JPH11242060A - コンパレータ - Google Patents

コンパレータ

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JPH11242060A
JPH11242060A JP4482898A JP4482898A JPH11242060A JP H11242060 A JPH11242060 A JP H11242060A JP 4482898 A JP4482898 A JP 4482898A JP 4482898 A JP4482898 A JP 4482898A JP H11242060 A JPH11242060 A JP H11242060A
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JP
Japan
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output
voltage
comparator
input terminal
inverting input
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Withdrawn
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JP4482898A
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English (en)
Inventor
Kenzo Hashikawa
健三 橋川
Kazuhiro Komatsu
和弘 小松
Masahito Taki
雅人 滝
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Denso Ten Ltd
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Denso Ten Ltd
Toyota Motor Corp
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Publication date
Application filed by Denso Ten Ltd, Toyota Motor Corp filed Critical Denso Ten Ltd
Priority to JP4482898A priority Critical patent/JPH11242060A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 コンパレータにおける、立ち下がり、あるい
は立ち上がりの遅れを低減することを課題とする。 【解決手段】 2入力の電圧を比較し、その比較結果に
応じて高電圧出力(H出力)あるいは低電圧出力(L出
力)を出力するコンパレータにおいて、制御電圧に応じ
て出力をH出力あるいはL出力とする出力制御素子(P
3)と出力がH出力の時、出力制御素子(P3)の制御
電圧を、出力制御素子(P3)の出力が反転する反転電
圧から出力がL出力となる電圧側の所定電圧に保持する
第1電圧保持手段を装備する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、2入力の電圧を比
較するコンパレータに係り、特にコンパレータの応答速
度を改善する技術に関する。
【0002】
【従来の技術】電子機器には各種電子回路が採用されて
いるが、その電子回路の一つにコンパレータがある。コ
ンパレータは、2入力を比較してその比較結果により、
H(高電圧)信号、L(低電圧)信号を出力するもの
で、フィードバック制御装置等によく用いられている。
図7は従来のコンパレータを示す回路図で、入力をNチ
ャンネルMOSFET(以降NMOSと称し、またPチ
ャンネルMOSFETをPMOSと称する)としたコン
パレータ(Nチャンネル受けコンパレータ)の一例を示
している。
【0003】PMOSP1,P2のドレインは電源Vc
cに接続され、また互いのゲート同士が接続されてい
る。そして、PMOSP1のゲートとソースが接続され
て、PMOSP1,P2によりミラー回路が構成されて
いる。PMOSP1,P2のソースは、それぞれNMO
SN1,N2のドレインに接続されており、またNMO
SN1,N2のソースは接続され、NMOSN4を介し
て接地等の電流が流れ込む回路部分に接続されている。
そして、NMOSN1,N2のゲートは、それぞれ反転
入力端子IN−、非反転入力端子IN+に接続されてい
る。そして、図7では、コンパレータの動作説明のた
め、反転入力端子IN−には基準電圧Vrefが印加さ
