特許ウォッチ

公開番号2025040151
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-24
出願番号2023146887
出願日2023-09-11
発明の名称コンパレータ
出願人日清紡マイクロデバイス株式会社
代理人弁理士法人栄光事務所
主分類H03K 5/08 20060101AFI20250314BHJP(基本電子回路)
要約【課題】消費電流を増加させることなく、ノイズによる誤動作を防止したコンパレータを提供する。
【解決手段】トランジスタM51が、正電源端子T21と差動増幅回路2の出力との間に設けられる。トランジスタM52が、負電源端子T22と差動増幅回路2の出力との間に設けられる。立ち下がりエッジ検出部51が、差動増幅回路2の出力がLow電位からHigh電位に切り替わったタイミングから一定期間経過するまでの間、トランジスタM51をオンする。立ち上がりエッジ検出部52が、差動増幅回路2の出力がHigh電位からLow電位に切り替わったタイミングから一定期間経過するまでの間、トランジスタM52をオンする。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
第１の入力電位及び第２の入力電位との比較結果に応じて第１の電位及び第２の電位の何れか一方を出力する差動増幅回路と、
前記差動増幅回路の出力と出力端子との間に設けられ、１以上の第１の論理ゲートを有する出力バッファ回路と、を備えた
コンパレータであって、
前記第１の電位が供給される第１の電源端子と前記差動増幅回路の出力との間に設けられる第１のスイッチ素子と、
前記第２の電位が供給される第２の電源端子と前記差動増幅回路の出力との間に設けられる第２のスイッチ素子と、
前記差動増幅回路の出力が前記第２の電位から前記第１の電位に切り替わったタイミングから一定期間経過するまでの間、前記第１のスイッチ素子をオンし、前記差動増幅回路の出力が前記第１の電位から前記第２の電位に切り替わったタイミングから前記一定期間経過するまでの間、前記第２のスイッチ素子をオンするスイッチ制御回路と、を有する、
コンパレータ。
続きを表示（約 1,900 文字）【請求項２】
請求項１に記載のコンパレータにおいて、
前記スイッチ制御回路は、
前記差動増幅回路の出力が前記第２の電位から前記第１の電位に切り替わったタイミングで前記一定期間だけ前記第１のスイッチ素子をオンする第１のワンショットパルス信号を出力する第１のワンショットパルス回路と、
前記差動増幅回路の出力が前記第１の電位から前記第２の電位に切り替わったタイミングで前記一定期間だけ前記第２のスイッチ素子をオンする第２のワンショットパルス信号を出力する第２のワンショットパルス回路と、を有する、
コンパレータ。
【請求項３】
請求項２に記載のコンパレータにおいて、
前記第１の論理ゲートの少なくとも１つは、前記差動増幅回路の出力を反転した反転信号を出力し、
前記第１のスイッチ素子及び前記第２のスイッチ素子は、トランジスタから構成され、
前記第１のワンショットパルス回路は、
前記第１の電源端子と前記第１のスイッチ素子のゲートまたはベースとの間に接続された第１の抵抗器と、
前記第１のスイッチ素子のゲートまたはベース及び前記第１の抵抗器と前記反転信号を出力する前記第１の論理ゲートの出力との間に接続される第１のコンデンサと、を有し、
前記第２のワンショットパルス回路は、
前記第２の電源端子と前記第２のスイッチ素子のゲートまたはベースとの間に接続された第２の抵抗器と、
前記第２のスイッチ素子のゲートまたはベース及び前記第２の抵抗器と前記反転信号を出力する前記第１の論理ゲートの出力との間に接続される第２のコンデンサと、を有する、
コンパレータ。
【請求項４】
請求項２に記載のコンパレータにおいて、
前記第１の論理ゲートの少なくとも１つは、前記差動増幅回路の出力を反転した反転信号を出力し、
前記第１のスイッチ素子及び前記第２のスイッチ素子は、トランジスタから構成され、
前記第１のワンショットパルス回路は、
前記第１の電源端子と前記第１のスイッチ素子のゲートまたはベースとの間に接続された第１の電流源と、
前記第１のスイッチ素子のゲートまたはベース及び前記第１の電流源と前記反転信号を出力する前記第１の論理ゲートの出力との間に接続される第１のコンデンサと、を有し、
前記第２のワンショットパルス回路は、
前記第２の電源端子と前記第２のスイッチ素子のゲートまたはベースとの間に接続された第２の電流源と、
前記第２のスイッチ素子のゲートまたはベース及び前記第２の電流源と前記反転信号を出力する前記第１の論理ゲートの出力との間に接続される第２のコンデンサと、を有する、
コンパレータ。
【請求項５】
