JPH0462494B2 - - Google Patents

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JPH0462494B2
JPH0462494B2 JP60042707A JP4270785A JPH0462494B2 JP H0462494 B2 JPH0462494 B2 JP H0462494B2 JP 60042707 A JP60042707 A JP 60042707A JP 4270785 A JP4270785 A JP 4270785A JP H0462494 B2 JPH0462494 B2 JP H0462494B2
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JP
Japan
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output
level
circuit
stage
input signal
Prior art date
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JP60042707A
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JPS61202519A (ja
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Kunimitsu Kosaka
Kunihiko Goto
Osamu Kobayashi
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Priority to DE8686102660T priority patent/DE3668739D1/de
Priority to KR1019860001598A priority patent/KR900000993B1/ko
Publication of JPS61202519A publication Critical patent/JPS61202519A/ja
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Publication of JPH0462494B2 publication Critical patent/JPH0462494B2/ja
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Description

【発明の詳細な説明】 〔概 要〕 本発明のコンパレータ回路は、差動段と出力段
とを有する差動増巾器をそなえており、該出力段
の出力レベルが所定の値となつたときには、該差
動段の出力側に定電流源が接続されてバイパス回
路が形成され、それによつて2つの入力信号レベ
ルに差が生じても該差動段の出力動作範囲を限定
する事により入力信号レベルの変化に即応した高
速の動作を可能にしたものである。
〔産業上の利用分野〕
本発明はコンパレータ回路に関し、特に差動増
巾器を用いたコンパレータ回路に関するもので、
通常半導体集積回路によつて構成される。
〔従来の技術〕
第4図は、所謂差動型のコンパレータ回路の1
例を示すもので、該コンパレータは差動段1と出
力段2とをそなえている。そして該差動段1には
PチヤネルトランジスタT11,T12およびそのソ
ースが共通接続されたNチヤネルトランジスタ
T13,T14をそなえ、該Nチヤネルトランジスタ
T13,T14のソース側とアース間には定電流源1
5が接続される。そうし一方のNチヤネルトラン
ジスタT14のゲートには例えば基準レベルの入力
信号(IN+)が入力され、他方のNチヤネルト
ランジスタT13のゲートには例えば該基準レベル
の入力信号と比較される入力信号(IN−)が入
力される。
そして該NチヤネルトランジスタT14のドレイ
ン側の電圧レベルV1が出力段2を構成するPチ
ヤネルトランジスタT21のゲートに入力される。
そして該PチヤネルトランジスタT21のドレイン
側とアース間には定電流源22が接続されるとと
もに、該トランジスタT21のドレイン側(出力端
子OUT)から、出力電圧V2がとり出される。
かかる差動型のコンパレータ回路においては、
該差動段1を構成する1対のNチヤネルトランジ
スタT13,T14にそれぞれ入力される2つの入力
信号(IN−)および(IN+)の間に僅かなレベ
ル差があつても、そのレベル差に応じて該1対の
NチヤネルトランジスタT13およびT14にそれぞ
れ流れる電流の比率が変り、それに伴つて該差動
段1の出力側、すなわち該Nチヤネルトランジス
タT14のドレイン側からは、変動の大きい(すな
わち入力信号のレベル差が増巾された)電圧V1
がとり出される。
そしていま仮に基準入力信号レベル(IN+)
に比して、比較される入力信号レベル(IN−)
が高くなるときは、該入力信号レベル(IN−)
が入力されるNチヤネルトランジスタT13のソー
ス電位が入力に伴つて上昇する。するとT14のソ
ース電位も同様に上昇することになり電流がT13
に多く流れるようになる。結果的に該Pチヤネル
トランジスタT11,T12のゲート電位を下げる。
これによつて該PチヤネルトランジスタT12も電
流を流そうとするが、一方該基準入力信号レベル
(IN+)が入力されているNチヤネルトランジス
タT14は電流が流れるのを阻止しようとし、その
結果該2つの入力信号レベルのレベル差に応じて
該NチヤネルトランジスタT14のドレイン側の電
位V1が上昇することになる。
一方、該トランジスタT14に入力される基準入
力信号レベル(IN+)に比して、該トランジス
タT13に入力される入力信号レベル(IN−)が低
いときには、該入力信号レベル(IN−)が入力
されているNチヤネルトランジスタT13のソース
