JPS58213521A - コンパレ−タ回路 - Google Patents

コンパレ−タ回路

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JPS58213521A
JPS58213521A JP58093290A JP9329083A JPS58213521A JP S58213521 A JPS58213521 A JP S58213521A JP 58093290 A JP58093290 A JP 58093290A JP 9329083 A JP9329083 A JP 9329083A JP S58213521 A JPS58213521 A JP S58213521A
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transistor
voltage
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transistors
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    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
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    • H03K17/51Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used
    • H03K17/56Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices
    • H03K17/60Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices the devices being bipolar transistors
    • H03K17/603Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices the devices being bipolar transistors with coupled emitters
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/04Modifications for accelerating switching
    • H03K17/041Modifications for accelerating switching without feedback from the output circuit to the control circuit
    • H03K17/0412Modifications for accelerating switching without feedback from the output circuit to the control circuit by measures taken in the control circuit
    • H03K17/04126Modifications for accelerating switching without feedback from the output circuit to the control circuit by measures taken in the control circuit in bipolar transistor switches

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (技術分野) 本発明は、コンパレータ回路に関し、更に詳細には高利
得を有し高速でそして正確に差動入力信号を論理信号に
変換するコンパレータ回路に関する。
(背景技術) 当該技術分野において周知の如く、コンパレータ回路は
広い応用範囲を有する。例えば、入力信号の電圧レベル
が基準電圧と比軸され、コンパレータ回路の出力に論理
信号が発生される。その論理信号の論理状態は、人力信
号の電子レベルが基準電圧レベルよりも太きいか、又は
