KR940007296B1 - Comparator with improved output property - Google Patents

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Abstract

The comparator circuit with an improved output characteristic comprises: a differential stage including a pair of first and second MOS transistors having a differential input structure, a third MOS transistor having the source connected to the sources of the first and second MOS transistors and having the gate connected to a bias voltage, first and second resistors respectively connected to the drains of the first and second MOS transistors, and a fourth MOS transistor having the gate and the drain respectively connected to the first and second resistors and having the source connected to a power voltage; and an output stage including fifth and sixth MOS transistors connected to receive an output of the differential stage, and a current mirror circuit connected between the drains of the fifth and sixth MOS transistors and a ground voltage, thereby performing a comparator operation at high speed.

Description

개선된 출력특성을 갖는 비교기 회로Comparator Circuit with Improved Output Characteristics

제1도는 히스테리시스 폭을 갖는 일반적인 비교기.1 is a general comparator with hysteresis width.

제2도는 종래의 비교기 회로.2 is a conventional comparator circuit.

제3도는 종래의 다른 비교기 회로.3 is another conventional comparator circuit.

제4도는 본 발명에 따라 큰 히스테리시스 폭을 갖는 비교기 회로.4 is a comparator circuit having a large hysteresis width in accordance with the present invention.

제5도는 본 발명에 따라 큰 히스테리시스 폭을 갖는 다른 비교기 회로이다.5 is another comparator circuit having a large hysteresis width in accordance with the present invention.

본 발명은 아날로그 신호를 로직레벨로 바꾸는 인터페이스 회로중 히스테리시스 특성을 갖는 비교기 회로에 관한 것으로, 보다 상세하게는 큰 히스테리시스 폭을 가지며 공정상수 변화와 바이어스 전압변화에 상관없이 고속으로 안정되게 비교동작을 하는 비교기 회로에 관한 것이다.The present invention relates to a comparator circuit having hysteresis characteristics among the interface circuits for converting an analog signal to a logic level. More particularly, the present invention relates to a comparator circuit having a large hysteresis width and stable operation at high speed regardless of process constant change and bias voltage change. It relates to a comparator circuit.

일반적으로, 차동단과 출력단을 포함하는 비교기 회로에서 기준레벨을 갖는 제1입력신호와 기준레벨과 비교될 레밸을 갖는 제2입력신호는 한쌍의 단자들 각각에 입력되어, 제2입력신호의 레벨에 의해 결정되는 논리레벨을 갖는 출력신호는 차동출력단자로 부터 출력된다. 또한, 차동단의 출력신호는 출력단으로 공급되며, 그를 통하는 차동단의 출력신호는 반전 증폭된다.In general, in a comparator circuit including a differential stage and an output stage, a first input signal having a reference level and a second input signal having a level to be compared with a reference level are input to each of the pair of terminals, thereby providing a level of the second input signal. The output signal having the logic level determined by is output from the differential output terminal. In addition, the output signal of the differential stage is supplied to the output stage, and the output signal of the differential stage therethrough is inverted and amplified.

이러한 종래의 비교기 회로에서, 만일 제2입력신호의 레벨이 제1입력신호의 레벨보다 더 크게되고 또한 두 입력신호물간의 전압레벨차가 증가할 경우, 차동단의 제1입력신호가 게이트에 공급되는 트랜지스터는 차단상태에 접근한다. 따라서, 차동단의 출력전압 레벨은 점진적으로 상승하여 차동단의 출력신호가 게이트에 공급되는 출력단 트랜지스터(P채널형)는 차단상태가 된다.In this conventional comparator circuit, if the level of the second input signal is greater than the level of the first input signal and the voltage level difference between the two input signals increases, the first input signal of the differential stage is supplied to the gate. The transistor approaches a blocking state. Therefore, the output voltage level of the differential stage gradually rises, and the output stage transistor (P channel type) to which the output signal of the differential stage is supplied to the gate is cut off.

