JPH08316801A - チョッパインバータ比較器及びa/dコンバータ - Google Patents

チョッパインバータ比較器及びa/dコンバータ

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JPH08316801A
JPH08316801A JP12175595A JP12175595A JPH08316801A JP H08316801 A JPH08316801 A JP H08316801A JP 12175595 A JP12175595 A JP 12175595A JP 12175595 A JP12175595 A JP 12175595A JP H08316801 A JPH08316801 A JP H08316801A
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voltage
inverter circuit
power supply
comparator
inverter
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JP12175595A
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Inventor
Kuniyuki Tani
邦之 谷
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】電源電圧変動による誤動作を防止することがで
きるチョッパインバータ比較器を提供することを目的と
する。 【構成】A/Dコンバータ1の各チョッパインバータ比
較器CMP1〜CMPnに設けられたインバータ回路14を構成
するPMOSトランジスタTP1のソース端子と高電位
側電源VDDとの間にはPMOSトランジスタTP2が接
続される。そのPMOSトランジスタTP2のゲート端
子には、高電位側電源VDDの電圧との差電圧が一定とな
るように制御された制御電圧Vc が印加され、一定の電
流Ip2がインバータ回路14に供給され、インバータ回
路14の論理しきい値電圧Vth1 は、その電流Ip2によ
り一定となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、アナログ・ディジタル
変換回路(A/Dコンバータ:Analog to Digital Conv
erter )において多用されるチョッパインバータ比較器
に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、アナログ信号をディジタル信号に
変換するために、様々な方式のA/Dコンバータが用い
られている。その1つとして、図10に示すように、並
列比較型A/Dコンバータ50がある。
【0003】A/Dコンバータ50には、出力するディ
ジタル信号のビット数に応じたn+1個の抵抗51とn
個の比較器52が設けられている。抵抗51は、全て同
じ抵抗値であって、基準電圧VRH,VRL間に直列に接続
され、n個の分圧電圧を生成する。これらの生成された
分圧電圧は、基準電圧Vr1〜Vrnとして各比較器52に
それぞれ入力される。また、各比較器52には、A/D
コンバータ50の外部から入力されたアナログ信号とし
ての入力電圧VINがそれぞれ入力される。各比較器52
は、入力電圧VINと基準電圧Vr1〜Vrnとをそれぞれ比
較し、その比較結果に基づいて出力信号Vo1〜Vonをエ
ンコーダ53へそれぞれ出力する。エンコーダ53は、
各比較器52から入力した出力信号Vo1〜Vonに基づい
た所定のビット数の出力データDout をディジタル信号
として出力するようになっている。
【0004】図6に示すように、比較器52は、チョッ
パインバータ比較器であって、スイッチ54〜56、コ
ンデンサ57、及びインバータ回路58が設けられてい
る。スイッチ54,55はコンデンサ57を介してイン
バータ回路58の入力端子に接続され、そのインバータ
回路58にはスイッチ56が並列に接続されている。そ
して、入力電圧VINをスイッチ54に、基準電圧Vr1を
スイッチ55にそれぞれ印加している。尚、各スイッチ
54〜56は外部回路(図示略)から出力される制御信
号φ,バーφによってオンオフ制御される。即ち、Hレ
ベルの制御信号φ(Lレベルの制御信号バーφ)が各ス
イッチ54〜56に入力されると、スイッチ54,56
はオンし、スイッチ55はオフする。また、Lレベルの
制御信号φ(Hレベルの制御信号バーφ)が各スイッチ
54〜56に入力されると、スイッチ54,56はオフ
し、スイッチ55はオンする。
【0005】インバータ回路58は、CMOSインバー
タ回路であって、PチャネルMOSトランジスタ(以
下、PMOSトランジスタという)TP1とNチャネル
MOSトランジスタ(以下、NMOSトランジスタとい
う)TN1とから構成されている。スイッチ56がオン
になると、インバータ回路58の入出力端子は互いに接
続(短絡)され、ノードN1の電圧VN1(=出力信号V
o1の電圧)はインバータ回路58の論理しきい値電圧V