小場いかによって決定される。
ある型式のコンパレータ回路は少なくとも1つの中間段
及びレベル変換器を介して出力段に結合される入力段を
有することは当該技術分野において周知である。そのよ
うなコンパレータ回路の一例が、1980年12月の1
1!J′EE JourrLal ofSolid 5
tate C1rcuits、Vol、5C−15、A
 6のGe、orge Erdi著[A P’ast 
、Latching Com−parator for
 12−bit A/D  Applications
」に示されている。そのコンパレータ回路では、出力段
は一対のコモン・エミッタ・トランジスタを含み、その
ベース電極は第2段の出力に結合され、コレクタ電極は
一対のカスケード接続されたコモン・ベース・トランジ
スタに結合される。一対のカスケード接続されたトラン
ジスタの一方のコレクタはエミッタフォロア・トランジ
スタを介して出力トランジスタのベースに結合される。
その出力トランジスタのベース電極は抵抗を介して接地
されたエミッタ電極に接続され、その抵抗は出力トラン
ジスタが不導通状態にされるときベース電荷に対する受
動放電路を供給する。出力トランジスタのベース・エミ
ッタ抵抗上そのトランジスタのベースに接続された放電
抵抗との並列接続は、エミッタフォロア・トランジスタ
によって出力トランジスタに与えられるゲインを低下さ
せる。カスケード接続されたトランジスタの他方のコレ
クタ電極は、抵抗を介して電圧源に、またプルアップ・
トランジスタのベース電極に接続され、そのプルアップ
・トランジスタのエミッタとコレクタは電圧源と出力ト
ランジスタのコレクタとの間に接続される。そのプルア
ップ・トランジスタのベース電極回路の抵抗は、そのト
ランジスタのベース電極の固有容量と共に比較的大きな
時定数を生じ、出力トランジスタを導通状態に駆動する
のに必要な時間を増大させる。従って、そのコンパレー
タが使用されるとき、プルアップ・トランジスタのベー
ス電極回路の比較的大きな抵抗き出力トランジスタのベ
ース放電路の受動抵抗とがコンパレータ回路のゲイン及
び変換スピードを低下させる。
他のコンパレータ回路、例えば、1979年にAdva
ncecl Micro Devices社によって発
行された[Advancecl Micro Devi
ces Linear an、clInterface
 Data BookJの2〜27頁に記載されるもの
は、出力段の出力トランジスタのベース電極が出力段に
入力を供給する一対の差動コモン・エミッタ・トランジ
スタの一方のコレクタに接続される。このような回路で
は、出力トランジスタのベース電荷がその差動コモン・
エミッタ・トランジスタの一方のトランジスタのコレク
タ回路の比較的大きな抵抗を通して与えられ、回路の転
換スピードを低下させてし1う。更に、差動コモン・エ
ミッタ・トランジスタによって与えられる高周波ゲイン
は、そのトランジスタのベーストコレクタとの間のミラ
ー・キャパシタンス効果に゛よって制限され、回路の転
換スピードを限定してし1う。
(発明の概要) 本発明によれば、出力トランジスタと、入力信号に応答
して出力トランジスタのベースとコレクタ及びエミッタ
電極の一方と間に電圧を発生して人力信号に応じて出力
トランジスタを導通状態又は不導通状態に選択的に駆動
する差動増幅器と、電流源さ、該電流源に結合され入力
信号に応答して、出力トランジスタが導通状態から不導
通状態に駆動されるとき電流源を該トランジスタのベー
ス電極に電気的に結合し、出力トランジスタが不導通状
態から導通状態に駆動されるとき電流源をベース電極か
ら電気的に分離するスイッチング手段L、を有するコン
パレータ回路が提供される。
本発明の好適実施例においては、第2のプルアップ・ト
ランジスタが電圧源と出力トランジスタのコレクタ及び
エミッタ電極との間に直列に接続される。電IFj1M
とプルアップ・トランジスタのベース電極との間には抵
抗が接続される。スイッチング手段は出力トランジスタ
が不導通から導通状態に駆動されるとき電流源を抵抗に
結合する手段を含む。
捷だ、本発明の好適実施例によれば、一対のコモン・ベ
ース・トランジスタを含み、一対の抵抗を介して電圧源
に結合されるコレクタ電極を有するコンパレータ回路の
