JPH0879026A - Comparator circuit - Google Patents

Comparator circuit

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JPH0879026A
JPH0879026A JP20846794A JP20846794A JPH0879026A JP H0879026 A JPH0879026 A JP H0879026A JP 20846794 A JP20846794 A JP 20846794A JP 20846794 A JP20846794 A JP 20846794A JP H0879026 A JPH0879026 A JP H0879026A
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electrode
clock signal
semiconductor elements
comparison circuit
output
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Abstract

PURPOSE: To realize the comparator circuit from which a normal comparison result is provided as an output at a high speed clock frequency. CONSTITUTION: The comparator circuit is provided with an input voltage comparator section 1 including resistors R1 , R2 and NPN transistors(TRs) Q1 , Q2 whose bases receive analog input voltages V11 , V12 respectively and whose emitters are connected in common, a positive feedback latch section 2 including NPN TRs Q3 , Q4 , a current switch 3 including NPN TRs Q5 , Q6 whose collectors connect to the common emitters of the NPN TRs Q1 , Q2 , Q3 , Q4 , whose gates receive respectively a noninverting clock signal ϕ11 and an inverting clock signal ϕ12 and whose emitters are connected in common, a constant current source 4, and a switch 5 connected between the collectors of the NPN TRs Q1 , Q2 .

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は比較回路に関し、特に高
速A/D変換器等において用いられる比較回路に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a comparison circuit, and more particularly to a comparison circuit used in a high speed A / D converter or the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、この種の比較回路の一例が図8に
示される。図8に示されるように、本従来例は、抵抗R
1 、R2 と、コレクタが、ぞれぞれ抵抗R1 、R2 を介
して電源端子Vccに接続され、ベースにそれぞれアナロ
グ入力電圧Vi1、Vi2が入力されて、エミッタが共通接
続されるNPNトランジスタQ1 、Q2 とから構成され
る入力電圧比較部1と、コレクタがそれぞれNPNトラ
ンジスタQ2 、Q1 のコレクタに接続され、ベースがそ
れぞれNPNトランジスタQ1 、Q2 のコレクタに接続
されて、エミッタが共通接続されるNPNトランジスタ
3 、Q4 とから構成される正帰還ラッチ部2と、コレ
クタがそれぞれNPNトランジスタQ1 、Q2 の共通エ
ミッタおよびNPNトランジスタQ3 、Q4 の共通エミ
ッタに接続され、ゲートにそれぞれ正相クロック信号φ
11および逆相クロック信号φ12が入力されて、エミッタ
が共通接続されるNPNトランジスタQ5 、Q6 とから
構成される電流スイッチ3と、一端がNPNトランジス
タQ5 、Q6 の共通エミッタに接続され、他端が接地さ
れた定電流源4とを備えている。
2. Description of the Related Art Conventionally, an example of this type of comparison circuit is shown in FIG. As shown in FIG. 8, in this conventional example, the resistance R
1 , R 2 and a collector are connected to a power supply terminal V cc through resistors R 1 and R 2 , respectively, and analog input voltages V i1 and V i2 are input to the base, respectively, and an emitter is commonly connected. and NPN transistors Q 1, Q 2 Metropolitan input voltage comparing unit 1 consists of being a collector connected to the collector of NPN transistor Q 2, Q 1, respectively, base to the collector of NPN transistor Q 1, Q 2, respectively A positive feedback latch unit 2 composed of NPN transistors Q 3 and Q 4 which are connected and whose emitters are commonly connected, and a common emitter of NPN transistors Q 1 and Q 2 and collectors of NPN transistors Q 3 and Q 4, respectively. Of the positive-phase clock signal φ connected to the common emitter of
11 and the negative-phase clock signal φ 12 are input, and the current switch 3 is composed of NPN transistors Q 5 and Q 6 whose emitters are commonly connected, and one end is connected to the common emitter of the NPN transistors Q 5 and Q 6. And a constant current source 4 whose other end is grounded.

【0003】また、図2(a)、(b)、(c)、
(d)および(e)は、後に説明する本発明の実施例と
従来の比較回路の出力波形図であり、図(c)および
(d)は、それぞれアナログ入力電圧Vi1、Vi2と、正
相クロック信号φ11および逆相クロック信号φ12とを示
し、図(b)は本従来例における出力電圧Vo1、Vi2
出力波形を示している。以下、図8、図2(b)、
(c)および(d)を参照して、本従来例の動作につい
て説明する。
Further, FIGS. 2 (a), 2 (b), 2 (c),
(D) and (e) are output waveform diagrams of an embodiment of the present invention described later and a conventional comparison circuit, and FIGS. (C) and (d) are analog input voltages V i1 and V i2 , respectively. The positive phase clock signal φ 11 and the negative phase clock signal φ 12 are shown, and FIG. 6B shows the output waveforms of the output voltages V o1 and V i2 in this conventional example. Hereinafter, FIG. 8, FIG.
The operation of the conventional example will be described with reference to (c) and (d).

