JPS6251008B2 - - Google Patents

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JPS6251008B2
JPS6251008B2 JP4381579A JP4381579A JPS6251008B2 JP S6251008 B2 JPS6251008 B2 JP S6251008B2 JP 4381579 A JP4381579 A JP 4381579A JP 4381579 A JP4381579 A JP 4381579A JP S6251008 B2 JPS6251008 B2 JP S6251008B2
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JP
Japan
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output
inverter
input
signal
switching element
Prior art date
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JP4381579A
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Japanese (ja)
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JPS55135418A (en
Inventor
Hisashi Saito
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K5/00Manipulating of pulses not covered by one of the other main groups of this subclass
    • H03K5/22Circuits having more than one input and one output for comparing pulses or pulse trains with each other according to input signal characteristics, e.g. slope, integral
    • H03K5/24Circuits having more than one input and one output for comparing pulses or pulse trains with each other according to input signal characteristics, e.g. slope, integral the characteristic being amplitude
    • H03K5/2472Circuits having more than one input and one output for comparing pulses or pulse trains with each other according to input signal characteristics, e.g. slope, integral the characteristic being amplitude using field effect transistors
    • H03K5/249Circuits having more than one input and one output for comparing pulses or pulse trains with each other according to input signal characteristics, e.g. slope, integral the characteristic being amplitude using field effect transistors using clock signals

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Manipulation Of Pulses (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は入力信号間のレベル差が小さい状態で
も両入力信号を比較して、比較結果を出力するこ
とができる比較回路に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a comparison circuit that can compare both input signals and output a comparison result even when the level difference between the input signals is small.

従来の比較回路はゲインが少なく、そのために
第1図に示す如く比較されるべき2信号A及びB
が与えられた比較回路において、3段又はそれ以
上の比較器I1,I2…を多段に接続して使う必要が
あり、LSIにした場合チツプサイズが大きくなる
上に、更には必ずしも最終段の出力が比較結果を
表わす“1”又は“0”の信号レベルを出力でき
るとは限らず、両者の中間的な電圧レベルになる
可能性があり、動作の信頼性を損う原因になつて
いた。
Conventional comparator circuits have low gain, and therefore the two signals A and B to be compared, as shown in FIG.
In a comparator circuit given a comparator, it is necessary to connect three or more stages of comparators I 1 , I 2 . It is not always possible to output a signal level of "1" or "0" that represents the comparison result, and there is a possibility that the output will be at an intermediate voltage level between the two, causing a loss of operational reliability. .

本発明は上記従来回路の欠点を除去し、LSI化
に適した回路構成にすると共に、微小な信号レベ
ルの差においても信頼度の高い比較結果を出力し
得る比較回路を提供するものである。次に図を用
いて本発明を詳細に説明する。
The present invention eliminates the drawbacks of the conventional circuit described above, provides a circuit configuration suitable for LSI implementation, and provides a comparison circuit capable of outputting highly reliable comparison results even in the case of minute signal level differences. Next, the present invention will be explained in detail using the figures.

第2図は本発明による比較回路で、比較される
べき信号が入力端子A及び入力端子Bに与えら
れ、比較結果が入力信号VAと入力信号VBに対し
て VA>VBであれば出力“0”が VA<VBであれば出力“1”が出力端子OUT
に導出される。
FIG. 2 shows a comparator circuit according to the present invention, in which signals to be compared are applied to input terminal A and input terminal B, and if the comparison result is V A > V B for input signal V A and input signal V B. For example, if the output “0” is V A < V B , the output “1” is the output terminal OUT.
is derived.

