JPS6260308A

JPS6260308A - Schmitt circuit

Info

Publication number: JPS6260308A
Application number: JP60200790A
Authority: JP
Inventors: Hisao Nagao; 長尾　久夫
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1985-09-10
Filing date: 1985-09-10
Publication date: 1987-03-17
Also published as: JPH0377686B2

Abstract

PURPOSE:To attain stable circuit operation by designing various parameters deciding the characteristic of a Schmitt circuit so as to be independent of the constant current value itself thereby decreasing the variance of the characteristic. CONSTITUTION:A constant current circuit comprising transistors (TR) Q6-Q8 and a resistor R1 is connected to the emitter side connecting point 1 of a couple of TRs Q1, Q2 constituting a differential amplifier. A current mirror circuit 2 comprising a TR Q3 and a TR Q9 acting like the diode junction is connected to the collector of the differential amplifier circuit, a current proportional to the constant current value I0 flowing to the constant current circuit flows. Denoting a potential difference between bases of the TRs Q1, Q2 as VAB and the difference VAB when the output changes from L (or H) to H (or L) level as VAB(L H) (or VAB(H L), then the threshold level VAB(L H), VAB(H L) and the hysteresis width [VAB(L H)-VAB(H L)] are decided based on the ratio of the current values and are independent of the constant current value I0 itself.

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、バイポーラ集積回路に利用されるシュミット
回路に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a Schmitt circuit used in bipolar integrated circuits.

（従来の技術）従来、バイポーラ集積回路に用いられているシュミット
回路を第２図に示している。(Prior Art) A Schmitt circuit conventionally used in bipolar integrated circuits is shown in FIG.

このシュミット回路は、差動増幅回路を構成する２つの
トランジスタＱ目Ｉ　　Ｃ１＋ｚのエミッタ側接読点に
トランジスタＱＩ３．　Ｑ１０及び抵抗Ｒ２からなる定
電流回路（定電流値■。）が接続され、さらにこれらト
ランジスタＱ、、、Ｑ、、のコレクタ側にそれぞれカレ
ントミラー回路が接続されたものである。This Schmitt circuit has transistors QI3 . A constant current circuit (constant current value ■.) consisting of Q10 and resistor R2 is connected, and furthermore, current mirror circuits are connected to the collector sides of these transistors Q, , , Q,, respectively.

トランジスタＱ１１に接続されるカレントミラー回路は
、トランジスタＱＩＳといわゆるダイオード接合として
作用するトランジスタＱＩ６と抵抗Ｒ１によって構成さ
れ、トランジスタＱＩ２に接続されるカレントミラー回
路はトランジスタＱ、７といわゆるダイオード接合とし
て作用するトランジスタＱ、８と抵抗Ｒ４によって構成
されている。The current mirror circuit connected to the transistor Q11 is composed of the transistor QIS, the transistor QI6 which acts as a so-called diode junction, and the resistor R1, and the current mirror circuit connected to the transistor QI2 acts with the transistors Q and 7 as a so-called diode junction. It is composed of transistors Q and 8 and a resistor R4.

かかるシュミット回路において、トランジスタＱｚ、Ｑ
＋□のベース側をそれぞれ入力端子Ａ、　　Ｂとし、こ
のＡ−Ｂ間の電位差を■。とじ、各トランジスタＱ７を
流れるコレクタ電流をＩＣｎとすると、以下に示す式（
１）　、　（２）が出力（トランジスタＱ１□のコレク
タ電位）の状態にかかわらず成立している。In such a Schmitt circuit, transistors Qz, Q
The base sides of +□ are input terminals A and B, respectively, and the potential difference between A and B is ■. When the collector current flowing through each transistor Q7 is ICn, the following equation (
1) and (2) hold regardless of the state of the output (collector potential of transistor Q1□).

ｑ　　　　　　Ｉｃ＋＋Ｉ　ｃｚ　　＋　Ｔ　ｃ＋ｚ　　＝　Ｉ　ｏ　　　　　
　　　−（２）但し、ｑ：電子の電荷に：ボルツマン定数Ｔ：絶対温度また、出力がｒＬＪレベルのときには以下の式（３）　
、　（４）　、　（５）の関係が成立する。q Ic++ I cz + T c+z = I o
-(2) However, q: Electron charge: Boltzmann constant T: Absolute temperature Also, when the output is at rLJ level, the following equation (3)
, (4), and (5) hold true.