【0004】図8において、NPNトランジスタQ5
ベースに入力される正相クロック信号φ11が高レベルに
なるか低レベルになるか(NPNトランジスタQ6 のベ
ースに入力される逆相クロック信号φ11が低レベルにな
るか高レベルになるか)に応じて、電流スイッチ3を介
して、入力電圧比較部1および正帰還ラッチ部2の何れ
か一方に定電流源4の電流が流れる。正相クロック信号
φ11が高レベル(逆相クロック信号φ11が低レベル)に
なる場合をフォロー・モードと呼び、逆相クロック信号
φ11が高レベル(正相クロック信号φ11が低レベル)に
なる場合をラッチ・モードと呼ぶ。通常、図8に示され
る従来の比較回路のように、入力電圧比較部1と正帰還
ラッチ部2を有する比較回路は、二つのアナログ入力電
圧Vi1およびVi2の差電圧|Vi1−Vi2|が微小電圧の
場合に用いられることが多い。このために、以下におい
ては、アナログ入力電圧Vi1およびVi2の差電圧|Vi1
−Vi2|が微小電圧の場合について説明する。また、ク
ロック周波数が低い場合について説明する。
In FIG. 8, whether the positive phase clock signal φ 11 input to the base of the NPN transistor Q 5 becomes high level or low level (the negative phase clock signal φ input to the base of the NPN transistor Q 6 ). Depending on whether 11 becomes a low level or a high level), the current of the constant current source 4 flows to either one of the input voltage comparison section 1 and the positive feedback latch section 2 via the current switch 3. When the positive-phase clock signal φ 11 goes high (the negative-phase clock signal φ 11 goes low) is called follow mode, and the negative-phase clock signal φ 11 goes high (the positive-phase clock signal φ 11 goes low). When this happens, it is called the latch mode. Usually, like the conventional comparison circuit shown in FIG. 8, a comparison circuit having an input voltage comparison unit 1 and a positive feedback latch unit 2 has a difference voltage | V i1 −V between two analog input voltages V i1 and V i2. It is often used when i2 | is a minute voltage. Therefore, in the following, the difference voltage | V i1 between the analog input voltages V i1 and V i2
A case where −V i2 | is a minute voltage will be described. A case where the clock frequency is low will be described.

【0005】図2(b)の出力波形に示されるように、
フォロー・モード(図2(d)参照)においては、アナ
ログ入力電圧Vi1およびVi2(図2(c)参照)は、当
該入力電圧比較部1において電圧レベルの大小関係が比
較され、両アナログ入力電圧の微小差電圧が増幅されて
出力される。続いて、ラッチ・モード(図2(d)参
照)においては、フォロー・モードにおいて増幅された
出力電圧が、正帰還をかけられた正帰還ラッチ部2によ
り、図2(b)に示されるように、下記の電圧レべルま
で再度増幅される。
As shown in the output waveform of FIG. 2 (b),
In the follow mode (see FIG. 2 (d)), the analog input voltages V i1 and V i2 (see FIG. 2 (c)) are compared in the input voltage comparison unit 1 in terms of voltage level, and both analogs are compared. The minute difference voltage of the input voltage is amplified and output. Then, in the latch mode (see FIG. 2 (d)), the output voltage amplified in the follow mode is shown in FIG. 2 (b) by the positive feedback latch unit 2 which is positively fed back. Then, it is amplified again up to the voltage level below.

【0006】 Vi1>Vi2の時、Vo1=VH (Vo2=VL )………………(1) Vi1<Vi2の時、Vo1=VL (Vo2=VH )………………(2) 上記(1)式および(2)式の大小関係が満たされる場
合には、比較回路は正常な比較結果を出力していると云
われる。
When V i1 > V i2 , V o1 = V H (V o2 = V L ) ... (1) When V i1 <V i2 , V o1 = V L (V o2 = V o H ) ... (2) It is said that the comparison circuit outputs a normal comparison result when the magnitude relationships of the expressions (1) and (2) are satisfied.

【0007】次に、比較回路がフォロー・モード(図2
(d)参照)に切替わると、図2(b)に示されるよう
に、或る時間後において、出力電圧Vo1、Vo2は一旦同
一電圧レベルとなり、その後、二つのアナログ入力電圧
i1、Vi2の大小関係が比較され、その微小入力差電圧
が入力電圧比較部1により増幅される。図2(d)およ
び(b)に示されるように、比較回路がラッチ・モード
からフォロー・モードに切替わり、二つの出力電圧
o1、Vo2が、上述のように同電位になるまでの時間を
リカバー時間Tr2と云う。図8における従来の比較回路
においては、当該リカバー時間Tr2は、定電流源4の電
流値および出力端子の負荷容量等により決まり、負荷容
量が大きい場合には、リカバリー時間が大きくなる。
Next, the comparator circuit is set to follow mode (see FIG. 2).
2D), the output voltages V o1 and V o2 once have the same voltage level after a certain time, as shown in FIG. 2B, and then the two analog input voltages V i1. , V i2 are compared, and the minute input difference voltage is amplified by the input voltage comparison unit 1. As shown in FIGS. 2D and 2B, the comparison circuit switches from the latch mode to the follow mode until the two output voltages V o1 and V o2 become the same potential as described above. The time is called the recovery time T r2 . In the conventional comparison circuit shown in FIG. 8, the recovery time T r2 is determined by the current value of the constant current source 4, the load capacitance of the output terminal, and the like. When the load capacitance is large, the recovery time becomes long.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の比較回
路においては、クロック周波数が高い場合には、比較回
路がラッチ・モードからフォロー・モードに切替わる際
に、リカバー時間が長くかかるために、二つの出力電圧
o1、Vo2が同電位になり、入力差電圧が比較されると
いうことがないままラッチされるために、誤まった比較
結果が出力される惧れがあるという欠点がある。
In the conventional comparison circuit described above, when the clock frequency is high, it takes a long recovery time when the comparison circuit switches from the latch mode to the follow mode. Since the two output voltages V o1 and V o2 have the same potential and the input difference voltages are latched without being compared, there is a possibility that an erroneous comparison result may be output. .