れており、また非反転入力端子IN+には比較電圧(こ
こではVref+ΔV)が印加されている状態のものを
示している。PMOS3のドレインは電源Vccに接続
され、またそのゲートはPMOS2のソースに接続さ
れ、そしてそのソースはNMOSN3を介して接地等の
電流が流れ込む回路部分に接続されている。このPMO
S3のソースがコンパレータの出力Voutとなってい
る。
【0004】そして、非反転入力端子IN+側の電圧
が、反転入力端子IN−の電圧より高い場合、差動対の
NMOSN2に電流が流れ、PMOSP3のゲート電圧
が下がるため、PMOS3が導通状態となって出力Vo
utはH信号となる。また逆に非反転入力端子IN+側
の電圧が、反転入力端子IN−の電圧より低い場合、差
動対のNMOSN1に電流が流れ、NMOSN2に電流
が流れずにPMOSP3のゲート電圧が上がるため、P
MOS3が非導通状態となって出力VoutはL信号と
なる。尚、NMOSN3,N4は、出力Voutの電圧
等を規定する動作を行う。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】図1に示すようなコン
パレータの動作状態は、図8の波形図に示すようなもの
になる。非反転入力端子IN+の電圧が反転入力端子I
N−の電圧(基準Vref)より低い場合には、出力V
outの出力論理はLになっている。そして、非反転入
力端子IN+の電圧が反転入力端子IN−の電圧(基準
Vref)より高い場合には、出力Voutの出力論理
はHになる。しかし、PMOSP2,P3、NMOSN
2等による寄生容量Cのため、出力Voutには、立ち
上がり時Tu、立ち下がり時Tdの時間遅れが生じる。
この時間遅れは、立ち下がり時がより大きく、その傾向
は基準電圧Vrefが低い程大きくなる。
【0006】次にその原因を検討するが、先ず立ち上が
り時の遅れについて検討する。出力VoutはLであ
り、PMOSP3は遮断している。PMOSP3のゲー
ト電圧(VG3)はVccである。PMOSP3が導通
(電流I1が流れる)する電圧はVcc−P3VGS
(PMOSP3のゲート−ソース間電圧)であるため、
出力VoutがLからHになる時のVG3の電圧変化量
は、P3VGSである。従って、立ち上がり時間Tu
は、(C(寄生容量)×P3VGS)/ΔI(電流量)
となる。
【0007】次に立ち下がり時について検討する。非反
転入力端子IN+の入力電圧が反転入力端子IN−の入
力電圧より高い場合、差動対への電流はNMOSN2を
通るが、MOSや誘電体分離プロセスで形成されたトラ
ンジスタでは寄生トランジスタ等ができず(通常は好適
であるが)、適当な電流経路がない状態になる。このた
め、NMOSN2はソース−ドレイン間の電圧差のない
飽和領域に入ってしまう。従って、この場合 VG3=
Vref−N2VGS(NMOS2のゲート−ソース間
電圧)となる。PMOSP3の反転レベルは、Vcc−
P3VGSであるため、出力VoutがHからLになる
ときに必要な電圧変化量は、Vcc−Vref−P3V
GS+N2VGSとなる。従って、立ち下がり時間Td
は、C×(Vcc−Vref−P3VGS+N2VG
S)/ΔIとなる。
【0008】実際によく用いられる程度の下記の値を代
入してみると、P3VGS=N2VGS=1.0
(V),Vcc=5.0,Vref=3.0の場合に
は、Tu:Td=1:2となり、P3VGS=N2VG
S=1.0(V),Vcc=5.0,Vref=2.0
の場合には、Tu:Td=1:3となる。
【0009】各種センサ信号を入力する場合には、セン
サ信号自体が低電圧のものが多いため、基準電圧Vre
fも低くなり、この立ち下がりの遅れはより顕著とな
る。また、入力をPチャネルMOSとしたコンパレータ
(Pチャンネル受けコンパレータ)の場合には、逆に立
ち上がりの遅れが目立つようになる。
【0010】本発明は、このようなコンパレータにおけ
る、立ち下がり、あるいは立ち上がりの遅れを低減する
ことを課題とする。
【0011】
【課題を解決するための手段及びその効果】上記課題を
解決するため、本発明に係るコンパレータ(1)は、2
入力の電圧を比較し、その比較結果に応じて高電圧出力
(H出力)あるいは低電圧出力(L出力)を出力するコ
ンパレータにおいて、制御電圧に応じて出力をH出力あ
るいはL出力とする出力制御素子と、出力がH出力の
時、前記出力制御素子の制御電圧を、該出力制御素子の
出力が反転する反転電圧から出力がL出力となる電圧側
の所定電圧に保持しておく第1電圧保持手段を備えてい
ることを特徴としている。
【0012】上記コンパレータ(1)によれば、H出力