Ｔｃ＋＋　＝　ＩＣ１６・・・（３）Ｉ　ｃ＋ｓ　＝　Ｉ　ｃ＋ｚ　　　　　−（４）Ｉ　ｃ
＋ａ　＝　Ｉ　Ｃ＋？　＝　０　　−（５）一方、出力
が「Ｌ」レベルからｒＨＪレベルに切り替わるときには
、上式（１）　、　（２）　、　（３）　、　（４）　
、　（５）ｑ　　　　Ｉ　ｃＩｈが成立し、この関係に上式（３）　、　（４）を代入す
ると。Tc++ = IC16...(3) Ic+s = Ic+z - (4) Ic
+a = IC+? = 0 - (5) On the other hand, when the output switches from "L" level to rHJ level, the above equations (1), (2), (3), (4)
, (5) q I cIh holds true, and by substituting the above equations (3) and (4) into this relationship.

ｑ　　　　Ｉｃ＋＋が成立する。q Ic++ holds true.

よって、出力がｒＬＪレベルからｒＨＪレベルに切り替
わるときの電位差Ｖ　Ａｌｌ　（Ｌ−０は式（１）　、
　（２）　。Therefore, the potential difference V All when the output switches from the rLJ level to the rHJ level (L-0 is Equation (1),
(2).

（６）によって決定される。(6) is determined.

ところで、出力がｒＨＪレベルに切り替わると。By the way, when the output switches to rHJ level.

ＩＣＩ□＝Ｉｃ＋ａ　　　　　・・・（７）Ｉ　Ｃ＋？
　＝　Ｉ　ｃ＋　Ｉ−（８）Ｉ　ｃＩｈ　＝　ｒ　ｃ＋
ｓ　＝　０　　　”・（９）の各式が成立する。ICI□=Ic+a...(7) IC+?
= I c+ I-(8) I cIh = r c+
s = 0'' (9) holds true.

次に、出力がｒＨＪレベルからＩｌｌレベルに切り替わ
るときには、上式（１）　、　（２）　、　（７）　、
　（８）　、　（９）の他にし、この関係に上式（７）　、　（８）を代入すると。Next, when the output switches from the rHJ level to the Ill level, the above equations (1), (2), (7),
In addition to (8) and (9), if we substitute the above equations (7) and (8) into this relationship, we get:

ｑ　　　　Ｉ　ｃ＋ｚが成立する。q I c+z holds true.

よって出力が「Ｈ」レベルからｒＬＪレベルに切り替わ
るときの電位差Ｖ　Ａｌｌ　（Ｍ　４　Ｌ）は式（１）
　、　（２）　。Therefore, the potential difference V All (M 4 L) when the output switches from the "H" level to the rLJ level is expressed by the formula (1)
, (2).

（１０）によって決定される。このときヒステリシス幅
は（Ｖ□（、−ゎ−ＶＡＢ（Ｈ−Ｌ））で定義される。(10). At this time, the hysteresis width is defined as (V□(, -ゎ-VAB(HL)).

（発明が解決しようとする問題点）しかるに、この種のシュミット回路の特性は上式（１）
　、　（２）　、　（６）　、　（１０）の関係で規定
されているために、スレシュホー／Ｌ／ドレヘ／Ｌ’＋
ＶＡｌ　（Ｌ　−１４）　＋ＶＡｌ　（Ｈ−Ｌ）　ｒヒ
ステリシス幅は前記定電流回路の定電流値Ｉ０に依存し
ている。(Problem to be solved by the invention) However, the characteristics of this type of Schmitt circuit are expressed by the above equation (1).
, (2), (6), and (10), Thresho/L/Drehe/L'+
VAl (L −14) +VAl (H−L) rThe hysteresis width depends on the constant current value I0 of the constant current circuit.

この定電流値■。は電源電圧ＶＣＣと抵抗Ｒ２によって
決定されるので、電源電圧ＶＣＣの変化及び抵抗Ｒ２の
生産上のばらつきによって変動するために前記スレシュ
ホールドレベル＋ＶＡ！ｌよ−、）。This constant current value ■. is determined by the power supply voltage VCC and the resistor R2, so the threshold level +VA! varies due to changes in the power supply voltage VCC and manufacturing variations in the resistor R2. l-,).

ｖＡＨｉＨ−Ｌｌ　＋　　ヒステリシス幅が変動し特性
の統一を図ることができない。vAHiH-Ll + The hysteresis width fluctuates, making it impossible to unify the characteristics.

（問題点を解決するための手段）本発明は、差動増幅回路を構成する一対のトランジスタ
のエミッタ側接続点に定電流回路が接続され、これらの
トランジスタに流れるコレクタ電流をカレントミラー回
路で比較する回路において。(Means for solving the problem) The present invention has a constant current circuit connected to the emitter side connection point of a pair of transistors constituting a differential amplifier circuit, and compares the collector currents flowing through these transistors using a current mirror circuit. In the circuit that does.

前記定電流回路に流れる定電流値に比例する電流が前記
カレントミラー回路に正帰還されるものである。A current proportional to the constant current value flowing through the constant current circuit is positively fed back to the current mirror circuit.

