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JP3546166B2 - Voltage comparison circuit - Google Patents
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、入力信号電圧を予定の閾値電圧と比較し、その結果を電圧比較出力として出力するようになされた電圧比較回路に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、図5を伴って次に述べる電圧比較回路が提案されている(参考文献:K.Maezawa and T.Mizutani,“A New Resonant Tunneling Logic Gate Employing Monostable−Bistable Transition,”Jpn.J.Appl.Phys.vol.32,pp.42−44,1993)。
すなわち、1個の2端子負性抵抗素子D1を有する第1の負性抵抗素子回路B1と、同じく1個の2端子負性抵抗素子D2を有する第2の負性抵抗素子回路B2とが直列に接続されている直列負性抵抗素子回路Gと、ドレインを直列負性抵抗素子回路Gの第1及び第2の負性抵抗素子回路B1及びB2の接続中点Pに接続し、ソースを直列負性抵抗素子回路Gの負性抵抗素子回路B2側の一端に接続している電界効果トランジスタMとを有する。
【0003】
そして、直列負性抵抗素子回路Gの負性抵抗素子回路B1側の一端が、低電圧VL で意味づけられた2値表示の「0」と高電圧VH で意味づけられた2値表示の「1」とを順次交互にとることを繰り返すクロック信号電圧Vcを出力するクロック信号電圧源端Ecに接続され、直列負性抵抗素子回路Gの負性抵抗素子回路B2側の他端が、定電圧V1を出力する定電圧源端E1に接続され、それによって、直列負性抵抗素子回路Gの両端間にクロック信号電圧Vcが印加されるようになされている。
【0004】
また、電界効果トランジスタMのゲートが、入力信号電圧Viが得られる信号入力端INに接続され、さらに、直列負性抵抗素子回路Gの負性抵抗素子回路B1及びB2の接続中点Pから、出力端OUTが導出されている。
【0005】
この場合、負性抵抗素子回路B1の2端子負性抵抗素子D1、及び負性抵抗素子回路B2の2端子負性抵抗素子D2は、図6に示すような、N字型の電流−電圧特性を有する。
すなわち、電流を零値から正方向に増加させれば、それに応じて電圧が零値から正方向に高くなる電圧値になるが、その電流がピーク電流値IP に達すれば、電圧がそのときの電圧値Vp からそれに比し高い電圧値Vq に転移し、また、その状態から電流を増加させれば、これに応じて電圧が電圧値Vq から正方向に高くなる電圧値になり、さらに、その状態から電流を減少させれば、それに応じて電圧が負方向に低くなる電圧値になるが、その電流がバレー電流値Ir に達すれば、電圧がそのときの電圧値Vr からそれに比し低い電圧値Vs に転移し、また、その状態から電流を減少させれば、それに応じて電圧がそのときの電圧値から負方向に低くなる電圧値になる、という特性を有する。
【0006】
従って、いま、2端子負性抵抗素子D1の電流−電圧特性上でみたピーク電流値IP をIP1とし、電圧値VP 、Vq 、Vr 及びVs をそれぞれVP1、Vq1、Vr1及びVs1とし、電流値Ir をIr1とするとき、2端子負性抵抗素子D1及びそれを有するだけの負性抵抗素子回路B1は、図7に示すような、電流−電圧特性を有する。
【0007】
また、2端子負性抵抗素子D2の電流−電圧特性上でみたピーク電流値IP をIP2とし、電圧値VP 、Vq 、Vr 及びVs をそれぞれVP2、Vq2、Vr2及びVs2とし、電流値Ir をIr2とするとき、2端子負性抵抗素子D2及びそれを有するだけの負性抵抗素子回路B2は、図8に示すような、電流−電圧特性を有する。ただし、この場合、ピーク電流値IP2が、2端子負性抵抗素子D1のピーク電流値IP1よりも小さい(IP1>IP2)とする。
【0008】
さらに、電界効果トランジスタMは、例えばn型とするが、この場合、電界効果トランジスタMは、負性抵抗素子回路B1及びB2接続中点P及び定電圧源端E1を通って、ドレイン電流を、ゲートに印加される入力信号電圧Viが正方向に高くなるのに応じてドレイン電流値を大きくする特性を有する。
【0009】
また、負性抵抗素子回路B2と電界効果トランジスタMとの並列回路を複合回路Cとするとき、その複合回路Cは、負性抵抗素子回路B1及びB2の接続中点P及び定電圧源端E1を通って、2端子負性抵抗素子D2に流れる電流と電界効果トランジスタMのドレイン電流とを合わせた電流を流す特性を有する。
【0010】
従って、複合回路Cは、2端子負性抵抗素子D2の電流−電圧特性でみたピーク電流値IP2、電圧値VP2、Vq2、Vr2及びVs2、電流値Ir2に対応する値を、それぞれピーク電流値IP2′、電圧値VP2′、Vq2′、Vr2′及びVs2′、電流値Ir2′とするとき、図9に示すように、電界効果トランジスタMのゲートに印加される入力信号電圧Viに応じてピーク電流値Ip2′が変化する、N字型の電流−電圧特性を有する。
【0011】
以上が、従来提案されている電圧比較回路の構成である。
このような構成を有する従来の電圧比較回路によれば、次に述べるようにして、入力信号電圧Viを予定の閾値電圧(これをVT とする)と比較し、その結果を電圧比較出力として出力する。ここで、閾値電圧VT は、2端子負性抵抗素子D1のピーク電流値IP1と2端子負性抵抗素子D2のピーク電流値IP2とが等しい(IP1=IP2)ときの入力信号電圧Viの値としている。
【0012】
まず、入力信号電圧Viが閾値電圧VT よりも低い(Vi<VT )場合を説明する。
この場合、複合回路Cのピーク電流値Ip2′が、負性抵抗素子回路B1のピーク電流値Ip1より小である(Ip2′<Ip1)。このため、クロック信号電圧Vcがとる2値表示の「0」に意味づけられた低い電圧値VL と2値表示の「1」に意味づけられた高い電圧値VH とを適当な値に選定しておけば、出力端OUTに、クロック信号電圧Vcが2値表示の「0」をとるか「1」をとるかに応じて、2値表示の「0」または「1」をとる出力電圧が得られるが、この状況を次に詳細に説明する。
【0013】
図5に示す従来の電圧比較回路は、クロック信号電圧Vcを用いて、入力信号電圧Viの、閾値電圧VT と比較された電圧比較出力を、出力端OUTに出力する機能を有するが、クロック信号電圧Vcが、現時点をtとし、順次の時点を、t1、t2、t3、t4、t5、t6、t7とするとき、図11及び図13に示すように、時点t1から時点t3までの間(t1<t<t3)、低電圧値VL から高電圧値VH まで時間とともに高くなる電圧値をとり、次で、時点t3から時点t4までの間(t3<t<t4)、高電圧値VH を保ち、時点t4から時点t6までの間(t4<t<t6)、高電圧値VH から低電圧値VL まで時間とともに低くなる電圧値をとり、時点t6から時点t7までの間(t6<t<t7)、低電圧値VL を保ち、以下、同様のことを繰り返すとする。
【0014】
一方、負性抵抗素子回路B1は、複合回路Cの負荷回路として機能する。このため、10に示すように、複合回路Cの図9に示す電流−電圧特性を曲線H2で表している図上に、負性抵抗素子回路B1の図7に示す電流−電圧特性を表している曲線を、点線で示すように、負荷線H1として、複合回路Cの電流−電圧特性を表している曲線H2と交叉して書き表すことができる。
【0015】
従って、複合回路Cのピーク電流値Ip2′が、負性抵抗素子回路B1のピーク電流値Ip1より小である(IP2′<IP1)とした場合、出力端OUTに得られる出力電圧が、次に述べる電圧値をとって得られる。
【0016】
すなわち、時点t1から時点t2までの間(t1<t<t2)、負荷線H1が曲線H2と交叉する交点Qが、図10Aに示すように、電圧値VL2′の位置から電圧値VP2′の位置に向けて時間とともに移動し、よって、出力端OUTに得られる出力電圧が、図11Bに示すように、電圧値VL2′から電圧値VP2′に向けて時間とともに高くなる電圧値をとる。
【0017】
また、時点t2に達すれば(t=t2)、交点Qが、図10Bに示すように、電圧値VP2′の位置から電圧値VA1の位置に転移し、よって、出力端OUTに得られる出力電圧が、図11Bに示すように、電圧値VP2′から電圧値VA1に転移する。
【0018】
さらに、時点t2から時点t3までの間において(t2<t<t3)、交点Qが、図10Cに示すように、電圧値VA1の位置から電圧値VH2′の位置まで時間とともに移動し、よって、出力端OUTに得られる出力電圧が、図11Bに示すように、電圧値VA1から電圧値VH2′まで高くなる電圧値をとる。
【0019】
さらに、時点t3から時点t4までの間において(t3<t<t4)、交点Qが動かず、このため、出力端OUTに得られる出力電圧が電圧値VH2′を保つ。
【0020】
また、時点t4から時点t5までの間において(t4<t<t5)、交点Qが、電圧値VH2′の位置から電圧値VA2の位置に向けて移動し、よって、出力端OUTに得られる出力電圧が、図11Bに示すように、電圧値VH2′から電圧値VA2に向けて時間とともに低くなる電圧値をとる。
【0021】
さらに、時点t5に達すれば(t=t5)、交点Qが、図10Dに示すように、電圧値VA2の位置から電圧値VA3の位置に転移し、よって、出力端OUTに得られる出力電圧が、図11Bに示すように、電圧値VA2から電圧値VA3に転移する。
【0022】
また、時点t5から時点t6までの間において(t5<t<t6)、交点Qが、図10Eに示すように、電圧値VA3の位置から電圧値VL2′の位置まで時間とともに移動し、よって、出力端OUTに得られる出力電圧が、図11Bに示すように、電圧値VA3から電圧値VL2′まで低くなる電圧値をとる。
【0023】
さらに、時点t6から後では(t6<t<t7)、交点Qが動かず、よって、出力端OUTに得られる出力電圧が、図11Bに示すように、電圧値VL2′を保つ。
【0024】
以上のことから、図5に示す従来の電圧比較回路の場合、入力信号電圧Viが、図14Aに示すように、閾値電圧VT よりも低い電圧値から、閾値電圧VT よりも高い電圧値まで、時間とともに高くなる電圧値をとる場合、入力信号電圧Viが閾値電圧VT よりも低い電圧値(Vi<VT )である区間において、クロック信号電圧Vcが、図14Bに示すように、2値表示の「0」をとるか「1」をとるかに応じて、2値表示で「0」または「1」をとる出力電圧が、出力端OUTに、図14Cに示すように、図10及び図11を伴って上述した電圧値をとって得られる。
【0025】
次に、入力信号電圧Viが閾値電圧VT よりも高い(Vi>VT )場合を説明する。
この場合、複合回路Cのピーク電流値Ip2′が、負性抵抗素子回路B1のピーク電流値Ip1より大である。このため、[発明が解決しようとする課題]において詳細に説明するが、出力端OUTに、クロック信号電圧Vcが2値表示の「0」をとるか「1」をとるかにかかわらず、2値表示の「0」しかとらない出力電圧が得られる。
【0026】
以上のことから、図5に示す従来の電圧比較回路によれば、入力信号電圧Viが閾値電圧VT よりも低い電圧値を有する場合(Vi>VT )、クロック信号電圧Vcが2値表示の「0」をとるか「1」をとるかに応じて、2値表示の「0」または「1」をとる出力電圧が、出力端OUTに得られ、また、入力信号電圧Viが閾値電圧VT よりも高い電圧値を有する場合(Vi>VT )、クロック信号電圧Vcが2値表示の「0」をとるか「1」をとるかにかかわらず、2値表示の「0」をとる出力電圧が、出力端OUTに得られる、という入力信号電圧Viの閾値電圧VT と比較された電圧比較出力を出力する機能が得られる。
【0027】
【発明が解決しようとする課題】
図5に示す従来の電圧比較回路において、入力信号電圧Viが閾値電圧VT よりも高く(Vi>VT )、複合回路Cのピーク電流値Ip2′が、負性抵抗素子回路B1のピーク電流値Ip1より大である(Ip2′>Ip1)場合、出力端OUTに得られる出力電圧が、次に述べる電圧値をとって得られる。
【0028】
すなわち、時点t1から時点t2までの間(t1<t<t2)、負荷線H1が曲線H2と交叉する交点Qが、図12Aに示すように、電圧値VL2′の位置から電圧値VB1の位置に向けて時間とともに移動し、よって、出力端OUTに得られる出力電圧が、図13Bに示すように、電圧値VL2′から電圧値VB1に向けて時間とともに高くなる電圧値をとる。
【0029】
また、時点t2に達すれば(t=t2)、交点Qが、図12Bに示すように、電圧値VB1の位置から電圧値VB2の位置に転移し、よって、出力端OUTに得られる出力電圧が、図13Bに示すように、電圧値VB1から電圧値VB2に転移する。
【0030】
