Компаратор напряжений

Ьфн;Ъ )4, сокэ советскихСГЛИДЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ГосудРстпенный КОМтетПО И.3 С БРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИРМПРИ ГКНТ СССРОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1 З5(71) Новосибирский электротехнический институт связи им, Н.Д.Псурцева (72) А.Е.Втюрин, И.В.Ситняковский и Д,Л.Шлемин(57) Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано при построении аналого - цифровых систем, выполненных по КМОП технологии. Цель изобретения - расширение области применения. Компаратор напряжения содержит входной дифференциальный каскад 1, выполненный на дифференциальной паре рканальных транзисторов 2 и 3, р-канальном транзисторе генератора 4 тока, дополни 5 О 1688398 А 1(я)5 Н 03 К 5/24, О 05 В 1/01 тельные синхронизирующие р-канальные транзисторы 5 и 6, нагрузочное токовое зеркало на и-канальных транзисторах 7 и 8, блок 9 фиксатора на п-канальных транзисторах 10-12, источник 13 положительного питающего напряжения, источник . 14 отрицательного питающего напряжения, источник 15 опорного напряжения, первую входную шину 16, вторую входную шину 17, шину 18 синхроимпульсов, выходные шины 19 и 20. Отсутствие шунтирования выходных узлов (выходных шин) транзисторами 7 и 8 позволяет получить большой размах выходных напряжений при использовании транзисторов 10 - 12 с минимальным отношением ширины канала к его длине, Это позволяет сократить площадь кристалла компаратора и, следовательно, повысить степень интеграции всего кристалла, что обеспечивает повышение быстродействия и упрощение, т.е. расширяет область применения. 1 ил.10 15 20 30 35 40 45 50 55 Изобретение относится к импульсной технике и предназначено дпя использования в аналого-цифровых системах различного назначения, выполненных по КМОП технологии быстродействующих БИС и СБИС,Цель изобретения - расширение области применения за счет уменьшения емкости выходных узлов,На чертеже изображена принципиальная электрическая схема предлагаемого компаратора напряжений, на которой под МОП-транзисторами с каналами первого типа проводимости подразумеваются р-канальные МОП-транзисторы, под МОП-транзисторами с каналами второго типа проводимости подразумеваются и-канальные МОП-транзисторы, а под первой шиной источника питания - отрицательная шина источника питания.Кампаратор напряжений содержит входной дифференциальный каскад 1, выполненный на дифференциальной паре рканальных транзисторов 2 и 3, р-канальном транзисторе генератора 4 тока, дополнительные синхронизирующие р-канальные транзисторы 5 и б, нагруэочное токовое зеркало на и-канальных транзисторах 7 и 8, а также блока 9 фиксатора на и-канальных транзисторах 10 - 12, источник 13 положительного питающего напряжения, источник 14 отрицательного питающего напряжения, источник 15 опорного напряжения, первую входную шину 16, вторую входную шину 17, шину 18 синхроимпульсов, выходные шины 19 и 20. При этом входной дифференциальный каскад состоит иэ генератора 4 тока, выполненного на МОГ-транзисторах с каналом первого типа проводимости, дифференциальной пары МОП-транзисторов 2 и 3 с каналами первого типа проводимости, нагрузки в виде токового зеркала нэ МОП- транзисторах 7 и 8 с каналами второго типа проводимости и блок 9 фиксатора, содержащий синхрониэирующий МОП-транзистор 12 с каналом второго типа проводимости, исток которого подключен к первой шине источника 14 питания, затвор подключен к шине 18 синхроимпульсов. э сток соединен с истоками двух МОП-транзисторов 10 и 11 с каналами второго типа проводимости, при этом затвор и сток первого из этих транзисторов 10 подключен к стоку и затвору соответственно второго из этих транзисторов 11, причем стоки последних двух транзисторов.10 и 11 подключены к стокам транзисторов 2 и 3 дифференциальной пары и к выходным шинам устройства, два дополнительных синхронизирующих МОП-транзистора 5 и б с каналами первого типа проводимости, истоки которых соединены со стоками трэнзисторов 2 и 3 дифференциальной пары, а стоки - со стоками транзисторов 7 и 8 токового зеркала, при этомзатворы дополнительных синхронизирующих транзисторов 5 и 6 подключены к шине18 синхроимпул ьсов.