KR19980066614A - Hysteresis type voltage comparator - Google Patents
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Abstract
본 발명은 정확한 히스테레시스 전압을 설계할 수 있도록 고안된 히스테레시스 특성을 갖는 전압비교기에 관한 것으로, 직류바이어스전압을 발생하는 바이어스회로부; 상기 바이어스회로부에 의해 직류바이어싱되고, 소정의 기준전압과 입력전압을 비교하는 비교기; 상기 비교기의 부하로 제공되고, 상기 비교기의 출력전류에 응답하여 상기 비교기의 출력전류값을 제 1 전류값과 제 2 전류값으로 변화시키는 전류미러; 상기 제 1 및 제 2 전류값에 응답하여 상기 출력전압을 히스테리시스적으로 구동하는 출력버퍼를 구비하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a voltage comparator having hysteresis characteristics designed to design an accurate hysteresis voltage, comprising: a bias circuit unit generating a DC bias voltage; A comparator which is DC biased by the bias circuit section and compares a predetermined reference voltage with an input voltage; A current mirror provided to the load of the comparator and changing the output current value of the comparator to a first current value and a second current value in response to the output current of the comparator; And an output buffer for hysterically driving the output voltage in response to the first and second current values.
Description
본 발명은 히스테레시스 특성을 갖는 전압비교기에 관한 것으로, 특히 정확한 히스테레시스 전압을 설계할 수 있도록 고안된 히스테레시스 특성을 갖는 전압비교기에 관한 것이다.The present invention relates to a voltage comparator having hysteresis characteristics, and more particularly, to a voltage comparator having hysteresis characteristics designed to design an accurate hysteresis voltage.
도 1은 종래 기술에 의한 비교기(COMPARATOR)의 회로도를 도시한 도면이다. 종래의 히스테레시스(HYSTERESIS) 특성을 갖는 비교기는 저항 R4, R5로 구성된 전압 디바이더(DIVIDER), 입력전압과 기준전압을 비교할 수 있는 전압비교기, 및 히스테레시스 전압을 발생할 수 있는 저항 R6, 트렌지스터 Q4로 구성된다.1 is a diagram showing a circuit diagram of a comparator according to the prior art. Conventional hysteresis characteristics of the comparator is a voltage divider (DIVIDER) consisting of resistors R4 and R5, a voltage comparator capable of comparing an input voltage and a reference voltage, and a resistor R6 and a transistor capable of generating a hysteresis voltage. It consists of Q4.
이 회로의 동작원리를 살펴보면 다음과 같다. 저항 R3, R4, R5로 구성된 전압 디바이더의 기준전압을 전압비교기의 입력전압과 비교하여 입력전압이 증가하여 기준전압을 넘어서면 트렌지스터 Q5가 온(ON)하고, 트렌지스터 Q4, Q6이 온하여 저항 R5와 R6의 병렬 저항을 형성하고 따라서 전압비교기의 기준전압을 최초 설정치 보다도 낮게 전압이 잡히게 하여 히스테레시스 전압을 형성하게 된다. 따라서 입력전압이 다시 낮아지더라도 히스테레시스 전압만큼 트렌지스터 Q6의 출력전압을 로우로 유지할수 있다. 이러한 구조에서는 트렌지스터 Q4의 포화전압 관계를 고려한 설계를 해야하기 때문에 정확한 히스테레시스 전압의 설계가 어려운 문제점이 있었다.The operation principle of this circuit is as follows. Compare the reference voltage of the voltage divider consisting of resistors R3, R4, and R5 with the input voltage of the voltage comparator, and when the input voltage increases and exceeds the reference voltage, transistor Q5 is turned on and transistors Q4 and Q6 are turned on and resistor R5 The parallel resistance of and R6 is formed, so that the reference voltage of the voltage comparator is set lower than the initial setting value, thereby forming the hysteresis voltage. Thus, even if the input voltage is lowered again, the output voltage of transistor Q6 can be kept low by the hysteresis voltage. In such a structure, it is difficult to design an accurate hysteresis voltage because a design considering the saturation voltage relationship of transistor Q4 is required.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 정확한 히스테레시스 전압을 설계할 수 있도록 고안된 히스테레시스 특성을 갖는 전압비교기를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a voltage comparator having hysteresis characteristics designed to design an accurate hysteresis voltage.
