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JPH01103016A - Semiconductor integrated circuit for voltage comparison - Google Patents

Semiconductor integrated circuit for voltage comparison

Info

Publication number
JPH01103016A
JPH01103016A JP25960887A JP25960887A JPH01103016A JP H01103016 A JPH01103016 A JP H01103016A JP 25960887 A JP25960887 A JP 25960887A JP 25960887 A JP25960887 A JP 25960887A JP H01103016 A JPH01103016 A JP H01103016A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
signal
voltage
circuit
output
offset
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP25960887A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazukiyo Takahashi
一清 高橋
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.)
TDK Corp
Original Assignee
TDK Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by TDK Corp filed Critical TDK Corp
Priority to JP25960887A priority Critical patent/JPH01103016A/en
Publication of JPH01103016A publication Critical patent/JPH01103016A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Manipulation Of Pulses (AREA)

Abstract

PURPOSE:To eliminate the need of an external timing signal by generating a comparator control use timing signal and a latching circuit use strobe pulse signal by using a built-in ring oscillator. CONSTITUTION:An offset compensation type voltage comparator 10 compares an input signal 1 and a reference telegraph signal 2, and outputs its result by a digital value. The output digital value is latched by a D-type flip-flop 20, and the output which has been to offset compensation is outputted to a terminal 9. A ring oscillator 30 is constituted of plural inverter circuits, and output three signals having a prescribed delay. A first signal 4 is supplied as an offset control use pulse voltage to the comparator 10. Also, a second signal 5 having a prescribed delay against said first signal, and a third signal 6 which has been inverted by an inverter 50 are brought to AND operation by an AND circuit 40, and become a strobe signal 8 to the D-type flip-flop 20. In such a way, the offset compensation type voltage comparator which necessitates no external clock, and also, has a large operation margin can be obtained.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、アナログ信号電圧をイタル信号電圧に変換す
る装置に使用されるオフセット補償型電圧比較半導体集
積回路に係わるものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to an offset-compensated voltage comparison semiconductor integrated circuit used in a device that converts an analog signal voltage into an ital signal voltage.

(従来の技術) アナログ信号電圧をとタル信号電圧に変換する、いわゆ
るA/D変換装置は近年ますます高精度化が要求されて
いる。高精度A/D変換装置には分解能の高い電圧比較
回路が必要であるが、分解能は電圧比較回路の入力オフ
セット電圧によって阻害される。従って入力オフセット
電圧を低減することが必要となる。
(Prior Art) In recent years, so-called A/D converters that convert analog signal voltages into digital signal voltages are required to have increasingly higher precision. A high-precision A/D converter requires a voltage comparator circuit with high resolution, but the resolution is inhibited by the input offset voltage of the voltage comparator circuit. Therefore, it is necessary to reduce the input offset voltage.

入力オフセット電圧を低減する方法として半導体集積化
された電圧比較回路では製造工程の改良や工夫による集
積化されたデバイスの特性の均一化、例えばMOSFE
Tを用いるものであればゲ−ト閾値電圧vT、相互コン
ダクタンスgmなトノIla造ばらつきの低減、更にバ
イポーントランジスタを用いるものであれば電流増幅率
h’fe、ペース・エミッタ障壁電圧Vbeなどの製造
ばらつきの低減を行なう方法が用いられているが、他の
方法としてはこのような製造ばらつきの存在を認めた上
で回路上の工夫で入力オフセット電圧を低減する方法が
ある。即ち、オフセット補償型電圧比較回路である。
As a method for reducing the input offset voltage, in semiconductor-integrated voltage comparison circuits, it is necessary to improve the manufacturing process and make the characteristics of the integrated device uniform by devising techniques, such as MOSFE.
If it uses T, it will reduce gate threshold voltage vT, transconductance gm, and tonnage Ila, and if it uses bipone transistor, it will improve current amplification factor h'fe, pace emitter barrier voltage Vbe, etc. Although a method of reducing manufacturing variations is used, another method is to acknowledge the existence of such manufacturing variations and reduce the input offset voltage by devising a circuit. That is, it is an offset compensation type voltage comparison circuit.