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明の比較回路は、第
1電極が、それぞれ第1、第2の抵抗を介して第1の電
源に接続されるとともに、それぞれ第2、第1の出力端
子に接続され、第2電極が、それぞれ第1、第2のアナ
ログ入力端子に接続されて、第3電極が共通接続される
第1、第2の半導体素子と、第1電極が、それぞれ前記
第2、第1の抵抗を介して前記第1の電源に接続される
とともに、それぞれ前記第2、第1の出力端子に接続さ
れ、第2電極が、それぞれ前記第1の半導体素子の第1
電極、前記第2の半導体素子の第1電極に接続されて、
第3電極が共通接続される第3、第4の半導体素子と、
前記第1の半導体素子の第1電極と、前記第2の半導体
素子の第1電極との間に挿入接続され、所定のスイッチ
制御信号により、第1、第2の半導体素子の第1電極間
の導通/遮断を制御するスイッチ手段と、第1電極が、
それぞれ前記第1、第2の半導体素子の共通接続された
第3電極、および前記第3、第4の半導体素子の共通接
続された第3電極に接続され、第2電極が、それぞれ第
1、第2のクロック信号端子に接続されて、第3電極が
共通接続される第5、第6の半導体素子と、前記第5、
第6の半導体素子の共通接続された第3電極と、第2の
電源との間に接続される定電流源と、を備えて構成され
る。
In the comparison circuit of the present invention, the first electrode is connected to the first power source through the first and second resistors, respectively, and the second and first outputs are provided, respectively. The first and second semiconductor elements connected to the terminal, the second electrodes connected to the first and second analog input terminals, and the third electrode commonly connected, and the first electrode, respectively. The first electrode of the first semiconductor element is connected to the first power source through second and first resistors, and is connected to the second and first output terminals, respectively, and the second electrode is connected to the first semiconductor element of the first semiconductor element.
An electrode, connected to the first electrode of the second semiconductor element,
Third and fourth semiconductor elements having a third electrode commonly connected,
Between the first electrode of the first semiconductor element and the first electrode of the second semiconductor element, the first electrode is inserted and connected between the first electrode of the second semiconductor element and the first electrode of the second semiconductor element. Switch means for controlling conduction / interruption of the first electrode and the first electrode,
Each of the first and second semiconductor elements is connected to a commonly connected third electrode, and each of the third and fourth semiconductor elements is commonly connected to a third electrode. Fifth and sixth semiconductor elements connected to a second clock signal terminal and commonly connected to a third electrode, and the fifth and sixth semiconductor elements.
The sixth semiconductor element is configured to include a commonly connected third electrode and a constant current source connected between the second power source and the second power source.

【0010】なお、前記第1、第2、第3、第4、第5
および第6の半導体素子は、それぞれ第1電極としてコ
レクタ、第2電極としてベース、第3電極としてエミッ
タを備えるNPNトランジスタにより形成してもよく、
或はまた、それぞれ第1電極としてドレイン、第2電極
としてゲート、第3電極としてソースを備えるNMOS
トランジスタにより形成してもよい。
The first, second, third, fourth and fifth
The sixth semiconductor element may be formed by an NPN transistor having a collector as a first electrode, a base as a second electrode, and an emitter as a third electrode,
Alternatively, an NMOS having a drain as a first electrode, a gate as a second electrode, and a source as a third electrode, respectively.
It may be formed by a transistor.

【0011】また、前記スイッチ手段は、ゲートがそれ
ぞれ第3、第4のクロック信号端子に接続され、ドレイ
ンが前記第2の出力端子に共通接続されて、ソースが前
記第1の出力端子に共通接続されるPMOSトランジス
タおよびNMOSトランジスタを含むトランスファ・ゲ
ートにより形成してもよく、或はまたゲートが第3のク
ロック信号端子に接続され、ドレインが前記第2の出力
端子に接続されて、ソースが前記第1の出力端子に接続
されるPMOSトランジスタにより形成してもよく、更
に、ゲートが第3のクロック信号端子に接続され、ドレ
インが前記第2の出力端子に接続されて、ソースが前記
第1の出力端子に接続されるNMOSトランジスタによ
り形成してもよい。
In the switching means, the gates are connected to the third and fourth clock signal terminals, the drains are commonly connected to the second output terminal, and the sources are common to the first output terminal. It may be formed by a transfer gate including a PMOS transistor and an NMOS transistor connected to each other, or the gate is connected to the third clock signal terminal, the drain is connected to the second output terminal, and the source is connected to the second output terminal. It may be formed by a PMOS transistor connected to the first output terminal, and further has a gate connected to the third clock signal terminal, a drain connected to the second output terminal, and a source connected to the first output terminal. It may be formed by an NMOS transistor connected to the output terminal of 1.

【0012】[0012]

【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。
Next, the present invention will be described with reference to the drawings.