差動増幅器が提供される。
その抵抗の一方はそこに〜する電流に比例する電圧を発
生し、その電圧が出力トランジスタのベース電極にエミ
ッタフォロア・トランジスタを介して与えられる。第2
の抵抗は電田源吉プルアップ・トランジスタのベース電
極との間に結合される。
その第2抵抗はそこに流れる電流に比例する電圧を発生
し、その電圧はプルアップ・トランジスタのベース電極
に送られる。第2電流源が一対のトランジスタに結合さ
れる。出力トランジスタを不導通状態から導通状態に駆
動する入力信号に応答して、スイッチ手段が第1電流源
を出力トランジスタのベース電極から分離し、第2電流
源からの電流が第2抵抗を流れる間第1電流源を第2抵
抗に結合して、プルアップ・トランジスタに第2抵抗に
かかるバイアス電圧を供給する。第2抵抗を流れるバイ
アス電流は第1及び第2電流源からの電流を含み比較的
大きいレベルであるので、第2抵抗の値を比較的小さく
してプルアップ・トランジスタのために必要なバイアス
電圧を発生することができ、従って第2抵抗とプルアッ
プ・トランジスタの固有容量とから成る時定数を低下さ
せることができる。
(実施例の説明) 本発明を以下実施例に従って詳細に説明する。
第1図を参照すると、多段コンパレータ回路IOが示さ
れ、該回路は一対の入力端子14.16及び一対の出力
端子18.20を有する入力段12を含む。入力段12
の出力は第2段22の入力に結合される。バイアス電子
は電圧バイアス回路24によって入力段12及び第2段
22に供給される。第2段の出力は一対の出力端子26
.28に現われ、その出力はレベル・シフト′回路30
に送られる。こうして入力段12及び第2段22は入力
端子14.16に加えられる信号に対し所定のゲインを
与える。ここでは入力段12はゲイン20を与え、第2
段はゲイン25を与えて入力信号を500倍に増幅し、
出力端子26.28に出力する。しかし、その増幅され
た信号のDC電圧レベルは+Vcc(ここでは5ボルト
)に向ってシフトされ、従ってレベル・シフト回路30
が出力端子26.28に生じる増幅された信号のDCレ
ベルを負の方向にシフトすることは注目すべきである。
レベル・シフトされた信号はレベル・シフト回路30の
出力端子32.34に生じ、次に図示の如く出力段40
の一対の入力端子36.38に送られる。出力段40は
、一対の入力i)i@子゛36.38に送られる信号に
従って選択的に導通状態又は不導通状態に駆動される出
力トランジスタQOUT (ここではショットキ・トラ
ンジスタ)を含む。史に詳細には、入力端子14の電圧
が入力端子16の電圧よりもより正になると、出力トラ
ンジスタQo1.nは不導適状、態に、i駆動され、「
高」即ち論理1信号がコンパレータ10の出力31に発
生され、入力端子16の電圧が入力端子14の電圧より
も正になるとトランジスタQOUTが導通状態に駆動さ
れ、「低」即ち論理0信号がコンパレータ10の出力3
1に発生される。出力段40は、また、電流源42と該
電流@42に結合されるスイッチ44を含む。入力端子
36.38に送られる信号に応答して、スイッチ44は
、出力トランジスタが導通状態から不導通状態に駆動さ
れるとき出力トランジスタQOUTのベース電極に電流
源42を電気的に結合して、出力トランジスタがターン
・オフするときそのベース電荷を除去するだめの能動電
流シンク(sin、k)を供給する。
ここで、入力段12の細部を参照すると、入力段12は
入力端子14.16に夫々接続されたベース電極を有す
るづ対のコモン・エミッタ・トランジスタQ+、Q2を
有し、そのエミッタ電極は電流源50(ここでは2.2
5ミl+アンペア電流源)を介して−I’gg 電源(
ここては−5〜−15ボルト)に接続される。トランジ
スタQ1、Q20コレクタ電極は、図示の如くカスケー
ド接続された(即チコモン・ベースの)一対のトランジ
スタQ3、lQ4のベース電極に接続される。ショット
キ・ダイオードSいS2は図示の如くトランジスタQ3
、Q4のコレクタの間に反対極性で接続され、トランジ
スタQ3、Q4のコレクタ間の電圧の振幅を制限する。
トランジスタQ3、Q4のベース電極は電圧バイアス回
路24を介して+VCc電源に接続される。トランジス
