JPS6271321A - Comparator - Google Patents

Comparator

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Publication number
JPS6271321A
JPS6271321A JP21001285A JP21001285A JPS6271321A JP S6271321 A JPS6271321 A JP S6271321A JP 21001285 A JP21001285 A JP 21001285A JP 21001285 A JP21001285 A JP 21001285A JP S6271321 A JPS6271321 A JP S6271321A
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JP
Japan
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voltage
comparator
mos
input
turned
Prior art date
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Pending
Application number
JP21001285A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toshiro Tsukada
敏郎 塚田
Tatsuji Matsuura
達治 松浦
Yuichi Nakatani
裕一 中谷
Eiki Imaizumi
栄亀 今泉
Seiichi Ueda
上田 誠一
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.)
Hitachi ULSI Engineering Corp
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi ULSI Engineering Corp
Hitachi Ltd
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Filing date
Publication date
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Priority to US06/911,154 priority patent/US4745393A/en
Publication of JPS6271321A publication Critical patent/JPS6271321A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To obtain a MOS comparator suitable for circuit integration with low power consumption by sampling and holding two input voltages in advance at input terminals of a clocked inverter, activating then the inverter, amplifying the difference voltage through a positive feedback loop and outputting the result of comparison. CONSTITUTION:With switches SW1, SW2 turned on, a proper bias voltage VB is impressed and high impedance nodes Q1, Q2 are biased to a voltage VB. Then switches SWX, SWY are turned on to apply input voltages VX, VY respectively, the nodes Q1, Q2 change from the voltage VB to the voltages VX, VY. Further, a clock phi is given to MOS gates 12, 13, which are turned on and the inverse of clock phi is fed to MOS gates 14, 15 to turn on them, the clocked inverters 10, 11 are activated, the positive feedback loop is operated depending on the quantity of the voltage VX, VY to confirm the latch state. When the result is VX>VY, the level of the node Q1 goes to low and the level of the node Q2 goes to high, and when VX<VY, the level of the node Q1 goes to high and that of the node Q2 goes to low. That is, the result of the comparison between the voltages VX, VY is outputted to the node Q1 or Q2.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明はコンパレータに係り、特に低消費電力で集積化
に適したMOSコンパレータに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Application of the Invention] The present invention relates to a comparator, and more particularly to a MOS comparator with low power consumption and suitable for integration.

〔発明の背景〕[Background of the invention]

従来のMOSコンパレータは、差動入力形あるいはチョ
ッパ形が用いられてきた。しかしながら差動入力形は定
電流源を有し、またチョッパ形はオートゼロ期間にイン
バータの貫通電流(VnoからVssへ)が流れるため
、低消費電力であるとはいい難く、改善の余裕が残され
ていた。差動入力形コンパレータに関しては例えば昭和
59年度電子通信学会通信部門全国大会、1−94.S
59/10.チョッパ形コンパレータに関してはアイ・
ニス・ニス・シーシー(ISSCC79)ダイジェスト
・オブ・テクニカル・ペーパーズ、p126−127.
1979/2等が公知例として挙げられる。
Conventional MOS comparators have been of differential input type or chopper type. However, the differential input type has a constant current source, and the chopper type has a through-current of the inverter (from Vno to Vss) flowing during the auto-zero period, so it cannot be said that the power consumption is low, and there is still room for improvement. was. For differential input type comparators, see, for example, the National Conference of the Telecommunications Division of the Institute of Electronics and Communication Engineers, 1981, 1-94. S
59/10. Regarding the chopper type comparator,
ISSCC79 Digest of Technical Papers, p126-127.
1979/2 etc. are cited as known examples.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明の目的は低消費電力で集積化に適したMOSコン
パレータを提供することにある6[発明の概要〕 上記の目的を達成するため1本発明ではクロックドイン
バータ対を用いて差動形コンパレータを構成し、定常電
流バスをなくして低消費電力化を図る。2つの入力電圧
は予めクロックドインバータの入力端にサンプル・ホー
ルドし1次にインバータを活性化して、これらの差電圧
を正帰還ループを通して増幅し、比較結果を出力する。
An object of the present invention is to provide a MOS comparator with low power consumption and suitable for integration.6 [Summary of the Invention] In order to achieve the above object, the present invention uses a clocked inverter pair to create a differential comparator. The aim is to reduce power consumption by eliminating the steady current bus. The two input voltages are sampled and held in advance at the input end of a clocked inverter, the inverter is first activated, the difference voltage between these is amplified through a positive feedback loop, and a comparison result is output.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

以下、本発明を実施例を用いて詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be explained in detail using Examples.