従来、この種のオフセット補償型電圧比較回路では基準
電圧と入力信号電圧を比較増幅する回路と、比較増幅さ
れた信号電圧を記憶保持する記憶回路から構成されてい
る。比較増幅する回路(以下、電圧比較回路と称する)
にはオフセット電圧を低減するためにクロック信号が与
え°られ待機期間にオフセット電圧を吸収し、動作期間
に入力信号電圧を基準電圧と比較増幅が行なわれ、この
出力電圧は次の記憶回路(以下、ラッチ回路と称する)
に入力されるがラッチ回路には前記クロック信号とは異
なる別種のクロック信号が用いられて・いる。このよう
なオフセット補償型電圧比較回路の詳しい説明は、19
85年2月に発行された刊行物「アイ・ニス・ニス・シ
ー」シー−1985−タイシスト・オフ・テクニカル争
ペイバーズ」(l5SCC1985DIGEST OF
 TECHNICALPAPER8’)に記載されてい
る。
Conventionally, this type of offset-compensated voltage comparison circuit is comprised of a circuit that compares and amplifies a reference voltage and an input signal voltage, and a storage circuit that stores and holds the compared and amplified signal voltage. Comparison and amplification circuit (hereinafter referred to as voltage comparison circuit)
A clock signal is applied to the device to reduce the offset voltage, the offset voltage is absorbed during the standby period, and the input signal voltage is compared and amplified with the reference voltage during the operation period, and this output voltage is applied to the next storage circuit (hereafter referred to as (referred to as a latch circuit)
However, a different type of clock signal different from the clock signal is used in the latch circuit. For a detailed explanation of such an offset-compensated voltage comparison circuit, see 19
A publication published in February 1985, ``I Nis Nis She'' Sea-1985-Tysisist Off Technical Conflict Pavers'' (l5SCC1985DIGEST OF
TECHNICAL PAPER 8').

第4図は従来のオフセット補償型電圧比較半導体集積回
路の概略図を示したものである。オフセット補償型電圧
比較回路100は通常、高感度増幅器とオフセット電圧
を吸収する容量から構成されている。当該電圧比較回路
100に端子101から入力信号電圧、端子102から
は比較するための基準電圧が印加される。電圧比較回路
100にはパルス発生回路300から出力される。オフ
セント制御用パルス電圧がリード線106を通じて印加
される。オフセット制御用パルス電圧が低レベルのとき
は通常、電圧比較回路100は待機状態にあシ高感度増
幅器のオフセット電圧は容量に充電され、制御用パルス
電圧が高レベルになると入力信号電圧と基準電圧の差電
圧が増幅されるが、このとき容量に充電されたオフセッ
ト電圧が差し引かれた形で増幅されてリード線105か
ら出力される。リード線105からの出力電圧はラッチ
回路200によってラッチされるが、これはパルス発生
回路300から発生され、リード線107によって印加
されるストローブ・パルス電圧によってラッチされる。
FIG. 4 shows a schematic diagram of a conventional offset-compensated voltage comparison semiconductor integrated circuit. The offset-compensated voltage comparator circuit 100 typically includes a high-sensitivity amplifier and a capacitor that absorbs offset voltage. An input signal voltage is applied from a terminal 101 to the voltage comparison circuit 100, and a reference voltage for comparison is applied from a terminal 102. The pulse generation circuit 300 outputs the voltage to the voltage comparison circuit 100 . An offset control pulse voltage is applied through the lead wire 106. When the offset control pulse voltage is at a low level, the voltage comparator circuit 100 is normally in a standby state, and the offset voltage of the high-sensitivity amplifier is charged in the capacitor, and when the control pulse voltage reaches a high level, the input signal voltage and the reference voltage are The difference voltage is amplified, and at this time, the offset voltage charged in the capacitor is subtracted and the amplified result is output from the lead wire 105. The output voltage from lead 105 is latched by latch circuit 200, which is latched by a strobe pulse voltage generated from pulse generation circuit 300 and applied by lead 107.