タ(1;)3、Q4のコレクタ電極は出力端子18.2
0で一対の抵抗l?1、l?2に夫々接続される。抵抗
R,,R2は端子21て一緒に/ 接続され、その端子21は電圧バイアス回路24を介し
て+Vcc電源に接続される。
出力端子18.20の増幅された信号は第2段22に送
られる。第2段22は一対のコモン・エミッタ・トラン
ジスタQ5、Q6 を含み、そのベース電極は夫々出力
端子18.2oに接続され、工ミッタ電極は電流源52
(ここては2.0ミリアンdア電流源)を介して−Vl
屯源に接続される。
一対のカスケード接続されたコモン・ベース・トランジ
スタQ7、Q8はトランジスタQ6、Q6のコレクタ電
極に接続され、そのベース電極はバイアス回路24に接
続される。ショットキ・ダイオードS 3 、R4は反
対極性でトランジスタQ1、Qsのコレクタ電極間に接
続されてその間の電圧振幅を制限する。トランジスタQ
7.Qsのコレクタ電極は夫々出力1喘子26.28に
接続され、捷た、抵抗R3、R4を介して+VCcに接
続される。
バイアス回路24は、トランジスタQ7、Q8を飽和状
態にしないでできるだけ+VCCに近い電圧をトランジ
スタQ7.Qsのベース電極に供給するように配置され
る。トランジスタQ7、Qsのベースには、直列接続さ
れた抵抗Ra 及びショットキ・ダイオードS5にシャ
ント接続された抵抗Rb  によって電圧が確立される
。トランジスタQ7、Q8のベース電極はショットキ・
ダイオードs9のアノードに接続され、そのカソードは
゛を流源57 ヲ介して−VEEに、そしてトランジス
タ喝のベースに接続される。トランジスタ喝のコレクタ
は+Vccに接続され、エミッタはトランジスタQ3、
Q4のベース電極に、そして電流源59を介して−VE
P2に接続される。トランジスタQ7、Q8の飽和を防
止するために、そのベース電極に発生される電圧は、ト
ランジスタQ8、Q9 のいずれかのコレクタ電極がそ
のベース電極の電圧よりもVBF2/2ボルト(VBE
はベース・エミッタ接合電圧降下、ここでは0.7ボル
ト)以上低く(より負になる)ならないように、される
。即ち、飽和を防jトするために、  トランジスタQ
B、Qoのベース・コレクタ接合は順方向にバイアスさ
れない。
バイアス回路24を更に詳述すると、捷ず、トランジス
タQ7、Qsの1つ、ここではトランジスタQ8 (従
ってトランジスタQ6)が導通し、電流源52によって
ほぼ全電流が与えられているときの第2段22の等節回
路は第2図のようになる。
第2図に示されるように、電流源52は、抵抗R4と抵
抗R8及びショットキ・ダイオードs4さを有する並列
回路網53を介して電圧源+Vccに結合される。この
ようにトランジスタQ8が導通するき、ダイオードS4
のアノードS4 (従ってトランジスタQ8のコレクタ
電極)の電圧はvcc ’−VP となる。ここでT/
’p=(ム、 R3−VBt ) R4/(R3十l?
4)で、T/’84はショットキ・ダイオードS4の電
圧降下、そしてI52は電流源52によって供給される
電流である。へ再び第1図を参照すると、並列回路53
′が+VccとトランジスタQ7.Qsのベース電極と
の間に接続される。並列回路53′は、+ Vcc 及
U )ランジスタQ7、Q8のベース電極トの間に接続
される抵抗Rbと、それと並列の抵抗I?。及び直列に
接続されたショットキ・ダイオードS、吉f:浮んでい
る。ここて、並列回路53′はショットキ・ダイオード
SOt!=電流源57とを介して−VF、PCに接続さ
れることが注目される。この電流源57によって与えら
れる電流はI57である。更に、電流源52及び57は
半導体基板に、周知の態様で熱的にそして工程において
同等に形成される。更に、I57は152の%即ち0.
5ミlJアンイアである。まだ、抵抗Rα及びR1,の
値は夫々抵抗lら、 R4の抵抗値の4倍で、R(L−
Rb−4R3=4R4てあり、ショットキ・ダイオード
S、の面積はダイオードS 3 、R4の各々の%でV
s3=Vs4−VS2である。更に、すべての抵抗l?
。、Rh、 R3及びR4はダイオード’::I 3 
、R4及びs、吉同様にすべてが熱的に調和して同一の
チップ上に形成される。それによって、ショットキ・ダ