【0013】図1は本発明の第1の実施例を示すブロッ
ク図である。図1に示されるように、本実施例は、コレ
クタが、それぞれ抵抗R1 、R2 を介して電源端子Vcc
に接続され、ベースにそれぞれアナログ入力電圧Vi1
i2が入力されて、エミッタが共通接続されるNPNト
ランジスタQ1 、Q2 および前記抵抗R1 、R2 を含む
入力電圧比較部1と、コレクタがそれぞれNPNトラン
ジスタQ2 、Q1 のコレクタに接続され、ベースがそれ
ぞれNPNトランジスタQ1 、Q2 のコレクタに接続さ
れて、エミッタが共通接続されるNPNトランジスタQ
3 、Q4 を含む正帰還ラッチ部2と、コレクタがそれぞ
れNPNトランジスタQ1 、Q2 の共通エミッタ、NP
NトランジスタQ3 、Q4 の共通エミッタに接続され、
ゲートにそれぞれ正相クロック信号φ11、逆相クロック
信号φ12が入力されて、エミッタが共通接続されるNP
NトランジスタQ5 、Q6 を含む電流スイッチ3と、一
端がNPNトランジスタQ5 、Q6 の共通エミッタに接
続され、他端が接地される定電流源4と、スイッチ5と
を備えて構成される。
FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, in this embodiment, the collector is connected to the power supply terminal V cc via resistors R 1 and R 2 , respectively.
Connected to the analog input voltage V i1 , respectively to the base,
The input voltage comparison unit 1 including NPN transistors Q 1 and Q 2 to which V i2 is input and whose emitters are commonly connected and the resistors R 1 and R 2 and collectors of the NPN transistors Q 2 and Q 1 respectively An NPN transistor Q having a base connected to the collectors of the NPN transistors Q 1 and Q 2 and common emitters
Positive feedback latch unit 2 including 3 and Q 4 , collectors are common emitters of NPN transistors Q 1 and Q 2 , NP, respectively.
Connected to the common emitters of N-transistors Q 3 and Q 4 ,
The positive phase clock signal φ 11 and the negative phase clock signal φ 12 are input to the gates, and the emitters are commonly connected.
A current switch 3 including N transistors Q 5 and Q 6 , a constant current source 4 having one end connected to the common emitter of the NPN transistors Q 5 and Q 6 and the other end grounded, and a switch 5. It

【0014】また、図2(a)、(b)、(c)、
(d)および(e)は、本実施例と前述の従来の比較回
路における出力波形図であり、図(a)および(d)
は、それぞれ本実施例におけるアナログ入力電圧Vi1
i2と、正相クロック信号φ11および逆相クロック信号
φ12とを示し、図(a)は、本実施例における出力電圧
o1、Vi2の出力波形を示しており、図2(e)は、本
実施例におけるスイッチ5に対するスイッチ制御信号φ
2 を示している。なお、このスイッチ制御信号φ2 は、
正相クロック信号φ11に同期するパルス信号として入力
されるが、当該パルス信号の高レベルの時間幅は、正相
クロック信号φ11の高レベルの時間幅よりも短かい値に
設定されており、スイッチ5に入力されて、高レベルの
時点においてスイッチ5を導通状態に設定する。以下、
図1、図2(a)、(c)、(d)および(e)を参照
して、本実施例の動作について説明する。
2 (a), (b), (c),
(D) and (e) are output waveform diagrams in the present embodiment and the above-described conventional comparison circuit, and FIGS.
Are the analog input voltages V i1 in the present embodiment,
V i2 and the positive-phase clock signal φ 11 and the negative-phase clock signal φ 12 are shown. FIG. 6A shows the output waveforms of the output voltages V o1 and V i2 in the present embodiment. ) Is a switch control signal φ for the switch 5 in this embodiment.
2 is shown. The switch control signal φ 2 is
It is input as a pulse signal synchronized with the positive-phase clock signal φ 11 , but the high-level time width of the pulse signal is set to a value shorter than the high-level time width of the positive-phase clock signal φ 11. , And is input to the switch 5 to set the switch 5 to the conductive state at the time of high level. Less than,
The operation of this embodiment will be described with reference to FIGS. 1, 2A, 2C, 2D and 2E.

【0015】図1において、従来例の場合と同様に、N
PNトランジスタQ5 のベースに入力される正相クロッ
ク信号φ11が高レベルになるか低レベルになるか(NP
NトランジスタQ6 のベースに入力される逆相クロック
信号φ11が低レベルになるか高レベルになるか)に応じ
て、電流スイッチ3を介して、入力電圧比較部1および
正帰還ラッチ部2の何れか一方に定電流源4に電流が流
れる。通常、入力電圧比較部1と正帰還ラッチ部2を有
する比較回路は、二つのアナログ入力電圧Vi1、Vi2
差電圧|Vi1−Vi2|が微小電圧の場合に用いられるこ
とが多いので、前述の従来例の場合と同様に、以下にお
いては、アナログ入力電圧Vi1、Vi2の差電圧|Vi1
i2|が微小電圧である場合について説明する。
In FIG. 1, as in the case of the conventional example, N
Whether the positive phase clock signal φ 11 input to the base of the PN transistor Q 5 becomes high level or low level (NP
Depending on whether the negative-phase clock signal φ 11 input to the base of the N-transistor Q 6 becomes low level or high level), the input voltage comparison unit 1 and the positive feedback latch unit 2 are connected via the current switch 3. A current flows to the constant current source 4 in either one of the above. Normally, a comparison circuit having the input voltage comparison unit 1 and the positive feedback latch unit 2 is often used when the difference voltage | V i1 −V i2 | between the two analog input voltages V i1 and V i2 is a minute voltage. Therefore, as in the case of the above-mentioned conventional example, in the following, the difference voltage | V i1 − between the analog input voltages V i1 and V i2 will be described.
A case where V i2 | is a minute voltage will be described.