상기 트랜지스터의 그러한 차단상태가 발생된 후, 만일 제2입력신호의 레벨이 강하하여 제1입력레벨보다 낮아질 경우, 차단상태에 있는 상기 트랜지스터들을 온시켜줄 필요가 있다. 그러나, 표류용량이 통상적으로 반도체 장치내에 존재하기 때문에 표류용량을 충전시키기 위한 시간으로 인해 상기 트랜지스터를 도통시키는데 장시간이 필요하다. 그러므로, 비교기 회로의 동작속도가 특히, 제2입력신호의 레벨이 고레벨로부터 저레벨로 떨어질때 현저히 지연되는 문제가 발생한다.After such a blocking state of the transistor is generated, it is necessary to turn on the transistors in the blocking state if the level of the second input signal drops and becomes lower than the first input level. However, since the drift capacitance is usually present in the semiconductor device, a long time is required to conduct the transistor due to the time for charging the drift capacitance. Therefore, there arises a problem that the operating speed of the comparator circuit is remarkably delayed, especially when the level of the second input signal falls from the high level to the low level.

히스테리시스 특성을 갖는 비교기를 다른말로 슈미트 회로라고 한다. 이 회로의 동작목적은 입력신호에 노이즈가 발생할 경우, 노이즈를 제거하고 고입력신호를 로직레벨의 구형파로 만드는데 있다.A comparator with hysteresis characteristics is called a Schmitt circuit. The purpose of this circuit is to remove noise and make high input signal into logic level square wave when noise occurs in input signal.

큰 히스테리시스 폭은 입력신호에 비하여 노이즈가 클 경우 노이즈를 제거하기 위하여 필요하게 된다. 물론 감쇄기를 통하여 입력신호와 노이즈 크기를 작게만든 후 작은 히스테리폭을 갖는 비교기를 통하여 입력신호를 출력하여도 동일한 효과를 얻을 수 있지만, 이러한 경우에는 감쇄기라는 외부부품의 추가가 필요하고 특히 감쇄기를 구성하는 외부부품을 통하여 전원 노이즈등과 같은 불필요한 노이즈가 크게 될 경우에는 큰 히스테리시스 폭을 갖는 비교기가 요구된다.A large hysteresis width is necessary to remove the noise when the noise is larger than the input signal. Of course, the same effect can be obtained by making the input signal and the noise level small through the attenuator and then outputting the input signal through the comparator with a small hysteresis width. When unnecessary noise such as power supply noise is increased through external components, a comparator having a large hysteresis width is required.

본 발명의 배경을 이해하기 위해 차동단과 출력단을 갖는 종래의 비교기 회로를 제1도 및 제2도에 따라 설명한다.To understand the background of the present invention, a conventional comparator circuit having a differential stage and an output stage will be described according to FIGS. 1 and 2.

제1도는 종래의 히스테리시스 특성을 갖는 비교기로서 이것은 비교기(COMP), 저항(Rf1,Rf2) 및 기준전압원(Vref)로 구성된다. 상기 비교기(COMP)의 회로도가 제2도에 도시되어 있다.1 is a comparator having a conventional hysteresis characteristic, which is composed of a comparator COMP, a resistor R f1 , R f2 and a reference voltage source Vref. A circuit diagram of the comparator COMP is shown in FIG.

제2도에 도시된 바와같이, 비교기는 차동증폭회로와 반전증폭회로로 구성되어 있고, 이는 Allen과 Holberg에 의한 "CMOS Analog Circuit Design"(HOLT, RINEHART AND WINSTO사) 의 327-349페이지등 여러책에서 볼 수 있다.As shown in Figure 2, the comparator consists of a differential amplifier and an inverted amplifier circuit, which are described in detail in pages 327-349 of Allen and Holberg's "CMOS Analog Circuit Design" (HOLT, RINEHART AND WINSTO). You can see it in the book.

제2도에 도시된 회로는 반전증폭회로의 입력 트랜지스터(M11)을 구동하는 차동증폭회로의 출력저항이 모스트랜지스터(M10,M2)의 능동저항에 의해 결정되므로 캐패시터(CL')와 함께 작용하여 반전증폭회로의 입력전압이 느리게 변화되며 따라서 비교기 회로가 고속으로 동작하지 못한다.In the circuit shown in FIG. 2, the output resistance of the differential amplifier circuit driving the input transistor M11 of the inverted amplifier circuit is determined by the active resistances of the MOS transistors M10 and M2, and thus works together with the capacitor C L '. As a result, the input voltage of the inverted amplifier circuit changes slowly, and thus the comparator circuit does not operate at high speed.