イオードS5(従ってトランジスタQ7、Q8のベース
)ノバイアス電圧はVCCVP’となる。ここで、VF
6−(I、7R(L−VS2)Ra/(l?。+Rb)
てVS2  はショットキ・ダイオードS、の電圧降下
である。従って、I 57−(I52 /4 )、R(
7,= Rb= 4 Rs = 4 R4、及びVS4
 =VS5であるのでVP’ −VP となる。捷だ、
並列回路53′はトランジスタQ7、Q8(Dベース電
極のバイアス電圧がショットキ・ダイオードs3、R4
の導通している方のアノード(即ち、トランジスタQ7
、Q8の導通している方のコレクタ)の電圧とほぼ等し
くなるようにされるので、トランジスタに)?−08が
飽和するのを防止する。更K。
抵抗R3、R4及びダイオードS3、R4の工程による
特性の変動は、抵抗Ra、 /i!b及びダイオード8
5におけるものと同等になりR3、R4、S 3、S 
4の特性の差によるトランジスタQ7.Q8のコレクタ
キーI−VcCとの間に生じる電子変動は、抵抗R,,
Rb及びダイオードS、の特性の変動と対応して補償さ
れる。その結果、トランジスタQ7 Qsのベースのバ
イアス電圧は、R3、R4、R3及びR4の特性の差異
にもかかわらず、トラン2スタQ1、QBの導通してい
る方のコレクタ電極の電圧に対し一定に維持される。換
言すれば、並列回路53′(第1図)は、l・ランジス
タQ7、QBの一方が完全に導通しているときのその等
価回路53(第2図)に置き換えられ、トランジスタQ
7、QBのベース電極のバイアス′「に圧は、抵抗R5
、R4及びダイオードS3. R4の処理過程の構成差
異にもかかわらず、トランジス、りQ7.QBの導通し
ている方のコレクタ電極の電圧にほぼ等しくなる。この
ように、トランジスタQ7、QBのコレクタ・ベース接
合は順方向にバイアスされることが阻止され、従って処
理過程て生′じる変動によっても飽和されない。このよ
うな観点から、トランジスタQ7、QBのベース電極の
バイアス電圧は、トランジスタQ7、QBを飽和させる
ことなく、+Vccに可能な限り近づけられ、+Vcc
とトランジスタQ7、QBのベース電極との間に正確な
バイアス回路53′が設けられるので、その段のコモン
・モード(又はグイナミノク動作範囲)は最大になる。
トランジスタQ7、Qsの飽和を防止するために回路5
3′が設けられ、トランジスタQ5、Q6の飽和を防止
するためにダイオードI)I及びR6が設けられる。こ
うして、トランジスタQ7、QBの導通しているエミッ
タ電極(故に、トランジスタQ s 、 Q 6の導通
している方のコレクタ電極)は、そのベース電極よりも
VBKだけ低いので、トランジスタQ、、Q、のベース
電極のバイアス電圧を(Vcc−Vp’−、VBE)に
制限してそれらの飽和を防止する必要がある。トランジ
スタQ s 、Q 4のうちの一方が導通する場合、例
えばトランジスタQ4が導通しているときを考えてみる
。電流は、ダイオードD1、ダイオードS6、抵抗R2
、そして抵抗R1吉これに直列のダイオードS2に流れ
る。抵抗R1の抵抗値は、その抵抗R1の電圧降下が回
路53′の抵抗Ra のm:圧降下と等しく、そしてR
6の電圧降下がダイオードS5の電圧降下に等しくなる
ように選ばれる。更に、トランジスタQ、のコレクタと
そのベースとの間の付加的Vlを与え、トランジスタQ
7 (又はトランジスタQ8)のベースとエミッタ電極
間の降下と調和させるだめに、ダイオードD1が設けら
れる。即ち、トランジスタQ7のベース・エミッタ接合
の電圧降下はダイオードD1によって追従され、トラン
ジスタQ5のベース電極のバイアス電圧よりもVBF!
:たけ低く、従ってトランジスタQ5 (父はトランジ
スタQ6)のベース電極のバイアス電1■は(Vcc−
VF6−17Bg )と等しくなる。即ち、トランジス
タQ、のコレクタの電圧に等しくなって、トランジスタ
Q。
の飽和を防止する。同様に、トランジスタQ6は、抵抗
R2を抵抗/l’、(!:等しく、そしてダイオードS
、の電圧降下をダイオードS2の降下と等しく選ぶこと
によって飽和するのを防止される。
トランジスタQ 3、Q 4 の飽和を防止するために
、ダイオードS、及びトランジスタQa のp −n、
接合が用意される。ダイオードS、とトランジスタQa