さらに、時点t2から時点t3までの間において(t2<t<t3)、交点Qが、図12Cに示すように、電圧値VB2の位置から電圧値VB3の位置まで時間とともに移動し、このため、出力端OUTに得られる出力電圧が、図13Bに示すように、電圧値VB2から電圧値VB3まで高くなる電圧値をとる。
【0031】
さらに、時点t3から時点t4までの間において(t3<t<t4)、交点Qが動かず、このため、出力端OUTに得られる出力電圧が電圧値VB3を保つ。
【0032】
また、時点t4から時点t5までの間(t4<t<t5)、交点Qが、電圧値VB3の位置から電圧値VB4の位置に向けて移動し、よって、出力端OUTに得られる出力電圧が、図13Bに示すように、電圧値VB3から電圧値VB4に向けて時間とともに低くなる電圧値をとる。
【0033】
さらに、時点t5に達すれば(t=t5)、交点Qが、図12Dに示すように、電圧値VB4の位置から電圧値VB5の位置に転移し、よって、出力端OUTに得られる出力電圧が、図13Bに示すように、電圧値VB4から電圧値VB5に転移する。
【0034】
また、時点t5から時点t6までの間(t5<t<t6)において、交点Qが、図12Eに示すように、電圧値VB5の位置から電圧値VL2′の位置まで時間とともに移動し、よって、出力端OUTに得られる出力電圧が、図13Bに示すように、電圧値VB5から電圧値VH2′まで低くなる電圧値をとる。
【0035】
さらに、時点t6から後では(t6<t<t7)、交点Qが動かず、よって、出力端OUTに得られる出力電圧が、図13Bに示すように、電圧値VL2′を保つ。
【0036】
以上のことから、図5に示す従来の電圧比較回路の場合、入力信号電圧Viが、図14Aに示すように、閾値電圧VT よりも高い電圧値(Vi>VT )である区間において、クロック信号電圧Vcが、図14Bに示すように、2値表示の「0」をとるか「1」をとるかにかかわらず、2値表示の「0」しかとらない出力電圧が、出力端OUTに、図14Cに示すように、図12及び図13を伴って上述した電圧値をとって得られる。
【0037】
このため、とくに、入力信号電圧Viが閾値電圧VT よりも高い電圧値である区間において、2値表示で「0」しかとらない出力電圧が、高電圧値VH 従って2値表示の「1」とみなされるおそれを有する、スパイクを伴っているものとしてしか得られない、という欠点を有していた。
よって、本発明は、上述した欠点を有しない、新規な電圧比較回路を提案せんとするものである。
【0038】
【課題を解決するための手段】
本願第番目の発明による電圧比較回路は、(A)1個の2端子負性抵抗素子または直列に接続された複数n個の2端子負性抵抗素子を有する第1の負性抵抗素子回路と、その第1の負性抵抗素子回路が2端子負性抵抗素子を1個有するか複数n個有するかに応じて1個の2端子負性抵抗素子または直列に接続された複数n個の2端子負性抵抗素子を有する第2の負性抵抗素子回路とが直列に接続されている第1の直列負性抵抗素子回路と、ドレインを上記第1の直列負性抵抗素子回路の第1及び第2の負性抵抗素子回路の接続中点に接続し、ソースを上記第1の直列負性抵抗素子回路の一端または定電圧が与える電源端に接続している第1の電界効果トランジスタとを有し、上記第1の直列負性抵抗素子回路の両端間に2値表示で「0」及び「1」をとることを繰り返すクロック信号電圧が印加されるようになされ、上記第1の電界効果トランジスタのゲートに入力信号電圧が印加されるようになされ、上記第1の直列負性抵抗素子回路の第1及び第2の負性抵抗素子回路の接続中点を第1の出力電圧が出力される第1の出力端とするようになされた第1の電圧出力回路と、(B)上記第1及び第2の負性抵抗素子回路が2端子負性抵抗素子を1個有するか複数n個有するかに応じて1個の2端子負性抵抗素子または直列に接続された複数n個の2端子負性抵抗素子を有する第3の負性抵抗素子回路と、その第3の負性抵抗素子回路が2端子負性抵抗素子を1個有するか複数n個有するかに応じて1個の2端子負性抵抗素子または直列に接続された複数n個の2端子負性抵抗素子を有する第4の負性抵抗素子回路とが直列に接続されている第2の直列負性抵抗素子回路と、ドレインを上記第2の直列負性抵抗素子回路の第3及び第4の負性抵抗素子回路の接続中点に接続し、ソースを上記第2の直列負性抵抗素子回路の一端または定電圧が与えられる電源端に接続している第2の電界効果トランジスタとを有し、上記第2の直列負性抵抗素子回路の両端間に上記クロック信号電圧が印加されるようになされ、上記第2の電界効果トランジスタのゲートに上記入力信号電圧が印加されるようになされ、上記第2の直列負性抵抗素子回路の第3及び第4の負性抵抗素子回路の接続中点を第2の出力電圧が出力される第2の出力端とするようになされた第2の電圧出力回路と、(C)上記第1の電圧出力回路の第1の出力端から出力される第1の出力電圧と上記第2の電圧出力回路の第2の出力端から出力される第2の出力電圧とを入力し、両者の差電圧を出力するようになされた差動回路とを有し、そして、(D)上記差動回路から出力される差電圧を、上記入力信号電圧の予定の閾値電圧と比較された電圧比較出力として出力するようになされている。
【0039】
本願第2番目の発明による電圧比較回路は、(A)直列に接続された複数n個の2端子負性抵抗素子を有する第1の負性抵抗素子回路と、直列に接続された複数n個の2端子負性抵抗素子を有する第2の負性抵抗素子回路とが直列に接続されている第1の直列負性抵抗素子回路と、ドレインを上記第1の直列負性抵抗素子回路の第1及び第2の負性抵抗素子回路の接続中点に接続し、ソースを上記第1の直列負性抵抗素子回路の一端または定電圧が与えられる電源端に接続している電界効果トランジスタとを有し、上記第1の直列負性抵抗素子回路の両端間に2値表示で「0」及び「1」をとることを繰り返すクロック信号電圧が印加されるようになされ、上記電界効果トランジスタのゲートに入力信号電圧が印加されるようになされ、上記第1の直列負性抵抗素子回路の第1及び第2の負性抵抗素子回路の接続中点を(n+1)値をとる第1の出力電圧が出力される第1の出力端とするようになされた第1の電圧出力回路と、(B)直列に接続された複数n個の2端子負性抵抗素子を有する第3の負性抵抗素子回路と、直列に接続された複数n個の2端子負性抵抗素子を有する第4の負性抵抗素子回路とが直列に接続されている第2の直列負性抵抗素子回路を有し、その第2の直列負性抵抗素子回路の両端間に上記クロック信号電圧が印加されるようになされ、上記第2の直列負性抵抗素子回路の第3及び第4の負性抵抗素子回路の接続中点を(n+1)値をとる第2の出力電圧が出力される第2の出力端とするようになされた第2の電圧出力回路と、(C)上記第1の電圧出力回路の第1の出力端から出力される第1の出力電圧と上記第2の電圧出力回路の第2の出力端から出力される第2の出力電圧とを入力し、両者の差電圧を出力するようになされた差動回路とを有し、そして、(D)上記差動回路から出力される差電圧を、上記入力信号電圧の予定の閾値電圧と比較された電圧比較出力として出力するようになされている。
【0040】
本願第1番目の発明の実施の形態1】
次に、図1を伴って、本願第1番目の発明による電圧比較回路の第1の実施の形態を述べよう。
図1において、図5との対応部分には同一符号を付し、詳細説明を省略する。
【0041】
図1に示す本願第1番目の発明による電圧比較回路の第1の実施の形態は、第1の電圧出力回路U1と、第2の電圧出力回路U2と、差動回路Fとを有する。
この場合、電圧出力回路U1は、図5に示す従来の電圧比較回路で述べたと同様に、2端子負性抵抗素子D1を有する負性抵抗素子回路B1と、2端子負性抵抗素子D2を有する負性抵抗素子回路B2とが直列に接続されている直列負性抵抗素子回路Gと、同様に接続されている電界効果トランジスタMとを有する。
【0042】
そして、図5に示す従来の電圧比較回路で述べたと同様に、直列負性抵抗素子回路Gの一端がクロック信号電圧源端Ecに接続され、他端が定電圧源端E1に接続され、また、電界効果トランジスタMのゲートが信号入力端INに接続され、負性抵抗素子回路B1及びB2の接続中点Pから出力端OUT(ただし、以下OUT1とする)が導出されている。
この場合、2端子負性抵抗素子D1及びそれを有するだけの負性抵抗素子回路B1も、図5に示す従来の電圧比較回路の場合と同様の、図7に示すような電流−電圧特性を有する。
【0043】
また、2端子負性抵抗素子D2及びそれを有するだけの負性抵抗素子回路B2も、図5に示す従来の電圧比較回路の場合と同様の、図8に示すような電流−電圧特性を有する。
さらに、電界効果トランジスタMも、図5に示す従来の電圧比較回路の場合と同様の特性を有する。
また、負性抵抗素子回路B2と電界効果トランジスタMとの並列回路でなる複合回路Cも、図5に示す従来の電圧比較回路の場合と同様の、図9に示すような電流−電圧特性を有する。
【0044】
さらに、電圧出力回路U2は、1個の2端子負性抵抗素子D3を有する第3の負性抵抗素子回路B3と、同じく1個の2端子負性抵抗素子D4を有する第4の負性抵抗素子回路B4とが直列に接続されている第2の直列負性抵抗素子回路G2を有する。
【0045】
そして、直列負性抵抗素子回路G2の負性抵抗素子回路B3側の一端が、クロック信号電圧源端Ecに接続され、負性抵抗素子回路B4側の他端が、定電圧源端E1に接続され、また、負性抵抗素子回路B3及びB4の接続中点P2から出力端OUT2が導出されている。
この場合、2端子負性抵抗素子D3及びD4、及びそれらをそれぞれ有するだけの負性抵抗素子回路B3及びB4は、2端子負性抵抗素子D1及びD2と同様の電流−電圧特性を有するが、それらのピーク電流値をそれぞれIP3及びIP4とするとき、IP3<IP4の関係を有する。
【0046】
また、電圧出力回路U2は、ドレインを負性抵抗素子回路B3及びB4の接続中点P2に接続し、ソースを直列負性抵抗素子回路G2の負性抵抗素子回路B4側の一端に接続している電界効果トランジスタM2を有し、そして、その電界効果トランジスタM2のゲートが信号入力端INに接続されている。
【0047】
従って、電圧出力回路U2が、電圧出力回路U1と同様に、入力信号電圧Viを予定の閾値電圧(これをVT2とする)と比較し、その結果を電圧比較出力として出力する。
ただし、この場合、負性抵抗素子回路B3のピーク電流値IP3と負性抵抗素子回路B4のピーク電流値IP4とが、閾値電圧VT2が電圧出力回路U1の閾値電圧VT とは異なる値、すなわち、例えば閾値電圧VT よりも小さな値をとるように、選定されている。
【0048】
さらに、差動回路Fは、それ自体は公知の種々の構成を有するものとし得るが、図示のように、例えば、2個の電界効果トランジスタQ1及びQ2を有し、それらのソースがそれらに共通の定電流回路Hを通じて、定電圧源端E2に接続され、電界効果トランジスタQ1及びQ2のドレインが、それぞれ負荷抵抗R1及びR2を通じて、電圧源端EFに接続されている。
【0049】
そして、電界効果トランジスタQ1及びQ2のゲートが、電圧出力回路U1の出力端OUT1及び電圧出力回路U2の出力端OUT2にそれぞれ接続され、また、電界効果トランジスタQ2のドレインと負荷抵抗R2との接続中点から、出力端OUTが導出されている。
この場合、差動回路Fは、電圧出力回路U1の出力端OUT1から出力される出力電圧と電圧出力回路U2の出力端OUT2から出力される出力電圧とを入力とし、両者の差電圧を、出力端OUTに出力する特性を有する。
【0050】
以上が、本願第1番目の発明による電圧比較回路の第の実施の形態の構成である。
このような構成を有する本願第1番目の発明による電圧比較回路の第1の実施の形態によれば、電圧出力回路U1が、図5に示す従来の電圧比較回路の場合と同様の構成を有する。
【0051】
このため、詳細説明は省略するが、クロック信号電圧Vcが、図14Bに示すと同様の図2Bに示すような電圧値をとるとするとき、入力信号電圧Viが、図14Aに示すと同様の図2Aに示すように、閾値電圧VT よりも低い電圧値から、閾値電圧VT よりも高い電圧値まで、時間とともに高くなる電圧値をとる場合、入力信号電圧Viが閾値電圧VT よりも低い区間において、クロック信号電圧Vcが2値表示の「0」をとるか「1」をとるかに応じて、2値表示で「0」または「1」をとる出力電圧が、出力端OUT1に、図14Cに示すと同様の図2Cに示すように、同様の電圧値をとって得られる。
【0052】
また、電圧出力回路U2が、電圧出力回路U1の閾値電圧VT より小である閾値電圧VT2を有することを除いて、電圧出力回路U1と同様の構成を有する。
このため、詳細説明は省略するが、入力信号電圧Viが閾値電圧VT2よりも低い電圧値(Vi<VT2)である区間において、クロック信号電圧Vcが2値表示の「0」をとるか「1」をとるかに応じて、2値表示で「0」または「1」をとる出力電圧が、出力端OUT2に、図2Dに示すように、出力端T1に入力信号電圧Viが閾値電圧VT よりも低い区間において図14Cに示すように得られるのと同様の電圧値をとって得られる。
