JPS5851612A - 比較回路 - Google Patents
比較回路Info
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- JPS5851612A JPS5851612A JP15039081A JP15039081A JPS5851612A JP S5851612 A JPS5851612 A JP S5851612A JP 15039081 A JP15039081 A JP 15039081A JP 15039081 A JP15039081 A JP 15039081A JP S5851612 A JPS5851612 A JP S5851612A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- voltage
- input terminal
- input
- differential amplifier
- amplifier
- 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.)
- Granted
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K5/00—Manipulating of pulses not covered by one of the other main groups of this subclass
- H03K5/22—Circuits having more than one input and one output for comparing pulses or pulse trains with each other according to input signal characteristics, e.g. slope, integral
- H03K5/24—Circuits having more than one input and one output for comparing pulses or pulse trains with each other according to input signal characteristics, e.g. slope, integral the characteristic being amplitude
- H03K5/2472—Circuits having more than one input and one output for comparing pulses or pulse trains with each other according to input signal characteristics, e.g. slope, integral the characteristic being amplitude using field effect transistors
- H03K5/249—Circuits having more than one input and one output for comparing pulses or pulse trains with each other according to input signal characteristics, e.g. slope, integral the characteristic being amplitude using field effect transistors using clock signals
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
- G01R19/0038—Circuits for comparing several input signals and for indicating the result of this comparison, e.g. equal, different, greater, smaller (comparing pulses or pulse trains according to amplitude)
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- Manipulation Of Pulses (AREA)
- Analogue/Digital Conversion (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は入力信号間のレベル差が小さい状態でも正確な
比較結果を出力することができるモノリシック比較回路
に関するものである。
比較結果を出力することができるモノリシック比較回路
に関するものである。
一般に%モノリシ、クリアナログーディジタル変換器(
以下A/D変換器という)において、比較回路は重要な
回路要素であ、j9、A/D変換器の高精度化、高分解
能化にともなりて、入力信号間のレベル差の小さい場合
に%正確な出力が得られるよシ高精度表比較回路を必要
とするようになった。
以下A/D変換器という)において、比較回路は重要な
回路要素であ、j9、A/D変換器の高精度化、高分解
能化にともなりて、入力信号間のレベル差の小さい場合
に%正確な出力が得られるよシ高精度表比較回路を必要
とするようになった。
従来、M08構造のモノリシ、りA/D変換器の比較回