【0016】図2(a)の出力電圧Vo1、Vo2の波形に
示されるように、スイッチ制御信号φ2 が低レベルの状
態においては、スイッチ5は遮断状態となっており、従
来例の場合と同様に、フォロー・モード(図2(d)参
照)において、アナログ入力電圧Vi1、Vi2(図2
(c)参照)は、入力電圧比較部1において電圧レベル
の大小関係が比較され、両アナログ入力電圧の微小差電
圧が増幅されて出力される。続いて、ラッチ・モード
(図2(d)参照)においては、フォロー・モードにお
いて増幅された出力電圧Vo1、Vo2が、正帰還をかけら
れた正帰還ラッチ部2により、図2(b)に示されるよ
うに、前述の(1)式および(2)式に示される電圧レ
べルVH 、VL まで再度増幅されて出力される。
As shown in the waveforms of the output voltages V o1 and V o2 in FIG. 2A, when the switch control signal φ 2 is at a low level, the switch 5 is in the cutoff state, which is the case of the conventional example. Similar to the case, in the follow mode (see FIG. 2D), the analog input voltages V i1 and V i2 (see FIG.
In (c), the input voltage comparison unit 1 compares the voltage levels and the minute difference voltage between both analog input voltages is amplified and output. Then, in the latch mode (see FIG. 2D), the output voltages V o1 and V o2 amplified in the follow mode are fed back by the positive feedback latch unit 2 which is positively fed back, as shown in FIG. ), The voltage levels V H and V L shown in the equations (1) and (2) are amplified again and output.

【0017】次いで、ラッチ・モードより次のフォロー
・モードになると、正相クロック信号φ11と同期状態に
あるスイッチ制御信号φ2 は、比較回路がフォロー・モ
ードになった直後において高レベルとなり、これにより
スイッチ5が導通して、入力電圧Vi1、Vi2に対応する
二つの出力電圧Vo1、Vo2は、強制的にほぼ同電位にな
る(図2(a)、(c)、(d)および(e)参照)。
この場合におけるリカバー時間は、図2(a)に示され
るようにTr1となる。前述の従来の比較回路におけるリ
カバー時間Tr2は、定電流源4の電流値および出力端子
の負荷容量等により略々決まり、負荷容量が大きい場合
には、リカバー時間が大きくなるという問題があるが、
これに対して、本実施例においては、出力端子間にスイ
ッチ手段を設けて、強制的に二つの出力電圧Vo1、Vo2
を同電位に引込むことにより、リカバー時間の大幅な短
縮を図っている(Tr1<Tr2)。これにより、図2
(a)および(b)に示されるように、従来の比較回路
においては、正相クロック信号φ11および逆相クロック
信号φ12のクロック周波数が高い場合には、フォロー・
モードにおいて、入力電圧を比較することができない状
態のままでラッチ・モードに移行する状態となり、前述
の(1)式および(2)式のような比較回路として正常
な比較結果を出力することができなくなる惧れがある。
しかしながら、本発明の比較回路においては、上述のよ
うにリカバー時間を短縮することにより、従来よりも高
いクロック周波数の正相クロック信号φ11および逆相ク
ロック信号φ12に対しても、正常な比較結果を出力する
ことができる。
Next, when the next follow mode from the latch mode is entered, the switch control signal φ 2 in synchronization with the positive phase clock signal φ 11 becomes high level immediately after the comparator circuit enters the follow mode, As a result, the switch 5 is turned on, and the two output voltages V o1 and V o2 corresponding to the input voltages V i1 and V i2 are forced to have substantially the same potential (FIGS. 2A, 2C and 2C). See d) and (e)).
The recovery time in this case is T r1 as shown in FIG. The recovery time T r2 in the above-described conventional comparison circuit is substantially determined by the current value of the constant current source 4, the load capacity of the output terminal, and the like. When the load capacity is large, there is a problem that the recovery time becomes long. ,
On the other hand, in this embodiment, the switch means is provided between the output terminals to forcefully output the two output voltages V o1 and V o2.
The recovery time is drastically shortened by pulling in the same potential (T r1 <T r2 ). As a result, FIG.
As shown in (a) and (b), in the conventional comparison circuit, when the clock frequencies of the positive phase clock signal φ 11 and the negative phase clock signal φ 12 are high,
In the mode, the state shifts to the latch mode while the input voltage cannot be compared, and a normal comparison result can be output as a comparison circuit like the equations (1) and (2). There is a fear of not being able to do it.
However, in the comparison circuit of the present invention, by shortening the recovery time as described above, a normal comparison can be performed even for the positive-phase clock signal φ 11 and the negative-phase clock signal φ 12 having a higher clock frequency than the conventional one. The result can be output.