상기 과제를 이루기 위하여 본 발명에 의한 히스테레시스 특성을 갖는 전압비교기는 직류바이어스전압을 발생하는 바이어스회로부; 상기 바이어스회로부에 의해 직류바이어싱되고, 소정의 기준전압과 입력전압을 비교하는 비교기; 상기 비교기의 부하로 제공되고, 상기 비교기의 출력전류에 응답하여 상기 비교기의 출력전류값을 제 1 전류값과 제 2 전류값으로 변화시키는 전류미러; 상기 제 1 및 제 2 전류값에 응답하여 상기 출력전압을 히스테리시스적으로 구동하는 출력버퍼를 구비하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, a voltage comparator having a hysteresis characteristic according to the present invention includes: a bias circuit unit generating a DC bias voltage; A comparator which is DC biased by the bias circuit section and compares a predetermined reference voltage with an input voltage; A current mirror provided to the load of the comparator and changing the output current value of the comparator to a first current value and a second current value in response to the output current of the comparator; And an output buffer for hysterically driving the output voltage in response to the first and second current values.
도 1은 종래 기술에 의한 비교기의 회로도를 도시한 도면이다.1 is a circuit diagram of a comparator according to the prior art.
도 2는 본 발명에 의한 비교기의 회로도를 도시한 도면이다.2 is a circuit diagram of a comparator according to the present invention.
도 3은 도 2에 도시된 회로에 따른 출력 파형 및 입력파형을 도시한 도면이다.3 is a diagram illustrating an output waveform and an input waveform according to the circuit shown in FIG. 2.
이하에서 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명에 의한 비교기의 회로도를 도시한 도면이며, 도 3은 도 2에 도시된 회로에 따른 출력 파형을 도시한 도면이다.FIG. 2 is a circuit diagram of a comparator according to the present invention, and FIG. 3 is a diagram showing an output waveform according to the circuit shown in FIG.
도 2에 도시된 회로는 트랜지스터 Q1, 저항 R8, R4로 구성된 직류 바이어싱회로부(10), 기준전압(Vref)과 입력전압(Vin)의 크기를 비교할 수 있도록 트랜지스터 Q2, Q5, Q6, 저항 R7로 구성된 비교기(20), 상기 비교기(20)의 부하로 제공되고, 상기 정전류원(10)의 출력전류에 응답하여 상기 비교기(20)의 출력전류값을 제 1 전류값과 제 2 전류값으로 변화시키기 위해 트랜지스터 Q7, Q8, 저항 R1, R2로 구성되는 전류미러(30), 상기 제 1 및 제 2 전류값에 응답하여 상기 출력전압을 히스테리시스적으로 구동하기 위해 트랜지스터 Q3, Q4, Q9, Q10, 저항 R5, R6으로 구성되는 출력버퍼(40)을 포함한다. 트랜지스터(Q1)은 트랜지스터(Q2, Q3, Q4)와 전류미러형태로 연결되어 비교기(20)와 출력버퍼(40)의 직류바이어싱 전압을 제공한다.The circuit shown in FIG. 2 is a DC biasing circuit section 10 composed of transistors Q1, resistors R8, and R4, and transistors Q2, Q5, Q6, and resistor R7 so that the magnitudes of the reference voltage Vref and the input voltage Vin can be compared. Comparator 20 is configured to provide a load of the comparator 20, the output current value of the comparator 20 in response to the output current of the constant current source 10 to the first current value and the second current value A current mirror 30 composed of transistors Q7, Q8, resistors R1, R2, transistors Q3, Q4, Q9, Q10 to hysterically drive the output voltage in response to the first and second current values And an output buffer 40 composed of resistors R5 and R6. The transistor Q1 is connected to the transistors Q2, Q3, and Q4 in the form of a current mirror to provide the DC biasing voltages of the comparator 20 and the output buffer 40.
상기 비교기(20)는 전원전압(Vcc)과 제 1 노드(N1) 사이에 연결된 에미터 정전류원(Q2, R7)과, 상기 제 1 노드(N1)와 제 2 노드(N2) 사이에 연결되고 상기 기준전압(Vref)이 베이스에 인가되는 제 1 전도형, pnp형의 제 1 트랜지스터(Q5)와, 상기 제 1 노드(N1)와 제 3 노드(N3) 사이에 연결되고 상기 입력전압(Vin)이 베이스에 인가되는 제 1 전도형의 제 2 트랜지스터(Q6)를 포함한다.The comparator 20 is connected between the emitter constant current sources Q2 and R7 connected between the power supply voltage Vcc and the first node N1, and between the first node N1 and the second node N2. The first transistor Q5 of the first conductivity type and pnp type, to which the reference voltage Vref is applied to the base, is connected between the first node N1 and the third node N3 and the input voltage Vin ) Includes a second transistor Q6 of the first conductivity type applied to the base.