thとなる。
【0006】一般に、論理しきい値電圧とは、論理ゲー
トに印加される入力信号がHレベルかLレベルかを判断
する基準となる電圧値であって、入力電圧と出力電圧と
が等しくなる電圧値として論理ゲートの伝達特性により
求められる。
【0007】インバータ回路58の場合、論理しきい値
電圧VthはグランドGND=0Vのきに高電位側電源V
DDの関数となり、PMOSトランジスタTP1とNMO
SトランジスタTN1の飽和電流Ip1,In1が釣り合う
ときの入力端子に印加される電圧、即ちノードN1の電
圧VN1となり、高電位側電源VDDの1/2に設定するの
が一般的である。また、インバータ回路58は、論理し
きい値電圧Vthにおいて、ゲインが最大となり、図7に
示す点Aとなる。インバータ回路58のゲインとは、入
力電圧の変化に対する出力電圧の変化であって、図7の
点Aにおいて最も大きくなる。
【0008】この比較器52によって入力電圧VINと基
準電圧Vr1とを比較するためには、先ず、Hレベルの制
御信号φ(Lレベルの制御信号バーφ)を各スイッチ5
4〜56に入力し、スイッチ54,56をオン、スイッ
チ55をオフさせる。すると、コンデンサ57のスイッ
チ54側の電極には入力電圧VINが印加される。また、
インバータ回路58の入出力端子はスイッチ56によっ
て互いに短絡されるため、その入出力電圧はインバータ
回路58の論理しきい値電圧Vthに収束する。従って、
インバータ回路58の出力信号Vo1(ノードN1の電圧
VN1)は、論理しきい値電圧Vthになる。そのため、コ
ンデンサ57の入力電圧VINとしきい値電圧Vthの差電
圧(=VIN−Vth)で充電されて電荷が蓄積される。こ
の差電圧でコンデンサ57に電荷を蓄積する期間をサン
プリング期間という。
【0009】次に、Lレベルの制御信号φ(Hレベルの
制御信号バーφ)を各スイッチ54〜56に入力し、ス
イッチ54,56をオフ、スイッチ55をオンさせる。
すると、コンデンサ57のスイッチ55側の電極には基
準電圧Vr1が印加される。サンプリング期間においてコ
ンデンサ57に蓄積された電荷は放電されないため、そ
の電気量は変化しない。従って、ノードN1の電圧VN1
(コンデンサ57のインバータ回路58側の電極の電位
であって、インバータ回路58の入力電圧)は、入力電
圧VINと基準電圧Vr1の差電圧(=VIN−Vr1)分だけ
しきい値電圧Vthから変化し、電圧VN1はVth−(VIN
−Vr1)となる。そして、インバータ回路58は、論理
しきい値電圧Vthよりも電圧VN1のほうが低い場合には
Lレベル、電圧VN1のほうが高い場合にはHレベルと判
断する。
【0010】即ち、入力電圧VINが基準電圧Vr1より大
きいとき、電圧VN1は論理しきい値電圧Vthよりも小さ
くなるので、インバータ回路58はHレベルの出力信号
Vo1を出力する。逆に、入力電圧VINが基準電圧Vr1よ
り小さいとき、電圧VN1は論理しきい値電圧Vthよりも
大きくなるので、インバータ回路58はLレベルの出力
信号Vo1を出力する。この入力電圧VINと基準電圧Vr1
とを比較する期間をコンパレータ期間という。
【0011】例えば、高電位側電源VDDの電圧を3.3
Vとすると、インバータ回路58の論理しきい値電圧V
thはVth=3.3/2=1.65Vとなる。このとき、
入力電圧VIN=2V、基準電圧Vr1=1.998Vとす
る。すると、入力電圧VINと基準電圧Vr1との差電圧
は、Vr1−VIN=−0.002Vとなる。従って、コン
パレータ期間になった時のノードN1の電圧VN1=1.
65−0.002=1.648Vとなる。このノードN
1の電圧VN1は、インバータ回路58の論理しきい値電
圧Vth(=1.65V)よりも低くなる。その結果、図
8に示すように、インバータ回路58はその入力端子に
入力している信号をLレベルと判断し、Hレベルの出力
信号Vo1を出力する。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
比較器52では、サンプリング期間からコンパレータ期
間に移った時に、高電位側電源VDDの電圧が変動する場
合がある。この電源電圧の変動は、例えば複数のCMO
Sインバータ回路58が同時に動作したり、アナログ・
ディジタル混載LSIではアナログ回路部からのノイズ
等によっても発生する。コンパレータ期間になった時、
インバータ回路58にはノードN1の電圧VN1(=VDD
/2)が入力されている。例えば、高電位側電源VDD
電圧が変動して低下したとすると、PMOSトランジス
タTP1のゲート−ソース間の電圧が変化するため、P
MOSトランジスタTP1に流れる飽和電流Ip1が変化
する。すると、その変化した電流Ip1とNMOSトラン
ジスタTN1に流れる飽和電流In1が釣り合う電圧とし
て決定されるインバータ回路58の論理しきい値電圧V
thが変化する。すると、入力電圧VINに対して実際には
Lレベルを出力するはずが、Hレベルを出力して誤動作
を起こす場合がある。逆に、高電位側電源VDDが変動し
て高くなると、実際にはHレベルを出力するはずが、L