【0018】図3(a)、(b)、(c)、(d)およ
び(e)は、図2に示される出力波形図とは異なるタイ
ミングで比較回路を動作させた時の、本実施例と前述の
従来の比較回路における出力波形図である。図2と異な
る点は、スイッチ制御信号φ2 が正相クロック信号φ11
と同期し、且つハイレベル、ローレベルの状態が同一と
なる波形である点である。なお、図3(b)の出力波形
は、前述の従来例における出力波形そのものであり、図
2(b)と同一の波形である。図3(c)、(d)およ
び(e)に示されるように、入力電圧Vi1、Vi2に対応
して、スイッチ制御信号φ2 は、フォロー・モードにお
いては、常時高レベルとなってスイッチ5が導通状態と
なり、また、ラッチ・モードにおいては、常時低レベル
となってスイッチ5は遮断状態となる。また、フォロー
・モードにおいては、スイッチ5が導通するとともに、
入力電圧比較部1を経由して定電流源4に電流が流れる
状態となり、これにより、二つの出力電圧Vo1、Vo2
略々同電位になるが、スイッチ5のオン抵抗により若干
の差電圧を生じ、その大小関係は入力電圧Vi1、Vi2
対応している。続くラッチ・モードにおいては、スイッ
チ5が遮断するとともに、正帰還ラッチ部2を経由して
定電流源4に電流が流れる状態となり、これにより、若
干の差電圧のある二つの出力電圧Vo1、Vo2は、正帰還
のかかったNPNトランジスタQ3 、Q4 により、VH
またはVL の電圧レベルまで増幅される。続いて、比較
回路がフォロー・モードになると、スイッチ5が導通
し、二つの出力電圧Vo1、Vo2は、強制的に同電位にな
って出力される。この場合におけるリカバー時間T
r1は、図2(a)に示される出力波形と同様に、従来の
比較回路に比較して大幅に短縮することが可能となり、
これにより、従来よりも高いクロック周波数の正相クロ
ック信号φ11および逆相クロック信号φ12に対しても、
正常な比較結果を出力することができる。
3 (a), 3 (b), 3 (c), 3 (d) and 3 (e) show the present embodiment when the comparison circuit is operated at a timing different from the output waveform chart shown in FIG. It is an output waveform diagram in an example and the above-mentioned conventional comparison circuit. The difference from FIG. 2 is that the switch control signal φ 2 is a positive phase clock signal φ 11
Is a waveform that is synchronized with and has the same high level and low level states. The output waveform in FIG. 3B is the output waveform itself in the above-mentioned conventional example and is the same waveform as in FIG. 2B. As shown in FIGS. 3 (c), 3 (d) and 3 (e), the switch control signal φ 2 is always at the high level in the follow mode in response to the input voltages V i1 and V i2. The switch 5 becomes conductive, and in the latch mode, it is always at a low level, and the switch 5 is in a cutoff state. In the follow mode, the switch 5 is turned on and
A current flows into the constant current source 4 via the input voltage comparison unit 1 so that the two output voltages V o1 and V o2 have substantially the same potential, but due to the ON resistance of the switch 5, a slight difference occurs. A voltage is generated, and its magnitude relation corresponds to the input voltages V i1 and V i2 . In the subsequent latch mode, the switch 5 is cut off, and a current flows into the constant current source 4 via the positive feedback latch unit 2, whereby two output voltages V o1 with a slight difference voltage, V o2 is V H due to positive feedback NPN transistors Q 3 and Q 4.
Alternatively, it is amplified to a voltage level of V L. Then, when the comparison circuit enters the follow mode, the switch 5 is turned on, and the two output voltages V o1 and V o2 are forcibly brought to the same potential and output. Recovery time T in this case
r1 can be significantly shortened as compared with the conventional comparison circuit, similarly to the output waveform shown in FIG.
As a result, even for the positive-phase clock signal φ 11 and the negative-phase clock signal φ 12 having a higher clock frequency than the conventional one,
A normal comparison result can be output.

【0019】図4は、本発明の第2の実施例を示す回路
図である。図4に示されるように、本実施例は、ドレイ
ンが、それぞれ抵抗R1 、R2 を介して電源端子Vcc
接続され、ゲートにそれぞれアナログ入力電圧Vi1、V
i2が入力されて、ソースが共通接続されるNMOSトラ
ンジスタM1 、M2 および前記抵抗R1 、R2 を含む入
力電圧比較部1と、ドレインがそれぞれNMOSトラン
ジスタM2 、M1 のドレインに接続され、ゲートがそれ
ぞれNMOSトランジスタM1 、M2 のドレインに接続
されて、ソースが共通接続されるNMOSトランジスタ
3 、M4 を含む正帰還ラッチ部2と、ドレインがそれ
ぞれNMOSトランジスタM1 、M2 の共通ソースおよ
びNMOSトランジスタM3 、M4 の共通ソースに接続
され、ゲートにそれぞれ正相クロック信号φ11および逆
相クロック信号φ12が入力されて、ソースが共通接続さ
れるNMOSトランジスタM5 、M6 を含む電流スイッ
チ3と、一端がNMOSトランジスタM5 、M6 の共通
ソースに接続され、他端が接地点に接続される定電流源
4と、NMOSトランジスタM1 、M2 のコレクタ間に
接続されるスイッチ5とを備えて構成される。なお、こ
の第2の実施例の動作については前述の第1の実施例の
場合と同様であり、その動作説明については重複するた
めに省略する。
FIG. 4 is a circuit diagram showing a second embodiment of the present invention. As shown in FIG. 4, in the present embodiment, the drains are connected to the power supply terminal V cc via the resistors R 1 and R 2 , respectively, and the gates are respectively analog input voltages V i1 and V i1 .
The input voltage comparator 1 including the NMOS transistors M 1 and M 2 and the resistors R 1 and R 2 to which i2 is input and whose sources are commonly connected, and the drains thereof are connected to the drains of the NMOS transistors M 2 and M 1 , respectively. The positive feedback latch unit 2 including the NMOS transistors M 3 and M 4 whose gates are connected to the drains of the NMOS transistors M 1 and M 2 and whose sources are commonly connected, and the drains of the NMOS transistors M 1 and M 2, respectively. 2 is connected to the common source and the common sources of the NMOS transistors M 3 and M 4 , and the positive-phase clock signal φ 11 and the negative-phase clock signal φ 12 are input to the gates, respectively, and the sources are commonly connected to the NMOS transistor M 5 , a current switch 3 including M 6, one end connected to a common source of the NMOS transistor M 5, M 6, the other end A constant current source 4 connected to a point, and a switch 5 which is connected between the collector of the NMOS transistors M 1, M 2. The operation of the second embodiment is similar to that of the first embodiment described above, and the description of the operation is omitted because it is redundant.