請求項２に記載のコンパレータにおいて、
前記スイッチ制御回路は、
第３の電流源及び第４の電流源と、
前記第３の電流源に接続された第１の電源入力及び前記第４の電流源に接続された第２の電源入力を有し、前記差動増幅回路の出力と同じタイミングで反転する第１の信号が入力され、前記第１の信号が反転してから前記一定期間遅れて反転する第２の信号を出力するインバータと、
前記インバータの出力と前記第２の電源端子との間に接続された第３のコンデンサと、を有し、
前記第１のワンショットパルス回路は、前記第１の信号及び前記第２の信号を入力し、前記第１のワンショットパルス信号を出力する第２の論理ゲートから構成され、
前記第２のワンショットパルス回路は、前記第１の信号及び前記第２の信号を入力し、前記第２のワンショットパルス信号を出力する第３の論理ゲートから構成された、
コンパレータ。
【請求項６】
請求項１～５の何れか１項に記載のコンパレータにおいて、
前記差動増幅回路、前記第１のスイッチ素子及び前記第２のスイッチ素子を構成するトランジスタにおいて、少なくとも１つ以上が電界効果トランジスタから構成されている、
コンパレータ。
【請求項７】
請求項１～５の何れか１項に記載のコンパレータにおいて、
前記差動増幅回路、前記第１のスイッチ素子及び前記第２のスイッチ素子を構成するトランジスタにおいて、少なくとも１つ以上がバイポーラトランジスタから構成されている、
コンパレータ。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンパレータ、に関する。
続きを表示（約 3,600 文字）【背景技術】
【０００２】
地球温暖化の原因は、ＣＯ
２
のような温暖効果ガスの濃度上昇により、大気の温室効果が強まったことによると考えられており、通信情報化社会の急速な進展に伴い、半導体集積回路が多く使用されている電子機器の低消費電力化も大きな課題になってきている。半導体集積回路に幅広く使われるコンパレータは、低消費電流化を図ることで各接合ノードのインピーダンスが高くなり、ノイズによる誤動作耐性が低下する関係にあることから、本発明は、消費電流を増加させずにノイズによる誤動作を防止し、地球温暖化の抑制に貢献しようとするものである。
【０００３】
従来、半導体集積回路に用いられるコンパレータとして、図５に示すような回路が知られている（例えば特許文献１、２など参照）。図５に示されているコンパレータ１００は、差動入力部１２１と出力部１２２とで構成される差動増幅回路１２０と、出力バッファ回路１０４とを主たる構成要素として構成されている。
【０００４】
差動入力部１２１は、ソースが共通接続された差動トランジスタＭ１，Ｍ２と、そのドレインに各々接続された負荷トランジスタＭ３，Ｍ４と、差動トランジスタＭ１，Ｍ２の共通ソースと正電源電圧ＶＤＤとの間に接続された定電流源９０とにより構成されている。
【０００５】
出力部１２２は、負荷トランジスタＭ３，Ｍ４と各々カレントミラー接続されたトランジスタＭ５，Ｍ６と、そのドレインと正電源電圧ＶＤＤとの間に各々接続されたトランジスタＭ７，Ｍ８とから成る。トランジスタＭ７，Ｍ８をカレントミラー接続して、トランジスタＭ６のドレインとトランジスタＭ８のドレインとの接続点より、出力バッファ回路１０４を介して出力信号を取り出すように構成されている。また、図５では記載されていないが出力バッファ回路１０４の後段には、様々な論理ゲート回路などが接続される。
【０００６】
上述した従来のコンパレータ１００は、差動入力部１２１と出力部１２２とで構成される差動増幅回路１２０の出力信号が論理反転する遷移期間において、出力バッファ回路１０４やその後段に接続される各論理ゲート回路の論理が反転する際に発生するノイズが差動入力部１２１や出力部１２２の各接合ノードに伝播して、誤動作が発生するという課題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
特許第５１４１２８９号公報
特開２００９－２４６９８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、消費電流を増加させることなく、ノイズによる誤動作を防止したコンパレータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前述した目的を達成するために、本発明に係るコンパレータは、下記［１］～［７］を特徴としている。
［１］
第１の入力電位及び第２の入力電位との比較結果に応じて第１の電位及び第２の電位の何れか一方を出力する差動増幅回路と、
前記差動増幅回路の出力と出力端子との間に設けられ、１以上の第１の論理ゲートを有する出力バッファ回路と、を備えた
コンパレータであって、