또한, 상기 모스트랜지스터(M11)이 '오프'상태에서 '온'상태로 변하므로 출력에 캐패시터(CL)이 작용하여 비교기 출력이 느려진다. 따라서, 고속동작의 다른 비교기 회로가 제안되었다.In addition, since the MOS transistor M11 is changed from the 'off' state to the 'on' state, the capacitor C L acts on the output, thereby slowing the comparator output. Therefore, another comparator circuit of high speed operation has been proposed.

상기 요망에 따라 제안된 제3도에 도시된 종래의 다른 비교기 회로는 제2도의 모스트랜지스터(M9,M10)을 수동저항(R1,R2)로 대체하여 캐패시터(CL1,CL2)와 작용하는 출력저항을 줄이고 반전증폭회로를 모스트랜지스터(M4,M5)의 차동증폭회로에 연결하고 그 출력을 전류미러(current mirror) 동작을 하는 모스트랜지스터(M6,M7)에 연결하는 회로로 구성된다.Another conventional comparator circuit shown in FIG. 3 proposed in accordance with the above requirement works with capacitors C L1 and C L2 by replacing the MOS transistors M9 and M10 in FIG. 2 with passive resistors R1 and R2. It consists of a circuit that reduces the output resistance and connects the inverted amplifier circuits to the differential amplifier circuits of the MOS transistors M4 and M5 and the outputs to the MOS transistors M6 and M7, which perform a current mirror operation.

또한, 저항(R3)를 저항(R1,R2)에 직렬로 연결하여 적당한 값을 선택하면, 반전증폭 회로를 구성하는 모스트랜지스터(M4,M5,M6 및 M7)이 항상 '온'상태에 있게 되므로 비교기 출력 특성이 빨라진다.In addition, if the resistor R3 is connected in series with the resistors R1 and R2 and an appropriate value is selected, the MOS transistors M4, M5, M6, and M7 constituting the inverted amplifier circuit are always in the 'on' state. Comparator output characteristics are faster.

그러나, 고속동작에도 불구하고 큰 히스테리시스 폭을 요구하는 비교기 회로는 다음과 같은 문제점을 안고 있다.However, a comparator circuit requiring a large hysteresis width in spite of the high speed operation has the following problems.

요구되는 히스테리시스 폭이 커서 설계된 입력 다이나믹 레인지(input dynamic range)를 넘는 경우, 즉 비교기 비반전 입력전압(Vp)가 모스트랜지스터(M2,M3)의 '턴온'전압의 합보다 낮다면 모스트랜지스터(M3)는 '리니어(linear)'상태에 있게 되어 모스트랜지스터(M1,M2)를 통해 저항(R1,R2)로 흐르는 전류가 작아지게 된다.If the hysteresis width required is greater than the designed input dynamic range, that is, if the comparator non-inverting input voltage (Vp) is lower than the sum of the 'turn-on' voltages of the transistors (M2, M3), then the MOS transistor (M3) ) Is in a 'linear' state so that the current flowing through the MOS transistors M1 and M2 to the resistors R1 and R2 becomes small.

만일, 상기 전류가 너무 작아 모스트랜지스터(M1,M2)의 어느 한쪽으로 모두 흘러도 저항(R1,R3) 또는(R2,R3)에 걸린 전압이 모스트랜지스터(M4,M5)의 문턱전압보다 낮다면, 제3도에 도시된 비교기 회로는 정상동작을 하지 못한다. 또한, 바이어스 전압(VB)가 변하여도 역시 비교기 회로는 정상동작을 하지 못한다.If the current is too small and flows to either side of the MOS transistors M1 and M2, if the voltage applied to the resistors R1 and R3 or R2 and R3 is lower than the threshold voltages of the MOS transistors M4 and M5, The comparator circuit shown in FIG. 3 does not operate normally. Also, even when the bias voltage V B changes, the comparator circuit does not operate normally.