本実施例はNチヤネルMOSトランジスタを用
いて構成する場合について説明するが、Pチヤネ
ルMOS、CMOSでも全く同様に構成することが
できる。端子Aの入力信号VAは第1スイツチン
グトランジスタQ1を介してコンデンサC0に与え
られ、端子Bの入力信号VBもまた第2スイツチ
ングトランジスタQ2を介して上記コンデンサC0
に与えられる。上記第1スイツチングトランジス
タQ1のゲートにはトランジスタQ1の導通・遮断
を制御するために第3図のタイミングチヤートに
示すパルス信号φAが与えられ、第2スイツチン
グトランジスタQ2のゲートには反転パルス信号
Aが与えられてスイツチング動作を制御する。
上記コンデンサC0の他方の電極側にはトランジ
スタQ5及びQ6からなる第1インバータINV1が接
続され、更に該第1インバータINV1にトランジ
スタQ7及びQ8からなる第2インバータINV2が接
続されている。上記第1インバータINV1の出力
は第2インバータINV2の入力端に与えられると
共に第3スイツチングトランジスタQ3を介して
第1インバータINV1の入力端に帰還され、また
第2インバータINV2の出力は第4スイツチング
トランジスタQ4を介して第1インバータINV1
入力端に帰還されている。上記第3スイツチング
トランジスタQ3のゲートには上記パルス信号φA
が与えられてスイツチング動作が制御され、また
第4スイツチングトランジスタQ4のゲートに
は、上記第3スイツチングトランジスタQ3の遮
断と同時若しくは遅れてトランジスタQ4を導通
させるために第3図のタイミングチヤートに示す
如く“0”レベルの幅が反転パルス信号Aと同
じか或いはAより長いパルス信号′Aが与えら
れ、スイツチング動作を制御する。次に上記
MOS構成からなる比較回路の動作を説明する。
Although this embodiment will be described with reference to a configuration using N-channel MOS transistors, it can also be configured in exactly the same way with P-channel MOS or CMOS. The input signal V A at the terminal A is applied to the capacitor C 0 via the first switching transistor Q 1 , and the input signal V B at the terminal B is also applied to the capacitor C 0 via the second switching transistor Q 2 .
given to. To the gate of the first switching transistor Q1 , a pulse signal φA shown in the timing chart of FIG . is an inverted pulse signal
A is given to control the switching action.
A first inverter INV 1 consisting of transistors Q 5 and Q 6 is connected to the other electrode side of the capacitor C 0 , and a second inverter INV 2 consisting of transistors Q 7 and Q 8 is connected to the first inverter INV 1 . It is connected. The output of the first inverter INV 1 is applied to the input terminal of the second inverter INV 2 and fed back to the input terminal of the first inverter INV 1 via the third switching transistor Q 3 . The output is fed back to the input terminal of the first inverter INV1 via the fourth switching transistor Q4 . The gate of the third switching transistor Q3 is connected to the pulse signal φA.
is applied to the gate of the fourth switching transistor Q4 to control the switching operation, and the gate of the fourth switching transistor Q4 is provided with the voltage shown in FIG. As shown in the timing chart, a pulse signal 'A' whose width at the "0" level is equal to or longer than the inverted pulse signal A is applied to control the switching operation. Then above
The operation of a comparison circuit having a MOS configuration will be explained.

まず、同一半導体基板に構成されるMOSIC
(又はLSI)の特性について考えてみると、半導
体基板の非常に接近した場所に位置付けられた同
一形状の2つのインバータ回路の電気的諸特性に
ほとんど同じとして取り扱うことができる。従つ
て本発明の第2図に示したトランジスタQ5及び
Q6からなるインバータINV1とトランジスタQ7
びQ8からなるインバータINV2は非常に接近した
位置にあり且つ同一形状に設計されるためインバ
ータの入出力特性は等しくなる。
First, MOSICs configured on the same semiconductor substrate
(or LSI), the electrical characteristics of two inverter circuits of the same shape located very close to each other on a semiconductor substrate can be treated as being almost the same. Therefore, the transistors Q5 and Q5 shown in FIG.
The inverter INV 1 consisting of Q 6 and the inverter INV 2 consisting of transistors Q 7 and Q 8 are located very close to each other and are designed to have the same shape, so the input/output characteristics of the inverters are equal.