レベルを出力して誤動作を起こす場合がある。
【0013】例えば、コンパレータ期間になったときに
高電位側電源VDDが上記した3.3Vから3.29Vに
電圧変動したとすると、インバータ回路58の論理しき
い値電圧Vthは、Vth=3.29/2=1.645Vと
なる。このとき、コンデンサ57には、低下する前の高
電位側電源VDD(=3.3V)によって、入力電圧V IN
に応じた電荷が蓄えられているので、コンパレータ期間
に移った時のノードN1の電圧VN1は、上記と同じ電圧
(=1.648V)となっている。その結果、ノードN
1の電圧VN1は、インバータ回路58の論理しきい値電
圧Vthよりも高くなるので、図9に示すように、インバ
ータ回路58は、信号がHレベルであると判断し、Lレ
ベルの出力信号Vo1を出力する誤動作を起こす。
【0014】電源電圧変動耐性に優れた比較器として差
動比較器,差動チョッパ比較器等がある。しかし、これ
らの差動比較器はチョッパインバータ比較器と比較して
構成する素子数が多いので、差動比較器を用いてフラッ
シュ型A/D変換回路を構成した場合、A/D変換回路
の面積が増大するという問題がある。
【0015】本発明は上記問題点を解決するためになさ
れたものであって、その目的は電源電圧変動による誤動
作を防止することができるチョッパインバータ比較器を
提供することにある。また、そのようなチョッパインバ
ータ比較器を用いたA/Dコンバータを提供することに
ある。
【0016】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、チョッパインバータ比較器を構成するインバータ回
路の電源端子と、該インバータ回路の駆動電源との間に
接続され、該インバータ回路に一定の電流を供給する定
電流素子を備えたことを要旨とする。
【0017】請求項2に記載の発明は、インバータ回路
の高電位側電源と低電位側電源に流れる電流により決定
される論理しきい値電圧に基づいて、入力電圧と基準電
圧との大小を比較するチョッパインバータ比較器におい
て、インバータ回路と高電位側電源との間に接続され、
その制御端子に高電位側電源の電圧との差電圧が一定と
なるように制御された制御電圧が印加され、一定の電流
をインバータ回路に供給するトランジスタを備えたこと
を要旨とする。
【0018】請求項3に記載の発明は、インバータ回路
の高電位側電源と低電位側電源に流れる電流により決定
される論理しきい値電圧に基づいて、入力電圧と基準電
圧との大小を比較するチョッパインバータ比較器におい
て、インバータ回路と低電位側電源との間に接続され、
その制御端子に低電位側電源の電圧との差電圧が一定と
なるように制御された制御電圧が印加され、一定の電流
をインバータ回路に供給するトランジスタを備えたこと
を要旨とする。
【0019】請求項4に記載の発明は、インバータ回路
の高電位側電源と低電位側電源に流れる電流により決定
される論理しきい値電圧に基づいて、入力電圧と基準電
圧との大小を比較するチョッパインバータ比較器におい
て、インバータ回路と高電位側電源との間に接続され、
その制御端子に高電位側電源の電圧との差電圧が一定と
なるように制御された制御電圧が印加され、一定の電流
をインバータ回路に供給する第1のトランジスタと、イ
ンバータ回路と低電位側電源との間に接続され、その制
御端子に低電位側電源の電圧との差電圧が一定となるよ
うに制御された制御電圧が印加され、一定の電流をイン
バータ回路に供給する第2のトランジスタとを備えたこ
とを要旨とする。
【0020】請求項5に記載の発明は、請求項1〜4の
うちのいずれか1項に記載のチョッパインバータ比較器
において、前記インバータ回路は、相補形のIGFET
を用いたインバータ回路であることを要旨とする。
【0021】請求項6に記載の発明は、請求項1〜5の
うちのいずれか1項に記載のチョッパインバータ比較器
と、前記比較器を構成するインバータ回路の駆動電源を
入力し、その駆動電源の電圧との差電圧が一定となるよ
うに制御した制御電圧を生成する制御電圧生成回路とを
備え、入力電圧を前記比較器により基準電圧と比較し、
その比較結果に基づいた出力データを出力するようにし
たことを要旨とする。
【0022】
【作用】従って、請求項1に記載の発明によれば、チョ
ッパインバータ比較器を構成するインバータ回路の電源
端子と、インバータ回路の駆動電源との間には定電流素
子が接続され、インバータ回路に一定の電流を供給す
る。
【0023】請求項2に記載の発明によれば、インバー
タ回路と高電位側電源との間にはトランジスタが接続さ
れる。その制御端子には高電位側電源の電圧との差電圧
が一定となるように制御された制御電圧が印加され、一
定の電流がインバータ回路に供給される。
【0024】請求項3に記載の発明によれば、インバー
タ回路と低電位側電源との間にはトランジスタが接続さ
れる。その制御端子には低電位側電源の電圧との差電圧
が一定となるように制御された制御電圧が印加され、一
定の電流がインバータ回路に供給される。
【0025】請求項4に記載の発明によれば、インバー
タ回路と高電位側電源との間には第1のトランジスタが
