287 A JP3067287 A JP 3067287A JP H0795675 B2 JPH0795675 B2 JP H0795675B2
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JP
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transistor
differential amplifier
comparison circuit
collector
resistor
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健一 今村
真男 田口
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    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y10/00Nanotechnology for information processing, storage or transmission, e.g. quantum computing or single electron logic
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K5/00Manipulating of pulses not covered by one of the other main groups of this subclass
    • H03K5/22Circuits having more than one input and one output for comparing pulses or pulse trains with each other according to input signal characteristics, e.g. slope, integral
    • H03K5/24Circuits having more than one input and one output for comparing pulses or pulse trains with each other according to input signal characteristics, e.g. slope, integral the characteristic being amplitude
    • H03K5/2409Circuits having more than one input and one output for comparing pulses or pulse trains with each other according to input signal characteristics, e.g. slope, integral the characteristic being amplitude using bipolar transistors
    • H03K5/2418Circuits having more than one input and one output for comparing pulses or pulse trains with each other according to input signal characteristics, e.g. slope, integral the characteristic being amplitude using bipolar transistors with at least one differential stage

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Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 比較回路であって、基準信号および入力信号が供給され
た差動増幅器と、その差動増幅器の出力信号がベースに
供給され、第1の電源手段が抵抗器を介してコレクタに
接続され、且つ、第2の電源手段がエミッタに接続され
たた共鳴トンネリングトランジスタと、を具備し、抵抗
器とトランジスタのコレクタとの接続個所から出力信号
を取り出すことによって、回路構成を簡単にすると共に
動作速度を向上させることを可能とする。
〔産業上の利用分野〕 本発明は比較回路に関し、特に、共鳴トンネリングトラ
ンジスタ(Resonant-Tunneling Transjstor:RTT)を使
用した比較回路に関する。
〔従来の技術〕
第5図は従来の比較回路の一例を示す回路図である。
第5図に示されるように、従来の比較回路は、例えば、
差動増幅器102および複数のトランジスタ131〜134等で
構成されている。差動増幅器102は、2つの抵抗器121,1
22および2つのトランジスタ123,124で構成され、トラ
ンジスタ123および124のコレクタにはそれぞれ抵抗器12
1および122を介して高電位の電源電圧Vccが印加され、
トランジスタ123および124のエミッタはトランジスタ13
3のコレクタに共通接続されている。そして、トランジ
スタ123のベースには入力信号Vinが供給され、また、ト
ランジスタ124のベースには基準信号Vrefが供給されて
いる。
トランジスタ124のコレクタと抵抗器122との接続個所か
らは出力信号VOUTが取り出され、トランジスタ123のコ
レクタと抵抗器121との接続個所からは反転された出力