상기 전류미러(30)는 상기 제 2 노드(N2)와 제 4 노드(N4)에 연결되고 베이스가 상기 제 3 노드(N3)에 연결된 제 2 전도형, npn의 제 1 트랜지스터(Q8)와, 상기 제 3 노드(N3)와 제 5 노드(N5) 사이에 연결되고 베이스가 상기 제 3 노드(N3)에 연결된 제 2 전도형의 제 2 트랜지스터(Q7)와, 상기 제 4 노드(N4)와 접지사이에 연결된 제 1 저항(R2)과, 상기 제 5 노드(N5)와 접지사이에 연결된 제 2 저항(R1)을 포함한다.The current mirror 30 is connected to the second node N2 and the fourth node N4, and the first transistor Q8 of npn, whose second base is connected to the third node N3, A second transistor Q7 of the second conductivity type connected between the third node N3 and the fifth node N5 and a base connected to the third node N3, and the fourth node N4. The first resistor R2 is connected between ground, and the second resistor R1 is connected between the fifth node N5 and ground.
상기 출력버퍼(40)는 상기 제 2 노드(N2)에 베이스가 연결되고 콜렉터에 정전류(Q3, R6에 의해 제공)가 공급되고 에미터가 상기 제 4 노드에 연결된 제 2 전도형의 제 3트랜지스터(Q9)와, 상기 제 3 트랜지스터(Q9)의 콜렉터에 베이스가 연결되고 콜렉터에 정전류(Q4, R5에 의해 제공)가 공급되고 에미터가 접지된 제 2 전도형의 제 4트랜지스터(Q10)를 포함한다.The output buffer 40 is a third transistor of a second conductivity type having a base connected to the second node N2, a constant current (provided by Q3 and R6) supplied to the collector, and an emitter connected to the fourth node. (Q9) and the fourth transistor (Q10) of the second conduction type having a base connected to the collector of the third transistor (Q9), a constant current (provided by Q4, R5) supplied to the collector, and the emitter grounded. Include.
이 회로의 동작을 살펴보면, 비교기(20)의 입력전압(Vin)과 기준전압(Vref)을 비교하여 입력전압이 증가하여 기준전압 보다 높아질 경우, Q6의 콜렉터전류가 감소되고 이에 Q7 및 Q8의 콜렉터전류도 감소되어 Q8로 싱크되는 전류 보다 Q5의 콜렉터 전류가 증가하여 Q9의 베이스 전류가 제 1 전류값으로 많이 흐르게 되나 이에 비레하여 Q9의 에미터전류도 증가하여 R2에 흐르게 된다. R2의 양단전압이 상승하게 되므로 입력전압이 기준전압에 비해서 충분히 높아져야만, Q9의 베이스전위가 충분히 증가되어 Q9가 충분히 턴온상태로 될 경우에 콜렉터전위가 로우상태로 떨어지고 이에 Q10이 턴오프되어 출력버퍼(40)의 출력전압이 로우상태에서 하이상태로 반전되게 된다.Referring to the operation of this circuit, when the input voltage increases and becomes higher than the reference voltage by comparing the input voltage Vin and the reference voltage Vref of the comparator 20, the collector current of Q6 decreases and thus the collector of Q7 and Q8. The current is also reduced, so that the collector current of Q5 increases more than the current sinked to Q8 so that the base current of Q9 flows to the first current value, but the emitter current of Q9 also increases and flows to R2. Since the voltage across R2 increases, the input voltage must be sufficiently high compared to the reference voltage. However, when the base potential of Q9 is sufficiently increased and Q9 is sufficiently turned on, the collector potential drops to a low state and Q10 is turned off. The output voltage of the buffer 40 is inverted from a low state to a high state.