ストローブ・パルス電圧はパルス発生回路300によっ
て、端子103よ多入力される外部クロックパルス電圧
をもとにして生成される。オフセット補償型電圧比較回
路100にリード線106を介して印加されるオフセッ
ト制御用クロックパルス電圧も端子103から入力され
る外部クロックパルス電圧をもとにしてパルス発生回路
300によって生成される。
The strobe pulse voltage is generated by the pulse generation circuit 300 based on external clock pulse voltages inputted from multiple terminals 103. The offset control clock pulse voltage applied to the offset compensation type voltage comparison circuit 100 via the lead wire 106 is also generated by the pulse generation circuit 300 based on the external clock pulse voltage input from the terminal 103.

(発明が解決しようとする問題点) このような従来のオフセット補償型電圧比較半導体集積
回路では端子103を介して外部からクロックパルス電
圧を印加しなければならず、その上パルス発生回路30
0からオフセット制御用クロックパルス電圧及びストロ
ーフ−パルス電圧が適切に生成されるように外部クロッ
クパルス電圧の周期及びデユーティが正確に管理されな
ければならないという欠点がある。
(Problems to be Solved by the Invention) In such a conventional offset-compensated voltage comparison semiconductor integrated circuit, it is necessary to apply a clock pulse voltage from the outside via the terminal 103, and in addition, the pulse generation circuit 30
There is a drawback that the period and duty of the external clock pulse voltage must be accurately managed so that the offset control clock pulse voltage and the strobe-pulse voltage are appropriately generated from zero.

本発明は上記欠点を改善するもので、外部からのクロッ
ク信号を必要とせずかつ動作マージンの大きなオフセッ
ト補償型電圧比較半導体集積回路を提供することを目的
とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention aims to improve the above-mentioned drawbacks, and aims to provide an offset-compensated voltage comparison semiconductor integrated circuit that does not require an external clock signal and has a large operating margin.

(問題点を解決するための手段) 前記目的を達成するための本発明の特徴は、第1のクロ
ック信号により駆動され入力信号と基準電位を比較し結
果をディジタル値で出力する比較回路と、当該比較結果
を第2のクロック信号によりラッチしオフセット補償さ
れた出力を提供するD型フッツブフロップと、リング型
に接続される複数のインバータ回路を有し、各インバー
タ回路の出力から所定の遅延を有する信号を出力可能な
リング発振器と、リング発振器のひとつの出力を前記第
1のクロック信号とする手段とリング発振器の別の出力
から前記第2のクロックを提供する論理演算手段を具備
することにある。
(Means for Solving the Problems) The features of the present invention for achieving the above object include a comparison circuit that is driven by a first clock signal and compares an input signal with a reference potential and outputs the result as a digital value; It has a D-type foot-flop that latches the comparison result with a second clock signal and provides an offset-compensated output, and a plurality of inverter circuits connected in a ring shape, and a predetermined delay from the output of each inverter circuit. a ring oscillator capable of outputting a signal having a signal having a value of 1, a means for making one output of the ring oscillator the first clock signal, and a logic operation means for providing the second clock from another output of the ring oscillator. It is in.

(作用) 上記構成において、リング発振器はタイミングが少しづ
つ異なる複数の遅延した信号を出力することができる。
(Operation) In the above configuration, the ring oscillator can output a plurality of delayed signals with slightly different timings.

従って、リング発振器の出力を組合せ論理回路で処理す
ることにより、比較回路に必要な全てのクロック信号を
安定に得ることが出来、外部からのタイミング信号は必
要としない。
Therefore, by processing the output of the ring oscillator with a combinational logic circuit, all the clock signals necessary for the comparator circuit can be stably obtained, and no external timing signal is required.

従って前記目的が達成される。The above objective is thus achieved.