時の前記出力制御素子の制御電圧を反転電圧近傍の値に
設定でき、出力反転までの電圧変化量をある程度自由に
小さくできるので、反転時間(立ち下がり)の短縮、対
称化(HからL,LからHへの反転時間の均一化)を、
図ることができる。
【0013】また本発明に係るコンパレータ(2)は、
上記コンパレータ(1)において、2入力の電圧を比較
し、その比較結果に応じて高電圧出力(H出力)あるい
は低電圧出力(L出力)を出力するコンパレータにおい
て、制御電圧に応じて出力をH出力あるいはL出力とす
る出力制御素子と、出力がL出力の時、前記出力制御素
子の制御電圧を、該出力制御素子の出力が反転する反転
電圧から出力がH出力となる電圧側の所定電圧に保持し
ておく第2電圧保持手段を備えていることを特徴として
いる。
【0014】上記コンパレータ(2)によれば、L出力
時の出力制御素子の制御電圧を反転電圧近傍の値に設定
でき、出力反転までの電圧変化量をある程度自由に小さ
くできるので、反転時間(立ち上がり)の短縮、対称化
(HからL,LからHへの反転時間の均一化)を、図る
ことができる。
【0015】また本発明に係るコンパレータ(3)は、
互いにソースが接続され、ゲートが反転入力端子(IN
−)と非反転入力端子(IN+)に接続された第1,第
2のNチャンネルMOS(NMOS)(N1,N2)
と、ソースが前記第1NMOS(N1)のドレインに接
続され、ドレインが電源(Vcc)に接続され、ゲート
とソースが接続された第1PチャンネルMOS(PMO
S)(P1)と、ソースが前記第2NMOS(N2)の
ドレインに接続され、ドレインが電源(Vcc)に接続
され、ゲートが前記第1PMOS(P1)のゲートに接
続された第2PMOS(P2)と、ドレインが電源(V
cc)に接続され、ゲートが前記第2PMOS(P2)
のソースに接続され、ソースが出力端子に接続された第
3PMOS(P3)とを備え、前記非反転入力端子(I
N+)と前記反転入力端子(IN−)に入力された電圧
を比較して、その比較結果を前記出力端子に出力するコ
ンパレータにおいて、 前記第3PMOSのゲートと電
源(Vcc)との間に、アノードが該電源(Vcc)側
となるように接続された第1ダイオード(D1,D2)
を備えていることを特徴としている。
【0016】上記コンパレータ(3)によれば、H出力
時(導通時)の前記第3PMOSのゲート電圧を反転電
圧近傍の値に設定でき、出力反転までの電圧変化量をあ
る程度自由に小さくできるので、反転時間(立ち下が
り)の短縮、対称化(HからL,LからHへの反転時間
の均一化)を、図ることができる。
【0017】また本発明に係るコンパレータ(4)は、
上記コンパレータ(3)において、前記第1PMOS
(P1)のソースと電源(Vcc)との間に、アノード
が該電源(Vcc)側となるように接続された第2ダイ
オード(D3,D4)を備えていることを特徴としてい
る。
【0018】上記コンパレータ(4)によれば、差動対
のバランスを保つことが可能となり、コンパレータのオ
フセットを抑えることができる。
【0019】また本発明に係るコンパレータ(5)は、
上記コンパレータ(3)において、前記第2PMOS
(P2)と前記第1ダイオード(D1)の素子サイズの
和が、前記第1PMOS(P1)の素子サイズと同じに
設定されていることを特徴としている。
【0020】上記コンパレータ(5)によれば、あまり
素子数を増やすことなく、差動対のバランスを保ちコン
パレータのオフセットを抑えることができ、また高密度
集積化に有利になる。
【0021】また本発明に係るコンパレータ(6)は、
互いにエミッタが接続され、ベースが非反転入力端子
(IN+)と反転入力端子(IN−)に接続された第
1,第2のNPNトランジスタ(NPNTR)(TN
1,TN2)と、コレクタが前記第1NPNTR(TN
1)のコレクタに接続され、エミッタが電源(Vcc)
に接続され、ベースとコレクタが接続された第1PNP
トランジスタ(PNPTR)(TP1)と、コレクタが
前記第2NPNTR(TN1)のコレクタに接続され、
エミッタが電源(Vcc)に接続され、ベースが前記第
1PNPTR(TP1)のベースに接続された第2PN
PTR(TP2)と、エミッタが電源(Vcc)に接続
され、ベースが前記第2PNPTR(TP2)のコレク
タに接続され、コレクタが出力端子に接続された第3P
NPTR(TP3)とを備え、前記非反転入力端子(I
N+)と前記反転入力端子(IN−)に入力された電圧
を比較して、その比較結果を前記出力端子に出力するコ
ンパレータにおいて、前記第3PNPTR(TP3)の
ベースと電源(Vcc)との間に、アノードが該電源
(Vcc)側となるように接続された第1ダイオード