반대로, 입력전압이 기준전압 보다 낮아지게 되면 Q6의 콜렉터 전류가 증가하게 되어 Q8에서 싱크하는 전류능력이 증가하게 되나 Q9의 에미터전류가 제 4 노드에 여전히 제공되고 있는 상태이므로 제 2 노드에 충전된 전하가 빠른 속도로 Q8을 통하여 빠지지 못하게 되므로 출력전압이 로우상태로 떨어지지 못하고 하이상태를 유지하게 된다. 계속해서 입력전압이 떨어져서 Q6의 콜렉터 전류가 더욱 증가함에 따라 Q8의 전류싱크능력도 증가하게 되므로 제 4 노드(N4)에 Q9의 에미터전류가 공급되고 있다고 하더라도 제 2 노드(N2)의 전하가 이제는 어느 정도 Q8을 통하여 빠지게 되므로 Q9의 베이스 에미터 전압이 감소되어 Q9가 턴오프되게 되므로 Q10이 턴온되므로 출력버퍼(40)의 출력전압이 로우상태로 떨어지게 된다. 이제는 제 2 노드의 전하가 Q8을 통하여 빠르게 방전하게 되므로 출력버퍼(40)의 출력전압이 로우상태로 유지되게 된다.On the contrary, when the input voltage is lower than the reference voltage, the collector current of Q6 increases, so that the current capability of sinking in Q8 increases, but the emitter current of Q9 is still provided to the fourth node, thereby charging the second node. Because the charged charges cannot escape through Q8 at high speed, the output voltage does not fall low and remains high. As the input voltage continues to drop, the collector current of Q6 further increases, so that the current sinking capability of Q8 also increases, so even if the emitter current of Q9 is supplied to the fourth node N4, the charge of the second node N2 is reduced. Since the base emitter voltage of Q9 is reduced and the Q9 is turned off because Q9 is turned to some extent, the output voltage of the output buffer 40 falls to a low state because Q10 is turned on. Since the charge of the second node is quickly discharged through Q8, the output voltage of the output buffer 40 is kept low.
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 회로에서의 출력파형 및 입력파형을 각각 도시한 도면이다. 도 3a에서 실선과 점선으로 표시된 그래프 사이의 간격이 히스테리시스 전압 Vhys를 나타내고, 도 3b에서 실선 그래프는 입력 전압 Vin, 그리고 점선 그래프는 Vref를 나타낸다.3A and 3B illustrate output waveforms and input waveforms in a circuit according to the present invention, respectively. In FIG. 3A, the interval between the solid line and the dotted line graph represents the hysteresis voltage Vhys, and in FIG. 3B, the solid line graph represents the input voltage Vin and the dotted line graph represents Vref.
이상과 같이 본 발명에서는 기준전압 보다 더 높은 입력전압에서 출력전압이 로우에서 하이상태로 반전되고 기준전압 보다 더 낮은 입력전압에서 출력전압이 하이상태에서 로우상태로 반전하게 되므로 히스테리시스 특성을 가진다. 본 발명의 히스테리시스의 두 포인터값의 설정은 Q3의 정전류값으로 설계자가 임의로 조정이 가능하므로 매우 정확하고 정밀하게 히스테리시스전압 포인터를 설정할 수 있다.As described above, in the present invention, since the output voltage is inverted from the low state to the high state at an input voltage higher than the reference voltage, and the output voltage is inverted from the high state to the low state at an input voltage lower than the reference voltage, there is a hysteresis characteristic. The setting of the two pointer values of the hysteresis of the present invention is a constant current value of Q3, so that the designer can arbitrarily adjust the hysteresis voltage pointer.
이상에서 설명된 바와 같이 본 발명에 따른 히스테레시스 특성을 갖는 전압비교기에 의하면, 회로내의 트랜지스터에 의한 포화관계를 고려할 필요없이 정전류값을 조정하면 되므로 히스테레시스 전압을 정확하게 설계할 수 있는 잇점이 있다.As described above, according to the voltage comparator having hysteresis characteristics according to the present invention, the hysteresis voltage can be accurately designed because the constant current value can be adjusted without considering the saturation relationship by the transistor in the circuit. have.
Claims (4)
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KR1019970002271A KR19980066614A (en) | 1997-01-27 | 1997-01-27 | Hysteresis type voltage comparator |
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Publications (1)
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Family Applications (1)
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KR1019970002271A KR19980066614A (en) | 1997-01-27 | 1997-01-27 | Hysteresis type voltage comparator |
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1997
- 1997-01-27 KR KR1019970002271A patent/KR19980066614A/en not_active Application Discontinuation
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