接続され、インバータ回路と低電位側電源との間には第
2のトランジスタが接続される。第1のトランジスタの
制御端子には高電位側電源の電圧との差電圧が一定とな
るように制御された制御電圧が印加される。第2のトラ
ンジスタの制御端子には低電位側電源の電圧との差電圧
が一定となるように制御された制御電圧が印加され、一
定の電流がインバータ回路に供給される。
【0026】請求項5に記載の発明によれば、インバー
タ回路は相補形のIGFETを用いたインバータ回路に
より構成される。請求項6に記載の発明によれば、請求
項1〜4のうちのいずれか1項に記載のチョッパインバ
ータ比較器と、比較器を構成するインバータ回路の駆動
電源を入力し、その駆動電源の電圧との差電圧が一定と
なるように制御した制御電圧を生成する制御電圧生成回
路とが備えられ、入力電圧は比較器により基準電圧と比
較され、その比較結果に基づいた出力データが出力され
る。
【0027】
【実施例】以下、本発明を具体化した一実施例を図1〜
図3に従って説明する。図3は、並列型A/Dコンバー
タ(以下、単にコンバータという)1のブロック回路図
である。コンバータ1は、外部から入力したアナログ信
号である入力電圧VINを、所定のビット数のディジタル
信号である出力データDout に変換し、出力するように
なっている。
【0028】コンバータ1には出力データDout のビッ
ト数に対応した数(本実施例ではn個)のチョッパイン
バータ比較器(以下、単に比較器という)CMP1〜CMPnが
設けられている。各比較器CMP1〜CMPnの一方の入力端子
には、コンバータ1には入力電圧VINがそれぞれ入力さ
れている。各比較器CMP1〜CMPnの他方の入力端子は後述
する基準電圧生成部2に接続され、基準電圧Vr1〜Vrn
をそれぞれ入力している。
【0029】各比較器CMP1〜CMPnは、先ず入力電圧VIN
に応じた電荷を蓄える。この電荷を蓄える期間をサンプ
リング期間という。次に、各比較器CMP1〜CMPnは、蓄え
た電荷に基づいて、入力電圧VINと各基準電圧Vr1〜V
rnとをそれぞれ比較する。この比較する期間をコンパレ
ータ期間という。そして、各比較器CMP1〜CMPnは、比較
結果に応じたレベルの信号をそれぞれエンコーダ3へ出
力する。
【0030】エンコーダ3は、各比較器CMP1〜CMPnから
出力される信号に基づいて、所定のビット数のディジタ
ルデータに符号化し、そのディジタルデータを出力デー
タDout としてコンバータ1外部へ出力するようになっ
ている。
【0031】基準電圧生成部2は、高電位側の基準電圧
VRHと低電位側の基準電圧VRLとの間に直列に接続され
たn+1個の抵抗R1 〜Rn+1 により構成されている。
基準電圧VRH,VRLは、外部入力により供給されてい
る。各抵抗R1 〜Rn+1 は、全て同じ抵抗値となるよう
に形成されており、分圧抵抗を構成している。そして、
各抵抗R1 〜Rn+1 間から、基準電圧VRHと基準電圧V
RLとの間の電圧をそれぞれ分圧した電圧を生成し、基準
電圧Vr1〜Vrnとして各比較器CMP1〜CMPnへ出力するよ
うになっている。
【0032】また、コンバータ1には、制御電圧生成回
路4が設けられている。制御電圧生成回路4は、高電位
側電源VDDを入力し、その高電位側電源VDDの電圧に基
づいて制御電圧Vc を生成し、出力するようになってい
る。その制御電圧Vc は、高電位側電源VDDから予め設
定された電圧だけ低い電圧である。そして、高電位側電
源VDDの電圧が変動した場合、制御電圧生成回路4は、
高電位側電源VDDと制御電圧Vc との差電圧が一定とな
る(高電位側電源VDDの変動と同調する)ように制御電
圧Vc を制御して各比較器CMP1〜CMPnへ出力するように
なっている。
【0033】図1に示すように、比較器CMP1には、スイ
ッチ11,12が設けられている。スイッチ11,12
は、例えばCMOS構造のアナログスイッチであって、
図示しないスイッチング回路から出力される制御信号
φ,バーφによってオンオフ制御される。制御信号φ,
バーφは、相補信号であって、サンプリング期間では、
制御信号φはHレベル(制御信号バーφはLレベル)と
なり、コンパレータ期間では、制御信号φはLレベル
(制御信号バーφはHレベル)となる。そして、Hレベ
ルの制御信号φ(Lレベルの制御信号バーφ)が各スイ
ッチ11,12に入力されると、スイッチ11はオン
し、スイッチ12はオフする。また、Lレベルの制御信
号φ(Hレベルの制御信号バーφ)が各スイッチ11,
12に入力されると、スイッチ11はオフし、スイッチ
12はオンする。
【0034】スイッチ11の一端には入力電圧VINが入
力され、スイッチ12の一端には基準電圧Vr1が入力さ
れる。両スイッチ11,12の他端は互いに接続される
とともに、コンデンサ13の一端に接続され、コンデン
サ13の他端はインバータ回路14に接続されている。
サンプリング期間にスイッチ11がオン(スイッチ12
はオフ)になると、そのオンになったスイッチ11を介
してコンデンサ13には入力電圧VINが供給される。次
