JPS59122219A - 比較器 - Google Patents

比較器

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JPS59122219A
JPS59122219A JP23341382A JP23341382A JPS59122219A JP S59122219 A JPS59122219 A JP S59122219A JP 23341382 A JP23341382 A JP 23341382A JP 23341382 A JP23341382 A JP 23341382A JP S59122219 A JPS59122219 A JP S59122219A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
transistor
transistors
voltage
channel
comparator
Prior art date
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Pending
Application number
JP23341382A
Other languages
English (en)
Inventor
Yoshihisa Shioashi
塩足 慶久
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP23341382A priority Critical patent/JPS59122219A/ja
Publication of JPS59122219A publication Critical patent/JPS59122219A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K3/00Circuits for generating electric pulses; Monostable, bistable or multistable circuits
    • H03K3/02Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses
    • H03K3/353Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use, as active elements, of field-effect transistors with internal or external positive feedback
    • H03K3/356Bistable circuits
    • H03K3/356104Bistable circuits using complementary field-effect transistors

Landscapes

  • Manipulation Of Pulses (AREA)

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】 〔発明の技術分野〕 本発明は0MO8(相補型絶縁ゲート電界効果トランジ
スタ)よりなる比較器に関する。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
従来、この種の比較器としては、たとえば第1図に示す
ように電源VDDを第1の電源端子11に接続し、第2
の電源端子12をたとえば接地している。そして基準入
力端子13に基堕′区圧VRを印加し、比較入力端子1
4KJtitR入力■1を印加するようにしている。そ
して15は差動増幅回路で差動対をなすNチャネルのト
ランジスタT、、T、mよびNチャンネルの定電流源ト
ランジスタT3ならびにPチャンネルの負荷トランジス
タT、、T、を図示のように接続し、16はCMOSイ
ンバータ、17は比較出力端子である。
このような比較器では、入力比較電圧V、が基準電圧V
Rより高いとき、トランジスタT2のトレインがほぼ接
地電位(10ルベル)ニ近くなるので、インバータ16
の出力は電源電圧(°1“レベル)になる。逆に入力比
較電圧■。
が基準電圧VRより低いとき、トランジスタT1のドレ
インがほぼwet レベルに近くなり、したがって、ト
ランジスタT、がオンし、そのドレインが11ルベルに
なるので、インバータ16の出力は10ルベルになる。
ところで、上記差動増幅回路15は、基本的にアナログ
回路として動作するので、CMO8回路の特徴である低
消費電力を活かせない欠点があった。また、上記差動増
幅回路15は、使用素子の精密な設計および製造工程管
理を行なえば所望の特性を得ることが可能ではあるが、
素子の変動に対する特性の変動が非常に敏感であり、か
つLSI(大規模集積回路)化に際してチップ上の占有
面積が大きくなる欠点があった。
このような欠点を除去するために、ダイナミック駆動型
のCMO8比較回路を用いることによって、低消費電、
力であって、素子の設計が容易であり、LSI化に好適
な第2図に示すような比較器が考えられている。
すなわち、第2図において、2ノは比較回路、22およ
び23は2人カッアゲート、24および25はインバー
タであり、それぞれCMO8よりなる。上記ノアゲート
22.23はR〜Sフリップフロップ26を形成するよ
うに接続され、C,、C4はコンデンサであるが、第2
図の回路をIC化する場合には浮遊容量を利用してもよ
い。
前記比較回路2ノにおいて、T1〜T4はNチャンネル
トランジスタ1.T、およびT6はPチャンネルトラン
ジスタであり、このトランジスタT、、T、はソースが
第1電?liF!端子31(電・ン #電圧VDDが印加される)に接続されいる。上記トラ
ンジスタT、、T6の各ドレインに対応して前記トラン
ジスタT、、T、のドレインが接続され、このトランジ
スタT、、T、の各ゲートは対応して基準入力端子27
(基準電圧VRが印加される)、比較入力端子28(比
較成田■1が印加される)に接続されている。そして、
上記トランジスタT、、T、の各ソースは対応してトラ
ンジスタT3 、T、のドレイン・ソースA’スを介し
て第2電源端子29(本例では接地している)に接続し
、このトランジスタT、。
T4のゲートは前記クロック入力端子32に接続してい
る。
そして、前記トランジスタT、、T、のドレイン相互接
続点(ノード)A1 トランジスタTa、T2(7)ド
レイン相互接続点()−ト)Bは前記フリップフロップ
26のリセット入力端R1セット人力端Sに接続し、こ
の人力端R9Sは対応してコンデンサC1、C2を介し
て接地している。また上記フリップフロップ26の出力
端Qおよび出方端Qは、対応してコンデンサC3、C4
を介して接地され、出力端Qはインバータ24.25を
介して比較出方端子3゜に接続されている。
次に上記構成における動作を第3図を参照して説明する
。クロック入力端子23にたとえば第3図に示すような
りロックA’ルスφが印加されるものとし、第3図に示
すよう九基準電位VJ?に対して比較電圧Vlが高い値
から低い値へ変化した場合を考察する。
(イ)クロックφがロウレベル(’0’レベル)ノ期間
工、1/においては、トランジスタT5゜T6はオン、