【0053】
また、入力信号電圧Viが閾値電圧VT2よりも高い電圧値(Vi>VT2)である区間において、クロック信号電圧Vcが2値表示で「0」をとるか「1」をとるかにかかわらず、2値表示の「0」しかとらない出力電圧が、出力端OUT2に、図2Cに示すように、出力端T1に入力信号電圧Viが閾値電圧VT よりも高い区間において図14Cに示すように得られるのと同様の電圧値をとって得られる。
【0054】
さらに、差動回路Fが、図2Cに示すような出力電圧と図2Dに示すような出力電圧とを入力として、差動動作を行う。
このため、入力電圧Viが閾値電圧VT2より低い電圧値(Vi<VT2)である区間において、クロック信号電圧Vcが2値表示で「0」をとるか「1」をとるかにかかわらず、2値表示の「0」しかとらない出力電圧が、出力端OUTに、図14Cに示すようなスパイクを伴わない電圧値をとって得られる。
【0055】
また、入力信号電圧Viが閾値電圧VT2よりも高いが閾値電圧VT よりも低い電圧値(VT2<Vi<VT )である区間において、クロック信号電圧Vcが2値表示の「0」をとるか「1」をとるかに応じて、2値表示で「0」または「1」をとる出力電圧が、出力端OUTに、図2Eに示すような、図14Cに示すのとほとんど同様の、スパイクを伴わない電圧値をとって得られる。
【0056】
さらに、入力電圧Viが閾値電圧VT より高い電圧値(Vi>VT )である区間において、クロック信号電圧Vcが2値表示で「0」をとるか「1」をとるかにかかわらず、2値表示の「0」しかとらない出力電圧が、出力端OUTに、図14Cに示すようなスパイクを伴わない電圧値をとって得られる。
【0057】
以上のことから、図1に示す本発明による電圧比較回路によれば、入力電圧Viの2個の閾値電圧VT 及びVT2と比較されたリテラルな電圧比較出力をスパイクを伴うことなしに、容易に得ることができる。
【0058】
本願第1番目の発明の実施の形態
次に、図3を伴って、本願第1番目の発明による電圧比較回路の第2の実施の形態を述べよう。
図3において、図1との対応部分には同一符号を付し、詳細説明を省略する。
【0059】
図3に示す本願第1番目の発明による電圧比較回路の第2の実施の形態は、次の事項を除いて、図1に示す本発明による電圧比較回路の場合と同様の構成を有する。
すなわち、電界効果トランジスタM1及びM2のソースが、直列負性抵抗素子回路G1及びG2の一端にそれぞれ接続されているのに代え、定電圧源端E1に対応している、他の定電圧源端E1′に接続されている。
【0060】
また、電圧出力回路U1及びU2の出力電圧を、レベルシフト回路SH1及びSH2を介して、差動回路Fに供給されるようになされている。
この場合、レベルシフト回路SH1及びSH2は、それ自体は公知の種々の構成を有するものとし得る。
例えば、レベルシフト回路SH1を、電圧源ES1及びES1′間に、電界効果トランジスタQ11、ダイオードd11及びd12、電界効果トランジスタQ12がそれらの順に直列に接続され、電界効果トランジスタQ11のゲートが電圧出力回路U1の出力端OUT1に接続され、電界効果トランジスタQ12のゲートが制御電圧源端ECNに接続され、ダイオードd11及び電界効果トランジスタQ12の接続中点が差動回路Fの電界効果トランジスタQ1のゲートに接続されている構成とし得る。
【0061】
また、レベルシフト回路SH2も、レベルシフト回路SH1と同様に、電圧源ES2及びES2′間に、電界効果トランジスタQ21、ダイオードd21及びd22、電界効果トランジスタQ22がそれらの順に直列に接続され、電界効果トランジスタQ21のゲートが電圧出力回路U2の出力端OUT2に接続され、電界効果トランジスタQ22のゲートが制御電圧源端ECNに接続され、ダイオードd21及び電界効果トランジスタQ22の接続中点が差動回路Fの電界効果トランジスタQ2のゲートに接続されている構成とし得る。
【0062】
以上が、本願第1番目の発明による電圧比較回路の第の実施の形態の構成である。
このような構成を有する本願第1番目の発明による電圧比較回路の第2の実施の形態によれば、上述した事項を除いて、図1に示す本願第1番目の発明による電圧比較回路の場合と同様の構成を有する。
【0063】
このため、詳細説明は省略するが、図1に示す本発明による電圧比較回路の場合と同様の作用・効果が得られる。
ただし、この場合、負性抵抗素子回路B1及びB2の接続中点から定電圧源端E1及びE1′にそれぞれ流れる電流の和が、図1に示す本願第1番目の発明による電圧比較回路の場合において負性抵抗素子回路B1及びB2の接続中点から定電圧源端E1に流れる電流に対応している。
【0064】
また、負性抵抗素子回路B3及びB4の接続中点P2から定電圧源端E1及びE1′に流れる電流の和が、図1に示す本願第1番目の発明による電圧比較回路の場合において負性抵抗素子回路B3及びB4の接続中点から定電圧源端E1に流れる電流に対応している。
【0065】
さらに、出力端OUT1及びOUT2にそれぞれ得られる出力電圧を、差動回路Fに、その差動動作が効果的に行われるように、レベルシフトして供給することができる。
【0066】
【本願第1番目の発明の実施の形態
次に、図4を伴って、本願第1番目の発明による電圧比較回路の第の実施の形態を述べよう。
図4において、図1との対応部分には同一符号を付し、詳細説明を省略する。
【0067】
図4に示す本願第1番目の発明による電圧比較回路は、負性抵抗素子回路B1、B2、B3、及びB4が、それぞれ1個の2端子負性抵抗素子D1、D2、D3、及びD4を有するのに代え、直列に接続された2個の2端子負性抵抗素子D11及びD12、D21及びD22、D31及びD32、及びD41及びD42をそれぞれ有することを除いて、図1に示す本発明による電圧比較回路の場合と同様の構成を有する。
【0068】
ただし、この場合、2端子負性抵抗素子D11及びD12が、互いに異なる電圧の位置でピーク電流値を有する電流−電圧特性を有し、よって、負性抵抗素子回路B1が、2個のピーク電流値を有する電流−電圧特性を有する。
同様に、2端子負性抵抗素子D21及びD22、D31及びD32、及びD41及びD42のそれぞれが、互いに異なる電圧の位置でピーク電流値を有する電流−電圧特性を有し、よって、負性抵抗素子回路B2、B3、及びB4のそれぞれも、2個のピーク電流値を有する電流−電圧特性を有する。
【0069】
以上が、本願第1番目の発明による電圧比較回路の第の実施の形態の構成である。
このような構成を有する本願第1番目の発明による電圧比較回路によれば、それが、上述した事項を除いて、図1に示す本発明による電圧比較回路の場合と同様の構成を有する。
【0070】
このため、詳細説明は省略するが、3値をとる出力電圧が、出力端OUTに、スパイクを伴わない電圧値をとって、電圧比較出力として得られることは、明らかである。
【0071】
本願第2番目の発明の実施の形態
次に、本願第2番目の発明による電圧比較回路の実施の形態を述べよう。
本願第2番目の発明による電圧比較回路の実施の形態は、電力出力回路U2が有する電界効果トランジスタM2が省略されていることを除いて、図4に示す本願第1番目の発明による第3の実施の形態と同様の構成を有する。
以上が、本願第2番目の発明による電圧比較回路の実施の形態である。
このような構成を有する本願第2番目の発明による電圧比較回路の実施の形態によれば、上述した事項を除いて、図4に示す本願第1番目の発明による第3の実施の形態と同様の構成を有するので、詳細説明は省略するが、3値をとる出力電圧が、出力端OUTに、スパイクを伴わない電圧値をとって、電圧比較出力として得られることは明らかである。
【0072】
なお、上述においては、本発明のわずかな実施の形態を示したに過ぎず、本発明の精神を脱することなしに種々の変型変更をなし得る。
例えば、図1に示す本願第1番目の発明による電圧比較回路において、図3に示す本願第1番目の発明による電圧比較回路の場合に準じて、電界効果トランジスタM及びM2のソースを定電圧源端E1とは異なる定電圧源端に接続した構成として、図1に示す本願第1番目の発明による電圧比較回路で述べたと同様の作用・効果を得るようにすることもできる。
【0073】
また、図3に示す本願第1番目の発明による電圧比較回路において、図1に示す本発明による電圧比較回路の場合に準じて、電界効果トランジスタM及びM2のソースを定電圧源端E1に接続した構成とすることもできる。
【0074】
さらに、図1、図3及び図4に示す本願第1番目の発明による電圧比較回路のそれぞれにおいて、負性抵抗素子回路B1〜B4のそれぞれを、直列に接続された複数n個の2端子負性抵抗素子を有するものとし、(n+1)値をとる出力電圧を、出力端OUTに、電圧比較出力として出力するようにすることもできる。
【0075】
また、本願第2番目の発明による電圧比較回路において、直列負性抵抗素子回路U1及びU2の一端をそれらに共通の定電圧源端E1に接続するのに代え、互いに異なる定電圧の得られる定電圧源端に接続した構成とし、本願第2番目の発明による電圧比較回路で述べたと同様の作用・効果を得るようにすることもできる。
【0076】
さらに、本願第2番目の発明による電圧比較回路において、図3に示す本願第1番目の発明による電圧比較回路の場合に準じて、電界効果トランジスタMのソースを定電圧源端E1′に接続した構成とし、本願第2番目の発明による電圧比較回路の場合と同様の作用・効果を、図3に示す本願第1番目の発明による電圧比較回路で述べた特徴を以って得るようにすることもできる。
【0077】
また、本願第2番目の発明による電圧比較回路において、負性抵抗素子回路B1〜B4のそれぞれを、直列に接続された複数n個の2端子負性抵抗素子を有するものとし、(n+1)値をとる出力電圧を、出力端OUTに、電圧比較出力として出力するようにすることもできる。
【0078】
また、上述においては、電界効果トランジスタが直列負性抵抗素子回路のクロック信号電圧源端Vc側とは反対側の負性抵抗素子回路側に接続されている場合について述べたが、電界効果トランジスタが直列負性抵抗素子回路のクロック信号電圧源端Vc側に、上述したのに準じて接続して、同様の作用・効果を得るようにすることもできる。
【0079】
【発明の効果】
本発明による電圧比較回路によれば、入力信号電圧の、閾値電圧と比較された電圧比較出力を、スパイクを伴うことなしに、容易に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本願第1番目の発明による電圧比較回路の第1の実施の形態を示す接続図である。
【図2】図1に示す本願第1番目の発明による電圧比較回路の説明に供する電圧波形図である。
【図3】本願第1番目の発明による電圧比較回路の第2の実施の形態を示す接続図である。
【図本願第1番目の発明による電圧比較回路の第の実施の形態を示す接続図である。
【図】従来の電圧比較回路を示す接続図である。
【図】本発明による電圧比較回路及び従来の電圧比較回路の説明に供する2端子負性抵抗素子の電流−電圧特性を示す図である。
【図】本発明による電圧比較回路及び従来の電圧比較回路の説明に供する2端子負性抵抗素子、負性抵抗素子回路及び複合回路の電流−電圧特性を示す図である。
【図】本発明による電圧比較回路及び従来の電圧比較回路の説明に供する2端子負性抵抗素子及び負性抵抗素子回路の電流−電圧特性を示す図である。
【図】本発明による電圧比較回路及び従来の電圧比較回路の説明に供する複合回路の電流−電圧特性を示す図である。
【図10】本発明による電圧比較回路及び従来の電圧比較回路の動作の説明に供する電流−電圧特性曲線を示す図である。
【図11】本発明による電圧比較回路及び従来の電圧比較回路の動作の説明に供する電圧波形図である。
【図12】本発明による電圧比較回路及び従来の電圧比較回路の動作の説明に供する電流−電圧特性曲線を示す図である。
【図13】本発明による電圧比較回路及び従来の電圧比較回路の動作の説明に供する電圧波形図である。
【図14】従来の電圧比較回路の動作の説明に供する電圧波形図である。
【符号の説明】
B1〜B4………負性抵抗素子回路
C…………………複合回路
D1〜D4、D11、D12、D21、D22、D31、D32、D41、
D42……………2端子負性抵抗素子
E1、E2………定電圧源端
Ec………………クロック信号電圧源端
ECN……………制御電圧源端
EF………………電圧源端
F…………………差動回路
G、G2…………直列負性抵抗素子回路
H…………………定電流回路
M…………………電界効果トランジスタ
IN………………信号入力端
OUT、OUT1、OUT2…………………………出力端
Q1、Q2、Q11、Q12、Q21、Q22……電界効果トランジスタ
R1、R2………負荷抵抗
SH1、SH2…レベルシフト回路
U1、U2………電圧出力回路