(D1,D2)を備えていることを特徴としている。
【0022】上記コンパレータ(6)によれば、H出力
時(導通時)の前記第3PNPTRのベース電圧を反転
電圧近傍の値に設定でき、出力反転までの電圧変化量を
ある程度自由に小さくできるので、反転時間(立ち下が
り)の短縮、対称化(HからL,LからHへの反転時間
の均一化)を、図ることができる。
【0023】また本発明に係るコンパレータ(7)は、
互いにドレインが接続されて電源(Vcc)に接続さ
れ、ゲートが反転入力端子(IN−)と非反転入力端子
(IN+)に接続された第1,第2のPチャンネルMO
S(PMOS)(P11,P12)と、ドレインが前記
第1PMOS(P11)のソースに接続され、ソースが
接地され、ゲートとドレインが接続された第1Nチャン
ネルMOS(NMOS)(N11)と、ドレインが前記
第2PMOS(P12)のソースに接続され、ソースが
接地され、ゲートが前記第1NMOS(N11)のゲー
トに接続された第2NMOS(N12)と、ドレインが
出力端子に、また抵抗を介して電源(Vcc)と接続さ
れ、ゲートが前記第2NMOS(N12)のドレインに
接続され、ソースが接地された第3NMOS(N13)
とを備え、前記非反転入力端子(IN+)と前記反転入
力端子(IN−)に入力された電圧を比較して、その比
較結果を前記出力端子に出力するコンパレータにおい
て、前記第3NMOS(N13)のゲートと接地との間
に、アノードが該ゲート側となるように接続された第1
ダイオード(D11,D12)を備えていることを特徴
としている。
【0024】上記コンパレータ(7)によれば、L出力
時(導通時)の前記第3NMOS(N13)のゲート電
圧を反転電圧近傍の値に設定でき、出力反転までの電圧
変化量をある程度自由に小さくできるので、反転時間
(立ち上がり)の短縮、対称化(HからL,LからHへ
の反転時間の均一化)を、図ることができる。
【0025】また本発明に係るコンパレータ(8)は、
上記コンパレータ(7)において、前記第1NMOS
(N11)のドレインと接地との間に、アノードが該ド
レイン側となるように接続された第2ダイオード(D1
3,D14)を備えていることを特徴としている。
【0026】上記コンパレータ(8)によれば、差動対
のバランスを保つことが可能となり、コンパレータのオ
フセットを抑えることができる。
【0027】また本発明に係るコンパレータ(9)は、
上記コンパレータ(7)において、前記第2NMOS
(N12)と前記第1ダイオード(D11)の素子サイ
ズの和が、前記第1NMOS(N11)の素子サイズと
同じに設定されていることを特徴としている。
【0028】上記コンパレータ(9)によれば、あまり
素子数を増やすことなく、差動対のバランスを保ちコン
パレータのオフセットを抑えることができ、また高密度
集積化に有利になる。
【0029】また本発明に係るコンパレータ(10)
は、互いにエミッタが接続されて電源に接続され、ベー
スが反転入力端子と非反転入力端子に接続された第1,
第2のPNPトランジスタ(PNPTR)と、コレクタ
が前記第1PNPTRのコレクタに接続され、エミッタ
が接地され、ベースとコレクタが接続された第1NPN
トランジスタ(NPNTR)と、コレクタが前記第2P
NPTRのコレクタに接続され、エミッタが接地され、
ベースが前記第1NPNTRのベースに接続された第2
NPNTRと、コレクタが出力端子に、また抵抗を介し
て電源(Vcc)と接続され、ベースが前記第2NPN
TRのコレクタに接続され、エミッタが接地された第3
NPNTRとを備え、前記非反転入力端子(IN+)と
前記反転入力端子(IN−)に入力された電圧を比較し
て、その比較結果を前記出力端子に出力するコンパレー
タにおいて、前記第3NPNTRのベースと接地との間
に、アノードが該ベース側となるように接続された第1
ダイオード(D11)を備えていることを特徴としてい
る。
【0030】上記コンパレータ(10)によれば、L出
力時(導通時)の前記第3PNTRのベース電圧を反転
電圧近傍の値に設定でき、出力反転までの電圧変化量を
ある程度自由に小さくできるので、反転時間(立ち上が
り)の短縮、対称化(HからL,LからHへの反転時間
の均一化)を、図ることができる。
【0031】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図1は本発明の実施の形態に係る
コンパレータを示す回路構成図である。本実施の形態で
は、入力をNチャンネルMOSFET(以下、NMOS
と記し、またPチャンネルMOSFETをPMOSと記
す)としたコンパレータ(Nチャンネル受けコンパレー
タ)の一例を示す。