信号▲▼が取り出されるようにされている。出
力信号VOUTはトランジスタ131のベースおよびトランジ
スタ132のコレクタに供給され、また、反転された出力
信号▲▼はトランジスタ131のコレクタおよび
トランジスタ132のベースに供給され、さらに、トラン
ジスタ131および132のエミッタはトランジスタ134のコ
レクタに供給接続されている。
トランジスタ133のベースにはクロック信号CLKが供給さ
れ、また、トランジスタ134のベースには反転されたク
ロック信号▲▼が供給されている。そして、トラ
ンジスタ133および134のエミッタは抵抗器104を介して
低電位の電源(例えば、アースGND)に接続されてい
る。
第6図は第5図の比較回路の動作を説明するための図で
ある。
第6図から明らかなように、第5図に示した従来の比較
回路は、差動増幅器102に供給される入力信号Vinが基準
信号Vrefよりも大きくなると、ラッチが働き出力信号V
OUTが下側の出力パルスから上側の出力パルスに変化す
る。これにより、入力信号Vinと基準信号Vrefとの僅か
なレベル差を出力パルスの変化として取り出せるように
なされていた。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上述したように、従来の比較回路は、例えば、差動増幅
器102および複数のトランジスタ131〜134等で構成され
ていて、回路構成が複雑となる問題点があった。また、
従来の比較回路では、入力信号Vinと基準信号Vrefとの
僅かなレベル差を出力パルスの変化として取り出すため
に、専用のクロック信号CLKを必要としていた。さら
に、従来の比較回路では、入力信号Vinのレベルと基準
信号Vrefのレベルとが反転しても、クロック信号CLKの
次のパルス信号が出力されるまで出力信号VOUTの出力パ
ルスが変化せず、動作速度が遅いという問題点があっ
た。
本発明は、上述した従来形の比較回路の有する問題点に
鑑み、基準信号と入力信号とが供給された差動増幅器
と、その差動増幅器の出力信号がベースに供給され、第
1の電源手段が抵抗器を介してコレクタに接続され、且
つ、第2の電源手段がエミッタに接続された共鳴トンネ
リングトランジスタと、を具備し、抵抗器とトランジス
タのコレクタとの接続個所から出力信号を取り出すこと
によって、回路構成を簡単にすると共に動作速度を向上
させることを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
第1図は本発明に係る比較回路の原理を示すブロック回
路図である。
本発明によれば、第1の電源手段Vccと、第2の電源手
段Veeと、抵抗器1と、基準信号Vrefおよび入力信号Vin
が供給された差動増幅器2と、該差動増幅器2の出力信
号がベースに供給され、前記第1の電源手段Vccが前記
抵抗器1を介してコレクタに接続され、且つ、前記第2
の電源手段Veeがエミッタに接続された共鳴トンネリン
グトランジスタ3と、前記抵抗器1と前記トランジスタ
3のコレクタとの接続個所に設けられた出力端子VOUT
を有し、前記差動増幅器2の低レベル出力を前記共鳴ト
ンネリングトランジスタ3のコレクタ電流がピークを示
す電圧に略一致させ、且つ、該差動増幅器2の高レベル
出力を該トランジスタ3のコレクタ電流がバレーを示す
電圧に略一致させるようにしたことを特徴とする比較回
路が提供される。
〔作用〕
上述した構成を有する本発明の比較回路によれば、共鳴
トンネリングトランジスタ3のベースには差動増幅器2
の出力信号が供給され、トランジスタ3のコレクタと抵
抗器1との接続個所に設けられた出力端子VOUTからは出
力信号が直接取り出されるようになされている。これに
より、クロック信号を使用することなく、回路構成を簡
単にし、且つ、動作速度を向上させることができる。
〔実施例〕
以下、図面を参照して本発明に係る比較回路の一実施例
を説明する。
第2図は本発明の比較回路の一実施例を示す回路図であ
る。
第2図に示されるように、本実施例の比較回路は、差動
増幅器2および1つの共鳴トンネリングトランジスタ3
を具備している。この共鳴トンネリングトランジスタ
(RTT)は、例えば、RHETやRBT等の共鳴トンネリング障
壁を電子の注入源とするトランジスタであり、共鳴トン
ネリングトランジスタの特性を示す第3図のように、共
鳴トンネリングトランジスタはベース・エミッタ間電圧
に対するコレクタ電流が増加、減少および再増加する特
性を有している。
差動増幅器2は、2つの抵抗器21,22および2つのトラ
ンジスタ23,24で構成され、トランジスタ23および24の
コレクタにはそれぞれ抵抗器21および22を介して高電位
の電源電圧Vccが印加され、トランジスタ23および24の
エミッタはトランジスタ抵抗器4の一端に共通接続され
ている。そして、トランジスタ23のベースには基準信号
Vrefが供給され、また、トランジスタ24のベースには入
力信号Vinが供給されている。ここで、抵抗器4の他端
は低電位の電源(例えば、アースGND)に接続されてい
る。
トランジスタ23のコレクタと抵抗器22との接続個所から
取り出される差動増幅器2の出力信号は共鳴トンネリン
グトランジスタ3のベースに供給されている。ここで、
差動増幅器2の出力信号は、第3図の共鳴トンネリング
トランジスタの特性におけるピーク11からバレー12に変
化するベース・エミッタ間電圧に略一致するようになさ
れている。
共鳴トンネリングトランジスタ3のコレクタには抵抗器