今第3図に示すようなタイミングでパルス信号
φAA、′Aが夫々のスイツチングトランジス
タQ1〜Q4に与えられると、パルス信号φAが論理
的に“1”になると第1スイツチングトランジス
タQ1が導通し、入力信号の電圧VAボルトがコン
デンサC0のN1点に伝えられる。一方第3スイツ
チングトランジスタQ3も導通状態となつて第1
インバータINV1の入力端N2点と出力端N3点は、
第4図に示したインバータの入出力曲線上の入力
電圧と出力電圧が等しい点Pの電圧V0ボルトと
なる。この時第1インバータINV1と第2インバ
ータINV2の特性が等しいことにより、第2イン
バータINV2の出力端N4点の電圧もまたV0ボルト
になる。次にパルス信号φAを“0”、反転パルス
信号Aを“1”にすると、まずN1点の電圧は入
力端子の入力電圧VBボルトになる。この時容量
C0が半導体回路中のその他のストレージ容量に
比べて充分大きく設計されているとすると、N2
点の電圧はV0−(VA−VB)ボルトになる。
Now, when pulse signals φ A , A , and ′ A are applied to the respective switching transistors Q 1 to Q 4 at the timing shown in FIG. 3, when the pulse signal φ A becomes logical “1”, the first Switching transistor Q 1 conducts and the input signal voltage V A volts is transmitted to the N 1 point of capacitor C 0 . On the other hand, the third switching transistor Q3 also becomes conductive, and the first
The 2 input terminals N and 3 output terminals N of inverter INV 1 are
The voltage V at a point P on the input/output curve of the inverter shown in FIG. 4 where the input voltage and output voltage are equal is 0 volts. At this time, since the characteristics of the first inverter INV1 and the second inverter INV2 are equal, the voltage at the output terminal N4 of the second inverter INV2 also becomes V0 volts. Next, when the pulse signal φ A is set to "0" and the inverted pulse signal A is set to "1", the voltage at the N1 point becomes the input voltage of the input terminal V B volts. At this time the capacity
Assuming that C 0 is designed to be sufficiently large compared to other storage capacities in the semiconductor circuit, N 2
The voltage at the point will be V 0 -(V A -V B ) volts.