【0020】また、図5、図6および図7は、それぞれ
本発明の第3、第4および第5の実施例を示す回路図で
ある。図5に示される第3の実施例においては、図1に
おけるスイッチ5が、ゲートにスイッチ制御信号φ21
φ22がそれぞれ印加され、ドレインがNPNトランジス
タQ1 のコレクタに接続されて、ソースがNPNトラン
ジスタQ2 のコレクタに接続されるNMOSトランジス
タおよびPMOSトランジスタにより形成されるトラン
スファ・ゲートTGにより構成されている。なお、この
場合におけるスイッチ制御信号φ22は、スイッチ制御信
号φ21の反転信号である。図6に示される第4の実施例
においては、図1におけるスイッチ5が、ゲートにスイ
ッチ制御信号φ21が印加され、ドレインがNPNトラン
ジスタQ1 のコレクタに接続されて、ソースがNPNト
ランジスタQ2 のコレクタに接続されるNMOSトラン
ジスタMN1 により構成されている。また、図7に示さ
れる第5の実施例においては、図1におけるスイッチ5
が、ゲートにスイッチ制御信号φ22が印加され、ドレイ
ンがNPNトランジスタQ1 のコレクタに接続されて、
ソースがNPNトランジスタQ2 のコレクタに接続され
るPMOSトランジスタMP1 により構成されている。
なお、これらの第3、第4および第5の実施例の動作に
ついては、前述の第1の実施例の基本的な動作と同様で
あり、重複するために説明は省略する。
Further, FIGS. 5, 6 and 7 are circuit diagrams showing third, fourth and fifth embodiments of the present invention, respectively. In the third embodiment shown in FIG. 5, the switch 5 in Figure 1, the switch control signal phi 21 to the gate,
φ 22 is applied, the drain is connected to the collector of the NPN transistor Q 1 , and the source is connected to the collector of the NPN transistor Q 2. The transfer gate TG is formed by an NMOS transistor and a PMOS transistor. . The switch control signal φ 22 in this case is an inverted signal of the switch control signal φ 21 . In the fourth embodiment shown in FIG. 6, the switch 5 in FIG. 1 has a gate to which the switch control signal φ 21 is applied, a drain connected to the collector of the NPN transistor Q 1 , and a source connected to the NPN transistor Q 2. Of the NMOS transistor MN 1 connected to the collector of the. In addition, in the fifth embodiment shown in FIG. 7, the switch 5 in FIG.
However, the switch control signal φ 22 is applied to the gate, and the drain is connected to the collector of the NPN transistor Q 1 ,
The source is constituted by a PMOS transistor MP 1 connected to the collector of the NPN transistor Q 2 .
The operation of the third, fourth and fifth embodiments is similar to the basic operation of the first embodiment described above, and the description thereof is omitted because it is redundant.

【0021】[0021]

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、二つの
出力端子間にスイッチ手段を設け、高速クロック周波数
のクロック信号入力に対しても常時正常な比較結果を出
力することがてきるという効果がある。
As described above, according to the present invention, the switching means is provided between the two output terminals so that the normal comparison result can always be output even when the clock signal of the high speed clock frequency is input. effective.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1の実施例を示す回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram showing a first embodiment of the present invention.

【図2】前記実施例と従来例における出力波形図であ
る。
FIG. 2 is an output waveform diagram in the embodiment and the conventional example.

【図3】前記実施例と従来例における出力波形図であ
る。
FIG. 3 is an output waveform diagram in the embodiment and the conventional example.

【図4】本発明の第2の実施例を示す回路図である。FIG. 4 is a circuit diagram showing a second embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第3の実施例を示す回路図である。FIG. 5 is a circuit diagram showing a third embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第4の実施例を示す回路図である。FIG. 6 is a circuit diagram showing a fourth embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第5の実施例を示す回路図である。FIG. 7 is a circuit diagram showing a fifth embodiment of the present invention.