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a voltage comparison circuit that compares an input signal voltage with a predetermined threshold voltage and outputs the result as a voltage comparison output.
[0002]
[Prior art]
Conventionally,FIG.A voltage comparison circuit described below has been proposed with reference to "K. Maezawa and T. Mizutani," A New Resonant Tunneling Logic Gate Employing Monostable-Bisable Translation, "Jpn. 32, pp. 42-44, 1993).
That is, a first negative resistance element circuit B1 having one two-terminal negative resistance element D1 and a second negative resistance element circuit B2 also having one two-terminal negative resistance element D2 are connected in series. And the drain is connected to a connection point P between the first and second negative resistance element circuits B1 and B2 of the series negative resistance element circuit G, and the source is connected in series. A field effect transistor M connected to one end of the negative resistance element circuit G on the negative resistance element circuit B2 side.
[0003]
One end of the series negative resistance element circuit G on the negative resistance element circuit B1 side is connected to the low voltage V.L "0" in binary display and high voltage VH The negative resistance element of the series negative resistance element circuit G is connected to a clock signal voltage source terminal Ec that outputs a clock signal voltage Vc that repeats alternately taking a binary display “1” meaning “1”. The other end of the circuit B2 is connected to a constant voltage source terminal E1 that outputs a constant voltage V1, so that the clock signal voltage Vc is applied across the series negative resistance element circuit G. .
[0004]
Further, the gate of the field effect transistor M is connected to the signal input terminal IN where the input signal voltage Vi is obtained, and further, from the connection point P between the negative resistance element circuits B1 and B2 of the series negative resistance element circuit G, An output terminal OUT is derived.
[0005]
In this case, the two-terminal negative resistance element D1 of the negative resistance element circuit B1 and the two-terminal negative resistance element D2 of the negative resistance element circuit B2 are:FIG.Has an N-shaped current-voltage characteristic as shown in FIG.
That is, if the current is increased in the positive direction from the zero value, the voltage becomes a voltage value correspondingly increased in the positive direction from the zero value.P Is reached, the voltage becomes the current voltage value Vp From the higher voltage value Vq And if the current is increased from that state, the voltage is accordingly changed to the voltage value Vq From this state, the voltage value becomes higher in the positive direction, and if the current is further reduced from that state, the voltage value becomes lower in the negative direction accordingly.r Is reached, the voltage becomes the current voltage value Vr From the lower voltage value Vs And if the current is reduced from that state, the voltage has a characteristic that the voltage becomes correspondingly lower in the negative direction from the voltage at that time.
[0006]
Accordingly, the peak current value I as seen from the current-voltage characteristics of the two-terminal negative resistance element D1P To IP1And the voltage value VP , Vq , Vr And Vs Is VP1, Vq1, Vr1And Vs1And the current value Ir To Ir1Then, the two-terminal negative resistance element D1 and the negative resistance element circuit B1 having only the same areFIG.Have current-voltage characteristics as shown in FIG.
[0007]
Further, the peak current value I seen from the current-voltage characteristics of the two-terminal negative resistance element D2P To IP2And the voltage value VP , Vq , Vr And Vs Is VP2, Vq2, Vr2And Vs2And the current value Ir To Ir2Then, the two-terminal negative resistance element D2 and the negative resistance element circuit B2 having only the same areFIG.Have current-voltage characteristics as shown in FIG. However, in this case, the peak current value IP2Is the peak current value I of the two-terminal negative resistance element D1.P1Less than (IP1> IP2).
[0008]
Further, the field-effect transistor M is, for example, an n-type. In this case, the field-effect transistor M passes through the middle point P of the connection between the negative resistance element circuits B1 and B2 and the constant voltage source terminal E1 to generate a drain current. There is a characteristic that the drain current value increases as the input signal voltage Vi applied to the gate increases in the positive direction.
[0009]
When a parallel circuit of the negative resistance element circuit B2 and the field-effect transistor M is a composite circuit C, the composite circuit C includes a connection point P between the negative resistance element circuits B1 and B2 and a constant voltage source terminal E1. And a current that flows through the two-terminal negative resistance element D2 and the drain current of the field effect transistor M.
[0010]
Therefore, the composite circuit C has a peak current value I based on the current-voltage characteristics of the two-terminal negative resistance element D2.P2, Voltage value VP2, Vq2, Vr2And Vs2, Current value Ir2, The respective peak current values IP2', Voltage value VP2', Vq2', Vr2'And Vs2', Current value Ir2′,FIG.As shown in FIG. 7, the peak current I depends on the input signal voltage Vi applied to the gate of the field effect transistor M.p2′ Change and have an N-shaped current-voltage characteristic.
[0011]
The above is the configuration of the conventionally proposed voltage comparison circuit.