1を介して高電位の電源電圧Vccが印加され、トランジ
スタ3のエミッタにはアースGNDよりもV1だけ電位の高
い電圧が印加されるようになされている。そして、抵抗
器1とトランジスタ3のコレクタとの接続個所から出力
信号VOUTが取り出されるようになされている。
このように、本実施例の比較回路は、クロック信号CLK
が不要であり、少ない素子数で簡単に構成することがで
きる。さらに、差動増幅器2のトランジスタ23および24
としてRHET、RBTまたはHEMT等の高速動作が可能なトラ
ンジスタを使用すれば、高速動作が可能な共鳴トンネリ
ングトランジスタ3とも相俟って、極めて応答時間の短
い比較回路を構成することができる。ここで、比較回路
は同一トランジスタ、例えば、RBTだけで構成すること
ができるのはもちろんである。
第4図は第2図の比較回路の動作を説明するための図で
ある。
第2図に示した比較回路は、差動増幅器2に供給される
入力信号Vinが基準信号Vrefよりも小さいと、差動増幅
器2のトランジスタ23がスイッチオンとなり、トランジ
スタ23のコレクタは低レベルとなる。そして、共鳴トン
ネリングトランジスタ3のベースは低レベル(ベース・
エミッタ間電圧がVBEOよりも低電位)となり、コレクタ
電流が流れ、これにより、出力信号VOUTは低レベルとな
る。
反対に、差動増幅器2に供給される入力信号Vinが基準
信号Vrefよりも大きいと、差動増幅器2のトランジスタ
23がスイッチオフとなり、トランジスタ23のコレクタ電
流が流れないのでコレクタは高レベル(高電位の電源電
圧Vccの電位)となる。そして、共鳴トンネリングトラ
ンジスタ3のベースは高レベル(ベース、エミッタ間電
圧がVBEOよりも高電位)となり、コレクタ電流が流れな
いことになる。これにより、出力信号VOUTは高レベル
(高電位の電源電圧Vccの電位)となる。ここで、入力
信号Vinが基準信号Vrefよりも大きいときの差動増幅器
2の出力信号(トランジスタ3のベース、エミッタ間電
圧)は、第3図に示すトランジスタ3の特性曲線のレバ
ー12の近傍となっているのはもちろんである。
このように、本実施例の比較回路は、入力信号Vinのレ
ベルと基準信号Vrefのレベルとが反転すると、瞬時に出
力信号VOUTのレベルが変化することになり、また、共鳴
トンネリングトランジスタ3の動作速度は速く、しか
も、回路を構成する素子数も少ないので、極めて応答時
間の短いものである。
〔発明の効果〕
以上、詳述したように、本発明に係る比較回路は、基準
信号と入力信号とが供給された差動増幅器と、その差動
増幅器の出力信号がベースに供給され、第1の電源手段
が抵抗器を介してコレクタに接続され、且つ、第2の電
源手段がエミッタに接続された共鳴トンネリングトラン
ジスタと、を具備し、抵抗器とトランジスタのコレクタ
との接続個所から出力信号を取り出すようにすることに
よって、簡単な構成で動作速度を向上させることができ
る。さらに、本発明の比較回路は、差動増幅器の低レベ
ル出力を共鳴トンネリングトランジスタのコレクタ電流
がピークを示す電圧に略一致させ、且つ、差動増幅器の
高レベル出力を共鳴トンネリングトランジスタのコレク
タ電流がバレーを示す電圧に略一致させることによっ
て、ノイズの影響を低減して正確な動作を行わせること
ができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る比較回路の原理を示すブロック回
路図、 第2図は本発明の比較回路の一実施例を示す回路図、 第3図は本発明の比較回路に使用する共鳴トンネリング
トランジスタの特性を示す図、 第4図は第2図の比較回路の動作を説明するための図、 第5図は従来の比較回路の一例を示す回路図、 第6図は第5図の比較回路の動作を説明するための図で
ある。 (符号の説明) 1…抵抗器、2…差動増幅器、3…共鳴トンネリングト
ランジスタ、Vcc…第1の電源手段、Vee…第2の電源手
段、Vin…入力信号、VOUT…出力端子(出力信号)、V
ref…基準信号。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−219766(JP,A) 特開 昭60−254657(JP,A) 特開 昭53−144641(JP,A)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】第1の電源手段(Vcc)と、 第2の電源手段(Vee)と、 抵抗器(1)と、 基準信号(Vref)および入力信号(Vin)が供給された
    差動増幅器(2)と、 該差動増幅器(2)の出力信号がベースに供給され、前
    記第1の電源手段(Vcc)が前記抵抗器(1)を介して
    コレクタに接続され、且つ、前記第2の電源手段
    (Vee)がエミッタに接続された共鳴トンネリングトラ
    ンジスタ(3)と、 前記抵抗器(1)と前記トランジスタ(3)のコレクタ
    との接続個所に設けられた出力端子(VOUT)とを有し、 前記差動増幅器(2)の低レベル出力を前記共鳴トンネ
    リングトランジスタ(3)のコレクタ電流がピークを示
    す電圧に略一致させ、且つ、該差動増幅器(2)の高レ
    ベル出力を該トランジスタ(3)のコレクタ電流がバレ
    ーを示す電圧に略一致させるようにしたことを特徴とす
    る比較回路。
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