前記第１の電位が供給される第１の電源端子と前記差動増幅回路の出力との間に設けられる第１のスイッチ素子と、
前記第２の電位が供給される第２の電源端子と前記差動増幅回路の出力との間に設けられる第２のスイッチ素子と、
前記差動増幅回路の出力が前記第２の電位から前記第１の電位に切り替わったタイミングから一定期間経過するまでの間、前記第１のスイッチ素子をオンし、前記差動増幅回路の出力が前記第１の電位から前記第２の電位に切り替わったタイミングから前記一定期間経過するまでの間、前記第２のスイッチ素子をオンするスイッチ制御回路と、を有する、
コンパレータであること。
［２］
［１］に記載のコンパレータにおいて、
前記スイッチ制御回路は、
前記差動増幅回路の出力が前記第２の電位から前記第１の電位に切り替わったタイミングで前記一定期間だけ前記第１のスイッチ素子をオンする第１のワンショットパルス信号を出力する第１のワンショットパルス回路と、
前記差動増幅回路の出力が前記第１の電位から前記第２の電位に切り替わったタイミングで前記一定期間だけ前記第２のスイッチ素子をオンする第２のワンショットパルス信号を出力する第２のワンショットパルス回路と、を有する、
コンパレータであること。
［３］
［２］に記載のコンパレータにおいて、
前記第１の論理ゲートの少なくとも１つは、前記差動増幅回路の出力を反転した反転信号を出力し、
前記第１のスイッチ素子及び前記第２のスイッチ素子は、トランジスタから構成され、
前記第１のワンショットパルス回路は、
前記第１の電源端子と前記第１のスイッチ素子のゲートまたはベースとの間に接続された第１の抵抗器と、
前記第１のスイッチ素子のゲートまたはベース及び前記第１の抵抗器と前記反転信号を出力する前記第１の論理ゲートの出力との間に接続される第１のコンデンサと、を有し、
前記第２のワンショットパルス回路は、
前記第２の電源端子と前記第２のスイッチ素子のゲートまたはベースとの間に接続された第２の抵抗器と、
前記第２のスイッチ素子のゲートまたはベース及び前記第２の抵抗器と前記反転信号を出力する前記第１の論理ゲートの出力との間に接続される第２のコンデンサと、を有する、
コンパレータであること。
［４］
［２］に記載のコンパレータにおいて、
前記第１の論理ゲートの少なくとも１つは、前記差動増幅回路の出力を反転した反転信号を出力し、
前記第１のスイッチ素子及び前記第２のスイッチ素子は、トランジスタから構成され、
前記第１のワンショットパルス回路は、
前記第１の電源端子と前記第１のスイッチ素子のゲートまたはベースとの間に接続された第１の電流源と、
前記第１のスイッチ素子のゲートまたはベース及び前記第１の電流源と前記反転信号を出力する前記第１の論理ゲートの出力との間に接続される第１のコンデンサと、を有し、
前記第２のワンショットパルス回路は、
前記第２の電源端子と前記第２のスイッチ素子のゲートまたはベースとの間に接続された第２の電流源と、
前記第２のスイッチ素子のゲートまたはベース及び前記第２の電流源と前記反転信号を出力する前記第１の論理ゲートの出力との間に接続される第２のコンデンサと、を有する、
コンパレータであること。
［５］
［２］に記載のコンパレータにおいて、
前記スイッチ制御回路は、
第３の電流源及び第４の電流源と、
前記第３の電流源に接続された第１の電源入力及び前記第４の電流源に接続された第２の電源入力を有し、前記差動増幅回路の出力と同じタイミングで反転する第１の信号が入力され、前記第１の信号が反転してから前記一定期間遅れて反転する第２の信号を出力するインバータと、
前記インバータの出力と前記第２の電源端子との間に接続された第３のコンデンサと、を有し、
前記第１のワンショットパルス回路は、前記第１の信号及び前記第２の信号を入力し、前記第１のワンショットパルス信号を出力する第２の論理ゲートから構成され、
前記第２のワンショットパルス回路は、前記第１の信号及び前記第２の信号を入力し、前記第２のワンショットパルス信号を出力する第３の論理ゲートから構成された、
コンパレータであること。
［６］
［１］～［５］の何れか１項に記載のコンパレータにおいて、
前記差動増幅回路、前記第１のスイッチ素子及び前記第２のスイッチ素子を構成するトランジスタにおいて、少なくとも１つ以上が電界効果トランジスタから構成されている、
コンパレータであること。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、消費電流を増加させることなく、ノイズによる誤動作を防止したコンパレータを提供できる。
（【００１１】以降は省略されています）

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