第1図(a)はクロックドインバータを用いて構成した
本発明のコンパレータの回路例である。
FIG. 1(a) is an example of a circuit of a comparator of the present invention constructed using a clocked inverter.

2つのクロックドCMOSインバータ10.11の入出
力を互いに結んでラッチを構成し、インバータ10の入
力にはバイアス電圧v8と入力電圧VxがスイッチS 
Wz、 S Wxを介してそれぞれ印加され、またイン
バータ11の入力にはバイアス電圧VBと入力電圧Vy
がスイッチSWz、SWyを介してそれぞれ供給される
ようになっている。
The input and output of the two clocked CMOS inverters 10 and 11 are connected together to form a latch, and the bias voltage v8 and the input voltage Vx are connected to the input of the inverter 10 by the switch S.
Wz, SWx are applied to the input of the inverter 11, and the bias voltage VB and the input voltage Vy are applied to the input of the inverter 11.
are supplied via switches SWz and SWy, respectively.

コンパレータの動作は第1図(b)のタイミングチャー
トに従ってなされる。まずスイッチS W 1 。
The comparator operates according to the timing chart shown in FIG. 1(b). First, switch SW1.

SWzをオンとして適当なバイアス電圧Vaを印加する
。このとき高インピーダンス節点Q1. QZは7口に
バイアスされる6次にスイッチSWx。
SWz is turned on and an appropriate bias voltage Va is applied. At this time, high impedance node Q1. QZ is the 6th switch SWx biased to 7 ports.

SWvをオンして入力電圧V x t Y vをそれぞ
れ供給する。このとき節点Qx、QzはVBからVY。
SWv is turned on to supply input voltages V x t Y v, respectively. At this time, nodes Qx and Qz are from VB to VY.

Vxへ変化する。さらにクロックφでMOSゲート12
.13をオンし、反転クロックφでMOSゲート14,
15をオンすると、クロックドインバータ10.11は
活性化し、Vx、 Vv(7)大小に応じて正帰還ルー
プが作動して、ラッチの状態が確定する。この結果V 
x ) V vならばQzはLow、Q Z ハHig
h L/ ヘル)ニーなり、V x < V Yならば
QLは11igh、 QzはLowレベルとなる。すな
わちV x 。
Changes to Vx. Furthermore, with clock φ, MOS gate 12
.. 13 is turned on, and the MOS gates 14,
When the clocked inverter 10.15 is turned on, the clocked inverter 10.11 is activated, and a positive feedback loop is activated depending on the magnitude of Vx and Vv (7), thereby determining the state of the latch. This result V
x) If V v, Qz is Low, QZ is High
If V x < V Y, QL becomes 11high and Qz becomes Low level. That is, V x .

Vvの大小比較績、果がQlあるいはQzに出力される
The result of comparing the magnitude of Vv is output to Ql or Qz.

VBはVxあるいはVYを同一電圧としてもよい、また
VBを印加するサイクルを省略し、直接Vx+Vyを入
力した後、クロックドインバータを駆動し、ラッチを確
定することもできる。比較出力はPl、pzあるいはp
H,P4で得ることもできる。このコンパレータは定常
電流のバスがなく、すべてのft流は充放電のための過
渡電流であるから消費電力を低く抑えることができる。
VB may be set to the same voltage as Vx or VY, or the cycle of applying VB may be omitted, and after directly inputting Vx+Vy, the clocked inverter may be driven to establish the latch. Comparison output is Pl, pz or p
It can also be obtained with H, P4. Since this comparator does not have a steady current bus and all ft currents are transient currents for charging and discharging, power consumption can be kept low.

並列形A/D変換器のように多数個のコンパレータを配
列する用途には好適である。
This is suitable for applications in which a large number of comparators are arranged, such as in a parallel A/D converter.

第2図(a)は本発明のコンパレータを他の回路で構成
した例である。
FIG. 2(a) is an example in which the comparator of the present invention is constructed from other circuits.