According to the conventional voltage comparison circuit having such a configuration, as described below, the input signal voltage Vi is set to the predetermined threshold voltage (this is set to VT ) And outputs the result as a voltage comparison output. Here, the threshold voltage VT Is the peak current value I of the two-terminal negative resistance element D1.P1And the peak current value I of the two-terminal negative resistance element D2P2Is equal to (IP1= IP2) Is the value of the input signal voltage Vi.
[0012]
First, when the input signal voltage Vi is equal to the threshold voltage VT (Vi <VT ) The case will be described.
In this case, the peak current value I of the composite circuit Cp2Is the peak current value I of the negative resistance element circuit B1.p1Less than (Ip2'<Ip1). For this reason, the low voltage value V meaningd to “0” in the binary display taken by the clock signal voltage Vc.L And the high voltage value V meaning "1" in the binary displayH Is appropriately selected at the output terminal OUT, depending on whether the clock signal voltage Vc takes "0" or "1" in binary representation, "0" or "2" in binary representation. An output voltage of "1" is obtained, which situation will be described in detail below.
[0013]
FIG.The conventional voltage comparison circuit shown in FIG. 1 uses the clock signal voltage Vc to calculate the threshold voltage V of the input signal voltage Vi.T And outputs a voltage comparison output to the output terminal OUT. When the clock signal voltage Vc is the current time point t and the sequential time points are t1, t2, t3, t4, t5, t6, and t7. and when,11 and 13As shown in FIG. 5, during the period from time t1 to time t3 (t1 <t <t3), the low voltage value VL From high voltage value VH Until the time t3 to the time t4 (t3 <t <t4), the high voltage value VH During the period from time t4 to time t6 (t4 <t <t6), the high voltage value VH From low voltage value VL From time t6 to time t7 (t6 <t <t7), the low voltage value VL And the same is repeated hereafter.
[0014]
On the other hand, the negative resistance element circuit B1 functions as a load circuit of the composite circuit C. For this reason,FigureAs shown in FIG.FIG.In the diagram showing the current-voltage characteristic shown by the curve H2, the negative resistance element circuit B1FIG.Can be written as the load line H1 as shown by the dotted line, intersecting with the curve H2 representing the current-voltage characteristic of the composite circuit C.
[0015]
Therefore, the peak current value I of the composite circuit Cp2Is the peak current value I of the negative resistance element circuit B1.p1Less than (IP2'<IP1), The output voltage obtained at the output terminal OUT is obtained by taking the following voltage value.
[0016]
That is, from the time point t1 to the time point t2 (t1 <t <t2), the intersection Q at which the load line H1 intersects the curve H2 isFIG. 10AAs shown in FIG.L2'From the position VP2′, So that the output voltage obtained at the output terminal OUT isFIG. 11BAs shown in FIG.L2'To the voltage value VP2′ Takes a voltage value that increases with time.
[0017]
When the time point t2 is reached (t = t2), the intersection Q becomesFIG. 10BAs shown in FIG.P2'From the position VA1And the output voltage obtained at the output terminal OUT isFIG. 11BAs shown in FIG.P2'To the voltage value VA1Transfer to
[0018]
Further, between the time point t2 and the time point t3 (t2 <t <t3), the intersection Q isFIG. 10CAs shown in FIG.A1From the position VH2′, And the output voltage obtained at the output terminal OUT isFIG. 11BAs shown in FIG.A1From the voltage value VH2′.
[0019]
Further, from the time point t3 to the time point t4 (t3 <t <t4), the intersection Q does not move, so that the output voltage obtained at the output terminal OUT changes to the voltage value VH2′.
[0020]
Between the time point t4 and the time point t5 (t4 <t <t5), the intersection Q is at the voltage value VH2'From the position VA2And the output voltage obtained at the output terminal OUT isFIG. 11BAs shown in FIG.H2'To the voltage value VA2To a voltage value that decreases with time.
[0021]
Furthermore, when the time point t5 is reached (t = t5), the intersection Q becomesFIG. 10DAs shown in FIG.A2From the position VA3And the output voltage obtained at the output terminal OUT isFIG. 11BAs shown in FIG.A2From the voltage value VA3Transfer to
[0022]
Also, between the time point t5 and the time point t6 (t5 <t <t6), the intersection Q isFIG. 10EAs shown in FIG.A3From the position VL2′, And the output voltage obtained at the output terminal OUT isFIG. 11BAs shown in FIG.A3From the voltage value VL2′.
[0023]
Further, after the time point t6 (t6 <t <t7), the intersection Q does not move, so that the output voltage obtained at the output terminal OUT becomesFIG. 11BAs shown in FIG.L2′.
[0024]
From the above,FIG.In the case of the conventional voltage comparison circuit shown in FIG.FIG. 14AAs shown in FIG.T From a lower voltage value than the threshold voltage VT If the input signal voltage Vi takes a voltage value that increases with time up to a higher voltage value than the threshold voltage VT Voltage value (Vi <VT ), The clock signal voltage Vc isFIG. 14BAs shown in FIG. 5, depending on whether the binary value takes "0" or "1", an output voltage that takes "0" or "1" in binary value is output to the output terminal OUT.FIG. 14CAs shown in10 and 11And the above-described voltage value is obtained.
[0025]
Next, when the input signal voltage Vi becomes the threshold voltage VT Higher than (Vi> VT ) The case will be described.
In this case, the peak current value I of the composite circuit Cp2Is the peak current value I of the negative resistance element circuit B1.p1Is greater. For this reason, as will be described in detail in [Problems to be Solved by the Invention], regardless of whether the clock signal voltage Vc takes binary "0" or "1" at the output terminal OUT, 2 An output voltage that takes only the value "0" is obtained.
[0026]
From the above,FIG.According to the conventional voltage comparison circuit shown in FIG.T Lower than (Vi> VT ), Depending on whether the clock signal voltage Vc takes a binary value of “0” or “1”, an output voltage of a binary value of “0” or “1” is obtained at the output terminal OUT. And the input signal voltage Vi is the threshold voltage VT Higher than (Vi> VT ), An input signal indicating that an output voltage having a binary value “0” is obtained at the output terminal OUT regardless of whether the clock signal voltage Vc takes a binary value “0” or “1”. Threshold voltage V of voltage ViT And a function of outputting a voltage comparison output compared with.
[0027]
[Problems to be solved by the invention]
FIG.In the conventional voltage comparison circuit shown in FIG.T Higher than (Vi> VT ), The peak current value I of the composite circuit Cp2Is the peak current value I of the negative resistance element circuit B1.p1Greater than (Ip2'> Ip1), The output voltage obtained at the output terminal OUT is obtained by taking the voltage value described below.
[0028]
That is, from the time point t1 to the time point t2 (t1 <t <t2), the intersection Q at which the load line H1 intersects the curve H2 isFIG.As shown in FIG.L2'From the position VB1Move with time toward the position of, so that the output voltage obtained at the output terminal OUT isFIG. 13BAs shown in FIG.L2'To the voltage value VB1To take a voltage value that increases with time.
[0029]
When the time point t2 is reached (t = t2), the intersection Q becomesFIG.As shown in FIG.B1From the position VB2And the output voltage obtained at the output terminal OUT isFIG. 13BAs shown in FIG.B1From the voltage value VB2Transfer to
[0030]
Further, between the time point t2 and the time point t3 (t2 <t <t3), the intersection Q isFIG. 12CAs shown in FIG.B2From the position VB3, And the output voltage obtained at the output terminal OUT becomesFIG. 13BAs shown in FIG.B2From the voltage value VB3Take a voltage value that increases to
[0031]
Further, between the time point t3 and the time point t4 (t3 <t <t4), the intersection Q does not move, so that the output voltage obtained at the output terminal OUT changes to the voltage value VB3Keep.
[0032]
Between the time point t4 and the time point t5 (t4 <t <t5), the intersection Q isB3From the position VB4And the output voltage obtained at the output terminal OUT isFIG. 13BAs shown in FIG.B3From the voltage value VB4To a voltage value that decreases with time.
[0033]
Furthermore, when the time point t5 is reached (t = t5), the intersection Q becomesFIG. 12DAs shown in FIG.B4From the position VB5And the output voltage obtained at the output terminal OUT isFIG. 13BAs shown in FIG.B4From the voltage value VB5Transfer to
[0034]
Also, during the period from time t5 to time t6 (t5 <t <t6), the intersection QFIG. 12EAs shown in FIG.B5From the position VL2′, And the output voltage obtained at the output terminal OUT isFIG. 13BAs shown in FIG.B5From the voltage value VH2′.
[0035]
Further, after the time point t6 (t6 <t <t7), the intersection Q does not move, so that the output voltage obtained at the output terminal OUT becomesFIG. 13BAs shown in FIG.L2′.
[0036]
From the above,FIG.In the case of the conventional voltage comparison circuit shown in FIG.FIG. 14AAs shown in FIG.T Voltage value (Vi> VT ), The clock signal voltage Vc isFIG. 14BAs shown in FIG. 7, an output voltage that takes only binary display “0” regardless of whether it takes binary display “0” or “1” is output terminal OUT,FIG. 14CAs shown in12 and 13And the above-described voltage value is obtained.
[0037]
For this reason, especially, when the input signal voltage Vi becomes the threshold voltage VT In the section having a higher voltage value, the output voltage that takes only “0” in binary display is the high voltage value VH Therefore, it has a drawback that it may be regarded as "1" in binary display, and that it can be obtained only with a spike.
Therefore, the present invention proposes a novel voltage comparison circuit that does not have the above-mentioned disadvantages.
[0038]
[Means for Solving the Problems]
Application1The voltage comparison circuit according to the present invention comprises: (A) a first negative resistance element circuit having one two-terminal negative resistance element or a plurality of n two-terminal negative resistance elements connected in series; One two-terminal negative resistance element or a plurality of n two-terminal negative elements connected in series depending on whether the first negative resistance element circuit has one or two n-terminal negative resistance elements. A first series negative resistance element circuit in which a second negative resistance element circuit having a negative resistance element is connected in series, and a drain connected to the first and second negative resistance element circuits of the first series negative resistance element circuit. And a first field-effect transistor having a source connected to one end of the first series negative resistance element circuit or a power supply terminal supplied with a constant voltage. "0" and "1" in binary notation between both ends of the first series negative resistance element circuit. A clock signal voltage that repeats the above operation is applied, and an input signal voltage is applied to the gate of the first field-effect transistor. A first voltage output circuit having a connection point of the second negative resistance element circuit as a first output terminal from which a first output voltage is output; and (B) the first and second voltage output circuits. One two-terminal negative resistance element or a plurality of n-terminal two-terminal negative resistance elements connected in series depending on whether the negative resistance element circuit has one or two n-terminal negative resistance elements. A third negative resistance element circuit having an element, and one two-terminal negative resistance element depending on whether the third negative resistance element circuit has one or a plurality of n two-terminal negative resistance elements. Element or a plurality of n two-terminal negative resistance elements connected in series A second series negative resistance element circuit in which the fourth series negative resistance element circuit is connected in series, and a third and fourth negative resistance element circuit of the second series negative resistance element circuit. And a second field-effect transistor having a source connected to one end of the second series negative resistance element circuit or a power supply terminal to which a constant voltage is applied, and The clock signal voltage is applied between both ends of the series negative resistance element circuit, the input signal voltage is applied to the gate of the second field effect transistor, and the second series negative resistance is applied. A second voltage output circuit configured such that a connection point between the third and fourth negative resistance element circuits of the negative resistance element circuit is a second output terminal from which a second output voltage is output; C) output from the first output terminal of the first voltage output circuit And a differential circuit configured to receive a first output voltage and a second output voltage output from a second output terminal of the second voltage output circuit, and output a difference voltage between the two. And (D) outputting the difference voltage output from the differential circuit as a voltage comparison output that is compared with a predetermined threshold voltage of the input signal voltage.