のp−’−n接合の総電王降下はダイオードDIとショ
ットキ・ダイオードS6の総室圧降下に等しくされ、ト
ランジスタQ3、Q4のベース電極ノバイアス電Eはト
ランジスタQ3、Q4 の導通し°ている方のコレクタ
のバイアス電圧に等しく、又はそれよりも少し負にされ
、そのトランジスタの飽和を防止している。にで、端子
21の電圧は+Vccよりも1,2ボルト低い。トラン
ジスタQ7、QBのベース電極とトランジスタQ3.Q
4のベース電極との間の電圧はここては1.2ボルトで
ある。
そしてトランジスタQ7、QBのベースの電圧ハ(VC
C−0,9ボルト)である。
レベル・シフト回路30は端子26.28に発生される
信号のDCレベルを負の方向に、ここては7.0ボルト
だけシフトする。そして、このレベル・シフト回路30
は一対のトランジスタQ、、Qloを含み、そのベース
電極は端26.28に夫り接続され、コレクタ電極はと
もに+Vccに接続される。トランジスタQQ%QIO
のエミッタ電極はトランジスタQl+ 、’Q+2のエ
ミッタ電極に夫々接続される。トランジスタQ10、Q
10は一緒に+VCCに接続されるコレクタを有する。
トランジスタQ11 、Ql□のベース電極は出力端子
32.34に夫々接続される。端子32.34は、電流
源60及び一対の抵抗n5、R6(ここでは1,5にオ
ーム)を夫々介して−VEF、ニ接続される。そして、
トランジスタQn、Q+□はツェナーダイオードとして
接続され、エミッタ・ベース接合間に所定の一定電圧降
下(ここでは6.3ボルト)を供給し、従ってトランジ
スタQo、Q+。のベース・エミッタ接合の0.7ボル
トの降下を考えると、出力端子26.28の信号のDC
レベルは一定の7.0ボルトだけ負の方向にシフトされ
る。ツェナー・トランジスタCh r 、Q12 Kよ
って与えられる有限の抵抗値のため、その抵抗値と抵抗
R1及びR6とによって電圧分割器の効果が生じ、その
結果、ここでは0.85ノ「ケイン」がレベル・シフト
回路30によッテ与えられる。
出力段40は、一対のコモン・エミッタ・トランジスタ
Q13、Q + 4を含み、そのベース電極は入力端子
36.38に夫々接続される。そのトランジスタQ+3
 、Q14のエミッタ電極は電流源70(ここでは3ミ
リアンイア電流源)を介して−VEEに接続される。ト
ランジスタQ+3、Q10のコレクタ電極は一対のカス
ケード接続されベースを接地したトランジスタQ+5%
 Q16とスイッチ44に図示の如く接続される。(こ
こで、トランジスタQ1aはショットキ・トランジスタ
であることは注目すべきである。)トランジスタQ+5
、Q+6のコレクタ電極は端子72.74で一対の抵抗
R7、R8に夫々接続される。抵抗R7、R8はトラン
ジスタQ2゜、Q21の夫々のエミッタ・コレクタ電極
を介して一トVCCに接続される。トランジスタQ2o
、Q2+のベース電極は適当な出力段電圧バイアス回路
75に接続され、該回路は電流源76、抵抗R34,1
IKI2、R13、RI4、R27、I?43 及びト
ランジスタQ22、Q23を含み、これらはトランジス
タQ20のエミッタ電極に一定電If(ここでは2.0
ボルト)を供給し、トランジスタQ21のエミッタ電極
に一定電圧(ここでは3.4ボルト)を供給する。端子
72はエミッタフォロア・トランジスタQI7のベース
に接続され、5亥l・ランジスタのコレクタ電(傘は+
VCCに、エミッタ電極は端子76で出力トランジスタ
QOUTのベース電極に抵抗n、(ここては300オー
ム)を介して接続される。端子74はプル・アップ・ト
ランジスタQ+sのベース電極に接続サレ、このトラン
ジスタのコレクタは+VCcIFニー、エミッタは出力
端子31でトランジスタQOUTのコレクタに接続され
る。トランジスタQOUTのベース電極がエミッタフォ
ロア・トランジスタQa7のエミッタにショットキ・ダ
イオードSho を介して接続され、トランジスタQ6
゜のエミッタが抵抗/i’loを介して接地に接続され
ることも注目すべきである。トランジスタQ67のベー
ス電極はバイアス回路、75に接続され、コレクタは」
−VCCに接続される。ここで、バイアス回路75はト
ランジスタQ67のエミッタに一定電圧(ここでは0.