좀 더 상세히 설명하면, 반도체 제조공정에서 집적회로를 실현시키기 위한 전기적 특성 파라메타, 예를들면, 저항값, 캐패시터값, 모스트랜지스터의 문턱전압, 바이폴라 트랜지스터의 전류이득등을 나타내는 공정상수가 변하거나 전원전압이 변할 경우, 출력단을 구성하는 모스트랜지스터(M4,M5)의 게이트 전압이 모스트랜지스터(M4,M5)의 문턱전압보다 작을 경우 출력단이 전혀 동작하지 못한다. 전압(VN)이 전압(VP)보다 많이 높아 모스트랜지스터(M1)을 통하여 모스트랜지스터(M3)에서 공급하는 전류가 다 흐를 경우, 전압(VDD)와 모스트랜지스터(M4)의 게이트 사이에 걸리는 전압(VX1)과 저항(R1)에 흐르는 전류(I1)는 다음과 같다.In more detail, the process constants representing electrical characteristics parameters such as resistance value, capacitor value, MOS transistor threshold voltage, current gain of bipolar transistor, etc. for realizing integrated circuit in semiconductor manufacturing process are changed or When the voltage changes, the output terminal does not operate at all when the gate voltage of the MOS transistors M4 and M5 constituting the output terminal is smaller than the threshold voltages of the MOS transistors M4 and M5. When the voltage V N is higher than the voltage V P and the current supplied from the MOS transistor M3 flows through the MOS transistor M1, the voltage V DD is between the gate of the MOS transistor M4. The applied voltage V X1 and the current I 1 flowing in the resistor R1 are as follows.

여기서, μ: 전자의 이동도, Cox 모스트랜지스터의 게이트 캐패시터 값, W3: 모스트랜지스터(M3)의 게이트 폭, L3: 모스트랜지스터(M3)의 게이트 길이, VTHN: N모스트랜지스터의 문턱전압을 나타낸다.Where μ is the mobility of electrons, the gate capacitor value of the Cox MOS transistor, W 3 is the gate width of the MOS transistor M3, L 3 is the gate length of the MOS transistor M3, and V THN is the threshold voltage of the N MOS transistor. Indicates.

이때 공정상수의 변화에 의하여, Cox가 공정 중심값보다 작아지고 N모스트랜지스터의 문턱전압이 커질경우, 전류(I1)은 작아지고 저항(R1,R3)가 작아지면 전압(VX1)는 설계중심치보다 작아진다.At this time, when Cox is smaller than the process center value and the threshold voltage of the N MOS transistor is increased due to the change of the process constant, the voltage V X1 is designed when the current I 1 decreases and the resistances R1 and R3 decrease. It is smaller than the center value.

만일 P모스트랜지스터의 문턱전압(VTHP)이 커져 전압(VX1)가 문턱전압(VTHP)보다 작으면 모스트랜지스터(M4,M5,M6,M7)로 구성된 출력단은 동작을 못하게 된다.If the threshold voltage V THP of the P MOS transistor is increased and the voltage V X1 is smaller than the threshold voltage V THP , the output terminal including the MOS transistors M4, M5, M6, and M7 may not operate.

또한, 바이어스 전압(VB)는 전원전압을 이용하여 내부 바이어스를 잡는데 전원전압이 낮아질 경우, 전류(I1)이 작아져 동일한 단점이 발생할 수 있다.In addition, when the bias voltage V B is used to hold an internal bias using the power supply voltage, when the power supply voltage is lowered, the current I 1 may be smaller, which may cause the same disadvantage.

따라서, 제3도에 도시된 회로는 공정상수의 변화, 전원전압의 변화측면에서 안정된 동작이 어렵다. 한편, 전류(I1)과 저항(R1,R3)를 크게 설계하여 항상 저압(VX)가 P모스트랜지스터 문턱전압(VTHP)보다 크게 만들 수 있으나 이러한 경우에는 큰 히스테리시스 폭이 제약을 받게 된다. 즉, 큰 히스테리시스 폭을 얻기 위해서는 전압(VP)를 증가시켜야 하는데 모스트랜지스터(M2)의 게이트-드레인전압(VGD)가 문턱전압(VTHN)보다 크면 모스트랜지스터(M2,M3)가 리니어영역에서 동작하게 되어 속도가 저하되고 히스테리시스폭이 설계값에서 벗어나 공정상수 변화에 영향을 미친다. 모스트랜지스터(M2)가 포화영역에서 동작할 조건은,Therefore, the circuit shown in FIG. 3 is difficult to operate stably in terms of change of process constant and change of power supply voltage. On the other hand, by designing a large current (I 1 ) and resistors (R1, R3) can always make the low voltage (V X ) greater than the P MOS transistor threshold voltage (V THP ), but in this case a large hysteresis width is limited . That is, to obtain a large hysteresis width, the voltage V P must be increased. When the gate-drain voltage V GD of the MOS transistor M2 is greater than the threshold voltage V TH N, the MOS transistors M2 and M3 are linear. Operation in the area slows down and the hysteresis widths deviate from the design values and affect process constant changes. The condition that the MOS transistor M2 operates in the saturation region is