トランジスタT、、T4はオフになり、ノードA、Bは
電源端子31からトランジスタT、pTtk通じてプリ
チャージされて電源電圧VDD(’1’レベル)になっ
ており、コンデンサC1p”tは充電される。
したがって、フリッププロップ26のノアゲート22.
23はそれぞれMOルベルを出力し、出力端Q、Qは第
3図に示すように0”レベルになり、比較出力端子30
の比較出力V。
は第3図に示すように′0ルベルである。
(C:l)  Vr>VRであってりσツクφがノ・イ
レベル(11ルベル)の期間Hにおいては、トランジス
タT11  + T−6がオフ、トランジスタT、。
T4がオン、トランジスタT1 、T2はVR。
Vlに応じて前記コンデンサCs  z Ct  (前
述したように1期間に充電されている)から゛の放電電
流が流れる。なお、予めトランジスタT31″TJ4同
志、トランジスタT1+Tl同志の寸法(望ましくはさ
らに電流の流れる方向)を厳密に同じくするように設計
しておき、さらにコンデンサC1、C,同志、コンデン
サC3、C,同志の容量が厳密に同じになるように設計
しておけば、VI=VRのとき前記ノードA、Bの放電
電圧波形は等しくなるが、上記VI>、VRの条件では
第3図に示すようにノードBがノードAよりも放電速度
が速い。このため、ノードBの電圧がノードAの電圧よ
りも早くプリップフロップ26の閾値電圧VT)Iに達
するので、フリップフロップ26はセット入力端Sのt
it入力により出力端Qが11ルベルになり、このため
出力端Qはリセット入力端Rの入力(ノードAの電圧)
に無関係に90ルベルになる。したがって、このとき比
較出力端子30には21ルベルの比較出力が得られる。
(ハ) Vf>VRであってクロックφがノーイレペル
の期間■′においては、上述←)のときに準じた動作が
行われるが、この場合はトランジスタT1の方にトラン
ジスタT、よりも大きな放電電流が流れ、ノードAがノ
ードBよりも放電速度が速い。したがって、フリップフ
ロップ26はリセット入力端只の101人力により出力
端Qが11ルベルになり、このため出力端QはIO″レ
ベルになり、比較出力端子30には102レベルの比較
出力が得られる。
上述したような第2図の比較器によれば、比較回路21
はクロックパルスφによりダイナミック駆動されるので
、電信端子31と接地端との間に貫通電流が流れること
はなく、フリッププロップ26に直流電流が流れるのは
、ノードA、Hの電圧のうち放電速度の速い方の電圧が
枚重開始からフリップフロップの閾値に達するまでの僅
かの時間(第3図中Δt1 、△11  )であるが、
コンデンサC1,C,は通常1 pF程度であって、充
電電荷は少ないので、上記比較器はCMO8回路の特徴
を失なうことなく消費電力は低くて済む。
しかも、前述したようにトランジスタT1 。
T、同志、トランジスタT3 、T4同志を等しく設計
することは、集積回路においては容易である。
なお、上記した第2図の比較器においては、トランジス
タTI+T!がカットオフしない範囲、つまりトランジ
スタT、、T、に電流が流れる条件は、Nチャンネルト
ランジスタの閾値電圧をVTHNで表わすとVDD〜V
 THNであり、換言すれば比較可能な電圧レンジはV
DD〜VT)INに限定される。たとえばV’l’HN
 = 1. OVとすると、1.0V以下の電圧ではト
ランジスタT、、Ttがオンしないため比較できない。
〔発明の目的〕
本発明は上記の事情に!みてなされたもので、比較可能
な電圧レンジをOV〜電源電圧まで拡大し得る比較器を
提供することにある。
〔発明の概要〕
すなわち、本発明は基準電圧および比較電圧を与えるト
ランジスタ部をP、Nチャンネルトランジスタの並列接
続にしたことを特徴とするものである。
〔発明の実施例〕
以下、図面を参照して本発明の一実施例を詳細虻説明す
る。
第4図に示す比較器は、第2図を参照して前述した比較
器に比べてNチャンネルトランジスタTI 、T2にそ
れぞれ並列にPチャンネルトランジスタT1’+T2′
を付加接続し、トランジスタT、/のゲートにトランジ
スタT1 と同じく基準電圧VRを印加し、トランジス
タT 、 /のゲートにトランジスタT2と同じく比較
電圧Vlを印加する比較回路21′を用いた点が異なり
、その他は同じであるから第4図中第2図と同一部分は
同一符号を付してその説明を省略する。
上記比較器における動作は、第2図を参照して前述した
動作とほぼ同様であるが、さらに上記付加接続されたト
ランジスタT、’、T、/による動作が得られる。すな
わち、電圧入力VI。
VRがNチャンネルトランジスタの閾値電圧V THN
より犬永い場合は、前進したようにQ出力は■■〉VR
のとき’1” 、 1(VRノドきl□wになる。これ
に対してVI、VRがV’rf(Nより小さい場合、た
とえばVT)(N=+ 1. OV 、 VR=+0:
5 V 、 Vr=+Q、2 Vあるいは+0.7Vの
場合、NチャンネルのトランジスタT19T2がカット
オフするが、PチャンネルのトランジスタT1’ + 
Tt’はトランジスタT、、T、がオン状態のプリチャ
ージ期間、トランジスタT5 rT6がオフ状態のディ
スネチャージ期間ともオン状態になる。したがって、こ
の場合も正帛な比較動作が行なわれ、Q出カ端および比
較出力端子30にはv■〉VRのとき111、VI<V
Rのと、=’o’レベルが得られる。
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、
第5図に示すように上記実施例の各トランジスタを異な
る導電型のものに置換、すなわちNチャンネルトランジ
スタテ8+フ4をPチャンネルトランジスタテ8’rT
4′に、またPチャンネルトランジスタテ51T6をN
チャンネルトランジスタTB’ 、T e’に置換する
と共忙、フリッププロップ26のノアゲート22゜23
をナントゲート22’、23’に置換してもよい。この
場合は、クロックφがwl”のときブリヂーヤージされ
、クロックφが101のときコンデンサC1、C2がら
放電される。
〔発明の効果〕
上述したような比較器によれば、Pチャンネルトランジ
スタとNチャンネルトランジスタとを並列接続し、この
両トランジスタの各ゲートに入力電圧(基準電圧、比較
室EE)を印加するよう如したので、入力電圧の大きさ
が上記並列トランジスタの一方のトランジスタのカット
オフ範囲内であっても他方のトランジスタをオン駆動す
ることが可能になる。したがって、電圧比較動作が可能
な入力電圧範囲、つまり比較器の動作範囲を広くするこ
とができ、本例では。■〜VDDまでの動作南回を得て
いる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の比較器を示す回路図、第2図は従来考え
られている比較器を示す回路図、第3図は第2図に示す
回路の動作を説明する波形図、第4図は本発明に係る比
較器の一実施例を示す回路図、第5図は他の実施例を示
す回路図である。 26°°R〜Sフリツプフロツプ、29,3i・・・電
源端子、32川クロツク入カ端子、T、〜T6  + 
T1 ’ r T 2’−)ランジスタ。 出願人代理人  弁理士 鈴 江 武 彦第1図 第3図 Vo巴カ 第4図 第5図