Компаратор напряжений работает следующим образом.Предположим, что на шине 18 синхроимпульсов имеется низкий логический уровень. При этом транзисторы 5 и 6 открыты и не оказывают влияния на работу дифференциального каскада 1, так как сопротивление канала открытого МОП-транзистора пренебрежимо мало по сравнению с динамическим сопротивлением нагрузки токовогозеркала, Разность уровней напряжений навыходных шиках 19 и 20 соответствует усиленной разности входных сигналов, поданных на затворы транзисторов шин 16 и 17, В момент подачи на шину 18 синхроимпульсэ транзисторы 5 и 6 закрываются, устраняя таким образом шунтирование выходныхшин 19 и 20 транзисторами 7 и 8. При этом транзистор 12 фиксатора открывается и фиксатор срабатывает, устанавливая на выходных шинах 19 и 20 логические уровни,соответствующие разности входных напряжений, Так как при подаче синхроимпульсэ отсутствует шунтирование выходных шин транзисторами токового зеркала, как указывалось выше, то весь ток транзистора генератора 4 протекает либо через транзисторы 10 и 12, либо 11 и 12, в зависимости от полярности разности входных напряжений. Другими словами, один из транзисторов 10или 11 закрыт, следовательно, на его стоке установится уровень напряжения, близкийк напряжению источника 13 питания. Соответственно другой из указанных транзисторов находится в ненасыщенном состоянии и сопротивление его канала значительно меньше, чем сопротивление канала одного из транзисторов 2 и 3 и транзистора генератора 4, работающих в режиме насыщения.Это означает, что на соответствующей выходной шине устанавливается уровень напряжения, близкий к напряжению источника 14 питания. Отсутствие шунтирования выходных шин транзисторами 7 и 8 позволяет получить большой размах выходных напряжений при использовании транзисторов 10 - 12 с минимальнымотношением ширины канала к его длинеЭто позволяет сократить площадь кристалла ИС, занимаемую компаратором и,следовательно, повысить степень интеграции всего кристалла. Кроме того, при этомзначительно уменьшается емкость выходных шин, следовательно, повышается быст1688398 Составитель Н. МаркинРедактор М, Кобылянская Техред М,Моргентал Корректор Н. Король Заказ 3717 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгрод, ул. Гагарина, 101 родействие, что позволяет отказаться от разрядки емкостей выходных шин при помощи подключения МОП-транэистора между выходными шинами и использования генератора импульсов разрядки, Разрядка указанных шин происходит достаточно быстро через транзисторы 5, 7 и 6, 8 после установления на шине 18 низкого логического уровня.Формула изобретения Компаратор напряжений, содержащий входной дифференциальный каскад, состоящий из генератора постоянного тока, выполненного на МОП-транзисторе с каналом первого типа проводимости, дифференциальную пару МОП-транзисторов с каналами первого типа проводимости, затворы которых подключены к входным шинам компаратора, нагрузки в виде токового зеркала на МОП-транзисторах с каналами второго типа проводимости, истоки которых подключены к первому источнику напряжения питания,и блок фиксатора, содержащий синхронизирующий МОП-транзистор с каналом второго типа проводимости, исток которого подключен к первому источнику напряжения пита ния, затвор соединен с шинойсинхроимпульсов, а сток соединен с истоками двух МОП-транзисторов с каналами второго типа проводимости, затвор и исток первого из которых подключены к стоку и 10 затвору соответственно второго из этихтранзисторов, а стоки подключены к стокам транзисторов дифференциальной пары и выходным шинам устройства, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью расширения 15 области применения, в дифференциальныйкаскад введены два дополнительных синхрониэирующих МОП-транзистора с каналами первого типа проводимости, истоки которых подключены к стокам транзисторов.20 дифференциального каскада, стоки - к стокам транзисторов токового зеркала, а затворы подключены кшине синхроимпульсов,