に、コンパレータ期間になってスイッチ12がオン(ス
イッチ11はオフ)になると、そのオンになったスイッ
チ12を介してコンデンサ13には基準電圧Vr1が供給
される。
【0035】インバータ回路14はCMOSインバータ
回路であって、PチャネルMOSトランジスタ(以下、
PMOSトランジスタという)TP1とNMOSトラン
ジスタTN1とから構成されている。両MOSトランジ
スタTP1,TN1は、エンハンスメント(Enhancemen
t )形であって、ゲート端子が互いに接続されてインバ
ータ回路14の入力端子を構成し、ドレイン端子が互い
に接続されてインバータ回路14の出力端子を構成して
いる。PMOSトランジスタTP1のソース端子はイン
バータ回路14の高電位側電源端子を構成し、NMOS
トランジスタTN1のソース端子はインバータ回路14
の低電位側電源端子を構成している。
【0036】また、インバータ回路14の入力端子はス
イッチ15の一端に接続され、スイッチ15の他端はイ
ンバータ回路14の出力端子に接続されている。スイッ
チ15はスイッチ11,12と同様に構成されたアナロ
グスイッチであって、制御信号φによってスイッチ11
と同期してオンオフ制御されるようになっている。即
ち、サンプリング期間にはHレベルの制御信号φによっ
てスイッチ11,15はオンとなり、コンパレータ期間
にはLレベルの制御信号φによってスイッチ11,15
はオフとなる。そして、サンプリング期間にオンとなっ
たスイッチ15を介して、インバータ回路14の入出力
端子は互いに接続される。
【0037】インバータ回路14の高電位側電源端子と
高電位側電源VDDとの間にはエンハンスメント(Enhanc
ement )形のPMOSトランジスタTP2が接続されて
いる。インバータ回路14の低電位側電源端子はグラン
ドGND(低電位側電源であって、本実施例では0V)
に接続されている。即ち、PMOSトランジスタTP1
のソース端子には、PMOSトランジスタTP2のドレ
イン端子が接続され、PMOSトランジスタTP2のソ
ース端子は高電位側電源VDDに接続されている。PMO
SトランジスタTP2のゲート端子には、制御電圧生成
回路4により生成された制御電圧Vc が入力されてい
る。PチャネルMOSトランジスタTP2は、その制御
電圧Vc によって飽和領域内で動作する。また、制御電
圧Vc は、高電位側電源VDDに対して所定の電圧差に制
御されている。従って、PMOSトランジスタTP2
は、ソース−ゲート間の電圧、即ち制御電圧Vc の電圧
と高電位側電源VDDとの電圧差によって決定される一定
の電流Ip2を流す。
【0038】インバータ回路14は、サンプリング期間
にオンとなったスイッチ15によって入出力端子が互い
に接続される。すると、インバータ回路14を構成する
PMOSトランジスタTP1とNMOSトランジスタT
P2にそれぞれ飽和電流Ip1,In1が流れる。この飽和
電流Ip1,In1が釣り合う時の入力端子の電圧がインバ
ータ回路14の論理しきい値電圧Vth1 となる。この
時、インバータ回路14を構成するPMOSトランジス
タTP1には、そのソース端子に接続されたPMOSト
ランジスタTP2から一定の電流Ip2が流れ込むので、
PMOSトランジスタTP1に流れる電流Ip1は電流I
p2と等しくなり、一定となる。そして、この電流Ip1と
NMOSトランジスタTN1に流れる電流In1によっ
て、インバータ回路14の論理しきい値電圧Vth1 が決
定される。即ち、インバータ回路14の論理しきい値電
圧Vth1 は、その電源端子に接続されたPMOSトラン
ジスタTP2に流れる電流Ip2により決定され、その電
流Ip2は、PMOSトランジスタTP2のソース−ゲー
ト間の電圧が一定であるので、一定の電流値となる。従
って、インバータ回路14の論理しきい値電圧Vth1 は
高電位側電源VDDの変動に対して一定となる。
【0039】尚、図1において、比較器CMP1の構成につ
いて説明したが、他の比較器CMP2〜CMPnの構成は比較器
CMP1と同じであるので、その説明を省略する。次に、上
記のように構成されたコンバータ1の作用を説明する。
【0040】外部から入力されたアナログ信号としての
入力電圧VINは、各比較器CMP1〜CMPnに入力される。ま
た、各比較器CMP1〜CMPnには、抵抗R1 〜Rn+1 による
分圧抵抗により生成された分圧電圧が基準電圧Vr1〜V
rnとしてそれぞれ入力される。尚、各比較器CMP1〜CMPn
の構成は同じであって基準電圧Vr1〜Vrnの電圧が異な
るだけであり、同様の作用・効果を奏するので、比較器
CMP1について説明し、他の比較器CMP2〜CMPnについての
説明を省略する。
【0041】サンプリング期間では、比較器CMP1のスイ
ッチ11,12,15は、Hレベルの制御信号φ(Lレ
ベルの制御信号バーφ)によってスイッチ11,15が
オンとなり、スイッチ12はオフとなる。すると、オン
となったスイッチ11を介してコンデンサ13に入力電
圧VINが供給される。また、オンとなったスイッチ15
によって、インバータ回路14の入出力端子は短絡され