7ボルト)全発生する。
スイッチ44は一対のコモン・エミッタ・トランジスタ
Q611%Q69を含み、トランジスタQasのベース
電極はトランジスタQ+3のコレクタ電極に接続され、
トランジスタQ69のベース電極はトランジスタQes
のコレクタ電極とトランジスタQ+4のコレクタ電極の
両方に接続される。トランジスタQ a oのコレクタ
電極は端子76でトランジスタQOUTのベース電極に
、トランジスタQas、Q611のエミッタ電極は電流
源42を介して−vlI:wに接続される。
出力段40の小信号ゲインを考える古、電流源70によ
って発生される電流11の半分即ちIl/2がトランジ
スタQ + s、Q、4のコレクタ電極に流れる状態に
あると考えられる。そして、入力端子36.38の電圧
にコモン・エミッタ・トランジスタQ + s、Q10
によって与えられるゲインが約1であるとき、入力端子
36及び端子72間のカスケード接続されたトランジス
タQ+sによって与エラれるゲインは=(gmIs I
lt ) / 2で表わされる。ここでgmIsはトラ
ンジスタQ + s の相互コンダクタンスで、R7は
抵抗R7の抵抗値である。同様に、端子74と入力端子
38との間のカスケード接続されたトランジスタQ16
によって与えられるゲインは、−(gm+a IIs 
)/ 2によって表わされる。ここて9m+6  はト
ランジスタ’I’+6の相互コンダクタンスて、R8ば
抵抗/?sの抵抗値である。更に、端子76と端子36
との間のトランジスタQ a oに与えられるゲインは
(gゎo l?、9) /2てあり、ここてg帳0はト
ランジスタQaoの相互コンダクタンスてl?。は抵抗
R9の抵抗値である。出力段の全ゲインは出力トランジ
スタQOUTのベースとコレクタさの間に送られる信号
に与えられるゲインの代数和として表わされるので、そ
の全ゲインは〔gア、1511t−トg ry+、+a
 Rs +9ゎ、61ン、〕/2て表わされる。
一般に、トランジスタの相互コンダクタンスはI7/V
7、I−トランジスタのエミッタ電流、vT =IC1
′/qで表わされ、ここでKはボルツマン定数、Tは絶
対温度、qは電荷である。これから、全体の小信号ゲイ
ンは〔(11I?4/2VT)+(I、+12)R8/
2VT+(I2R,)/2VT〕/2で表わされ、I2
は電流源42によって発生される電流である。電流源4
2は小信号ゲインを(22亀)/4VT+I2R8/4
VTだけ増大させることは注目される。
ここで、回路10の動作を説明する。1ず、入力段12
、第2段22及びレベル・シフト回路30を説明する。
入力端子14の電圧が入力端子16の電圧よりもより正
であるとき、トランジスタQ2が不導通モードにある間
トランジスタQ1は導通する。そして、端子20の電圧
が端子18の電圧よりもより正となる。入力端子18.