CMOSインバータ20.21の入出力を互いに結んで
ラッチ構成とし、電源端22.23にはクロックφ、φ
でオン、オフ制御されるクロックドMOSスイッチ24
.25を介してそれぞれ電源V ss 、 V noを
供給できるようになっている。インバータ20の入力に
は、バイアス電圧VBあるいは入力電圧Vxがスイッチ
S Wz 、 S Wxを介してそれぞれ印加され、ま
たインバータ21の入力にはバイアス電圧VBあるいは
入力電圧VvがスイッチSW2.SWvを介してそれぞ
れ印加される。
The input and output of the CMOS inverters 20 and 21 are connected to each other to form a latch configuration, and the power supply terminals 22 and 23 are connected to clocks φ and φ.
A clocked MOS switch 24 controlled on and off by
.. Power supplies V ss and V no can be supplied through the terminals 25 and 25, respectively. Bias voltage VB or input voltage Vx is applied to the input of inverter 20 via switches SWz and S Wx, respectively, and bias voltage VB or input voltage Vv is applied to the input of inverter 21 via switches SW2. They are respectively applied via SWv.

コンパレータの動作は第2図(b)のタイミングチャー
トに従ってなされる。まずスイッチSWs。
The comparator operates according to the timing chart shown in FIG. 2(b). First, switch SWs.

S Wz、 S Ws、 S W4 をオンしてインバ
ータ20゜21の入出力端、Ql、Qt電源端22.2
3にバイアス電圧Vaを供給する0次にスイッチSWx
Turn on S Wz, S Ws, and S W4 and connect the input/output terminals of the inverter 20゜21, Ql, and Qt power supply terminals 22.2.
0th order switch SWx which supplies bias voltage Va to 3
.

SWvをオンしてQz Qtにそれぞれ入力電圧Vx、
Vvを供給する。さらにクロックφ、φによりMOSス
イッチ24.25をオンして、インバータ20.21に
電源電圧Voo+ Vssヲ供給すると、VX、Vyの
大小に応じて正帰還ループが作動して、ラッチの状態が
確定する。この結果、Vx> V YならばQlはLo
w、QzはjliHhレベル。
Turn on SWv and apply input voltages Vx and Qz to Qt, respectively.
Supply Vv. Furthermore, when the MOS switch 24.25 is turned on by the clocks φ and φ and the power supply voltage Voo+Vss is supplied to the inverter 20.21, a positive feedback loop is activated depending on the magnitude of VX and Vy, and the state of the latch is determined. do. As a result, if Vx>V Y, Ql is Lo
w, Qz is at jliHh level.

逆4:Vx<VvならばQlはHigh、 QlはLo
wL/ベルとなる。すなわちVX、VYの比較結果がQ
lあるいはQlに出力される。
Reverse 4: If Vx<Vv, Ql is High, Ql is Lo
It becomes wL/Bell. In other words, the comparison result of VX and VY is Q
It is output to l or Ql.

VaはVxあるいはVYと同一電圧としてもよい。VB
を印加するためのSWI、SW2は省略することができ
る。またVBを印加するサイクルを省略し、Vx+ V
vを入力した後、クロックドMOSスイッチ24.25
をオンしてインバータ20.21を活性化し、ラッチを
確定することもできる。さらにクロットMOSスイッチ
24゜25はインバータ20.21に独立に1個ずつ設
けてもよい、この場合インバータ20.21の電源端は
それぞれ独立にVssあるいはVooに接続されること
になる。このコンパレータはいずれの場合も流れる電源
は充放電のための過渡電流であるから低消費電力化が達
成される。
Va may be the same voltage as Vx or VY. VB
SWI and SW2 for applying can be omitted. Also, the cycle of applying VB is omitted, and Vx+V
After inputting v, clocked MOS switch 24.25
The latch can also be established by turning on the inverter 20.21 and activating the inverter 20.21. Further, the Clot MOS switches 24 and 25 may be provided independently for each inverter 20 and 21. In this case, the power supply terminals of the inverters 20 and 21 will be independently connected to Vss or Voo. In either case, the power flowing through this comparator is a transient current for charging and discharging, so that low power consumption is achieved.