(実施例) 第1図は本発明による電圧比較半導体集積回路の実施例
である。リング発振器30からはオフセクト制御用パル
ス電圧がリード線4を介してオフセット補償型電圧比較
回路10に供給され、オフセント制御用パルス電圧よシ
も時間的に遅延したパルス電圧がリード線5を介して論
理積回路5に、更に遅延したパルス電圧がリード線6を
介してインバータ50に印加される。リング発振器30
の詳細・な回路図を第2図に示した。この図で端子4゜
5.6は第1図のリード線4,5.6に対応している。
(Embodiment) FIG. 1 shows an embodiment of a voltage comparison semiconductor integrated circuit according to the present invention. A pulse voltage for offset control is supplied from the ring oscillator 30 to the offset compensation type voltage comparator circuit 10 via the lead wire 4, and a pulse voltage delayed in time from the pulse voltage for offset control is supplied via the lead wire 5. A further delayed pulse voltage is applied to the AND circuit 5 via the lead wire 6 to the inverter 50 . ring oscillator 30
A detailed circuit diagram is shown in Figure 2. In this figure, terminal 4°5.6 corresponds to lead wire 4,5.6 in FIG.

リング発振回路は奇数段のインバータ回路をリング状に
接続したものであり、第2図から分るように端子4から
のパルス電圧、即ち、オフセント制御用パルス電圧に対
して、端子5からのパルス電圧はインバータ2段分遅延
しており、端子6からのパルス電圧は更にインバータ2
段分遅延している。端子5からのパルスば圧をストロー
ブ用パルス電圧1、端子5からのパルス電圧をストロー
ブ用パルス電圧2とすると、それらの関係は第3図のよ
うになる。第3図でτは遅延時間を示している。なお、
これらのパルス電圧の周期はオフセット補償型電圧比較
回路10及びD型フリップフロップ回路20の動作速度
に比べて充分に長くなるようにリング発振回路が構成さ
れる。インバータ回路50からの出力はリード線7を介
して論理積回路40に入力され、その出力はリード線8
を介してストローブ・パルス電圧としてD型フリップフ
ロップ回路20に印加される。こ\で、論理積回路40
及びインバータ回路50もパルス周期に比べて充分高速
なものが用いられる。従って、時間遅延は殆んどリング
発振回路で決まシ、他の論理回路部分での遅延は無視で
きる。オフセット制御パルス電圧とストローフ−パルス
電圧との関係は第3図のようになシ、オフセット制御パ
ルス電圧が高レベル時、即ち信号電圧をリード線3に出
力している期間にストローフ−パルス電圧がリード線8
を介してD型りリップフロップ回路20に印加されるの
でデータがラッチされて出力端子9よりデータが出力さ
れる。
The ring oscillation circuit is a circuit in which an odd number of stages of inverter circuits are connected in a ring shape, and as can be seen from Fig. 2, the pulse voltage from terminal 5 is The voltage is delayed by two inverter stages, and the pulse voltage from terminal 6 is further delayed by inverter 2.
It's delayed by a few steps. If the pulse voltage from terminal 5 is taken as strobe pulse voltage 1, and the pulse voltage from terminal 5 is taken as strobe pulse voltage 2, the relationship between them will be as shown in FIG. In FIG. 3, τ indicates the delay time. In addition,
The ring oscillation circuit is configured such that the periods of these pulse voltages are sufficiently longer than the operating speeds of the offset-compensated voltage comparison circuit 10 and the D-type flip-flop circuit 20. The output from the inverter circuit 50 is input to the AND circuit 40 via the lead wire 7, and the output is input to the AND circuit 40 via the lead wire 8.
is applied to the D-type flip-flop circuit 20 as a strobe pulse voltage. Here, the AND circuit 40
The inverter circuit 50 also has a sufficiently high speed compared to the pulse period. Therefore, most of the time delay is determined by the ring oscillation circuit, and delays in other logic circuit parts can be ignored. The relationship between the offset control pulse voltage and the strobe-pulse voltage is as shown in FIG. Lead wire 8
Since the data is applied to the D-type flip-flop circuit 20 via the D-type flip-flop circuit 20, the data is latched and outputted from the output terminal 9.

第1図で、第4図における外部パルス入力端子103が
存在しないことは、本発明の特徴のひとつである。  
In FIG. 1, one of the features of the present invention is that the external pulse input terminal 103 in FIG. 4 does not exist.
.