【0032】PMOSP1,P2のドレインは電源Vc
cに接続され、また互いのゲート同士が、接続されてい
る。そして、PMOSP1のゲートとソースが接続され
て、PMOSP1,P2によりミラー回路が構成されて
いる。PMOSP1,P2のソースは、それぞれNMO
SN1,N2のドレインに接続されており、またNMO
SN1,N2のソースは接続され、NMOSN4を介し
て接地等の電流が流れ込む回路部分に接続されている。
そして、NMOSN1,N2のゲートは、それぞれ反転
入力端子IN−、非反転入力端子IN+に接続されてい
る。そして、図1では、コンパレータの動作説明のた
め、反転入力端子IN−には基準電圧Vrefが印加さ
れており、また非反転入力端子IN+には比較電圧(こ
こではVref+ΔVと表示)が印加されている状態の
ものを示している。PMOS3のドレインは電源Vcc
に接続され、またそのゲートはPMOS2のソースに接
続され、そしてそのソースはNMOSN3を介して接地
等の電流が流れ込む回路部分に接続されている。このP
MOS3のソースがコンパレータの出力Voutとなっ
ている。また、電源VccとPMOS3のゲート間に
は、電源Vcc側をアノードとする直列接続されたダイ
オードD1,D2が接続されている。尚、これらダイオ
ードD1,D2はアノードをドレイン、カソードをゲー
トが接続されたソースとするNMOSにより構成されて
おり、他のFETと共に単一の半導体基板に容易に実現
できるようになっている。
【0033】次にコンパレータの動作を説明する。非反
転入力端子IN+側の電圧が、反転入力端子IN−の電
圧より高い場合、作動対のNMOSN2に電流が流れ、
PMOSP3のゲート電圧が下がるため、PMOS3が
導通状態となって出力VoutはH信号となる。この
時、PMOS3のゲート電圧は、ダイオードD1,D2
により、Vcc−2VGS(ゲート−ソース(ドレイ
ン)間電圧)に保持される。また逆に非反転入力端子I
N+側の電圧が、反転入力端子IN−の電圧より低い場
合、差動対のNMOSN1に電流が流れ、NMOSN2
に電流が流れずにPMOSP3のゲート電圧が上がるた
め、PMOS3が非導通状態となって出力VoutはL
信号となる。尚、NMOSN3,N4は、出力Vout
の電圧等を規定する動作を行う。
【0034】次に、コンパレータの立ち下がり時間を考
察する。出力VoutがHの時、PMOS3のゲート電
圧は、ダイオードD1,D2により、Vcc−2VGS
になっている。PMOSP3の反転レベルは、Vcc−
P3VGSであるため、出力VoutがHからLになる
ときに必要な電圧変化量は、Vcc−Vcc−P3VG
S+2VGS=2VGS−P3VGSとなる。従って、
立ち下がりに必要な電圧変化量は、ほぼFETのゲート
−ソース間の導通電圧となり、その電圧は小さい。従っ
て、立ち下がり時間は、C(寄生容量)×(2VGS−
P3VGS)/ΔIとなり、非常に短く、電源電圧や基
準電圧に影響を受けないものとなる。また、立ち上がり
時間は、(C×P3VGS)/ΔI(電流量)となる
が、ダイオードD1,D2のVGSとPMOSP3のP
3VGSを等しくすれば、立ち下がり時間と立ち上がり
時間を略同じにすることができ、各種制御に用いる場合
に取り扱い易いコンパレータを構成でき、このようなF
ETの特性は、ゲート幅やゲート長の設計により実現で
きる。
【0035】尚、図1に示した上記コンパレータは、C
MOSFETを用いた回路であるが、図2に示すように
(バイポーラ)トランジスタ(特に誘電体分離プロセス
を用いて各トランジスタ間に寄生トランジスタが構成さ
れないようにしたトランジスタでは効果が大きい)を用
いた場合にも適用でき、その際には、NMOSがNPN
トランジスタに置き変わり、PMOSがPNPトランジ
スタに置き変わる。尚、図2では、図1のコンパレータ
のFETと同じ動作を行うトランジスタについては、図
1のFETの符号の前にTを付した符号を付して示して
いる。この回路動作は、図1に示したコンパレータの場
合と同様であるのでその説明を省略する。図2に示した
コンパレータも、図1に示したコンパレータの場合と同
様、立ち下がりに必要な電圧変化量は、ほぼトランジス
タのベース−コレクタ間の導通電圧となり、その電圧は
小さい。従って、立ち下がり時間は、非常に短く、電源
電圧や基準電圧に影響を受けないものとなる。
【0036】図3は、図1に示したコンパレータをさら
に改良したコンパレータの回路図を示している。尚、図
1と同一機能を有する構成要素については、同じ符号を
付してその説明を省略する。図1に示したコンパレータ
では、PMOSP2に並列にダイオードD1,D2が接
続された回路構成となっているため、作動対の対象性は