과 같고, 전압(VX1)를 크게 할수록 전압(VP)를 작게 만들어야 하는 제약이 따른다.And, as the voltage V X1 increases, there is a constraint that the voltage V P must be made smaller.

따라서, 본 발명의 목적은 큰 히스테리시스 폭이 요구되는 비교기에서 공정상수의 변화나 설계잘못으로 히스테리시스 폭이 입력 다이나믹 레인지를 벗어날지라도 안정되게 고속으로 동작하는 비교기 회로를 제공하는데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a comparator circuit which operates stably at high speed even if a hysteresis width deviates from the input dynamic range due to a change in process constant or a design error in a comparator requiring a large hysteresis width.

본 발명의 목적을 달성하기 위한 비교기 회로는 비교대상 입력전압과 기준전압을 입력으로 한 차동입력구조를 갖는 1쌍의 제1및 제2모스트랜지스터, 상기 제1 및 제2모스트랜지스터의 소오스에 그의 드레인이 연결되며 게이트 단자에 바이어스 전압이 인가되는 제3트랜지스터, 상기 제1 및 제2모스트랜지스터의 드레인에 각각 연결되는 1쌍의 제1 및 제2저항, 상기 제1 및 제2저항과 전원사이에 삽입된 제3저항으로 구성된 차동단과 상기 차동단의 출력이 입력되는 1쌍의 제5 및 제6모스트랜지스터, 상기 제5 및 제6모스트랜지스터의 각 드레인과 접지 사이에 삽입된 전류미러 회로로 구성된 출력단으로 이루어지며, 상기 제6모스트랜지스터와 전류미러 회로의 접속점으로 부터 비교출력을 얻는 비교기 회로에 있어서, 상기 제3저항 대신에 상기 제1 및 제2저항에 그의 게이트와 드레인이 각각 연결되고 소오스에 전원이 공급되는 제4모스트랜지스터가 대체된 것을 특징으로 한다.A comparator circuit for achieving the object of the present invention is a pair of first and second MOS transistors having a differential input structure with the input input voltage and the reference voltage as inputs, and the source of the first and second MOS transistors. A third transistor to which a drain is connected and a bias voltage is applied to a gate terminal, a pair of first and second resistors connected to drains of the first and second MOS transistors, and between the first and second resistors and a power source A pair of fifth and sixth MOS transistors having a differential stage configured with a third resistor inserted into the pair and an output of the differential stage, and a current mirror circuit inserted between each drain and ground of the fifth and sixth MOS transistors. A comparator circuit having a configured output stage, wherein the comparator circuit obtains a comparative output from a connection point of the sixth MOS transistor and the current mirror circuit, wherein the first and second low ends are replaced with the third resistor. Whose gate and drain respectively connected to and is characterized in that the fourth MOS transistor power is applied to the source replacement.

이하 본 발명의 보다 상세한 내용은 첨부된 도면을 참조하여 설명된다.Hereinafter, more details of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