第3図は本発明のコンパレータを並列形A/D変換器に
用いた実施例である。
FIG. 3 shows an embodiment in which the comparator of the present invention is used in a parallel A/D converter.

コンパレータ3oは第1図あるいは第2図に示したコン
パレータであり、これらを2°個用いて入力端子V i
 nと2n個の参照電圧Vri (i=1.2.2’)
と同時に比較する。各コンパレータの比較結果はエンコ
ーダ31によって所定のnビットディジタル値Dout
を得る。コンパレータ30は低消費電力のため、このよ
うな並列形A/D変換器に応用することができ、例えば
8ビツトで256個集積化しても消費電力が問題になる
ことは皆無である。
The comparator 3o is the comparator shown in FIG. 1 or 2, and by using 2 degrees of these, the input terminal V i
n and 2n reference voltages Vri (i=1.2.2')
Compare at the same time. The comparison result of each comparator is converted into a predetermined n-bit digital value Dout by the encoder 31.
get. Since the comparator 30 has low power consumption, it can be applied to such a parallel type A/D converter, and even if 256 8-bit comparators are integrated, power consumption will not be a problem at all.

第4図は本発明のコンパレータをディジタル論理回路と
組み合わせて用いる場合の構成例である。
FIG. 4 shows an example of a configuration in which the comparator of the present invention is used in combination with a digital logic circuit.

クロックドインバータ40.41からなる本発明のコン
パレータ45の出力はPL+P11PxrP2で、これ
らはそれぞれ、Dタイプ・フリップ・フロップ42の入
力端子り、D、ディジタル論理回路43.44の入力端
子d、dに直接入力される。
The outputs of the comparator 45 of the invention, consisting of a clocked inverter 40.41, are PL+P11PxrP2, which are respectively connected to the input terminals of a D-type flip-flop 42, D, and the input terminals d, d of a digital logic circuit 43.44. Entered directly.

クロックドインバータ40.41がクロックφによって
活性化されると、2つのインバータ40゜41には互い
に正帰還がかかり出力P 11 P t t P xH
P2はHigh、 L o wレベルが確定する。通常
動作を駆動するために十分なレベルである。コンパレー
タ45の入力端Q、Qには後段のディジタル論理回路4
2,43.44は負荷として接続されないので、コンパ
レータの設計において負荷条件が軽減され、精度、速度
等の性能設計が容易になる。
When the clocked inverters 40 and 41 are activated by the clock φ, positive feedback is applied to the two inverters 40 and 41, and the output P 11 P t t P xH
P2 is determined to be High or Low level. This is a sufficient level to drive normal operation. The input terminals Q and Q of the comparator 45 are connected to the digital logic circuit 4 in the subsequent stage.
Since 2, 43, and 44 are not connected as a load, load conditions are reduced in comparator design, and performance design such as accuracy and speed is facilitated.

第5図は本発明のコンパレータにRSフリップフロップ
を接続して用いる場合の実施例である。
FIG. 5 shows an embodiment in which an RS flip-flop is connected to the comparator of the present invention.

コンパレータ45の出力端PL、PlにはNANDゲー
トからなるRSフリップフロップ46が接続され、出力
端Px、PzにはNORゲートからなるRSフリップフ
ロップ47が接続される。Pz。
An RS flip-flop 46 consisting of a NAND gate is connected to the output ends PL and Pl of the comparator 45, and an RS flip-flop 47 consisting of a NOR gate is connected to the output ends Px and Pz. Pz.

Plはクロックφ、φによってインバータ40゜41が
活性化すると、互いに異なる電圧レベルを出力するので
RSフリップフロップもこれに応じて確定し、Qz、Q
tに所定の出力が得られる1次にクロックφ、φが反転
してインバータ40゜41のMOSゲート50,51,
52.53が全てオフすると、Pl、PIは前の状態を
維持するか、双方ともHi g hレベル(Voo)に
なるかのいずれかである。後者の場合RSフリップフロ
ップ46を構成するNANDゲートの入力は双方ともH
i g hレベルになるが、状態は不変で前の状態が維
持される。したがってRSフリップフロップ46の出力
は常にコンパレータの比較結果を安定に出力する。
When the inverters 40 and 41 are activated by the clocks φ and φ, Pl outputs different voltage levels, so the RS flip-flop is also determined accordingly, and Qz, Q
The primary clock φ, which provides a predetermined output at time t, is inverted and the MOS gates 50, 51, 51 of the inverter 40°41
When 52 and 53 are all turned off, either Pl and PI maintain their previous states or both become High level (Voo). In the latter case, both inputs of the NAND gate constituting the RS flip-flop 46 are high.
i g h level, but the state remains unchanged and the previous state is maintained. Therefore, the output of the RS flip-flop 46 always stably outputs the comparison result of the comparator.