電位が入力に伴つて下降する。するとT14のソー
ス電位も下降することになり電流がT14に多く流
れるようになる。結果的に該Pチヤネルトランジ
スタT11,T12のゲート電位を上昇させる。これ
によつて該PチヤネルトランジスタT12は電流を
阻止しようとするが、一方、該基準入力信号レベ
ル(IN+)が入力されているNチヤネルトラン
ジスタT14は電流を流そうとし、その結果、該2
つの入力信号レベルのレベル差に応じてT14のド
レイン側電位V1が低下することになる。
なお該2つの入力信号レベルのレベル差に応じ
て上記のように変動する該差動段1の出力電位
V1は次いで出力段2を構成するトランジスタT21
のゲートに供給され、該出力段2において該電位
V1が反転かつ増巾されて出力端子OUTから出力
電圧V2としてとり出される。
〔発明が解決しようとする問題点〕
かかる従来例の回路において、該入力信号レベ
ル(IN−)が次第に高くなつて該基準入力信号
レベル(IN+)との間のレベル差が増加してく
ると、該NチヤネルトランジスタT13のソース電
位が上昇する。するとT14のソース電位も同様に
上昇することになり、遂には該Nチヤネルトラン
ジスタT14又は該PチヤネルトランジスタT21
カツトオフ状態となつてくる。
このような状態になると、その後該入力信号レ
ベル(IN−)が該基準入力信号レベル(IN+)
より低くなつて該トランジスタT21およびT14
電流を流そうとした場合に、そこに存在する浮遊
容量のチヤージ等に時間を要し、その結果次の動
作が大巾に遅れてしまうという問題点を生ずる。
本発明はかかる問題点を解決するためになされ
たもので、該カツトオフの状況を、該差動段の出
力側に接続された出力段の固定レベルによつて検
出し、該カツトオフ又はそれに近い状況が検出さ
れた場合には該差動段の出力側に定電流源を含む
バイパス回路を形成するという着想にもとづい
て、該差動段の出力範囲を限定する事により該コ
ンパレータ回路の動作速度の遅れをなくすように
したものである。
〔問題点を解決するための手段〕
上記問題点を解決するために、本発明によれ
ば、入力信号を受ける差動段1と、該差動段1の
出力信号で制御される出力トランジスタを含む出
力段2と、該出力段の出力端に接続され該出力端
の電圧が所定の検出レベル以下に低下したときに
検出出力を発生する検出回路3と、前記検出出力
に応答して導通し前記差動段1の出力端に定電流
源5を有するバイパス回路を形成するためのスイ
ツチング回路4とをそなえ、該スイツチング回路
4の導通時には前記差動段1の出力端から該バイ
パス回路へ定電流が流されることを特徴とするコ
ンパレータ回路が提供される。
〔作 用〕 上記構成によれば、差動段の出力側の電位(第
1図においてVAで示される)が上昇して該差動
段のトランジスタがカツトオフ又はそれに近い状
況となつた場合にはそのことを、該電位VAを反
転かつ増巾してえられる出力段の出力レベル(第
1図においてVBで示される)の変化によつて検
出し、それによつて該バイパス回路を形成して該
差動段のトランジスタに強制的に所定の電流を流
し、該電位VAの上昇を防いで該差動段の出力動
作範囲を限定することが可能となり出力段トラン
ジスタがカツトオフするのを阻止する。
〔実施例〕
第1図は本発明の1実施例としてのコンパレー
タ回路の基本構成を示すもので、第4図の従来例
と共通する部分には共通の符号が付されている。
この第1図に示されるように、本発明において
は、出力段2の出力レベルVB(差動段1の出力レ
ベルVAを反転増巾してえられる)をレベル検出
回路3によつて検出し、該出力レベルVAの上昇
によつて該検出回路3において検出される出力レ
ベルVBが所定のレベル以下に低下したときスイ
ツチング回路4が動作して、差動段1の出力側
(PチヤネルトランジスタT12のドレインとNチ
ヤネルトランジスタT14のドレインとの接続点)
から定電流源5を通してアースに至るバイパス回
路P(NチヤネルトランジスタT14に対するバイ
パス回路)が形成される。
第2図は、第4図に示される従来例の回路と、
上記第1図に示される本発明の回路との動作を比
較して示すタイミング図であつて、第2図aには
基準入力信号レベル(IN+)に対して、他方の
入力信号レベル(IN−)の値が変動する状況が
示されている。
このような場合において、第4図に示される従
来例においては、先ず該入力信号レベル(IN−)
が基準入力信号レベル(IN+)より高くなると、
上述したようにその差動段1の出力レベルV1
上昇し、そのレベル差によつては該Pチヤネルト
ランジスタT21又はNチヤネルトランジスタT14
がカツトオフ状態となる。そのためその後、第2
図aに示されるように該入力信号レベル(IN−)
が基準入力信号レベル(IN+)より低くなつた
とき該カツトオフされたトランジスタを再度導通
させるのに時間を要し、該入力信号レベル(IN
−)の反転に伴つて該出力レベルV1を反転させ
る(低下させる)のに遅れを生ずることになる
(第2図b点線参照)。したがつて更に該レベル
V1を反転かつ増巾してえられる出力段2の出力
レベルV2にも同様の遅れを生ずることになる
(第2図c点線参照)。
これに対し第1図に示される本発明にかかる回
路においては、第2図bおよびcにおいてそれぞ
れ実線で示すように、該入力信号レベル(IN−)
が基準入力信号レベル(IN+)より高くなつて
いるときは、その差動段1の出力レベルVAが上
昇し、それに伴つて出力段2の出力レベルVB
低下するが、該2つの入力信号のレベル差によつ
て該出力レベルVBが所定の検出レベルL以下に
低下すると、該レベル検出回路3によつてそのレ
ベル低下を検出してスイツチング回路4を動作さ
せて上記バイパス回路Pを形成し、該バイパス回
路Pを通して該PチヤネルトランジスタT12に強
制的に所定の定電流を流すようにされる。
そのため該出力レベルVBが該検出レベルL以