路として第1図の回路図に示すものが知られている。こ
の比較回路の特徴は、スイッチ1を閉じて第1のアナロ
グ入力電圧■ムl をサンプリングし、その比較動作期
間中そのアナログ入力電圧を保持するサンプル・ホール
ド機能を備えていることである。この比較回路の欠点は
、スイッチ3の0N−OFF時に寄生容量6の充・放電
によ抄容量4の保持電荷の漏れがあることである。
路として第1図の回路図に示すものが知られている。こ
の比較回路の特徴は、スイッチ1を閉じて第1のアナロ
グ入力電圧■ムl をサンプリングし、その比較動作期
間中そのアナログ入力電圧を保持するサンプル・ホール
ド機能を備えていることである。この比較回路の欠点は
、スイッチ3の0N−OFF時に寄生容量6の充・放電
によ抄容量4の保持電荷の漏れがあることである。
この欠点を補うべく補償用素子を付加しても、高精度、
高分解のA/D変換器を構成できるまでになりていない
。さらに、この比較回路をC−MO8構造で構成した場
合、その電源電圧の変動に対して論理素子のインバータ
で構成された増幅器5の入カスレVWルド電圧の変動が
大きいため、比較動作中の電源電圧の変動に対して所要
精度を保持することが困難であった。
高分解のA/D変換器を構成できるまでになりていない
。さらに、この比較回路をC−MO8構造で構成した場
合、その電源電圧の変動に対して論理素子のインバータ
で構成された増幅器5の入カスレVWルド電圧の変動が
大きいため、比較動作中の電源電圧の変動に対して所要
精度を保持することが困難であった。
この電源電圧変動特性を改善した比較回路として、”
8o1 id −8fate C1rc1.1its
ConferenceD ig、 Tech、 Pap
ers ” 、 Feb、 l 973の152頁に発
表されたものは、第2図の回路図に示される。図におい
て、まずスイッチ14.15を閉じて、差動型増幅器1
1.12の入力端を接地する。
8o1 id −8fate C1rc1.1its
ConferenceD ig、 Tech、 Pap
ers ” 、 Feb、 l 973の152頁に発
表されたものは、第2図の回路図に示される。図におい
て、まずスイッチ14.15を閉じて、差動型増幅器1
1.12の入力端を接地する。
これKよシ差動型増幅器11の入力オフセット電圧e、
を電圧利得03倍した電圧に等しい電荷が容量16に保
持される。次に、スイッチ14 、15を開いて、スイ
ッチ13を閉じて第1のアナログ入力信号V、□ と第
2のアナログ信号VA2 を比較する。これによって増
幅器12の入力端においては、増幅器110入カオフセ
ツト電圧が補償される。またこの比較回路の入力オフセ
ット電圧VOFFは次式で表わすことができる。
を電圧利得03倍した電圧に等しい電荷が容量16に保
持される。次に、スイッチ14 、15を開いて、スイ
ッチ13を閉じて第1のアナログ入力信号V、□ と第
2のアナログ信号VA2 を比較する。これによって増
幅器12の入力端においては、増幅器110入カオフセ
ツト電圧が補償される。またこの比較回路の入力オフセ
ット電圧VOFFは次式で表わすことができる。
VOFF = 6./G * ”’
・・・(1)ここでC2は増幅器12の入力オフセット
電圧である。(1)式よシ明らかなように、この比較回
路の入力オフセット電圧は増幅器11の電圧利得を大き
くする#1ど低減される。しかし、増幅器11の電圧利
得は入力オフセット電圧e、によって、この増幅器11
が飽和しない程度の値に抑える必要がある。また、この
比較回路は差動型増幅器によって構成されているため、
同相信号除去比(CMRR)が優れておシ、電源変動除
去比(8VRR)も十分に大きいため、電源電圧の変動
に対しても安定であるが、その入力回路部にサンプル・
ホールド回路を備えていないため、逐次比較型のA/D
変換器を構成する場合、そのアナログ入力端にサンプル
・ホールド回路を独立に必要とする問題がある。
・・・(1)ここでC2は増幅器12の入力オフセット
電圧である。(1)式よシ明らかなように、この比較回
路の入力オフセット電圧は増幅器11の電圧利得を大き
くする#1ど低減される。しかし、増幅器11の電圧利
得は入力オフセット電圧e、によって、この増幅器11
が飽和しない程度の値に抑える必要がある。また、この
比較回路は差動型増幅器によって構成されているため、
同相信号除去比(CMRR)が優れておシ、電源変動除
去比(8VRR)も十分に大きいため、電源電圧の変動
に対しても安定であるが、その入力回路部にサンプル・
ホールド回路を備えていないため、逐次比較型のA/D
変換器を構成する場合、そのアナログ入力端にサンプル
・ホールド回路を独立に必要とする問題がある。
本発明の目的は、これらの欠点を除去し、電源電圧の変
動に対して、優れた安定性(電源電圧除去比)を備え、
入力オフセット電圧の補償が可能で、かつ被比較信号の
サンプル・ホールド力可能てMO8モノリシ、りA/D
変換器及びデータ収集用L8Iを構成できるようにした
比較回路を提供するととKある。
動に対して、優れた安定性(電源電圧除去比)を備え、
入力オフセット電圧の補償が可能で、かつ被比較信号の
サンプル・ホールド力可能てMO8モノリシ、りA/D
変換器及びデータ収集用L8Iを構成できるようにした
比較回路を提供するととKある。
本発明は、入力信号とこの入力と比較する比較信号とを