ハ/ すなわちQl、01には不確定な状態が存在しない。Ha/ That is, there is no uncertain state in Ql,01.

Pl、Pzに接続されるRSフリップフロップ47につ
いても同様に安定な出力が得られる。
Similarly, stable output can be obtained from the RS flip-flop 47 connected to Pl and Pz.

以上のようにRSフリップフロップを出力端に接続した
本発明のコンパレータは比較結果を安定に出力でき、回
路構成も簡単で集積化に適している。また定常電流の流
れるパスがなく、従来の差動入力形やチョッパ形に比べ
て大幅な低消費電力化が可能である。
As described above, the comparator of the present invention in which the RS flip-flop is connected to the output terminal can stably output comparison results, has a simple circuit configuration, and is suitable for integration. Additionally, there is no path through which steady current flows, allowing for significantly lower power consumption than conventional differential input types or chopper types.

第6図は本発明のコンパレータ45(第4,5図)の回
路構成において、MOSゲートを追加して、動作速度を
改善した実施例である。PMO360。
FIG. 6 shows an embodiment in which a MOS gate is added to the circuit configuration of the comparator 45 (FIGS. 4 and 5) of the present invention to improve the operating speed. PMO360.

61及びNMO362、63をそれぞれ並列に接続し、
クロックφ、φによりオン、オフ制御するよう回路され
ている。2つの入力電圧が予めQ、Qに印加される時、
φはLow、φは)lighレベルに設定する。このと
きPMO360、61がオンして、P工。
61 and NMO362, 63 are connected in parallel,
The circuit is configured to perform on/off control using clocks φ and φ. When two input voltages are applied to Q and Q in advance,
φ is set to Low, and φ is set to )Light level. At this time, PMO 360 and 61 are turned on and PMO is activated.

Px点は電圧Vt1nにバイアスされ、NMO562、
63がオンすることにより、Px、Pl点は電圧Vss
にバイアスされる。このバイアス速度はPMO360。
The Px point is biased to the voltage Vt1n, and the NMO562,
63 turns on, the Px and Pl points are at the voltage Vss.
biased towards. This bias speed is PMO360.

61及びNMO362、63がクロックφ、φにより急
峻にオンできるので、十分速くなる。
61 and NMOs 362 and 63 can be turned on sharply by the clocks φ and φ, so the speed is sufficiently high.

第7図は第6図のコンパレータ回路のMOSゲ−トロ0
〜63の制御手段を変えた他の実施例である。PMOS
ゲート60.61のゲート電圧はP2゜22点の電圧を
直接印加し、NMOSゲート62゜63のゲート電圧は
Pi、Pt点の電圧を印加する。
Figure 7 shows the MOS gate controller 0 of the comparator circuit in Figure 6.
This is another embodiment in which the control means of 63 to 63 are changed. PMOS
As the gate voltage of the gates 60 and 61, the voltage at the point P2°22 is directly applied, and as the gate voltage of the NMOS gates 62 and 63, the voltage at the points Pi and Pt is applied.

2つの入力電圧が予めQ、すに印加されるとき、前の比
較結果の如何に拘わらすpHPIはNHO362,63
をオンするに十分な電圧が残っており、またP2.P2
はPMO860、61をオンするに十分な電圧が残って
いる。これによりNHO362、63がオンしてP2.
P2点をVss側に変化させ、これによりPMO361
、62がそれぞれ更に強くオン状態になりPt、Pt点
をVoo側へ近づける。この正帰還により急速に初期リ
セット動作がなされ、各部の初期電圧が設定される。
When two input voltages are previously applied to Q, the pHPI is NHO362,63, regardless of the previous comparison result.
There is enough voltage left to turn on P2. P2
There remains sufficient voltage to turn on the PMOs 860 and 61. As a result, NHO362 and 63 are turned on and P2.
By changing the P2 point to the Vss side, PMO361
, 62 are each turned on more strongly, bringing the points Pt and Pt closer to the Voo side. This positive feedback quickly performs an initial reset operation, and initial voltages of each part are set.