少し悪くなる。例えば、PMOS3導通時にダイオード
D1,D2から電流が流れこみ、オフセットが生じる場
合がある。図3に示したコンパレータでは、電源Vcc
とPMOS1のゲート間にも、電源Vcc側をアノード
とする直列接続されたダイオードD3,D4が接続され
ている。このため、図3に示したコンパレータでは、作
動対の対象性が保たれ、オフセットが少なくなる。
【0037】図4は、図3に示したコンパレータをさら
に改良したコンパレータの回路図を示している。尚、図
3と同一機能を有する構成要素については、同じ符号を
付してその説明を省略する。図3に示したコンパレータ
では、多くのダイオードD1〜D4を用いているため、
回路規模が大きくなる不利がある。そこで、図4に示す
コンパレータでは、電源VccとPMOS3のゲート間
だけに、電源Vcc側をアノードとする1個のダイオー
ドD1を備えた回路構成としている。そして、コンパレ
ータのバランスを保つために、PMOSP1,P2とダ
イオードD1の素子サイズ(動作時電流流量:それぞれ
PI1,PI2,DI1とする)を、PI1=PI2+
DI1となるように設定している。この設定は、PMO
SP1,P2とダイオードD1のゲート幅(GW),ゲ
ート長(GL)の設計により対応でき、例えばPMOS
P1のGL=4μm,GW=40μm、PMOSP2の
GL=4μm,GW=20μm、ダイオードD1のGL
=4μm,GW=20μmとすることにより実現でき
る。このような設定により、非反転入力端子IN+と反
転入力端子IN−の入力電圧が等しい時には、差動対を
流れるそれぞれの電流I1,I2を等しくでき、バラン
スを保つことができる。
【0038】尚、上述の実施の形態におけるコンパレー
タでは、入力をNチャンネルMOSFETとしたNチャ
ンネル受けコンパレータの場合について説明したが、入
力をPチャンネルMOSFETとしたPチャンネル受け
コンパレータの場合でも同様に実現することができる。
例えば、図5は、図3に示したNチャンネル受けコンパ
レータと同様の動作を行うPチャンネル受けコンパレー
タの回路構成を示す。このPチャンネル受けコンパレー
タは、Nチャンネル受けコンパレータの回路構成に対し
て、NMOSとPMOSを入替え、正負の接続関係を逆
にしたものである。尚、図5では、図3に示したコンパ
レータのFETと同じ動作を行うEFTについては、図
3のFETの符号におけるPをN1(PMOSはNMO
Sに入替え、NMOSはPMOSに入替え)に置き換え
て表示している。例えば、PMOSP1,NMOSN2
に対応するFETは、NMOSN11,PMOSP12
と示している。
【0039】また、図6は、図4に示したNチャンネル
受けコンパレータと同様の動作を行うPチャンネル受け
コンパレータの回路構成を示す。このPチャンネル受け
コンパレータは、Nチャンネル受けコンパレータの回路
構成に対して、NMOSとPMOSを入替え、正負の接
続関係を逆にしたものである。尚、図6でも、図5の場
合と同様、図4のコンパレータのFETと同じ動作を行
うEFTについては、図4のFETの符号におけるPを
N1(PMOSはNMOSに入替え、NMOSはPMO
Sに入替え)に置き換えて表示している。例えば、PM
OSP1,NMOSN2に対応するFETは、NMOS
N11,PMOSP12と示している。尚、図6に示し
たコンパレータでは、コンパレータのバランスを保つた
めに、NMOSN11,N12とダイオードD11の素
子サイズ(動作時電流流量;それぞれNI11,NI1
2,DI11とする)を、NI11=NI12+DI1
1となるように設定している。この設定は図4に示した
コンパレータの場合と同様、NMOSNP11,N12
とダイオードD11のゲート幅(GW),ゲート長(G
L)の設計により対応することができ、例えばNMOS
N11のGL=4μm,GW=40μm、NMOSN1
2のGL=4μm,GW=20μm、ダイオードD11
のGL=4μm,GW=20μmとすることにより実現
できる。
【0040】尚、図3〜図6に示した上記コンパレータ
は、CMOSFETを用いた場合についてであるが、第
2図に示したコンパレータの場合と同様にバイポーラト
ランジスタを用いた場合にも適用でき、その際には、N
MOSがNPNトランジスタに置き変わり、PMOSが
PNPトランジスタに置き変えればよいこととなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係るコンパレータを示す
回路構成図である。
【図2】別の実施の形態に係るコンパレータを示す回路
構成図である。
【図3】さらに別の実施の形態に係るコンパレータを示
す回路構成図である。