次に比較動作について第5図を用いて説明す
る。同図は第1インバータINV1及び第2インバ
ータINV2の電気的諸特性が等しいと扱えること
から、実線で示した曲線EがX軸を入力VIN1
しY軸を出力VOUT1とする第1インバータINV1
の入出力特性を示し、破線で示した曲線FがY軸
を入力VIN2としX軸を出力VOUT2とする第2
インバータINV2の入出力特性を示す。例えば入
力信号VAと入力信号VB間に、VA>VBの関係が
ある場合には、第5図において、上記N2点の電
圧V0−(VA−VB)ボルトは、V0ボルトから△V
=|VA−VB|だけ変化したV1ボルトになる。
該入力電圧V1に対応した第1インバータINV1
出力は曲線E上の点P′に相当する出力V2にな
る。またこの第1インバータINV1出力V2ボルト
は第2インバータINV2の入力電圧に等しく、そ
のため曲線Fから第2インバータINV2の出力は
V3ボルトになる。この結果△Vの入力電圧の変
化量に対し、インバータの入出力特性から△Vよ
りも大きい(V0−V3)ボルトの変化量を得ること
ができる。次に第4スイツチングトランジスタ
Q4は、上記第3スイツチングトランジスタQ3
遮断動作と同時若しくはわずかに遅れて導通状態
になるため、上記N4の電位即ちV3ボルトが第4
スイツチングトランジスタQ4を通して第1イン
バータINV1の入力ゲートN2点に伝えられる。そ
の結果第5図から明らかなように第1インバータ
INV1の出力N3点はほぼ印加電圧VDボルトに達
し、従つて第2インバータINV2の出力N4点は
GNDに達する。
Next, the comparison operation will be explained using FIG. 5. In the same figure, since the electrical characteristics of the first inverter INV 1 and the second inverter INV 2 can be treated as being equal, the curve E shown as a solid line represents the first inverter INV 1 with the input V IN1 on the X axis and the output V OUT1 on the Y axis. Inverter INV 1
The curve F shown by the broken line shows the input/output characteristics of the second line, where the Y axis is the input V IN2 and the
The input/output characteristics of inverter INV 2 are shown. For example, if there is a relationship of V A > V B between the input signal V A and the input signal V B , the voltage V 0 - (V A - V B ) volts at the above N2 points in FIG. V 0 volts to △V
V changes by = |V A −V B | becomes 1 volt.
The output of the first inverter INV 1 corresponding to the input voltage V 1 becomes the output V 2 corresponding to the point P' on the curve E. Also, this first inverter INV 1 output V 2 volts is equal to the second inverter INV 2 input voltage, so from curve F the output of the second inverter INV 2 is
V becomes 3 volts. As a result, for a change in input voltage of ΔV, a change in volts (V 0 −V 3 ) larger than ΔV can be obtained from the input/output characteristics of the inverter. Next, the fourth switching transistor
Since Q 4 becomes conductive at the same time as or slightly delayed from the cut-off operation of the third switching transistor Q 3 , the potential of N 4 , that is, V 3 volts, becomes the fourth switching transistor.
The signal is transmitted to the input gate N2 of the first inverter INV1 through the switching transistor Q4 . As a result, as is clear from Fig. 5, the first inverter
The output N 3 points of INV 1 almost reach the applied voltage V D volts, and therefore the output N 4 points of the second inverter INV 2 reach
Reach GND.

又入力信号VAと入力信号VBの間にVA<VB
関係がある場合には、信号の変化量△VはV0
ルトから+方向に表われ、第5図の入出力特性曲
線図から、第1インバータINV1の出力はV′2ボル
トに、また第2インバータINV2の出力はV′3ボル
トになる。その結果第4スイツチングトランジス
タのパルス信号′Aが“1”の状態になると第2
インバータINV2の出力N4点はほぼVDボルトに達
した信号が出力される。上記のように入力信号V
A及びVBについて、微小なレベル差△V=|VA
−VB|に対してVA>VBであれば出力“0”
が、VA<VBであれば出力“1”を得ることがで
きる。
In addition, if there is a relationship of V A < V B between the input signal V A and the input signal V B , the amount of change in the signal △V appears in the + direction from V 0 volts, and the input/output characteristics shown in Figure 5. From the curve diagram, the output of the first inverter INV 1 will be V' 2 volts, and the output of the second inverter INV 2 will be V' 3 volts. As a result, when the pulse signal ' A of the fourth switching transistor becomes "1", the second
A signal reaching approximately V D volts is output from the output N4 of the inverter INV 2 . As shown above, input signal V
For A and V B , the minute level difference △V = |V A
If V A > V B for −V B |, the output is “0”
However, if V A <V B , an output "1" can be obtained.

上記本発明による比較回路は単に2入力信号レ
ベル間の比較のみならず、例えばADコンバータ
としても利用することができる。即ち第6図に示
す如く、本発明による比較回路Gについて、入力
端子A0にてアナログ信号が与えられ他方の入力
端子B0にはデイジタル化するためのレベルを与
える基準信号が入力される。該基準信号の発生は
従来公知の回路によつて実施し得るが、例えば印
加電圧を抵抗で分割して各段から所望のレベルを
もつた信号を導出して基準信号とする。両入力信
号間の比較がなされて入力されたアナログ信号が
基準信号のレベルでデイジタルに変換される。
The comparison circuit according to the present invention can be used not only for simply comparing two input signal levels, but also as an AD converter, for example. That is, as shown in FIG. 6, in the comparator circuit G according to the present invention, an analog signal is applied to an input terminal A0 , and a reference signal that provides a level for digitization is inputted to the other input terminal B0 . The reference signal can be generated by a conventionally known circuit, but for example, the applied voltage is divided by a resistor and a signal having a desired level is derived from each stage and used as the reference signal. A comparison is made between both input signals and the input analog signal is converted to digital at the level of the reference signal.