る。このとき、インバータ回路14の高電位側電源端子
は、PMOSトランジスタTP2を介して高電位側電源
DDに接続されている。インバータ回路14のゲート端
子には、高電位側電源VDDから一定の電圧差に制御され
た制御電圧Vc が入力されているので、そのPMOSト
ランジスタTP2に一定の電流Ip2が流れる。その電流
Ip2は、インバータ回路14を構成する両MOSトラン
ジスタTP1,TN2に飽和電流Ip1,In1として流
れ、ノードN1の電圧VN1は、その飽和電流Ip1,In1
が釣り合う電圧として決定され、論理しきい値電圧Vth
1 となる。
【0042】コンデンサ13には、オンとなったスイッ
チ11を介して入力電圧VINが入力されている。そのた
め、コンデンサ13には、入力電圧VINと論理しきい値
電圧Vth1 との差電圧(=VIN−Vth1 )で充電されて
電荷が蓄積される。
【0043】次に、コンパレータ期間になると、Lレベ
ルの制御信号φ(Hレベルの制御信号バーφ)によっ
て、スイッチ11,15がオフとなり、スイッチ12が
オンになる。すると、コンデンサ13のスイッチ12側
の電極には基準電圧Vr1が印加される。サンプリング期
間においてコンデンサ13に蓄積された電荷は放電され
ないため、その電気量は変化しない。従って、コンデン
サ13のインバータ回路14側の電極の電位(インバー
タ回路14の入力電圧であって、ノードN1の電圧VN
1)は、入力電圧VINと基準電圧Vr1の差電圧(=VIN
−Vr1)分だけ論理しきい値電圧Vth1 から変化し、電
圧VN1=Vth1 −(VIN−Vr1)となる。
【0044】そして、インバータ回路14は、このノー
ドN1の電圧VN1が、コンパレータ期間におけるインバ
ータ回路14の論理しきい値電圧Vth1 よりも高いか低
いかによって出力信号Vo1のレベルを決定する。即ち、
インバータ回路14は、入力電圧VINが基準電圧Vr1よ
り大きいときにはHレベル、入力電圧VINが基準電圧V
r1より小さいときにはLレベルの出力信号Vo1を出力す
る。
【0045】この比較器CMP1と同様に、他の比較器CMP2
〜CMPnもまた、入力電圧VINと各基準電圧Vr2〜Vrnと
をそれぞれ比較し、その比較結果に基づいて出力信号V
o2〜Vonを出力する。エンコーダ3は、各比較器CMP1〜
CMPnからの出力信号Vo1〜Vonを入力し、その出力信号
Vo1〜Vonを符号化したビット数の出力データDoutを
コンバータ1 の外部へ出力する。
【0046】サンプリング期間からコンパレータ期間に
移ったときに高電位側電源VDDが変動すると、制御電圧
生成回路4は、高電位側電源VDDの変動と同じように変
動するとともに、高電位側電源VDDと一定の電圧差に制
御された制御電圧Vc を生成し出力する。制御電圧Vc
は、各比較器CMP1のインバータ回路14と高電位側電源
DDとの間に接続されたPMOSトランジスタTP2の
ゲート端子に入力される。制御電圧Vc は、高電位側電
源VDDと差電圧が一定となるように制御される。従っ
て、PMOSトランジスタTP2のソース−ゲート間電
圧は一定となるので、電流Ip2は、サンプリング期間に
おいて流れる電流値と同じとなる。即ち、電流Ip2は、
高電位側電源VDDの変動にかかわらず一定となる。
【0047】そして、この電流Ip2は、インバータ回路
14を構成する両MOSトランジスタTP1,TN1に
電流Ip1,In1として流れる。PMOSトランジスタT
P2に流れる電流Ip2は高電位側電源VDDの変動にかか
わらず一定であるので、両MOSトランジスタTP1,
TN2に流れる電流Ip1,In1も一定となる。従って、
電流Ip1,In1の釣り合う電圧として決定されるインバ
ータ回路14の論理しきい値電圧は一定となる。その結
果、図2に示すように、比較器CMP1は、コンパレータ期
間に移ったときに、Hレベルの出力信号Vo1を出力す
る。
【0048】以上記述したように、本実施例によれば、
各比較器CMP1〜CMPnを構成するインバータ回路14の電
源端子、即ちインバータ回路14を構成するPMOSト
ランジスタTP1のソース端子を、PMOSトランジス
タTP2を介して高電位側電源VDDに接続した。そのP
MOSトランジスタTP2は、そのゲート端子に高電位
側電源VDDの変動と同調して変動するとともに、高電位
側電源VDDとの差電圧が一定となるように制御された制
御電圧が入力され、一定の電流Ip2を流す。その電流I
p2によって、インバータ回路14を構成するPMOSト
ランジスタTP1,NMOSトランジスタTN1に流れ
る電流Ip1,In1を高電位側電源VDDの変動にかかわら
ず一定にすることができるようにした。その結果、両M
OSトランジスタTP1,TN1に流れる電流Ip1,I
n1が釣り合うときの入力電圧として決定されるインバー
タ回路14の論理しきい値電圧Vth1 を高電位側電源V
DDの変動にかかわらず一定にすることができるので、高
電位側電源VDDの変動による誤動作を防止することがで
きる。
【0049】尚、本発明は上記実施例に限定されるもの