下に低下することはなく、換言すれば該差動段1
の出力レベルVAが所定の検出レベル以上に上昇
することがなくなつて該Pチヤネルトランジスタ
T21がカツトオフ状態となることが防止される。
すなわち第1図の回路においてはコンパレータを
常にアクテイブに使うことができ、該入力信号レ
ベル(IN−)が基準入力信号レベル(IN+)に
対して反転(低下)したときは、速やかに該出力
レベルVA、更には該出力レベルVBを反転させる
ことができる。このようにして次の動作への移行
が容易となり高速動作が可能となる。
第3図は第1図に示される回路中、レベル検出
回路3およびスイツチング回路4の1具体例を示
すもので、該レベル検出回路3は、トランジスタ
T31およびT32からなる1段目のインバータと、
トランジスタT33およびT34からなる2段目のイ
ンバータによつて構成され、一方、スイツチング
回路4は1個のPチヤネルトランジスタT41によ
つて構成される。
そして該レベル検出回路3における1段目のイ
ンバータを構成するトランジスタT31とT32のゲ
ートには出力段2の出力レベルVBが入力され、
該出力レベルVBが所定の検出レベルL(例えば電
源電圧をVccとして該検出レベルLを1/5Vccと
する)まで低下したときに、トランジスタT31
T32とからなる該1段目のインバータを反転動作
させ(その出力をハイレベルとし)、更に該出力
をトランジスタT33とT34とからなる2段目のイ
ンバータによつて再反転してローレベルとし、該
ローレベルの出力を該スイツチング回路4のPチ
ヤネルトランジスタT41のゲートに供給して、該
トランジスタT41を導通させ、バイパス回路Pを
形成する。
なお第3図の回路においては、第1図に示され
る各定電流源15,22、および5はそれぞれそ
のゲートに所定のバイアス電圧VGS(例えば電源
電圧Vccを10Vとして1〜2V程度)が供給される
トランジスタT15,T22、およびT5によつて構成
されている。
なお第1図および第3図に示される回路におい
ては、出力レベルVBが所定値まで低下したこと
を検知して差動段1の出力側にバイパス回路Pを
形成し、それによつて該出力段2を構成するPチ
ヤネルトランジスタT21のカツトオフを防止して
いるが、同様の考えを出力レベルVBが所定値ま
で上昇した場合にも適用して、該差動段を構成す
るPチヤネルトランジスタT11およびNチヤネル
トランジスタT13の接続点に、定電流源を含むバ
イパス回路を形成することもできる。
しかしこの場合、該出力段Pチヤネルトランジ
スタT21はカツトオフしておらず、したがつて該
トランジスタT11,T13側に上述のバイパス回路
を形成する必要性は、上記したトランジスタ
T12,T14側に比し、比較的少ないものである。
〔発明の効果〕
本発明によれば、差動段の出力動作範囲を限定
することにより出力段を構成するトランジスタが
カツトオフ状態となるのを阻止することができ、
したがつて入力信号レベルの変化に即応してコン
パレータ回路としての動作を高速度で行わせるこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の1実施例としてのコンパレー
タ回路の基本構成を示す回路図、第2図は、第1
図に示される回路の動作を従来例の回路と比較し
て説明するタイミング図、第3図は、第1図の回
路中、特にレベル検出回路およびスイツチング回
路の1具体例を詳細に示す回路図、第4図は、こ
の種の差動型コンパレータの従来例を示す回路図
である。 (符号の説明)、1…差動増巾器の差動段、2
…差動増巾器の出力段、3…レベル検出回路、4
…スイツチング回路、5…バイパス回路Pに設け
られた定電流源。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 入力信号を受ける差動段1と、該差動段1の
    出力信号で制御される出力トランジスタを含む出
    力段2と、該出力段2の出力端に接続され該出力
    端の電圧が所定の検出レベル以下に低下したとき
    に検出出力を発生する検出回路3と、前記検出出
    力に応答して導通し前記差動段1の出力端に定電
    流源5を有するバイパス回路を形成するためのス
    イツチング回路4とをそなえ、該スイツチング回
    路4の導通時には前記差動段1の出力端から該バ
    イパス回路へ定電流が流されることを特徴とする
    コンパレータ回路。
JP60042707A 1985-03-06 1985-03-06 コンパレ−タ回路 Granted JPS61202519A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60042707A JPS61202519A (ja) 1985-03-06 1985-03-06 コンパレ−タ回路
EP86102660A EP0193901B1 (en) 1985-03-06 1986-02-28 Comparator circuit having improved output characteristics
DE8686102660T DE3668739D1 (de) 1985-03-06 1986-02-28 Komparatorschaltung mit verbesserten ausgangseigenschaften.
KR1019860001598A KR900000993B1 (ko) 1985-03-06 1986-03-06 개선된 출력특성을 갖는 비교기 회로
US07/134,581 US4835417A (en) 1985-03-06 1987-12-10 Comparator circuit having improved output characteristics

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