以上本発明によれば、極めて少ない回路素子で
比較回路を構成することができ、従来回路の欠点
を除去してLSI化に好適の回路構成を得ることが
できる。また回路は比較されるべき入力信号のレ
ベル間の差が小さい状態においても、インバータ
の入出力特性を利用して明瞭な差として比較する
ことができ、比較精度を著しく向上させることが
できる。
As described above, according to the present invention, it is possible to configure a comparison circuit with an extremely small number of circuit elements, eliminate the drawbacks of conventional circuits, and obtain a circuit configuration suitable for LSI implementation. Furthermore, even when the difference between the levels of the input signals to be compared is small, the circuit can use the input/output characteristics of the inverter to compare the difference as a clear difference, and the comparison accuracy can be significantly improved.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は従来回路のブロツク図、第2図は本発
明による実施例の回路図、第3図は同実施例の回
路に供給されるパルス信号の波形図、第4図はイ
ンバータの入出力特性曲線図、第5図は本発明の
動作説明に供する入出力特性曲線図、第6図は本
発明の応用例を示すブロツク図である。 Q1〜Q8:PチヤンネルMOSトランジスタ、
INV1,INV2:インバータ、φAA,′A:パ
ルス信号、C0:コンデンサ、A,B:入力端
子、OUT:出力端子。
Fig. 1 is a block diagram of a conventional circuit, Fig. 2 is a circuit diagram of an embodiment according to the present invention, Fig. 3 is a waveform diagram of a pulse signal supplied to the circuit of the same embodiment, and Fig. 4 is an input/output diagram of an inverter. FIG. 5 is an input/output characteristic curve diagram for explaining the operation of the present invention, and FIG. 6 is a block diagram showing an application example of the present invention. Q 1 to Q 8 : P channel MOS transistor,
INV 1 , INV 2 : Inverter, φ A , A , ′ A : Pulse signal, C 0 : Capacitor, A, B: Input terminal, OUT: Output terminal.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 パルス信号が与えられて第1の被比較信号の
導通を制御する第1スイツチング素子と、上記パ
ルス信号の反転信号が与えられて第2の被比較信
号の導通を制御する第2スイツチング素子と、容
量を介して上記第1スイツチング素子及び第2ス
イツチング素子に接続された第1インバータと、
該第1インバータに接続された第2インバータ
と、上記第1インバータの出力を入力端に戻す経
路に設けられて上記パルス信号が与えられた第3
スイツチング素子と、上記第2インバータの出力
を第1インバータの入力端に戻す経路に設けられ
て上記第3スイツチング素子の遮断と同時若しく
は遅れて導通する第4スイツチング素子とを備え
てなり、第1の被比較信号と第2の被比較信号の
レベルを比較して出力を形成する比較回路。
1. A first switching element that receives a pulse signal to control conduction of a first compared signal, and a second switching element that receives an inverted signal of the pulse signal and controls conduction of a second compared signal. , a first inverter connected to the first switching element and the second switching element via a capacitor;
a second inverter connected to the first inverter; and a third inverter provided in a path for returning the output of the first inverter to the input end and to which the pulse signal is applied.
a switching element; and a fourth switching element, which is provided in a path for returning the output of the second inverter to the input end of the first inverter and conducts at the same time or after the interruption of the third switching element; A comparator circuit that compares the levels of the second compared signal and the second compared signal to form an output.
JP4381579A 1979-04-10 1979-04-10 Comparator circuit Granted JPS55135418A (en)

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