第8図は第6図のコンパレータ回路において、して構成
した本発明のコンパレータの実施例であP1+ Pz間
にNMOSコンパレータ81を接続する。
FIG. 8 shows an embodiment of the comparator of the present invention configured in the comparator circuit of FIG. 6, in which an NMOS comparator 81 is connected between P1+Pz.

これらのはクロックφ、φにより、オン、オフ制御され
、入力電圧印加時の初期リセット期間にはオフ、続く比
較期間にはオンしてPi、PZ間及びPt、Pt間を導
通させ、クロックドインバータ10.11で構成される
正帰還ループの動作を速める役割を果たす。また出力w
9wのLowレベルを十分低電圧にする役割も果たして
いる。 NMOSゲート80,81の代わりに、PMO
Sゲートも用いてもよいし、NHO2とPMO5を同時
に用いてもよい。
These are controlled on and off by the clocks φ and φ, and are turned off during the initial reset period when input voltage is applied, and turned on during the subsequent comparison period to conduct between Pi and PZ and between Pt and Pt. It serves to speed up the operation of the positive feedback loop composed of inverters 10 and 11. Also the output lol
It also plays the role of making the low level of 9W a sufficiently low voltage. Instead of NMOS gates 80 and 81, PMO
An S gate may also be used, or NHO2 and PMO5 may be used simultaneously.

出力はP z + P 2.点から取り出すこともでき
る。
The output is P z + P 2. It can also be extracted from a point.

第9図は本発明のコンパレータの他の回路構成によって
実現した実施例である。第8図のクロックドインバータ
10.11(71NMOSゲート8o。
FIG. 9 shows an embodiment of the comparator of the present invention realized by another circuit configuration. Clocked inverter 10.11 (71NMOS gate 8o) in FIG.

81を省いて、 pi、 P2.間及びPI、Pz間を
短絡し、初期電圧設定のためのNMOSゲート62.6
3を廃し、vNライン9oはPMOSゲート91及びN
MOSゲート92によって電圧Van(高電位)又は電
圧Va+vn(低電位)に切換えできるようにし・た。
Omitting 81, pi, P2. NMOS gate 62.6 for initial voltage setting by short-circuiting between PI and Pz.
3 is abolished, and the vN line 9o is connected to the PMOS gate 91 and N
The MOS gate 92 can be used to switch between voltage Van (high potential) and voltage Va+vn (low potential).

どし 入力電圧vX、VvかQ、Qに印加される初期リセット
期間ではクロックφ0がLow、クロックφがL o 
w 、クロックφがHl g hレベルでPs、 Pt
点及びVNライン90は電源電圧■DDに設定される。
During the initial reset period when input voltages vX, Vv or Q, Q are applied, clock φ0 is Low and clock φ is Low.
w, clock φ is at Hl g h level, Ps, Pt
The point and the VN line 90 are set to the power supply voltage DD.

またVXIVYの供給されるQ、Qはφ、φがNMOS
ゲート12,13及びPMOSゲート14.15をオフ
して、他から絶縁されVX、VYの電圧が設定される。
Also, Q and Q supplied by VXIVY are φ, and φ is NMOS.
The gates 12 and 13 and the PMOS gates 14 and 15 are turned off, and the voltages of VX and VY are set while being isolated from others.

次に比較期間ではφ0.φ、φ がそれぞれHigh、
 High、 L o wレベルとなり、VNライン9
0は電源電圧VONOニ至!J、PMOSゲート6o。
Next, in the comparison period, φ0. φ and φ are respectively High,
High, Low level, VN line 9
0 is the power supply voltage VONO! J, PMOS gate 6o.