[0039]
The voltage comparison circuit according to the second invention of the present application is:A plurality of n units connected in seriesA first negative resistance element circuit having a two-terminal negative resistance element,A plurality of n units connected in seriesA first series negative resistance element circuit in which a second negative resistance element circuit having a two-terminal negative resistance element is connected in series; and a drain connected to the first negative resistance element circuit of the first series negative resistance element circuit. And a field-effect transistor connected to a connection midpoint of the second negative resistance element circuit and having a source connected to one end of the first series negative resistance element circuit or a power supply terminal to which a constant voltage is applied. Then, a clock signal voltage that repeatedly takes "0" and "1" in binary display is applied between both ends of the first series negative resistance element circuit, and is applied to the gate of the field effect transistor. An input signal voltage is applied, and a connection midpoint between the first and second negative resistance element circuits of the first series negative resistance element circuit isTake (n + 1) value(B) a first voltage output circuit configured to be a first output terminal from which a first output voltage is output;A plurality of n units connected in seriesA third negative resistance element circuit having a two-terminal negative resistance element,A plurality of n units connected in seriesA second series negative resistance element circuit in which a fourth negative resistance element circuit having a two-terminal negative resistance element is connected in series, between both ends of the second series negative resistance element circuit; The clock signal voltage is applied to the second series negative resistance element circuit, and the connection middle point of the third and fourth negative resistance element circuits is connected to the second series negative resistance element circuit.Take (n + 1) valueA second voltage output circuit configured to serve as a second output terminal from which a second output voltage is output; and (C) a first voltage output from the first output terminal of the first voltage output circuit. And a differential circuit configured to receive the output voltage of the second voltage output circuit and the second output voltage output from the second output terminal of the second voltage output circuit, and output a difference voltage between the two. (D) The differential voltage output from the differential circuit is output as a voltage comparison output that is compared with a predetermined threshold voltage of the input signal voltage.
[0040]
[The first of this applicationFirst Embodiment of the Invention
Next, with reference to FIG.First invention of the present applicationA first embodiment of the voltage comparison circuit according to the present invention will be described.
In FIG.FIG.The same reference numerals are given to the parts corresponding to and the detailed description is omitted.
[0041]
Shown in FIG.First invention of the present applicationVoltage comparison circuitFirst EmbodimentHas a first voltage output circuit U1, a second voltage output circuit U2, and a differential circuit F.
In this case, the voltage output circuit U1FIG.The negative resistance element circuit B1 having the two-terminal negative resistance element D1 and the negative resistance element circuit B2 having the two-terminal negative resistance element D2 are connected in series, as described in the conventional voltage comparison circuit shown in FIG. And a field-effect transistor M connected in the same manner.
[0042]
AndFIG.Similarly, one end of the series negative resistance element circuit G is connected to the clock signal voltage source end Ec, the other end is connected to the constant voltage source end E1, and the field-effect transistor The gate of M is connected to the signal input terminal IN, and the output terminal OUT (hereinafter, referred to as OUT1) is derived from the connection point P between the negative resistance element circuits B1 and B2.
In this case, the two-terminal negative resistance element D1 and the negative resistance element circuit B1 having only the same are also provided.FIG.As in the case of the conventional voltage comparison circuit shown in FIG.FIG.Have current-voltage characteristics as shown in FIG.
[0043]
Further, a two-terminal negative resistance element D2 and a negative resistance element circuit B2 having only the same are also provided.FIG.As in the case of the conventional voltage comparison circuit shown in FIG.FIG.Have current-voltage characteristics as shown in FIG.
Further, the field effect transistor MFIG.Has the same characteristics as those of the conventional voltage comparison circuit shown in FIG.
Further, a composite circuit C, which is a parallel circuit of the negative resistance element circuit B2 and the field effect transistor M,FIG.As in the case of the conventional voltage comparison circuit shown in FIG.FIG.Have current-voltage characteristics as shown in FIG.
[0044]
Further, the voltage output circuit U2 includes a third negative resistance element circuit B3 having one two-terminal negative resistance element D3 and a fourth negative resistance element having the same two-terminal negative resistance element D4. There is a second series negative resistance element circuit G2 connected to the element circuit B4 in series.
[0045]
One end of the series negative resistance element circuit G2 on the side of the negative resistance element circuit B3 is connected to the clock signal voltage source end Ec, and the other end of the series negative resistance element circuit B4 is connected to the constant voltage source end E1. The output terminal OUT2 is derived from a connection point P2 between the negative resistance element circuits B3 and B4.
In this case, the two-terminal negative resistance elements D3 and D4, andThoseHave the same current-voltage characteristics as the two-terminal negative resistance elements D1 and D2, but have their peak current values of IP3And IP4And IP3<IP4Has the relationship
[0046]
In the voltage output circuit U2, the drain is connected to the connection point P2 between the negative resistance element circuits B3 and B4, and the source is connected to one end of the series negative resistance element circuit G2 on the negative resistance element circuit B4 side. And the gate of the field-effect transistor M2 is connected to the signal input terminal IN.
[0047]
Therefore, like the voltage output circuit U1, the voltage output circuit U2 changes the input signal voltage Vi to a predetermined threshold voltage (this is referred to as VT2) And outputs the result as a voltage comparison output.
However, in this case, the peak current value I of the negative resistance element circuit B3 isP3And the peak current value I of the negative resistance element circuit B4P4Is the threshold voltage VT2Is the threshold voltage V of the voltage output circuit U1.T , For example, the threshold voltage VT It is chosen to take a smaller value.
[0048]
Further, although the differential circuit F may have various configurations known per se, as shown, for example, the differential circuit F has two field-effect transistors Q1 and Q2, and their sources are shared by them. , And the drains of the field effect transistors Q1 and Q2 are connected to the voltage source terminal EF through load resistors R1 and R2, respectively.
[0049]
The gates of the field effect transistors Q1 and Q2 are connected to the output terminal OUT1 of the voltage output circuit U1 and the output terminal OUT2 of the voltage output circuit U2, respectively, and the connection between the drain of the field effect transistor Q2 and the load resistor R2. From the point, the output terminal OUT is derived.
In this case, the differential circuit F receives the output voltage output from the output terminal OUT1 of the voltage output circuit U1 and the output voltage output from the output terminal OUT2 of the voltage output circuit U2, and outputs the difference voltage between the two. It has the characteristic of outputting to the terminal OUT.
[0050]
More than,First invention of the present applicationOf the voltage comparison circuit1It is a configuration of the embodiment.
Having such a configurationFirst invention of the present applicationVoltage comparison circuitFirst EmbodimentAccording to FIG.5It has a configuration similar to that of the voltage comparison circuit.
[0051]
Therefore, although detailed description is omitted, the clock signal voltage Vc isSimilar to that shown in FIG. 14BWhen a voltage value as shown in FIG. 2B is taken, the input signal voltage Vi becomesFIG. 14AAs shown in FIG. 2A similar to that shown in FIG.T From a lower voltage value than the threshold voltage VT If the input signal voltage Vi takes a voltage value that increases with time up to a higher voltage value than the threshold voltage VT In the lower section, the output voltage that takes on “0” or “1” in binary display depends on whether the clock signal voltage Vc takes “0” or “1” in binary display. OUT1FIG. 14CAs shown in FIG. 2C, the same voltage value is obtained.
[0052]
Further, the voltage output circuit U2 detects the threshold voltage V of the voltage output circuit U1.T Threshold voltage V which is smallerT2Except that it has the same configuration as the voltage output circuit U1.
For this reason, although the detailed description is omitted, the input signal voltage Vi is equal to the threshold voltage VT2Voltage value (Vi <VT2), The output voltage at which the clock signal voltage Vc takes “0” or “1” in binary display, depending on whether the clock signal voltage Vc takes “0” or “1” in binary display, OUT2, as shown in FIG. 2D, the input signal voltage Vi is applied to the output terminal T1 at the threshold voltage VT Lower sectionFIG. 14CAnd the same voltage value as obtained as shown in FIG.
[0053]
Further, when the input signal voltage Vi is equal to the threshold voltage VT2Voltage value (Vi> VT2), An output voltage that takes only binary “0” is output to the output terminal OUT2 regardless of whether the clock signal voltage Vc takes “0” or “1” in binary. As shown in FIG. 2C, the input signal voltage Vi is applied to the output terminal T1 by the threshold voltage VT Higher sectionFIG. 14CAnd the same voltage value as obtained as shown in FIG.
[0054]
Further, the differential circuit F performs a differential operation by using the output voltage as shown in FIG. 2C and the output voltage as shown in FIG. 2D as inputs.
Therefore, the input voltage Vi becomes the threshold voltage VT2Lower voltage values (Vi <VT2), An output voltage that takes only binary display “0” is output to the output terminal OUT regardless of whether the clock signal voltage Vc takes “0” or “1” in binary display. It is obtained by taking a voltage value without spikes as shown in FIG. 14C.
[0055]
Further, when the input signal voltage Vi is equal to the threshold voltage VT2Higher than the threshold voltage VT Voltage value (VT2<Vi <VT ), The output voltage at which the clock signal voltage Vc takes “0” or “1” in binary display depending on whether the clock signal voltage Vc takes “0” or “1” in binary display, OUT is obtained by taking a voltage value without spikes, as shown in FIG. 2E, almost similar to that shown in FIG. 14C.
[0056]
Further, when the input voltage Vi is equal to the threshold voltage VT Higher voltage value (Vi> VT ), An output voltage that takes only binary display “0” is output to the output terminal OUT regardless of whether the clock signal voltage Vc takes “0” or “1” in binary display. It is obtained by taking a voltage value without spikes as shown in FIG. 14C.
[0057]
From the above, according to the voltage comparison circuit of the present invention shown in FIG. 1, the two threshold voltages V of the input voltage ViT And VT2Can be easily obtained without spikes.
[0058]
[The first of this applicationEmbodiment of the Invention2]
next,FIG.WithFirst invention of the present applicationOf the voltage comparison circuitSecondAn embodiment will be described.
FIG.AtFIG.The same reference numerals are given to the parts corresponding to and the detailed description is omitted.
[0059]
FIG.Shown inFirst invention of the present applicationVoltage comparison circuit2nd Embodiment ofIs, except for the following:FIG.Has the same configuration as the voltage comparison circuit according to the present invention shown in FIG.