【図8】従来例を示す回路図である。FIG. 8 is a circuit diagram showing a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 入力電圧比較部 2 正帰還ラッチ部 3 電流スイッチ 4 定電流源 5 スイッチ R1 、R2 抵抗 Q1 、Q2 、Q3 、Q4 、Q5 、Q6 NPNトラン
ジスタ M1 、M2 、M3 、M4 、M5 、M6 、MN1 NM
OSトランジスタ TG トランスファ・ゲート MP1 PMOSトランジスタ
1 Input voltage comparison unit 2 Positive feedback latch unit 3 Current switch 4 Constant current source 5 Switch R 1 , R 2 Resistance Q 1 , Q 2 , Q 3 , Q 4 , Q 5 , Q 6 NPN transistor M 1 , M 2 , M 3 , M 4 , M 5 , M 6 , MN 1 NM
OS transistor TG Transfer gate MP 1 PMOS transistor

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第1電極が、それぞれ第1、第2の抵抗
を介して第1の電源に接続されるとともに、それぞれ第
2、第1の出力端子に接続され、第2電極が、それぞれ
第1、第2のアナログ入力端子に接続されて、第3電極
が共通接続される第1、第2の半導体素子と、 第1電極が、それぞれ前記第2、第1の抵抗を介して前
記第1の電源に接続されるとともに、それぞれ前記第
2、第1の出力端子に接続され、第2電極が、それぞれ
前記第1の半導体素子の第1電極、前記第2の半導体素
子の第1電極に接続されて、第3電極が共通接続される
第3、第4の半導体素子と、 前記第1の半導体素子の第1電極と、前記第2の半導体
素子の第1電極との間に挿入接続され、所定のスイッチ
制御信号により、第1、第2の半導体素子の第1電極間
の導通/遮断を制御するスイッチ手段と、 第1電極が、それぞれ前記第1、第2の半導体素子の共
通接続された第3電極、および前記第3、第4の半導体
素子の共通接続された第3電極に接続され、第2電極
が、それぞれ第1、第2のクロック信号端子に接続され
て、第3電極が共通接続される第5、第6の半導体素子
と、 前記第5、第6の半導体素子の共通接続された第3電極
と、第2の電源との間に接続される定電流源と、 を備えて構成されることを特徴とする比較回路。
1. A first electrode is connected to a first power supply via first and second resistors, respectively, and is connected to second and first output terminals, respectively, and a second electrode is The first and second semiconductor elements connected to the first and second analog input terminals and commonly connected to the third electrode, and the first electrode are respectively connected via the second and first resistors. The first electrode of the first semiconductor element and the first electrode of the second semiconductor element are connected to the first power source and the second and first output terminals, respectively, and the second electrodes are respectively connected to the first electrode and the first electrode of the first semiconductor element. Between the third and fourth semiconductor elements connected to the electrodes and commonly connected to the third electrode, the first electrode of the first semiconductor element and the first electrode of the second semiconductor element Between the first electrodes of the first and second semiconductor elements, which are inserted and connected, and by a predetermined switch control signal. A switch means for controlling conduction / interruption, a first electrode, a third electrode commonly connected to the first and second semiconductor elements, and a third electrode commonly connected to the third and fourth semiconductor elements, respectively. Fifth and sixth semiconductor elements connected to three electrodes, second electrodes connected to first and second clock signal terminals, respectively, and third electrodes commonly connected, and the fifth and sixth semiconductor elements. 3. A comparison circuit comprising: a third electrode, which is commonly connected to the semiconductor elements, and a constant current source connected between a second power source.
【請求項2】 前記第1、第2、第3、第4、第5およ
び第6の半導体素子が、それぞれ第1電極としてコレク
タ、第2電極としてベース、第3電極としてエミッタを
備えるNPNトランジスタにより形成される請求項1記
載の比較回路。
2. An NPN transistor in which each of the first, second, third, fourth, fifth and sixth semiconductor elements has a collector as a first electrode, a base as a second electrode, and an emitter as a third electrode. The comparison circuit according to claim 1, which is formed by:
【請求項3】 前記第1、第2、第3、第4、第5およ
び第6の半導体素子が、それぞれ第1電極としてドレイ
ン、第2電極としてゲート、第3電極としてソースを備
えるNMOSトランジスタにより形成される請求項1記
載の比較回路。
3. An NMOS transistor in which each of the first, second, third, fourth, fifth and sixth semiconductor elements has a drain as a first electrode, a gate as a second electrode, and a source as a third electrode. The comparison circuit according to claim 1, which is formed by:
【請求項4】 前記スイッチ手段が、ゲートがそれぞれ
第3、第4のクロック信号端子に接続され、ドレインが
前記第2の出力端子に共通接続されて、ソースが前記第
1の出力端子に共通接続されるPMOSトランジスタお
よびNMOSトランジスタを含むトランスファ・ゲート
により形成される請求項2および3記載の比較回路。
4. The switch means has a gate connected to the third and fourth clock signal terminals, a drain commonly connected to the second output terminal, and a source common to the first output terminal. 4. A comparison circuit according to claim 2, formed by a transfer gate including a PMOS transistor and an NMOS transistor connected to each other.
【請求項5】 前記スイッチ手段が、ゲートが第3のク
ロック信号端子に接続され、ドレインが前記第2の出力
端子に接続されて、ソースが前記第1の出力端子に接続
されるPMOSトランジスタにより形成される請求項2
および3記載の比較回路。
5. The switching means comprises a PMOS transistor having a gate connected to a third clock signal terminal, a drain connected to the second output terminal, and a source connected to the first output terminal. Claim 2 formed
And the comparison circuit described in 3.
【請求項6】 前記スイッチ手段が、ゲートが第3のク
ロック信号端子に接続され、ドレインが前記第2の出力
端子に接続されて、ソースが前記第1の出力端子に接続
されるNMOSトランジスタにより形成される請求項2
および3記載の比較回路。
6. The switch means comprises an NMOS transistor having a gate connected to a third clock signal terminal, a drain connected to the second output terminal, and a source connected to the first output terminal. Claim 2 formed
And the comparison circuit described in 3.
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JPS59148425A (en) * 1983-02-15 1984-08-25 Sony Corp Level comparator
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