【図4】さらに別の実施の形態に係るコンパレータを示
す回路構成図である。
【図5】さらに別の実施の形態に係るコンパレータを示
す回路構成図である。
【図6】さらに別の実施の形態に係るコンパレータを示
す回路構成図である。
【図7】従来のコンパレータの一例を示す回路図であ
る。
【図8】従来のコンパレータの動作を示す波形図であ
る。
【符号の説明】
P1,P2,P3,P11,P12,P14・・・Pc
h(チャンネル)MOSFET N1,N2,N3,N4,N11,N12,N13・・
・Nch(チャンネル)MOSFET D1,D2,D3,D4,D11,D12,D13,D
14・・・ダイオード TP1,TP2,TP3・・・PNPトランジスタ TN1,TN2,TN3,TN4・・・NPNトランジ
スタ Vcc・・・電源電圧 基準電圧・・・Vref
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 滝 雅人 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 2入力の電圧を比較し、その比較結果に
    応じて高電圧出力(H出力)あるいは低電圧出力(L出
    力)を出力するコンパレータにおいて、制御電圧に応じ
    て出力をH出力あるいはL出力とする出力制御素子と、
    出力がH出力の時、前記出力制御素子の制御電圧を、該
    出力制御素子の出力が反転する反転電圧から出力がL出
    力となる電圧側の所定電圧に保持しておく第1電圧保持
    手段を備えていることを特徴とするコンパレータ。
  2. 【請求項2】 2入力の電圧を比較し、その比較結果に
    応じて高電圧出力(H出力)あるいは低電圧出力(L出
    力)を出力するコンパレータにおいて、制御電圧に応じ
    て出力をH出力あるいはL出力とする出力制御素子と、
    出力がL出力の時、前記出力制御素子の制御電圧を、該
    出力制御素子の出力が反転する反転電圧から出力がH出
    力となる電圧側の所定電圧に保持しておく第2電圧保持
    手段を備えていることを特徴とする請求項1記載のコン
    パレータ。
  3. 【請求項3】 互いにソースが接続され、ゲートが反転
    入力端子(IN−)と非反転入力端子(IN+)に接続
    された第1,第2のNチャンネルMOS(NMOS)
    (N1,N2)と、ソースが前記第1NMOS(N1)
    のドレインに接続され、ドレインが電源(Vcc)に接
    続され、ゲートとソースが接続された第1Pチャンネル
    MOS(PMOS)(P1)と、ソースが前記第2NM
    OS(N2)のドレインに接続され、ドレインが電源
    (Vcc)に接続され、ゲートが前記第1PMOS(P
    1)のゲートに接続された第2PMOS(P2)と、ド
    レインが電源(Vcc)に接続され、ゲートが前記第2
    PMOS(P2)のソースに接続され、ソースが出力端
    子に接続された第3PMOS(P3)とを備え、前記非
    反転入力端子(IN+)と前記反転入力端子(IN−)
    に入力された電圧を比較して、その比較結果を前記出力
    端子に出力するコンパレータにおいて、 前記第3PM
    OSのゲートと電源(Vcc)との間に、アノードが該
    電源(Vcc)側となるように接続された第1ダイオー
    ド(D1,D2)を備えていることを特徴とするコンパ
    レータ。
  4. 【請求項4】 前記第1PMOS(P1)のソースと電
    源(Vcc)との間に、アノードが該電源(Vcc)側
    となるように接続された第2ダイオード(D3,D4)
    を備えていることを特徴とする請求項3記載のコンパレ
    ータ。
  5. 【請求項5】 前記第2PMOS(P2)と前記第1ダ
    イオード(D1)の素子サイズの和が、前記第1PMO
    S(P1)の素子サイズと同じに設定されていることを
    特徴とする請求項3記載のコンパレータ。
  6. 【請求項6】 互いにエミッタが接続され、ベースが非
    反転入力端子(IN+)と反転入力端子(IN−)に接
    続された第1,第2のNPNトランジスタ(NPNT
    R)(TN1,TN2)と、コレクタが前記第1NPN
    TR(TN1)のコレクタに接続され、エミッタが電源
    (Vcc)に接続され、ベースとコレクタが接続された
    第1PNPトランジスタ(PNPTR)(TP1)と、
    コレクタが前記第2NPNTR(TN1)のコレクタに
    接続され、エミッタが電源(Vcc)に接続され、ベー