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)  第1電源端子にそれぞれ一端が接続された第
    14’亀型のトランジスタTs 、T6と、第2電源端
    子にそれぞれ一端が接続された第24電型のトランジス
    タT、、T、と、これらの各トランジスタのゲートにク
    ロックパルスを供給する手段と、前記トランジスタT5
    +T3の各他端間に挿入されると共に互いに並列接続さ
    れ、それぞれのゲートに基準電圧VRが印加される第1
    導電型のトランジスタIll、/および第2導電型のト
    ランジスタT、と、前記トランジスタT、、T4の各他
    端間に挿入されると共に互いに並列接続され、それぞれ
    のゲートに比較電圧■■が印加される第2導電型のトラ
    ンジスタT11および第1導電型のトランジスタT2と
    、前記トランジスタT、、T、の各他端に対応して一対
    の入力端が接続されるR−8フリツプフロツプとを具備
    することを特徴とする比較器。
  2. (2)  前記第1導電型のトランジスタは、Pチャン
    ネルの絶縁ゲート型電界効果トランジスタであり、第2
    導電型のトランジスタはNチャンネルの絶縁ゲート型電
    界効果トランジスタであることを特徴とする特許請求の
    範囲第1項記載の比較器。
  3. (3)  前記第1導電型のトランジスタは、Nチャン
    ネルの絶縁ゲート型電界効果トランジスタであり、第2
    4電型のトランジスタはPチャンネルの絶縁ゲート型電
    界効果トランジスタであることを特徴とする特許請求の
    瞳囲第1項記載の比較器。
JP23341382A 1982-12-28 1982-12-28 比較器 Pending JPS59122219A (ja)

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JP23341382A JPS59122219A (ja) 1982-12-28 1982-12-28 比較器

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ID=16954668

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1278305A3 (en) * 2001-07-19 2006-01-11 Fujitsu Limited High-speed signal transmission

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP1278305A3 (en) * 2001-07-19 2006-01-11 Fujitsu Limited High-speed signal transmission

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