That is, a field effect transistorM1 and M2Source is a series negative resistance element circuitG1 and G2At one endRespectivelyInstead of being connected, it is connected to another constant voltage source terminal E1 'corresponding to the constant voltage source terminal E1.
[0060]
The output voltages of the voltage output circuits U1 and U2 are supplied to the differential circuit F via the level shift circuits SH1 and SH2.
In this case, the level shift circuits SH1 and SH2 may have various configurations known per se.
For example, a field effect transistor Q11, diodes d11 and d12, and a field effect transistor Q12 are connected in series in this order between a level shift circuit SH1 and voltage sources ES1 and ES1 ', and the gate of the field effect transistor Q11 is connected to a voltage output circuit. U1 is connected to the output terminal OUT1, the gate of the field effect transistor Q12 is connected to the control voltage source terminal ECN, and the connection point between the diode d11 and the field effect transistor Q12 is connected to the gate of the field effect transistor Q1 of the differential circuit F. The configuration may be as follows.
[0061]
Similarly to the level shift circuit SH1, the level shift circuit SH2 includes a field effect transistor Q21, diodes d21 and d22, and a field effect transistor Q22 connected in series between the voltage sources ES2 and ES2 'in that order. The gate of the transistor Q21 is connected to the output terminal OUT2 of the voltage output circuit U2, the gate of the field effect transistor Q22 is connected to the control voltage source terminal ECN, and the connection point between the diode d21 and the field effect transistor Q22 is connected to the differential circuit F. It may be configured to be connected to the gate of the field effect transistor Q2.
[0062]
More than,First invention of the present applicationOf the voltage comparison circuit2It is a configuration of the embodiment.
Having such a configurationFirst invention of the present applicationVoltage comparison circuit2nd Embodiment ofAccording toFIG.Shown inFirst invention of the present applicationHas the same configuration as that of the voltage comparison circuit according to the first embodiment.
[0063]
For this reason, detailed description is omitted,FIG.The same operation and effect as those of the voltage comparison circuit according to the present invention shown in FIG.
In this case, however, the sum of the currents flowing from the connection point of the negative resistance element circuits B1 and B2 to the constant voltage source terminals E1 and E1 'is shown in FIG.First invention of the present applicationCorresponds to the current flowing from the midpoint of connection between the negative resistance element circuits B1 and B2 to the constant voltage source terminal E1.
[0064]
FIG. 1 shows the sum of the currents flowing from the connection point P2 between the negative resistance element circuits B3 and B4 to the constant voltage source terminals E1 and E1 '.First invention of the present applicationCorresponds to the current flowing from the midpoint of connection between the negative resistance element circuits B3 and B4 to the constant voltage source terminal E1.
[0065]
Further, the output voltages obtained at the output terminals OUT1 and OUT2 can be supplied to the differential circuit F in a level-shifted manner so that the differential operation is effectively performed.
[0066]
Embodiment of the first invention of the present application3]
next,FIG.WithFirst invention of the present applicationOf the voltage comparison circuit3An embodiment will be described.
FIG.In the figure, the same reference numerals are given to parts corresponding to those in FIG. 1 and detailed description is omitted.
[0067]
FIG.Shown inFirst invention of the present application, The negative resistance element circuits B1, B2, B3, and B4 are connected in series instead of having one two-terminal negative resistance element D1, D2, D3, and D4, respectively. Except for having two two-terminal negative resistance elements D11 and D12, D21 and D22, D31 and D32, and D41 and D42, the configuration is the same as that of the voltage comparison circuit according to the present invention shown in FIG. Have.
[0068]
However, in this case, the two-terminal negative resistance elements D11 and D12 have current-voltage characteristics having peak current values at different voltage positions, so that the negative resistance element circuit B1 has two peak currents. It has a current-voltage characteristic having a value.
Similarly, each of the two-terminal negative resistance elements D21 and D22, D31 and D32, and D41 and D42 has a current-voltage characteristic having a peak current value at a different voltage position. Each of the circuits B2, B3, and B4 also has a current-voltage characteristic having two peak current values.
[0069]
More than,First invention of the present applicationOf the voltage comparison circuit3It is a configuration of the embodiment.
Having such a configurationFirst invention of the present applicationHas the same configuration as that of the voltage comparison circuit according to the present invention shown in FIG. 1 except for the matters described above.
[0070]
For this reason, although a detailed description is omitted, it is clear that a ternary output voltage can be obtained as a voltage comparison output by taking a voltage value without a spike at the output terminal OUT.
[0071]
[Embodiment of the second invention of the present application]
Next, an embodiment of the voltage comparison circuit according to the second invention of the present application will be described.
The embodiment of the voltage comparison circuit according to the second invention of the present application is similar to the third embodiment of the first invention of the present application shown in FIG. 4 except that the field effect transistor M2 included in the power output circuit U2 is omitted. It has a configuration similar to that of the embodiment.
The above is the embodiment of the voltage comparison circuit according to the second invention of the present application.
According to the embodiment of the voltage comparison circuit according to the second invention of the present application having such a configuration, the same as the third embodiment according to the first invention of the present application shown in FIG. Although the detailed description is omitted, it is apparent that the ternary output voltage can be obtained as a voltage comparison output by taking a voltage value without a spike at the output terminal OUT.
[0072]
In the above, only a few embodiments of the present invention have been shown, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
For example, FIG.Shown inFirst invention of the present applicationIn the voltage comparison circuit byFIG.Shown inFirst invention of the present applicationAccording to the configuration of the voltage comparison circuit described above, the sources of the field effect transistors M and M2 are connected to a constant voltage source terminal different from the constant voltage source terminal E1,FIG.Shown inFirst invention of the present applicationThe same operation and effect as described in the voltage comparison circuit described above can be obtained.
[0073]
Also,FIG.Shown inFirst invention of the present application, The sources of the field effect transistors M and M2 may be connected to the constant voltage source terminal E1 according to the voltage comparison circuit according to the present invention shown in FIG.
[0074]
Further, FIG.3 and 4Shown inFirst invention of the present application, Each of the negative resistance element circuits B1 to B4 has a plurality of n two-terminal negative resistance elements connected in series, and outputs an (n + 1) -valued output voltage. It is also possible to output to the output terminal OUT as a voltage comparison output.
[0075]
Also, the second invention of the present applicationIn the voltage comparison circuit according to the above, one end of the series negative resistance element circuits U1 and U2 is connected to a constant voltage source terminal from which constant voltages different from each other are obtained instead of being connected to a common constant voltage source terminal E1. ,Second invention of the present applicationThe same operation and effect as described in the voltage comparison circuit described above can be obtained.
[0076]
Further, the second invention of the present applicationIn the voltage comparison circuit byFIG.Shown inFirst invention of the present applicationThe source of the field effect transistor M is connected to the constant voltage source terminal E1 'Second invention of the present applicationThe same operation and effect as in the case of the voltage comparison circuit byFIG.Shown inFirst invention of the present applicationCan be obtained with the features described in the voltage comparison circuit described above.
[0077]
Also, the second invention of the present application, Each of the negative resistance element circuits B1 to B4 has a plurality of n two-terminal negative resistance elements connected in series, and outputs an (n + 1) -valued output voltage to an output terminal. OUT may be output as a voltage comparison output.
[0078]
Further, in the above description, the case where the field effect transistor is connected to the negative resistance element circuit side of the series negative resistance element circuit opposite to the clock signal voltage source terminal Vc side has been described. The same operation and effect can also be obtained by connecting to the clock signal voltage source terminal Vc side of the series negative resistance element circuit according to the above.
[0079]
【The invention's effect】
According to the voltage comparison circuit of the present invention, a voltage comparison output of the input signal voltage compared with the threshold voltage can be easily obtained without spikes.
[Brief description of the drawings]
FIG.First invention of the present application1 is a connection diagram showing a first embodiment of a voltage comparison circuit according to the present invention.
FIG. 2 shows in FIG.First invention of the present applicationFIG. 6 is a voltage waveform diagram for explaining a voltage comparison circuit according to the first embodiment.
FIG. 3First invention of the present applicationFIG. 5 is a connection diagram showing a second embodiment of the voltage comparison circuit according to the present invention.
[Figure]4]First invention of the present applicationOf the voltage comparison circuit3It is a connection diagram showing an embodiment.
[Figure]5FIG. 10 is a connection diagram showing a conventional voltage comparison circuit.
[Figure]6FIG. 11 is a diagram showing current-voltage characteristics of a two-terminal negative resistance element for describing a voltage comparison circuit according to the present invention and a conventional voltage comparison circuit.
[Figure]7FIG. 4 is a diagram showing current-voltage characteristics of a two-terminal negative resistance element, a negative resistance element circuit, and a composite circuit for describing a voltage comparison circuit according to the present invention and a conventional voltage comparison circuit.
[Figure]8FIG. 3 is a diagram showing current-voltage characteristics of a two-terminal negative resistance element and a negative resistance element circuit for describing a voltage comparison circuit according to the present invention and a conventional voltage comparison circuit.
[Figure]9FIG. 9 is a diagram showing current-voltage characteristics of a voltage comparison circuit according to the present invention and a composite circuit for explaining a conventional voltage comparison circuit.
[Figure]10FIG. 11 is a diagram showing a current-voltage characteristic curve for explaining the operation of the voltage comparison circuit according to the present invention and the conventional voltage comparison circuit.
[Figure]11FIG. 9 is a voltage waveform diagram for explaining the operation of the voltage comparison circuit according to the present invention and the conventional voltage comparison circuit.
[Figure]12FIG. 11 is a diagram showing a current-voltage characteristic curve for explaining the operation of the voltage comparison circuit according to the present invention and the conventional voltage comparison circuit.
[Figure]ThirteenFIG. 9 is a voltage waveform diagram for explaining the operation of the voltage comparison circuit according to the present invention and the conventional voltage comparison circuit.
[Figure]14FIG. 11 is a voltage waveform chart for explaining the operation of a conventional voltage comparison circuit.