제4도는 본 발명의 비교기 회로도로서, 비교대상 입력전압(VN)과 기준전압(VP)를 입력으로 한 차동입력 구조를 갖는 제1 및 제2트랜지스터(M1,M2), 상기 제1 및 제2모스트랜지스터(M1,M2)의 소오스에 그의 드레인이 연결되어 있고 게이트 단자에 바이어스 전압(VB)이 인가되는 제3모스트랜지스터(M3), 상기 제1 및 제2모스트랜지스터(M1,M2)의 드레인에 각각 연결되는 제1 및 제2저항(R1,R2), 상기 제1 및 제2저항(R1,R2)에 그의 게이트와 드레인이 각각 연결되고 소오스에 전원이 공급되는 제4모스트랜지스터(M0)로 구성된 차동단과 상기 차동단의 출력이 입력되는 제5 및 제6모스트랜지스터(M4,M5), 상기 제5 및 제6모스트랜지스터(M4,M5)의 각 드레인과 접지 사이에 삽입된 전류미러 회로(M6,M7)로 구성된 출력단으로 구성된다.4 is a comparator circuit diagram of the present invention, wherein the first and second transistors M1 and M2 having a differential input structure having a comparison target input voltage V N and a reference voltage V P as inputs, and the first and second transistors. A third MOS transistor M3 having a drain connected to a source of the second MOS transistor M1 and M2 and a bias voltage V B applied to a gate terminal, and the first and second MOS transistors M1 and M2. A fourth MOS transistor having its gate and drain connected to the first and second resistors R1 and R2 and the first and second resistors R1 and R2 respectively connected to the drains of the transistors) and supplying power to the source. A differential terminal consisting of (M0) and the fifth and sixth MOS transistors M4 and M5 to which the output of the differential terminal is input, and inserted between the respective drains and grounds of the fifth and sixth MOS transistors M4 and M5, respectively. It consists of an output stage consisting of current mirror circuits M6 and M7.

본 발명에 있어서는 종래의 저항(R3)을 P모스트랜지스터(M0)로 대체한 것이다. 상기 P모스트랜지스터(M0)에 의하면, 모스트랜지스터(M3)가 공급하는 전류와 모스트랜지스터(M4,M5)의 문턱전압에 상관없이 모스트랜지스터(M4,M5)가 항상 '턴온'상태에 있게 된다. 또한, 모스트랜지스터(M4,M5)의 문턱전압이 변하여도 모스트랜지스터(M4,M5)의 게이트에 걸리는 전압이 따라서 변하므로 모스트랜지스터(M4,M5)의 공정상수의 변화에 상관없이 안정된 동작을 한다.In the present invention, the conventional resistor R3 is replaced with the P MOS transistor M0. According to the P MOS transistor M0, the MOS transistors M4 and M5 are always in a 'turn on' state regardless of the current supplied by the MOS transistor M3 and the threshold voltages of the MOS transistors M4 and M5. In addition, even if the threshold voltages of the MOS transistors M4 and M5 change, the voltage applied to the gates of the MOS transistors M4 and M5 changes accordingly, so that stable operation is performed regardless of the process constants of the MOS transistors M4 and M5. .

다시 말하면, 전원전압(VDD)와 모스트랜지스터(M4)의 게이트 사이에 걸리는 전압(VX2)는 다음과 같이 표시된다.In other words, the voltage V X2 applied between the power supply voltage V DD and the gate of the MOS transistor M4 is expressed as follows.

여기서, W0: P모스트랜지스터(M0)의 게이트 폭, L0: P모스트랜지스터(M0)의 게이트 길이, VTHP: P모스트랜지스터의 문턱전압을 나타내며, 전류(I1)은 식(II)와 동일하게 표현된다.Here, W 0 represents the gate width of the P MOS transistor M0, L 0 represents the gate length of the P MOS transistor M0, V THP represents the threshold voltage of the P MOS transistor, and the current I 1 is represented by equation (II). Is expressed in the same way as

따라서, VX2 THP이다.Thus, V X2 THP .

상기 식(IV)를 통해 알 수 있는 바와 같이, 전압(VX2)이 전원진압(VDD)의 변화, 공정상수의 변화에 상관없이 항상 P모스트랜지스터의 문턱전압(VTHP)보다 크므로 안정된 동작을 하며 기준전압(VP)를 높혀 큰 히스테리시스를 얻을 수 있다.As can be seen from the above equation (IV), the voltage V X2 is always higher than the threshold voltage V THP of the P MOS transistor regardless of the change of the power supply suppression V DD and the change of the process constant. In operation, a large hysteresis can be obtained by increasing the reference voltage (V P ).

나머지 부호들은 제3도에서와 동일하다.The remaining symbols are the same as in FIG.

제5도는 제4도와의 관계를 PMOS와 NMOS의 상보관계를 이용하여 구성한 본 발명의 변형예의 회로도이다.FIG. 5 is a circuit diagram of a modification of the present invention in which the relationship with FIG. 4 is formed using the complementary relationship between the PMOS and the NMOS.