切替えて第1の容量素子に接続する第1のスイッチ手段
と、前記第1の容量素子からの信号を反転入力端子に接
続し、その第1の容量素子と実質的に同一の第2の容量
素子を非反転入力端子と共通線との縄に接続しかつこれ
ら反転入力端子と非反転入力端子との電位差を増幅して
反転出力および非反転出力をとシ出す第1の差動増幅器
と、この第1の差動増幅器の各入力端子と前記共通線と
の各接続を切替える第2のスイッチ手段と。
切替えて第1の容量素子に接続する第1のスイッチ手段
と、前記第1の容量素子からの信号を反転入力端子に接
続し、その第1の容量素子と実質的に同一の第2の容量
素子を非反転入力端子と共通線との縄に接続しかつこれ
ら反転入力端子と非反転入力端子との電位差を増幅して
反転出力および非反転出力をとシ出す第1の差動増幅器
と、この第1の差動増幅器の各入力端子と前記共通線と
の各接続を切替える第2のスイッチ手段と。
前記第1の差動増幅器の反転出方および非反転出力を実
質的に同一の容量をもつ第3および第4の容量素子を介
して反転入力端子および非反転入力端子にそれぞれ接続
しこれら各入力端子の間の電位差を増幅する第2の差動
増幅器と、この第2の差動増幅器の反転入力端子および
非反転入力端子と前記共通線との各接続を切替える第3
のスイッチ手段とを含み、前記第1.第2および第3の
スイッチ手段のオン動作の稜に各スイッチ手段のオフ動
作のタイミングをずらせた仁とを特徴とする比較回路に
ある。
質的に同一の容量をもつ第3および第4の容量素子を介
して反転入力端子および非反転入力端子にそれぞれ接続
しこれら各入力端子の間の電位差を増幅する第2の差動
増幅器と、この第2の差動増幅器の反転入力端子および
非反転入力端子と前記共通線との各接続を切替える第3
のスイッチ手段とを含み、前記第1.第2および第3の
スイッチ手段のオン動作の稜に各スイッチ手段のオフ動
作のタイミングをずらせた仁とを特徴とする比較回路に
ある。
以下図面を参照して本発明の詳細な説明する。
第3図°は本発明の実施例の回路図、第4図はそのタイ
ミングチャートを示す。まず、時刻t6にスイッチ1,
14.20を閉じ、スイッチ2を開く。いま、差動型増
幅回路11の入力オフセット電圧をemとすると、容量
22には−2e 鵞・G1・c、o電荷、容量23には
−z e 1 ” G B ” C@の電荷がそれぞれ
保持され、第1のアナログ入力電圧をVll とすると
、容量4にはVll”ctの電荷が保持される0次に、
時刻t、に(第4図φ1)スイッチ20を開き、時刻1
.(第4図φ、)スイッチ14を開き、そして最後に(
第4図φ、)スイッチ1を開くと同時にスイッチ2を閉
じる。
ミングチャートを示す。まず、時刻t6にスイッチ1,
14.20を閉じ、スイッチ2を開く。いま、差動型増
幅回路11の入力オフセット電圧をemとすると、容量
22には−2e 鵞・G1・c、o電荷、容量23には
−z e 1 ” G B ” C@の電荷がそれぞれ
保持され、第1のアナログ入力電圧をVll とすると
、容量4にはVll”ctの電荷が保持される0次に、
時刻t、に(第4図φ1)スイッチ20を開き、時刻1
.(第4図φ、)スイッチ14を開き、そして最後に(
第4図φ、)スイッチ1を開くと同時にスイッチ2を閉
じる。
このように各スイッチのOFFの時刻をずらすととKよ
シ、それぞれの容量に保持された電荷の漏れを防ぐこと
ができ、その結果第2のアナログ入力電圧を■A2 と
すれば1節点24の電位は(■ム2−Vム菫)となる。
シ、それぞれの容量に保持された電荷の漏れを防ぐこと
ができ、その結果第2のアナログ入力電圧を■A2 と
すれば1節点24の電位は(■ム2−Vム菫)となる。
したがって、差動型増幅器1102つの出力端の電位差
は。
は。
G、−(V、、 −V A1 +e、)となシ、前述
の通シ、容4122.23にはあらかじめ (” egos−(1etGt) )=etG*2 の差電圧に相当する電荷が保持されているので節点25
,26の電位差はGt (V、u−Vat ) )−f
する。このように差動型増幅器120入力端においては
、差動型増幅器110入カオフセツト電圧e1は補償さ
れていることになる。いま、差動型増幅器120入カオ
フセツト電圧なe、とし、この増幅器12の電圧利得を
G、とすればその出力電圧71社 Va=Gt” (Gl(VA2−Vll )+et)”
Gt ”Gt ・((VA2 VAI )+et/G
t 1・・・・・・(2) となって、その比較回路の入力オフセット電圧はe *
/Gt となることがわかる。したがって、差動型増
幅器の出力が飽和しない範囲内において、G。
の通シ、容4122.23にはあらかじめ (” egos−(1etGt) )=etG*2 の差電圧に相当する電荷が保持されているので節点25
,26の電位差はGt (V、u−Vat ) )−f
する。このように差動型増幅器120入力端においては
、差動型増幅器110入カオフセツト電圧e1は補償さ
れていることになる。いま、差動型増幅器120入カオ
フセツト電圧なe、とし、この増幅器12の電圧利得を
G、とすればその出力電圧71社 Va=Gt” (Gl(VA2−Vll )+et)”
Gt ”Gt ・((VA2 VAI )+et/G
t 1・・・・・・(2) となって、その比較回路の入力オフセット電圧はe *
/Gt となることがわかる。したがって、差動型増
幅器の出力が飽和しない範囲内において、G。