[Explanation of symbols]
B1 to B4 ... Negative resistance element circuit
C ……………… Composite circuit
D1 to D4, D11, D12, D21, D22, D31, D32, D41,
D42 ...... Two-terminal negative resistance element
E1, E2 ... Constant voltage source end
Ec: Clock signal voltage source terminal
ECN: Control voltage source end
EF …………… Voltage source end
F ………………… Differential circuit
G, G2 ..... series negative resistance element circuit
H ……………… Constant current circuit
M ……………… Field effect transistor
IN ............ Signal input terminal
OUT, OUT1, OUT2 ...... Output terminal
Q1, Q2, Q11, Q12, Q21, Q22 ... field-effect transistor
R1, R2 ... Load resistance
SH1, SH2 ... level shift circuit
U1, U2 ... voltage output circuit

Claims (5)

1個の2端子負性抵抗素子または直列に接続された複数n個の2端子負性抵抗素子を有する第1の負性抵抗素子回路と、その第1の負性抵抗素子回路が2端子負性抵抗素子を1個有するか複数n個有するかに応じて1個の2端子負性抵抗素子または直列に接続された複数n個の2端子負性抵抗素子を有する第2の負性抵抗素子回路とが直列に接続されている第1の直列負性抵抗素子回路と、ドレインを上記第1の直列負性抵抗素子回路の第1及び第2の負性抵抗素子回路の接続中点に接続し、ソースを上記第1の直列負性抵抗素子回路の一端または定電圧が与える電源端に接続している第1の電界効果トランジスタとを有し、上記第1の直列負性抵抗素子回路の両端間に2値表示で「0」及び「1」をとることを繰り返すクロック信号電圧が印加されるようになされ、上記第1の電界効果トランジスタのゲートに入力信号電圧が印加されるようになされ、上記第1の直列負性抵抗素子回路の第1及び第2の負性抵抗素子回路の接続中点を第1の出力電圧が出力される第1の出力端とするようになされた第1の電圧出力回路と、
上記第1及び第2の負性抵抗素子回路が2端子負性抵抗素子を1個有するか複数n個有するかに応じて1個の2端子負性抵抗素子または直列に接続された複数n個の2端子負性抵抗素子を有する第3の負性抵抗素子回路と、その第3の負性抵抗素子回路が2端子負性抵抗素子を1個有するか複数n個有するかに応じて1個の2端子負性抵抗素子または直列に接続された複数n個の2端子負性抵抗素子を有する第4の負性抵抗素子回路とが直列に接続されている第2の直列負性抵抗素子回路と、ドレインを上記第2の直列負性抵抗素子回路の第3及び第4の負性抵抗素子回路の接続中点に接続し、ソースを上記第2の直列負性抵抗素子回路の一端または定電圧が与えられる電源端に接続している第2の電界効果トランジスタとを有し、上記第2の直列負性抵抗素子回路の両端間に上記クロック信号電圧が印加されるようになされ、上記第2の電界効果トランジスタのゲートに上記入力信号電圧が印加されるようになされ、上記第2の直列負性抵抗素子回路の第3及び第4の負性抵抗素子回路の接続中点を第2の出力電圧が出力される第2の出力端とするようになされた第2の電圧出力回路と、
上記第1の電圧出力回路の第1の出力端から出力される第1の出力電圧と上記第2の電圧出力回路の第2の出力端から出力される第2の出力電圧とを入力し、両者の差電圧を出力するようになされた差動回路とを有し、
上記差動回路から出力される差電圧を、上記入力信号電圧の予定の閾値電圧と比較された電圧比較出力として出力するようになされていることを特徴とする電圧比較回路。
A first negative resistance element circuit having one two-terminal negative resistance element or a plurality of n two-terminal negative resistance elements connected in series, and the first negative resistance element circuit having a two-terminal negative resistance Negative resistive element having one two-terminal negative resistive element or a plurality of n two-terminal negative resistive elements connected in series depending on whether it has one or a plurality of n negative resistive elements A first series negative resistance element circuit in which a circuit is connected in series; and a drain connected to a connection midpoint between the first and second negative resistance element circuits of the first series negative resistance element circuit. A first field-effect transistor having a source connected to one end of the first series negative resistance element circuit or a power supply terminal to which a constant voltage is applied, and A clock signal voltage that alternates between "0" and "1" in binary display between both ends is And an input signal voltage is applied to the gate of the first field effect transistor, and the first and second negative resistance element circuits of the first series negative resistance element circuit A first voltage output circuit configured to set a connection middle point of the first output terminal as a first output terminal from which a first output voltage is output;
One two-terminal negative resistance element or a plurality of n connected in series depending on whether the first and second negative resistance element circuits have one or two or more two-terminal negative resistance elements. A third negative resistance element circuit having the two-terminal negative resistance element, and one third resistance element circuit depending on whether the third negative resistance element circuit has one or a plurality of n two-terminal negative resistance elements The second series negative resistance element circuit in which the two-terminal negative resistance element circuit described above or the fourth negative resistance element circuit having a plurality of n two-terminal negative resistance elements connected in series is connected in series And a drain connected to a connection midpoint between the third and fourth negative resistance element circuits of the second series negative resistance element circuit, and a source connected to one end or a constant of the second series negative resistance element circuit. A second field effect transistor connected to a power supply terminal to which a voltage is applied. The clock signal voltage is applied between both ends of the series negative resistance element circuit, the input signal voltage is applied to the gate of the second field effect transistor, and the second series negative resistance is applied. A second voltage output circuit configured such that a connection point between the third and fourth negative resistance element circuits of the negative resistance element circuit is a second output terminal from which a second output voltage is output;
Inputting a first output voltage output from a first output terminal of the first voltage output circuit and a second output voltage output from a second output terminal of the second voltage output circuit; A differential circuit configured to output a difference voltage between the two,
A voltage comparison circuit configured to output a difference voltage output from the differential circuit as a voltage comparison output that is compared with a predetermined threshold voltage of the input signal voltage.
請求項1記載の電圧比較回路において、
上記第1の直列負性抵抗素子回路の第1及び第2の負性抵抗素子回路、及び上記第2の直列負性抵抗素子回路の第3及び第4の負性抵抗素子回路が有する2端子負性抵抗素子が複数n個であることによって、上記第1の電圧出力回路から出力される第1の出力電圧、及び上記第2の電圧出力回路から出力される第2の出力電圧が、(n+1)値をとることを特徴とする電圧比較回路。
2. The voltage comparison circuit according to claim 1,
Two terminals of the first and second negative resistance element circuits of the first series negative resistance element circuit and the third and fourth negative resistance element circuits of the second series negative resistance element circuit Since the number of the negative resistance elements is n, the first output voltage output from the first voltage output circuit and the second output voltage output from the second voltage output circuit become ( (n + 1) value.
請求項1記載の電圧比較回路において、
上記第1の直列負性抵抗素子回路の第1及び第2の負性抵抗素子回路、及び上記第2の直列負性抵抗素子回路の第3及び第4の負性抵抗素子回路が有する2端子負性抵抗素子が1個であることによって、上記第1の電圧出力回路から出力される第1の出力電圧、及び上記第2の電圧出力回路から出力される第2の出力電圧が、2値をとることを特徴とする電圧比較回路。
2. The voltage comparison circuit according to claim 1,
Two terminals of the first and second negative resistance element circuits of the first series negative resistance element circuit and the third and fourth negative resistance element circuits of the second series negative resistance element circuit Since the number of the negative resistance elements is one, the first output voltage output from the first voltage output circuit and the second output voltage output from the second voltage output circuit are binary. A voltage comparison circuit.
請求項1記載の電圧比較回路において、
上記第1の直列負性抵抗素子回路の第1及び第2の負性抵抗素子回路、及び上記第2の直列負性抵抗素子回路の3及び第4の負性抵抗素子回路が有する2端子負性抵抗素子が複数n個であるとする、そのnが2であることによって、上記第1の電圧出力回路から出力される第1の出力電圧、及び上記第2の電圧出力回路から出力される第2の出力電圧が、3値をとることを特徴とする電圧比較回路。
2. The voltage comparison circuit according to claim 1,
The two-terminal negative terminals of the first and second negative resistance element circuits of the first series negative resistance element circuit and the third and fourth negative resistance element circuits of the second series negative resistance element circuit It is assumed that there are a plurality of n resistive elements. When n is 2, the first output voltage output from the first voltage output circuit and the second output voltage are output from the second voltage output circuit. A voltage comparison circuit, wherein the second output voltage has three values.
直列に接続された複数n個の2端子負性抵抗素子を有する第1の負性抵抗素子回路と、直列に接続された複数n個の2端子負性抵抗素子を有する第2の負性抵抗素子回路とが直列に接続されている第1の直列負性抵抗素子回路と、ドレインを上記第1の直列負性抵抗素子回路の第1及び第2の負性抵抗素子回路の接続中点に接続し、ソースを上記第1の直列負性抵抗素子回路の一端または定電圧が与えられる電源端に接続している電界効果トランジスタとを有し、上記第1の直列負性抵抗素子回路の両端間に2値表示で「0」及び「1」をとることを繰り返すクロック信号電圧が印加されるようになされ、上記電界効果トランジスタのゲートに入力信号電圧が印加されるようになされ、上記第1の直列負性抵抗素子回路の第1及び第2の負性抵抗素子回路の接続中点を(n+1)値をとる第1の出力電圧が出力される第1の出力端とするようになされた第1の電圧出力回路と、
直列に接続された複数n個の2端子負性抵抗素子を有する第3の負性抵抗素子回路と、直列に接続された複数n個の2端子負性抵抗素子を有する第4の負性抵抗素子回路とが直列に接続されている第2の直列負性抵抗素子回路を有し、その第2の直列負性抵抗素子回路の両端間に上記クロック信号電圧が印加されるようになされ、上記第2の直列負性抵抗素子回路の第3及び第4の負性抵抗素子回路の接続中点を(n+1)値をとる第2の出力電圧が出力される第2の出力端とするようになされた第2の電圧出力回路と、
上記第1の電圧出力回路の第1の出力端から出力される第1の出力電圧と上記第2の電圧出力回路の第2の出力端から出力される第2の出力電圧とを入力し、両者の差電圧を出力するようになされた差動回路とを有し、
上記差動回路から出力される差電圧を、上記入力信号電圧の予定の閾値電圧と比較された電圧比較出力として出力するようになされていることを特徴とする電圧比較回路。
A first negative resistance element circuit having a plurality of n two-terminal negative resistance elements connected in series, and a second negative resistance having a plurality of n two-terminal negative resistance elements connected in series A first series negative resistance element circuit in which the element circuits are connected in series, and a drain connected to a connection midpoint between the first and second negative resistance element circuits of the first series negative resistance element circuit. And a field effect transistor having a source connected to one end of the first series negative resistance element circuit or a power supply terminal to which a constant voltage is applied, and both ends of the first series negative resistance element circuit. A clock signal voltage that alternates between "0" and "1" in binary display is applied between the input and the input signal voltage is applied to the gate of the field effect transistor. And second negative of the series negative resistance element circuit of FIG. A first voltage output circuit adapted to the first output terminal a first output voltage taking the (n + 1) values the connection midpoint is the output of the anti-element circuit,
A third negative resistance element circuit having a plurality of n two-terminal negative resistance elements connected in series, and a fourth negative resistance having a plurality of n two-terminal negative resistance elements connected in series A second series negative resistance element circuit connected in series with the element circuit, wherein the clock signal voltage is applied across both ends of the second series negative resistance element circuit; The midpoint of connection between the third and fourth negative resistance element circuits of the second series negative resistance element circuit is set as a second output terminal from which a second output voltage having a value (n + 1) is output. A second voltage output circuit made,
Inputting a first output voltage output from a first output terminal of the first voltage output circuit and a second output voltage output from a second output terminal of the second voltage output circuit; A differential circuit configured to output a difference voltage between the two,
A voltage comparison circuit configured to output a difference voltage output from the differential circuit as a voltage comparison output that is compared with a predetermined threshold voltage of the input signal voltage.
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