（作用）差動増幅回路を構成する一対のトランジスタのコレクタ
側に接続されたカレントミラー回路には。(Function) A current mirror circuit is connected to the collector side of a pair of transistors that make up a differential amplifier circuit.

この差動増幅回路の一エミッタ側に接続された定電流回
路を流れる定電流値（■。）に比例する電流が流され、
スレシュホールドレベル＋　Ｖ　ＡＢ　（Ｌ−旧＋ＶＡ
Ｂ（）ｌ　＋　Ｌｌ及びヒステリシス幅はこの電流値の
比を基準として決定される。A current proportional to the constant current value (■.) flowing through the constant current circuit connected to one emitter side of this differential amplifier circuit is passed,
Threshold level + V AB (L-old + VA
B()l+Ll and the hysteresis width are determined based on the ratio of this current value.

（実施例）以下７本発明の実施例について図面を参照して説明する
。(Example) Seven examples of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第１図は２本発明に係るシュミット回路をバイポーラト
ランジスタによって構成した集積回路の一例を示してい
る。FIG. 1 shows an example of an integrated circuit in which two Schmitt circuits according to the present invention are constructed using bipolar transistors.

差動増幅器を構成する一対のトランジスタＱ１゜Ｑ２の
エミッタ側接続点ｌにトランジスタＱ６　。A transistor Q6 is connected to a connection point l on the emitter side of a pair of transistors Q1 and Q2 that constitute a differential amplifier.

Ｑ７．Ｑ、及び抵抗Ｒ１からなる定電流回路が共゛通ベ
ースによって接続されている。これらのトランジスタＱ
ｂ　、Ｑ？　、Ｑａのベース・エミッタ接合の面積比は
、１：ＩＡ：１になされ、トランジスタＱ６に流れるコ
レクタ電流が一定電流値■。になされ、トランジスタＱ
、に流れるコレクタ電流が一定電流値Ｉ０／２になされ
ている。Q7. A constant current circuit consisting of a resistor R1 and a resistor R1 are connected by a common base. These transistors Q
b, Q? , Qa have a base-emitter junction area ratio of 1:IA:1, and the collector current flowing through transistor Q6 has a constant current value ■. Transistor Q
, the collector current flowing through is set to a constant current value I0/2.

前記差動増幅回路のコレクタ側にはトランジスタＱ、と
いわゆるダイオード接合として作用するトランジスタＱ
９によって構成されるカレントミラー回路２が接続され
、さらに前記定電流回路を構成するトランジスタＱ、の
コレクタ側と出力端子側（トランジスタＱ２のコレクタ
）にトランジスタＱ４といわゆるダイオード接合として
作用するトランジスタＱ、とからなるカレントミラー回
路３が接続されている。このカレントミラー回路３は、
出力がｒＨＪレベルのときには出力端子側に接続された
トランジスタＱＩ０が導通して２作用しないようになさ
れている。On the collector side of the differential amplifier circuit are a transistor Q and a transistor Q that acts as a so-called diode junction.
A current mirror circuit 2 constituted by 9 is connected to the transistor Q, which acts as a so-called diode junction with a transistor Q4 on the collector side and the output terminal side (collector of the transistor Q2) of the transistor Q constituting the constant current circuit. A current mirror circuit 3 consisting of the following is connected. This current mirror circuit 3 is
When the output is at the rHJ level, the transistor QI0 connected to the output terminal side is conductive and does not function.

次に、前記トランジスタＱｑ　、Ｃ３、Ｑａ　、　Ｑｓ
のベース・エミッタ接合の面積比を２：３：１：６に設
定した場合の動作について説明する。Next, the transistors Qq, C3, Qa, Qs
The operation when the base-emitter junction area ratio is set to 2:3:1:6 will be described.

トランジスタＱｌ、Ｑｚのベース間の電位差をＶＡＩＩ
とすると。The potential difference between the bases of transistors Ql and Qz is VAII
If so.

ｑ　　　　　ＩｃＩｒ　ｃ＋　＋　Ｉ　ｃｚ＝　Ｉ　ｏ　　　　　　　　　
　−（１２）が成立し、出力がｒＬＪレベルのときには
。q IcI r c+ + I cz= I o
- (12) holds true and the output is at rLJ level.