20の電圧に応答して、トランジスタQ、が不導通モー
ドに、トランジスタQ6が導通モードにおかれ、端子2
6の電圧を端子28に発生される電圧よりもより正にす
る。端子26.28に生じる電圧のDCレベルはレベル
・シフト回路30によっテ負の方向にシフトされるが、
端子32(従って端子36)の電圧は端子34(従って
端子38)の電圧よりも依然圧である。それによって、
入力端子36は端子38よりも正になる。一方、入力端
子16の電圧が端子14の電圧よりも正であると、トラ
ンジスタ02及びQ、は導通し、トランジスタQ、、Q
6は不導通となり、端子34(従って端子38)の電圧
は端子32(従って端子36)の電圧よりも正になる。
次に、出力段46について説明すると、端子36の電圧
が端子38の電圧よりも正であると、トランジスタQ 
H3には電流源70によって発生される電流I+  (
ここではBmA)のほとんど全部が流れる。電流I、が
トランジスタQ + sのコレクタ・エミッタに流れて
、トランジスタ(rh5及びQ ta間に比較的大きな
ベース・エミッタ電圧差を生じさせ、その結果トランジ
スタQaaが電流源42によって発生される電流I2 
(ここでは2mA)のほとントを流すことになる。トラ
ンジスタQ1□のベースはLRtCtz7は抵抗R7の
抵抗値)にほぼ等しい電圧に引き下げられ、出力トラン
ジスタQOUTのベース充電源をターンオフする。出力
トランジスタQOUTのベースに存在する電荷は電流源
42を介して急速に放電される。即ち、スイッチ44は
電流源42をトランジスタQoUTのベースに電気的に
結合し、出力トランジスタQOUTに対し能動的ベース
電荷放電回路を提供する。出力トランジスタQOUTの
ベースが放電した後、ソース42の電流I2は+Vcc
からショットキ・ダイオードSho、  )ランジスタ
Q6□、抵抗R0及びトランジスタQ17のコレクタ・
エミッタを介して流れる。
ダイオードSloは出力トランジスタQOUTのベース
電極の電圧振幅を1つのショットキ電圧降下(約0.5
ボルト)に制限する。トランジスタQCgのプルアップ
効果によって出力31の電圧は」−VCCV’向って正
方向に上昇し、トランジスタQ+8のベース電極は3.
4ボルトになる。
一方、端子38の電圧が端子36の電圧よりも正になる
と、源70の電流11はトランジスタQ+4、Q+aに
流れる。この状態において、スイッチ44は電流源42
をトランジスタQ+aのエミッタに電気的に結合し、電
流源42を端子76から電気的に分離する。こうして、
電流I2はトランジスタQI6のエミッタ・コレクタ電
極に流れる。従って、抵抗R8を流れる全電流は11+
12となる。
トランジスタQ17のベース電極は端子72の電圧に向
ってプルアップされる。トランジスタQ17は電流制限
抵抗R0を介して出力トランジスタQOUTノヘースを
充電する(トランジスタQ69のコレクタ・エミッタ電
極はオーブン回路にされることに注目)。出力トランジ
スタQOUTは飽和に向って駆動され、そのコレクタ電
工は、トランジスタQoUTの内部ベース・コレクタ・
ショットキ・ダイオードによってトランジスタに)OU
Tがクランプされる迄、接地に向って降下する。トラン
ジスタQlfl及び抵抗R8を流れる電流(It + 
b )はトランジスタQuのベース上のスルーレート’
を増加させ出力31の電圧を降下させることは注目すべ
きである。更に、抵抗R8には比較的大きな電流(即ち
、11+12)が流れるので、その抵抗値を小さくして
トランジスタQ+sのベースに適正な電圧を発生するよ
うにすることができ、故に回路の時定数(その抵抗さプ
ルアップ・トランジスタQ+sの固有容量によって与え
られる)を低下することができる。
本発明を以上実施例に従って説明したが、本発明の範囲
内て他の実施例を採用するこ吉が可能であることは当業
者には明らかである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明によるコンパレータの回路図であり、承
2図は該コンパレータに含1hる増幅段の等価回路を示
す。 (符号説明) 10:コンパレータ回路 12:入力段 22:第2段 24:電圧バイアス回路 30ニレベル・シフト回路 40:出力段 44:スイッチ

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (a)  出力トランジスタと、 (b)入力信号に応答し、該入力信号に従って前記出力
    トランジスタを導通状態又は不導通状態に選択的に駆動
    する電圧を出力トランジスタのベース及びコレクタ又エ
    ミッタ電極の1つとの間に発生する装置と、 (c)電流源と、 (d)  前記電流源に結合され前記入力信号に応答し
    て、前記出力トランジスタか導通状傅から不導通状態に
    1駆動されるとき出力トランジスタのベース電極に前記
    電流源を電気的に結合するスイッチ装置と、 から構成されるコンパレータ回路。
JP58093290A 1982-05-26 1983-05-26 コンパレ−タ回路 Granted JPS58213521A (ja)

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US4506176A (en) 1985-03-19
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