61 ハオ7 、 PMOSゲート14,15及びNM
OSゲート12.13はオンとなり、入力電圧差V x
 ” V vが急速に増幅される正帰還ループが作動し
て、比較結果がW、Wに出力される。本コンパレータは
初期リセット期間及び比較期間のわずかな間に過渡電流
が流れるだけであるがら、消費電力は十分小さくするこ
とかできる。また正帰還動作により、高速な比較動作を
達成することができる。
61 Hao 7, PMOS gates 14, 15 and NM
OS gates 12 and 13 are turned on, and the input voltage difference V x
” A positive feedback loop in which V v is rapidly amplified is activated, and the comparison result is output to W, W. Although this comparator only has a transient current flowing during the initial reset period and a short period of the comparison period, , the power consumption can be made sufficiently small, and the positive feedback operation makes it possible to achieve a high-speed comparison operation.

第10図は第9図の本発明のコンパレータを部分的に変
更した回路例である。第9図のクロックφ、φの代より
りにそれぞれ電圧VN90.及びVN90をCMOSイ
ンバータ100を用いて反転した電圧VMを用いている
。初期リセット期間ではvN90がPMOSゲート91
によってvDDにバイアスされ、Highレベルとなる
のでPMOSゲート14゜15はオフ、またVMはLo
wレベルであるのでNMOSゲート12.13もオフと
なる。比較期間ではVs90がLowレベルとなるため
、PMOSゲート14.15はオン、VMがHighレ
ベルとなるため、NMOSゲート12.13はオンとな
り正帰還ループが作動して、Vx、Vyの比較動作が行
われる。
FIG. 10 is an example of a circuit in which the comparator of the present invention shown in FIG. 9 is partially modified. From the clocks φ and φ in FIG. 9, the voltage VN90. and a voltage VM obtained by inverting VN90 using a CMOS inverter 100. During the initial reset period, vN90 is the PMOS gate 91
Since it is biased to vDD and becomes High level, PMOS gates 14 and 15 are turned off and VM is Low.
Since it is at W level, NMOS gates 12 and 13 are also turned off. During the comparison period, since Vs90 is at a low level, the PMOS gate 14.15 is turned on, and since VM is at a high level, the NMOS gate 12.13 is turned on and a positive feedback loop is activated, and the comparison operation of Vx and Vy is performed. It will be done.

なおこのときφ0はIIighレベルで初期電圧設定の
ためのPMOSゲート60.61はオフとなっている。
Note that at this time, φ0 is at the IIhigh level, and the PMOS gates 60 and 61 for initial voltage setting are off.

第11図は第9図の本発明のコンパレータを部分的に変
更した他の回路例である。第9図のPMOSゲート60
.61を除外し、代わりにPMOSゲートに設定する。
FIG. 11 shows another circuit example in which the comparator of the present invention shown in FIG. 9 is partially modified. PMOS gate 60 in FIG.
.. 61 and set it to a PMOS gate instead.

この初期電位は4つのM、OSゲートM1〜M4によっ
て電源電圧VOOに設定される。
This initial potential is set to the power supply voltage VOO by the four M and OS gates M1 to M4.

4つのMOSゲートM1〜M4のオン、オフ状態は入力
電圧Vx、Vyのレベルによって決まるが少なくとも2
つのMOSゲートは通常オン状態となるため、初期電圧
の設定が可能である。
The on/off states of the four MOS gates M1 to M4 are determined by the levels of the input voltages Vx and Vy, but at least 2
Since the two MOS gates are normally on, the initial voltage can be set.

本発明のコンパレータは低消費電力で回路構成も簡単で
集積化に適している。
The comparator of the present invention has low power consumption, a simple circuit configuration, and is suitable for integration.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によればコンパレータの低消費電力化が図れるの
で、経済比のほか、多数個のコンパレータを集積化でき
るなど機能、性能の向上において効果が大である。
According to the present invention, since the power consumption of the comparator can be reduced, it is highly effective not only in terms of economy but also in improving functionality and performance, such as the ability to integrate a large number of comparators.