Ｉ　ｃｚ＝　Ｉｃ＋＋　ＩＣ４・・・（１３）Ｉ、、−
□　　　　　　　　・・・（１４）が成立し、さらに、
出力が「Ｌ」レベルから「Ｈ」レベルに切り替わるとき
には上式（１１）〜（１４）の関係に加えてＴ　ｃ：＋　＝　　　　Ｉ　ｃ＋　　　　　　　−（１
５）従って、出力がｒＬＪレベルからｒＨＪレベルに切
り替わるときのＩＣＩをＩＣＩ（Ｌ−１１１１ＩＣ２を
ＩＣＺ（Ｌ−Ｈ）＋　　ＶＡ！ｌをＶ　Ａｌｌ　（Ｌ　
−１１１とすると。I cz= Ic++ IC4...(13) I,, -
□ ...(14) holds, and furthermore,
When the output switches from the "L" level to the "H" level, in addition to the relationships in equations (11) to (14) above, T c:+ = I c+ - (1
5) Therefore, the ICI when the output switches from rLJ level to rHJ level is ICI (L-1111IC2 is ICZ (L-H) + VA!l is V All (L
-111.

１ＣＩ（Ｌ、Ｈ）＝　　　　ＩＯ−命命（１７）Ｉ　ｃ
ｚ＋ｔ−ｏ＋　＝　　　　　　Ｉ　ｏ　　　　　　・＝
（１Ｂ）となる。1CI (L, H) = IO - Life (17) I c
z+t-o+ = I o ・=
(1B).

しかして、出力がｒＨＪレベルに切り替わるとｒ　、、
ｓ＝　ｒ　Ｃ４＝　０　　　　　　・（２０）の関係が
成立する。Therefore, when the output switches to the rHJ level, r...
The relationship s= r C4= 0 (20) holds true.

一方、　出力がｒＨＪレベルからｒＬＪレベルに切り替
わるときには上式（１１）　、　（１２）　、　（２０
）の関係に加えて、以下に示す式（２１）　、　（２２
）が成立する。On the other hand, when the output switches from rHJ level to rLJ level, the above equations (11), (12), (20
), as well as the following equations (21) and (22
) holds true.

Ｉ　Ｃ２＝　Ｉ　ｅ：＋　　　　　　　　・（２１）Ｉ
Ｃ３−ＩＣＩ　　　　　・・−（２２）従って、出力が
ｒＨＪレベルからｒＬＪレベルに切り替わるときのＩｃ
ＩをＩＣＩ（Ｈ−９，ＩＣＺをＩＣ２（Ｈ−Ｌｌ、　　
ＶＡＩをＶ　Ａ１１　＋１１−　Ｌ）とすると。I C2= I e:+ ・(21) I
C3-ICI...-(22) Therefore, Ic when the output switches from rHJ level to rLJ level
I to ICI (H-9, ICZ to IC2 (H-Ll,
Let VAI be V A11 +11- L).

■Ｃ目＋１−Ｌ）＝　　　　Ｉｏ　　　　　・・争（２
３）Ｉ　ｃｚｎ＋−ｔｒ　＝　　　　　Ｉ　Ｏ−（２４
）となる。■Cth + 1-L) = Io... Conflict (2
3) I czn+-tr = I O-(24
).

よって本例の回路によれば、スレシュホールドレベルｌ
　　ＶＡＩ（Ｌ−１，ＶＡＩｌよ−。及びヒステリシス
幅（ｖＡｌｌ（Ｌ、、Ｈ）　　ＶＡＩＩ（Ｈ−Ｌｌ）は
上式（１９）、　（２５）によって決定されるこ・とに
なる。Therefore, according to the circuit of this example, the threshold level l
VAI(L-1, VAIl) and hysteresis width (vAll(L,,H) VAII(H-Ll) are determined by the above equations (19) and (25).

（発明の効果）以上述べたように本発明によれば、シュミット回路の特
性を決定する各種パラメータが、定電流値そのものに依
存されないために、特性上のばらつきを低減し、安定な
回路動作を行うことができる。(Effects of the Invention) As described above, according to the present invention, various parameters that determine the characteristics of a Schmitt circuit are not dependent on the constant current value itself, so variations in characteristics are reduced and stable circuit operation is achieved. It can be carried out.

[Brief explanation of drawings]

第１図は本発明に係るシュミット回路の実施例を示す回
路図、第２図は従来例を示す回路図である。１・・・エミッタ側接続点２，３・・・カレントミラー回路Ｑ１〜Ｑ９・・・トランジスタ第７図FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of a Schmitt circuit according to the present invention, and FIG. 2 is a circuit diagram showing a conventional example. 1... Emitter side connection points 2, 3... Current mirror circuit Q1-Q9... Transistor Fig. 7

Claims

[Claims]

1) In a circuit in which a constant current circuit is connected to the emitter side connection point of a pair of transistors constituting a differential amplifier circuit, and the collector currents flowing in these transistors are compared by a current mirror circuit, the constant current flowing in the constant current circuit A Schmitt circuit characterized in that a current proportional to the value is positively fed back to the current mirror circuit.