ではなく、以下のように実施してもよい。 1)上記実施例において、図4に示すように、各比較器
CMP1〜CMPnを構成するインバータ回路14の低電源側電
源端子、即ちインバータ回路14を構成するNMOSト
ランジスタTN1のソース端子とグランドGNDとの間
にNMOSトランジスタTN2を接続する。制御電圧発
生回路4は、グランドGNDの変動と同調するように電
圧制御した制御電圧Vc を生成し、NMOSトランジス
タTN2のゲート端子に供給する。この構成により、N
MOSトランジスタTN2に流れる電流In2を一定にし
て、グランドGNDの電圧の変動によるインバータ回路
14の論理しきい値電圧の変動を抑えることが可能とな
る。
【0050】また、図5に示すように、各比較器CMP1〜
CMPnを構成するインバータ回路14の高電位側電源端
子、即ちPMOSトランジスタTP1のソース端子と高
電位側電源VDD間にPMOSトランジスタTP2を接続
し、インバータ回路14の低電位側電源端子、即ちNM
OSトランジスタTN1のソース端子とグランドGND
間にNMOSトランジスタTN2を接続する。PMOS
トランジスタTP2のゲート端子には高電位側電源VDD
の変動と同調するように制御された制御電圧Vc1を入力
し、NMOSトランジスタTN2のゲート端子にはグラ
ンドGNDの変動に同調するように制御された制御電圧
Vc2を入力する。この構成によると、PMOSトランジ
スタTP2に流れる電流Ip2と、NMOSトランジスタ
TN2に流れる電流In2とをそれぞれ一定にして、イン
バータ回路14の論理しきい値電圧の変動を抑えること
が可能となる。
【0051】2)上記実施例において、PMOSトラン
ジスタTP2,NMOSトランジスタTN2は、高電位
側電源VDD又はグランドGNDの電圧変動にかかわらず
一定の電流を流す定電流負荷素子であって、PMOSト
ランジスタTP2に代えて、ゲート端子とソース端子と
を互いに接続したディプレッション(Depletion )形の
NMOSトランジスタを接続して実施する。この構成に
より、同様の作用・効果を奏することが可能となる。
【0052】また、図4,5に示すNMOSトランジス
タTN2に代えて、ソース端子とゲート端子とを互いに
接続したディプレッション形のPチャネルMOSトラン
ジスタを接続して実施する。この構成により、同様の作
用・効果を奏することが可能となる。
【0053】3)上記実施例において、制御電圧生成回
路4を、高電位側電源VDDとグランドGNDとの間に直
列に接続した分圧抵抗により構成し、その分圧電圧を制
御電圧Vc として出力するようにする。制御電圧Vc
は、高電位側電源VDDを分圧した電圧であるので、高電
位側電源VDDの変動と同調するように変動し、高電位側
電源VDDとの差電圧はほぼ一定とすることができる。そ
の結果、PMOSトランジスタTP2に流れる電流Ip2
をほぼ一定にすることができ、高電位側電源VDDの変動
によるインバータ回路14の論理しきい値電圧Vth1 の
変動を抑えることができ、誤動作を防止することが可能
となる。
【0054】4)上記実施例において、各MOSトラン
ジスタに代えてバイポーラトランジスタを用いて実施す
る。その場合、ベース端子をゲート端子に、コレクタ端
子をソース端子又はドレイン端子に、エミッタ端子をド
レイン端子又はソース端子に代えて接続する。
【0055】以上、本発明の各実施例について説明した
が、各実施例から把握できる請求項以外の技術的思想に
ついて、以下にそれらの効果と共に記載する。 イ)インバータ回路とそのインバータ回路の電源との間
に接続され、そのゲート端子とソース端子とが互いに接
続されたディプレッション形MOSトランジスタを備え
たチョッパインバータ比較器。
【0056】ロ)上記イ)記載の比較器において、前記
MOSトランジスタはNチャネルMOSトランジスタで
あって、インバータ回路と高電位側電源との間に接続さ
れたチョッパインバータ比較器。この構成よると、一定
の電流をインバータ回路に供給することが可能となる。
【0057】ハ)上記イ)記載の比較器において、前記
MOSトランジスタはPチャネルMOSトランジスタで
あって、インバータ回路と低電位側電源との間に接続さ
れたチョッパインバータ比較器。この構成よると、一定
の電流をインバータ回路に供給することが可能となる。
【0058】ニ)上記イ)〜ハ)のうちの1つの比較器
を備えた並列型A/Dコンバータ。この構成によると、
誤動作を防止することが可能となるとともに、A/Dコ
ンバータの面積の増加を抑えることができる。
【0059】ホ)請求項5に記載のA/Dコンバータに
おいて、制御電圧生成回路4を高電位側電源VDDとグラ
ンドGNDとの間に直列に接続した分圧抵抗により構成
した。この構成によると、PMOSトランジスタTP2
に流れる電流Ip2をほぼ一定にすることができ、高電位
側電源VDDの変動によるインバータ回路14の論理しき
い値電圧Vth1 の変動を抑えることができ、誤動作を防
止することが可能となる。
【0060】尚、本明細書において、発明の構成に係る
部材は、以下のように定義されるものとする。 a)トランジスタとは、MOSトランジスタ(MOSF