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

第1図は本発明のコンパレータの回路構成とそのタイム
チャートを示す図、第2図は本発明のコンパレータの他
の回路構成とそのタイムチャートを示す図、第3図は本
発明のコンパレータを用いた並列形A/D変換器を示す
図、第4図は本発明のコンパレータとディジタル論理回
路を接続した例、第5図は本発明のコンパレータとRS
フリップフロップを接続した例における回路構成図であ
る。第6図、第7図、第8図、第9図、第10図。 第11図は本発明のコンパレータのその他の回路構成例
を示す図である。 10.11・・・クロックドCMOSインバータ、12
゜13、x4,1s・・・MOSゲート、20.21・
・・CMOSインバータ、22.23・・・電源端、2
4゜25・・・クロックドMOSスイッチ、40.41
・・・クロックドCMOSインバータ、42・・・Dタ
イプフリップフロップ、43,44・・・ディジタル論
理回路。 45・・・コンパレータ、46.47・・・RSフリッ
プフ0ツブ、50,51,52.53−MOSゲート、
60,61,62,63・・・MOSゲート、80 、
81−NMOSゲート、90−・・電圧端VN、91 
・PMOSゲート、92−NMOSゲート、100 ・
・・cMos゛インバータ、101・・・P M OS
ゲート。
FIG. 1 is a diagram showing the circuit configuration of the comparator of the present invention and its time chart, FIG. 2 is a diagram showing another circuit configuration of the comparator of the present invention and its time chart, and FIG. 3 is a diagram showing the use of the comparator of the present invention. Figure 4 shows an example in which the comparator of the present invention is connected to a digital logic circuit, and Figure 5 shows an example in which the comparator of the present invention and a digital logic circuit are connected.
FIG. 3 is a circuit configuration diagram in an example in which flip-flops are connected. 6, 7, 8, 9, and 10. FIG. 11 is a diagram showing another example of the circuit configuration of the comparator of the present invention. 10.11...Clocked CMOS inverter, 12
゜13, x4, 1s...MOS gate, 20.21.
・・CMOS inverter, 22. 23 ・・Power supply end, 2
4゜25...Clocked MOS switch, 40.41
. . . Clocked CMOS inverter, 42 . . . D type flip-flop, 43, 44 . . . Digital logic circuit. 45... Comparator, 46.47... RS flip flop, 50, 51, 52.53-MOS gate,
60, 61, 62, 63...MOS gate, 80,
81-NMOS gate, 90-...voltage end VN, 91
・PMOS gate, 92-NMOS gate, 100 ・
...cMos゛Inverter, 101...PMOS
Gate.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、第1のクロツクドインバータと、第2のクロツクド
インバータと、互いに接続された該第1のクロツクドイ
ンバータの入力と該第2のクロツクドインバータの出力
に少なくとも1つの電圧を入力する手段と、互いに接続
された該第1のクロツクドインバータの出力と該第2の
クロツクドインバータの入力に少なくとも1つの電圧を
入力する手段とから成ることを特徴とするコンパレータ
。 2、特許請求の範囲第1項記載のコンパレータにおいて
、上記第1、第2のクロツクドインバータを同一極性の
第1、第2のMOSトランジスタと、これとは逆極性の
第3、第4のMOSトランジスタをこの順序に直列接続
して構成し、第1、第4のMOSゲートを互いに結んで
入力端とし、第2、第3のMOSゲートには互いに逆相
のクロックを供給し、第2、第3のMOSゲートの接続
端を出力端とし、第1、第2のMOSゲートの接続端あ
るいは第3、第4のMOSゲートの接続端を他の出力端
としたことを特徴とするコンパレータ。
[Claims] 1. A first clocked inverter, a second clocked inverter, and an input of the first clocked inverter and an input of the second clocked inverter connected to each other. means for inputting at least one voltage to the output; and means for inputting at least one voltage to the output of the first clocked inverter and the input of the second clocked inverter connected to each other; A comparator featuring: 2. In the comparator according to claim 1, the first and second clocked inverters are replaced by first and second MOS transistors having the same polarity, and third and fourth MOS transistors having opposite polarity. MOS transistors are connected in series in this order, the first and fourth MOS gates are connected to each other and used as input terminals, clocks with opposite phases are supplied to the second and third MOS gates, and the second and fourth MOS gates are connected in series. 2. The connection end of the third MOS gate is used as the output end, and the connection end of the first and second MOS gates or the connection end of the third and fourth MOS gates is used as the other output end. comparator.
JP21001285A 1985-09-25 1985-09-25 Comparator Pending JPS6271321A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3902313A1 (en) * 1988-01-27 1989-08-03 Sony Corp ANALOG / DIGITAL CONVERTER

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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