を大きくとる仁とによってその入力オフセット電圧を最
小に抑えることができ、入力オフセット電圧補償動作及
びアナログ入力電圧のサンプリング動作は達成されてい
る。このようにスイッチ1が閉じてい°る期間アナログ
入力電圧のサンプリングを行い、以後の比較動作期間中
そのアナログ入力電圧は保持されている。
小に抑えることができ、入力オフセット電圧補償動作及
びアナログ入力電圧のサンプリング動作は達成されてい
る。このようにスイッチ1が閉じてい°る期間アナログ
入力電圧のサンプリングを行い、以後の比較動作期間中
そのアナログ入力電圧は保持されている。
この比較回路において、差動入力端が一定の同相電圧で
バイアスされているため、同相入力特性を劣化するとと
々く、第2図の回路と同等の優れた同相特性を備えてい
る。
バイアスされているため、同相入力特性を劣化するとと
々く、第2図の回路と同等の優れた同相特性を備えてい
る。
さらに、第3図において、スイッチ14の開閉時に寄生
容量を介して容量4の保持電荷に微少な変動を与えるが
、容量4と同等の容量21を付加することによってこの
保持電荷の微少変動が差動入力に対して同相に起きるの
でステ、プエラーを差動入力間で各々補償でき、さらに
リーク電流による保持電荷の変動も差動入力間で補償さ
れる。
容量を介して容量4の保持電荷に微少な変動を与えるが
、容量4と同等の容量21を付加することによってこの
保持電荷の微少変動が差動入力に対して同相に起きるの
でステ、プエラーを差動入力間で各々補償でき、さらに
リーク電流による保持電荷の変動も差動入力間で補償さ
れる。
したがって、この比較回路のサンプル・ホールドのため
の容量4をモノリシック集積ができるほど小さな容量値
にできLBI化に好適であシ、また電源電圧変動特性の
優れた回路となる。
の容量4をモノリシック集積ができるほど小さな容量値
にできLBI化に好適であシ、また電源電圧変動特性の
優れた回路となる。
第5図は第3図の実施例を0MO8構造に適用した場合
の回路図を示す。図において、差動型増幅器11はPチ
ャンネルトランジスタ35.36及びNチャンネルトラ
ンジスタ37.38で構成され、差動型増幅回路12は
Pチャンネルトランジスタ39,40及びNチャンネル
トランジスタ41.42.43で構成される。またこれ
らの増幅回路に定電流を供給するバイアス回路はPチャ
ンネルトランジスタ30.31.33,34,44およ
びNチャンネルトランジスタ32で構成され。
の回路図を示す。図において、差動型増幅器11はPチ
ャンネルトランジスタ35.36及びNチャンネルトラ
ンジスタ37.38で構成され、差動型増幅回路12は
Pチャンネルトランジスタ39,40及びNチャンネル
トランジスタ41.42.43で構成される。またこれ
らの増幅回路に定電流を供給するバイアス回路はPチャ
ンネルトランジスタ30.31.33,34,44およ
びNチャンネルトランジスタ32で構成され。
スイッチ1,2,14.20はそれぞれトランジスタに
よシ構成されている。
よシ構成されている。
第6図は本発明による比較回路を逐次比較型A/D変換
器に適用した場合の構成図を示す。図中50が本発明に
よる比較回路、51が逐次比較レジスタ、52がD/A
変換器である。この逐次比較型A/D変換器の動作説明
は良く知られているので省略する。本発明の比較回路を
使用する事によシ、高精度、高分解能で安定なサンプル
・ホールド機能を有する逐次比較型A/D変換器をMO
Sモノリック化することが可能となる。
器に適用した場合の構成図を示す。図中50が本発明に
よる比較回路、51が逐次比較レジスタ、52がD/A
変換器である。この逐次比較型A/D変換器の動作説明
は良く知られているので省略する。本発明の比較回路を
使用する事によシ、高精度、高分解能で安定なサンプル
・ホールド機能を有する逐次比較型A/D変換器をMO
Sモノリック化することが可能となる。
以上本発明によれば、入力オフセット電圧の補償手段と
、サンプル・ホールド機能とを備え、電源電圧の変動特
性に優れ、さらに入力端部のスイ、チの開閉によるステ
、プエラーの補償により、小さなホールド容量でも高精
度な比較動作が可能なモノリシック化に好適な比較回路
を得ることができる。
、サンプル・ホールド機能とを備え、電源電圧の変動特
性に優れ、さらに入力端部のスイ、チの開閉によるステ
、プエラーの補償により、小さなホールド容量でも高精
度な比較動作が可能なモノリシック化に好適な比較回路
を得ることができる。
第1図は従来の比較回路の回路図、第2図は従来の他の
比較回路の回路図、第3図は零発^施例の回路図、第4
図は第3図のタイミングチャート、第5図は第3図の実
施例の詳細回路図、第6図は本発明を適用した逐次比較
型A/D変換器の構成図である。 図において%1 * 2 * 3−13 * 14 e
15 *20・・・・・・スイッチ、4.16.21
.22.23・・・・−・容量(コンデンサ)、6・・
・・・・寄生容量、5・・・・・・増幅器%11.12
−・・・・・差動増幅器、24,25゜26・・・・・
・節点、30,31.33〜36.39 。 40.44−・・・・・Pチャンネルトランジスタ%3
2゜37.38.41〜43・・・・−Nチャンネルト
ランジスタ、5o・・・・−比較回路、51・・・・・
・逐次比較レジスタ、52・−・・・・D/A変換器、
である。
比較回路の回路図、第3図は零発^施例の回路図、第4