ET)の他、MISFET,IGFET,更にはJFE
Tを含むFET、バイポーラトランジスタをも含むもの
とする。
【0061】b)制御端子とは、FETにあってはゲー
ト端子を示し、バイポーラトランジスタにあってはベー
ス端子を示す。
【0062】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、電
源電圧変動による誤動作を防止することが可能なチョッ
パインバータ比較器を提供することができる。また、そ
のようなチョッパインバータ比較器を用いたA/Dコン
バータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 一実施例のチョッパインバータ比較器の回路
図。
【図2】 一実施例のチョッパインバータ比較器の出力
波形図。
【図3】 一実施例のA/Dコンバータのブロック回路
図。
【図4】 別例のチョッパインバータ比較器の回路図。
【図5】 別例のチョッパインバータ比較器の回路図。
【図6】 従来のチョッパインバータ比較器の回路図。
【図7】 インバータ回路の出力波形図。
【図8】 従来のチョッパインバータ比較器の出力波形
図。
【図9】 従来のチョッパインバータ比較器の出力波形
図。
【図10】 従来のA/Dコンバータのブロック回路
図。
【符号の説明】
4 制御電圧生成回路 CMP1〜CMPn チョッパインバータ比較器 Vr1〜Vrn 基準電圧 VIN 入力電圧 Vo1〜Von 出力信号 Dout 出力データ 14 インバータ回路 TP1 PチャネルMOSトランジスタ TP2 定電流素子としてのPチャネルMOSトランジ
スタ TN1 NチャネルMOSトランジスタ Ip1,In1 飽和電流 Ip2 電流 VDD 高電位側電源 GND 低電位側電源としてのグランド

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 チョッパインバータ比較器を構成するイ
    ンバータ回路の電源端子と、該インバータ回路の駆動電
    源との間に接続され、該インバータ回路に一定の電流を
    供給する定電流素子を備えたチョッパインバータ比較
    器。
  2. 【請求項2】 インバータ回路の高電位側電源と低電位
    側電源に流れる電流により決定される論理しきい値電圧
    に基づいて、入力電圧と基準電圧との大小を比較するチ
    ョッパインバータ比較器において、 インバータ回路と高電位側電源との間に接続され、その
    制御端子に高電位側電源の電圧との差電圧が一定となる
    ように制御された制御電圧が印加され、一定の電流をイ
    ンバータ回路に供給するトランジスタを備えたチョッパ
    インバータ比較器。
  3. 【請求項3】 インバータ回路の高電位側電源と低電位
    側電源に流れる電流により決定される論理しきい値電圧
    に基づいて、入力電圧と基準電圧との大小を比較するチ
    ョッパインバータ比較器において、 インバータ回路と低電位側電源との間に接続され、その
    制御端子に低電位側電源の電圧との差電圧が一定となる
    ように制御された制御電圧が印加され、一定の電流をイ
    ンバータ回路に供給するトランジスタを備えたチョッパ
    インバータ比較器。
  4. 【請求項4】 インバータ回路の高電位側電源と低電位
    側電源に流れる電流により決定される論理しきい値電圧
    に基づいて、入力電圧と基準電圧との大小を比較するチ
    ョッパインバータ比較器において、 インバータ回路と高電位側電源との間に接続され、その
    制御端子に高電位側電源の電圧との差電圧が一定となる
    ように制御された制御電圧が印加され、一定の電流をイ
    ンバータ回路に供給する第1のトランジスタと、 インバータ回路と低電位側電源との間に接続され、その
    制御端子に低電位側電源の電圧との差電圧が一定となる
    ように制御された制御電圧が印加され、一定の電流をイ
    ンバータ回路に供給する第2のトランジスタとを備えた
    チョッパインバータ比較器。
  5. 【請求項5】 請求項1〜4のうちのいずれか1項に記
    載のチョッパインバータ比較器において、 前記インバータ回路は、相補形のIGFETを用いたイ
    ンバータ回路であるチョッパインバータ比較器。
  6. 【請求項6】 請求項1〜5のうちのいずれか1項に記
    載のチョッパインバータ比較器と、 前記比較器を構成するインバータ回路の駆動電源を入力
    し、その駆動電源の電圧との差電圧が一定となるように
    制御した制御電圧を生成する制御電圧生成回路とを備
    え、 入力電圧を前記比較器により基準電圧と比較し、その比
    較結果に基づいた出力データを出力するようにしたA/
    Dコンバータ。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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