(発明の効果) 以上の説明からも理解できるように、本発明による電圧
比較半導体集積回路では外部からクロック信号を印加す
る必要がないうえに、内蔵されたリング発振回路で遅延
パルス電圧が生成されてそれを用いてオフセット制御用
パルス電圧とストローブ・パルス電圧が作られるので、
それらの時間遅延関係を正確に保つことができ、その結
果、動作マージンの大きいラッチ動作を行なうことがで
きる0 本文で説明したオフセット補償型電圧比較回路について
は待機期間と動作期間をもち、待機期間にオフセット電
圧を記憶し、動作期間にオフセラ回路を特に限定するも
のではない。
(Effects of the Invention) As can be understood from the above explanation, in the voltage comparison semiconductor integrated circuit according to the present invention, there is no need to apply an external clock signal, and the delayed pulse voltage is generated by the built-in ring oscillation circuit. The pulse voltage for offset control and the strobe pulse voltage are created using it.
The time delay relationship between them can be maintained accurately, and as a result, a latch operation with a large operating margin can be performed. The offset voltage is stored in the offset voltage, and the offset voltage is not particularly limited during the operation period.

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

第1図は本発明による電圧比較半導体集積回路の実施例
、第2図はリング発振回路、第3図は第1図の回路の動
作波形図、第4図は従来の回路の例である。 1;入力端子、    2;比較電圧入力端子、10;
電圧比較回路、20;D型フリップフロップ、30;リ
ング発振回路、40;論理積回路、50;インバータ回
路。
FIG. 1 shows an embodiment of a voltage comparison semiconductor integrated circuit according to the present invention, FIG. 2 shows a ring oscillation circuit, FIG. 3 shows an operating waveform diagram of the circuit of FIG. 1, and FIG. 4 shows an example of a conventional circuit. 1; input terminal, 2; comparison voltage input terminal, 10;
Voltage comparison circuit, 20; D-type flip-flop, 30; ring oscillation circuit, 40; AND circuit, 50; inverter circuit.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 第1のクロック信号により駆動され入力信号と基準電位
を比較し結果をディジタル値で出力する比較回路と、 当該比較結果を第2のクロック信号によりラッチしオフ
セット補償された出力を提供するD型フリップフロップ
と、 リング型に接続される複数のインバータ回路を有し、各
インバータ回路の出力から所定の遅延を有する信号を出
力可能なリング発振器と、 リング発振器のひとつの出力を前記第1のクロック信号
とする手段と、 リング発振器の別の出力から前記第2のクロックを提供
する論理演算手段とを有することを特徴とする電圧比較
半導体集積回路。 (2)前記論理演算手段が、リング発振器の第2の出力
とインバータ回路を介したリング発振器の第3の出力と
の論理積を与える手段であることを特徴とする特許請求
の範囲第1項記載の電圧比較半導体集積回路。
[Claims] A comparison circuit that is driven by a first clock signal and compares an input signal with a reference potential and outputs the result as a digital value; and an offset-compensated output that latches the comparison result by a second clock signal. A D-type flip-flop that provides a D-type flip-flop, a ring oscillator that has a plurality of inverter circuits connected in a ring shape and is capable of outputting a signal with a predetermined delay from the output of each inverter circuit, and A voltage comparison semiconductor integrated circuit comprising: means for providing the first clock signal; and logic operation means for providing the second clock from another output of a ring oscillator. (2) Claim 1, characterized in that the logical operation means is means for providing a logical product of the second output of the ring oscillator and the third output of the ring oscillator via an inverter circuit. The voltage comparison semiconductor integrated circuit described.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04361418A (en) * 1991-06-10 1992-12-15 Nec Ic Microcomput Syst Ltd Ring oscillator
US6950370B2 (en) 2003-04-30 2005-09-27 Hynix Semiconductor Inc. Synchronous memory device for preventing erroneous operation due to DQS ripple
CN104348467A (en) * 2013-07-25 2015-02-11 北京兆易创新科技股份有限公司 Output time holding circuit and method

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