    スが前記第1PNPTR(TP1)のベースに接続され
    た第2PNPTR(TP2)と、エミッタが電源(Vc
    c)に接続され、ベースが前記第2PNPTR(TP
    2)のコレクタに接続され、コレクタが出力端子に接続
    された第3PNPTR(TP3)とを備え、前記非反転
    入力端子(IN+)と前記反転入力端子(IN−)に入
    力された電圧を比較して、その比較結果を前記出力端子
    に出力するコンパレータにおいて、 前記第3PNPT
    R(TP3)のベースと電源(Vcc)との間に、アノ
    ードが該電源(Vcc)側となるように接続された第1
    ダイオード(D1,D2)を備えていることを特徴とす
    るコンパレータ。
  7. 【請求項7】 互いにドレインが接続されて電源(Vc
    c)に接続され、ゲートが反転入力端子(IN−)と非
    反転入力端子(IN+)に接続された第1,第2のPチ
    ャンネルMOS(PMOS)(P11,P12)と、ド
    レインが前記第1PMOS(P11)のソースに接続さ
    れ、ソースが接地され、ゲートとドレインが接続された
    第1NチャンネルMOS(NMOS)(N11)と、ド
    レインが前記第2PMOS(P12)のソースに接続さ
    れ、ソースが接地され、ゲートが前記第1NMOS(N
    11)のゲートに接続された第2NMOS(N12)と
    ドレインが出力端子に、また抵抗を介して電源(Vc
    c)と接続され、ゲートが前記第2NMOS(N12)
    のドレインに接続され、ソースが接地された第3NMO
    S(N13)とを備え、前記非反転入力端子(IN+)
    と前記反転入力端子(IN−)に入力された電圧を比較
    して、その比較結果を前記出力端子に出力するコンパレ
    ータにおいて、前記第3NMOS(N13)のゲートと
    接地との間に、アノードが該ゲート側となるように接続
    された第1ダイオード(D11,D12)を備えている
    ことを特徴とするコンパレータ。
  8. 【請求項8】 前記第1NMOS(N11)のドレイン
    と接地との間に、アノードが該ドレイン側となるように
    接続された第2ダイオード(D13,D14)を備えて
    いることを特徴とする請求項7記載のコンパレータ。
  9. 【請求項9】 前記第2NMOS(N12)と前記第1
    ダイオード(D11)の素子サイズの和が、前記第1N
    MOS(N11)の素子サイズと同じに設定されている
    ことを特徴とする請求項7記載のコンパレータ。
  10. 【請求項10】 互いにエミッタが接続されて電源に接
    続され、ベースが反転入力端子と非反転入力端子に接続
    された第1,第2のPNPトランジスタ(PNPTR)
    と、コレクタが前記第1PNPTRのコレクタに接続さ
    れ、エミッタが接地され、ベースとコレクタが接続され
    た第1NPNトランジスタ(NPNTR)と、コレクタ
    が前記第2PNPTRのコレクタに接続され、エミッタ
    が接地され、ベースが前記第1NPNTRのベースに接
    続された第2NPNTRと、コレクタが出力端子に、ま
    た抵抗を介して電源(Vcc)と接続され、ベースが前
    記第2NPNTRのコレクタに接続され、エミッタが接
    地された第3NPNTRとを備え、前記非反転入力端子
    (IN+)と前記反転入力端子(IN−)に入力された
    電圧を比較して、その比較結果を前記出力端子に出力す
    るコンパレータにおいて、 前記第3NPNTRのベー
    スと接地との間に、アノードが該ベース側となるように
    接続された第1ダイオード(D11)を備えていること
    を特徴とするコンパレータ。
JP4482898A 1998-02-26 1998-02-26 コンパレータ Withdrawn JPH11242060A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019116764A1 (ja) * 2017-12-15 2019-06-20 富士電機株式会社 コンパレータと、そのコンパレータを用いた発振器回路

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2019116764A1 (ja) * 2017-12-15 2019-06-20 富士電機株式会社 コンパレータと、そのコンパレータを用いた発振器回路
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