본 발명에서 출력단을 구성하는 모스트랜지스터(M6.M7), 즉 전류미러는 증폭이득을 증가시키기 위하여 윌슨(Wilson) 전류미러 또는 캐스코트(Cascode) 전류미러등을 사용할 수 있다.In the present invention, the MOS transistor M6.M7 constituting the output stage, that is, the current mirror may use a Wilson current mirror or a cascode current mirror to increase amplification gain.

이와 같은 본 발명의 회로에 의하면, 비교기 동작이 고속으로 이루어질 수 있으며 큰 히스테리시스 폭이 요구되는 조건에서 저항값의 변화, 모스트랜지스터의 문턱전압과 같은 공정상수의 변화나 설계된 바이어스전압이 변하여도 또한 히스테리시스 폭이 입력 다이나믹 레인지를 벗어나도 안정되게 비교동작을 할 수 있다.According to the circuit of the present invention, the comparator operation can be performed at high speed and hysteresis is performed even when the designed bias voltage is changed even when the resistance value is changed, the process constant such as the threshold voltage of the MOS transistor or the designed bias voltage are changed under the condition that a large hysteresis width is required. Even when the width is out of the input dynamic range, the comparison operation can be performed stably.

Claims (2)

비교대상 입력전압(VN)과 기준전압(VP)를 입력으로 한 차동입력 구조를 갖는 1쌍의 제1 및 제2모스트랜지스터(M1,M2), 상기 제1 및 제2모스트랜지스터(M1,M2)의 소오스에 그의 드레인이 연결되며 게이트 단자에 바이어스 전압(VB)이 인가되는 제3모스트랜지스터(M3), 상기 제1 및 제2모스트랜지스터(M1,M2)의 드레인에 각각 연결되는 1쌍의 제1 및 제2저항(R1,R2), 상기 제1 및 제2저항(R1,R2)과 전원전압(VDD) 사이에 삽입된 제3저항(R3)로 구성된 차동단과, 상기 차동단의 출력이 입력되는 1쌍의 제5 및 제6모스트랜지스터(M4,M5), 상기 제5 및 제6모스트랜지스터(M4,M5)의 각 드레인과 접지 사이에 삽입된 전류미러 회로(M6,M7)로 구성된 출력단으로 이루어지며, 상기 제6모스트랜지스터와 전류미러 회로의 접속점으로 부터 비교출력을 얻는 비교기 회로에 있어서, 상기 제3저항(R3)이 상기 제1 및 제2저항(R1,R2)에 그의 게이트와 드레인이 각각 연결되고 소오스에 전원이 공급되는 제4모스트랜지스터(M0)로 대체되어 구성됨을 특징으로 하는 비교기 회로.A pair of first and second MOS transistors M1 and M2 having a differential input structure in which a comparison target input voltage V N and a reference voltage V P are input, and the first and second MOS transistors M1. And a drain thereof are connected to a source of M2 and are respectively connected to drains of the third and second MOS transistors M1 and M2 to which a bias voltage V B is applied to a gate terminal. A differential stage comprising a pair of first and second resistors R1 and R2, a third resistor R3 inserted between the first and second resistors R1 and R2 and a power supply voltage V DD , and A current mirror circuit M6 inserted between each drain and ground of the pair of fifth and sixth MOS transistors M4 and M5 to which the output of the differential stage is input, and the fifth and sixth MOS transistors M4 and M5. And a comparator circuit having an output stage consisting of M7) and obtaining a comparison output from a connection point of the sixth MOS transistor and the current mirror circuit. (R3) a comparator circuit, characterized by said first and second resistors (R1, R2) is respectively connected to its gate and drain and is replaced by a fourth MOS transistor (M0) power is applied to the source and configured. 제1항에 있어서, 상기 제1, 제2 및 제3모스트랜지스터(M1,M2,M3)는 N채널형이고, 상기 제5 및 제6모스트랜지스터(M4,M5)는 P채널형이거나, 그 역인 것을 특징으로 하는 비교기 회로.The method of claim 1, wherein the first, second and third morph transistors (M1, M2, M3) are of the N-channel type, the fifth and sixth MOS transistors (M4, M5) are P-channel type, or Comparator circuit, characterized in that the reverse.
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