図は第3図のタイミングチャート、第5図は第3図の実
施例の詳細回路図、第6図は本発明を適用した逐次比較
型A/D変換器の構成図である。 図において%1 * 2 * 3−13 * 14 e
15 *20・・・・・・スイッチ、4.16.21
.22.23・・・・−・容量(コンデンサ)、6・・
・・・・寄生容量、5・・・・・・増幅器%11.12
−・・・・・差動増幅器、24,25゜26・・・・・
・節点、30,31.33〜36.39 。 40.44−・・・・・Pチャンネルトランジスタ%3
2゜37.38.41〜43・・・・−Nチャンネルト
ランジスタ、5o・・・・−比較回路、51・・・・・
・逐次比較レジスタ、52・−・・・・D/A変換器、
である。
Claims (1)
- 入力信号とこの入力と比較する比較信号とを切替えて第
1の容量素子に接続する第1q)スイッチ手段と、前記
第1の容量素子からの信号を反転入力端子に!!続し、
その第1の容量素子と実質的に同一の第2の容量素子を
非反転入力端子と共通線との間に接続しかつこれら反転
入力端子と非反転入力端子との電位差を増幅して反転出
力および非反転出力をとシ出す第1の差動増幅器と、こ
の第1の差動増幅器の各入力端子と前記共通線との各接
続を切替える第2のスイッチ手段と、前記第1の差動増
幅器の反転出力および非反転出力を実質的に同一の容量
をもつ第3および第4の容量素子を介して反転入力端子
および非反転入力端子にそれぞれ接続しこれら各入力端
子の間の電位差を増幅する第20差動増幅器と、この第
2の差動増幅器の反転入力端子および非反転入力端子と
前記共通線との各接続を切替える第3のスイッチ手段と
を含み、前記第1.第2および第3のスイッチ手段のオ
ン動作の後に各スイッチ手段のオフ動作のタイミングを
ずらせたことを特徴とする比較回路。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15039081A JPS5851612A (ja) | 1981-09-22 | 1981-09-22 | 比較回路 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15039081A JPS5851612A (ja) | 1981-09-22 | 1981-09-22 | 比較回路 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5851612A true JPS5851612A (ja) | 1983-03-26 |
JPS6365172B2 JPS6365172B2 (ja) | 1988-12-14 |
Family
ID=15495939
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP15039081A Granted JPS5851612A (ja) | 1981-09-22 | 1981-09-22 | 比較回路 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5851612A (ja) |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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JPS62126709A (ja) * | 1985-11-27 | 1987-06-09 | Hitachi Ltd | コンパレ−タ |
JPS6335018A (ja) * | 1986-07-30 | 1988-02-15 | Nec Corp | アナログデイジタル変換器 |
JPS63240218A (ja) * | 1987-03-27 | 1988-10-05 | Nec Corp | 逐次比較型a/d変換器 |
JPS6413818A (en) * | 1987-07-08 | 1989-01-18 | Toshiba Corp | Consecutive comparison type ad converter |
JPH0766728A (ja) * | 1993-08-23 | 1995-03-10 | Nec Corp | アナログディジタル変換器 |
EP1018806A2 (en) * | 1999-01-08 | 2000-07-12 | Nec Corporation | A/D converter with a power saving circuit and its control method |
GB2402008A (en) * | 2003-04-30 | 2004-11-24 | Synad Technologies Ltd | Method and apparatus for dc offset control |
US8519874B2 (en) | 2010-09-29 | 2013-08-27 | Fujitsu Limited | Successive approximation A/D converter |
-
1981
- 1981-09-22 JP JP15039081A patent/JPS5851612A/ja active Granted
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