DE69720128T2

DE69720128T2 - Schneller, verbrauchsarmer Chopper Komparator mit störungsfreier Funktion bei Variation des logischen Schwellwertes der Inverter

Info

Publication number: DE69720128T2
Application number: DE69720128T
Authority: DE
Inventors: Akira Minato-ku Kurauchi; Akira Minato-ku Yukawa
Original assignee: NEC Electronics Corp
Current assignee: NEC Electronics Corp
Priority date: 1996-09-20
Filing date: 1997-09-20
Publication date: 2004-03-18
Anticipated expiration: 2017-09-21
Also published as: EP0831592B1; DE69720128D1; EP0831592A1; US5959469A; JPH1098360A; JP3092525B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Chopper- bzw. Zerhacker-Komparator, ausgebildet in einer integrierten Halbleiterschaltung, und insbesondere einen Chopper-Komparator mit einem bei hoher Geschwindigkeit und niedriger Energie erfolgenden Betrieb, der bei Änderung einer logischen Schwellenspannung eines Inverters fehlfunktionsfrei ist.
Chopper- oder Zerhacker-Komparatoren (Anmerkung: im folgenden wird nur noch der Begriff „Chopper" verwandt) sind als Spannungskomparatoren für Analog-Digital-Konverter zum Wandeln analoger Signale in digitale Signale verwendet worden. Der Chopper-Komparator beurteilt, ob das Spannungsniveau eingegebener analoger Signale höher oder niedriger als eine vergleichende Referenzspannung ist. Einer der Chopper-Komparatoren ist in IEEE Journal of Solid State Circuit, Band SC-20, Nr. 6, Seiten 1138–1143, Dezember 1985, offenbart.
Ein herkömmlicher Chopper-Komparator wird unter Bezugnahme auf 1, bei der es sich um ein Schaltdiagramm handelt, das den herkömmlichen Chopper-Komparator zeigt, und 2, die eine Zeitablauf- bzw. Taktdarstellung ist und Signalwellenformen des herkömmlichen Chopper-Komparators zeigt, beschrieben. Der herkömmliche Chopper-Komparator hat zwei Eingangsanschlüsse 8 und 9. An Eingangsanschluß 8 wird eine analoge Eingangsspannung V_in angelegt. An Eingangsanschluß 9 wird eine vergleichende Referenzspannung V_ref angelegt. Der Eingangsanschluß 8 ist durch einen ersten Schalter 1 mit einem ersten Kondensator C21 geschaltet. Der Eingangsanschluß 9 ist durch einen zweiten Schalter 2 mit dem ersten Kondensator C21 geschaltet. Der erste Kondensator 21 wird entweder mit der analogen Eingangsspannung V_in oder der Referenzspannung V_ref beaufschlagt. Der herkömmliche Chopper-Komparator hat einen ersten Inverter 23 mit einem Eingangsanschluß, der mit dem ersten Kondensator C21 verbunden bzw. geschaltet ist. Der herkömmliche Chopper-Komparator hat einen zweiten Kondensator C22, geschaltet an einen Ausgangsanschluß des ersten Inverters. Ein dritter Schalter 19 ist zwischen den Eingangs- und Ausgangsanschlüssen des ersten Inverters 23 so vorgesehen, daß der dritte Schalter 19 und der erste Inverter 23 parallel zueinander mit dem ersten Kondensator C21 geschaltet sind. Ein zweiter Inverter 24 ist vorgesehen, bei dem ein Eingangsanschluß mit dem zweiten Kondensator C22 geschaltet ist. Ein vierter Schalter 20 ist zwischen Eingangs- und Ausgangsanschlüssen des zweiten Inverters 24 so vorgesehen, daß der vierte Schalter 20 und der zweite Inverter 24 parallel zueinander mit dem zweiten Kondensator C22 geschaltet sind. Eine Datenverriegelungsschaltung 12 ist vorgesehen, die einen Eingangsanschluß, verbunden mit dem Ausgangsanschluß des zweiten Inverters 24, aufweist. Der herkömmliche Chopper-Komparator weist einen Ausgangsanschluß 15 auf, der mit einem Ausgangsanschluß der Datenverriegelungsschaltung 12 geschaltet ist. An dem Ausgangsanschluß 15 tritt als Ergebnis des Vergleichs des Eingang-Analogsignal-Spannungsniveaus mit dem vergleichenden Referenzspannungsniveau eine Ausgangsspannung D_out auf.
Nachfolgend wird der Betrieb des obigen herkömmlichen Chopper-Komparators unter Bezugnahme auf 2 beschrieben. Der Betrieb des obigen herkömmlichen Chopper-Komparators kann als in zwei Zeitabschnitte aufgeteilt betrachtet werden, beispielsweise in erste und zweite Perioden. In der ersten Periode befinden sich die ersten, dritten und vierten Schalter 1, 19 bzw. 20 im EIN-Zustand, während sich der zweite Schalter 2 im AUS-Zustand befindet. Da der erste Schalter 1 EIN ist, wird die Analog-Eingangssignalspannung V_in durch den ersten Schalter 1 an den ersten Kondensator C21 angelegt. Durch den dritten Schalter 19 wird zwischen den Eingangs- und Ausgangsanschlüssen des ersten Inverters 23 eine erste Kurzschlußschaltung gebildet. Eine zweite Kurzschlußschaltung wird ebenfalls durch den vierten Schalter 20 zwischen den Eingangs- und Ausgangsanschlüssen des zweiten Inverters 24 gebildet. Der erste Inverter 23 gibt eine Ausgangsspannung, die der logischen Schwellenspannung VLT23 entspricht, als Betriebspunkt ab, an dem die Eingangs- und Ausgangsspannungen des ersten Inverters ausgeglichen sind. Der zweite Inverter 24 gibt eine Ausgangsspannung, die der logischen Schwellenspannung VLT24 entspricht, als Betriebspunkt ab, an dem die Eingangs- und Ausgangsspannungen des zweiten Inverters 24 ausgeglichen sind. Die Analog-Eingangssignalspannung V_in wird an den eingangsseitigen Anschluß des ersten Kondensators C21 angelegt. Die logische Schwellenspannung VLT23 wird an dem ausgangsseitigen Anschluß des ersten Kondensators C21 erzeugt. Da der dritte Schalter 19 EIN ist, wird die logische Schwellenspannung VLT23 ebenfalls an einem eingangsseitigen Anschluß des zweiten Kondensators C22 angelegt. Die logische Schwellenspannung VLT24 wird an einem ausgangsseitigen Anschluß des zweiten Kondensators C22 erzeugt. Der erste Kondensator C21 wird von einer Spannung vorbelastet, die dem Unterschied zwischen der Analog-Eingangssignalspannung V_in und der logischen Schwellenspannung VLT23 entspricht. Der erste Kondensator 21 wird entsprechend der Differenz zwischen der Analog-Eingangssignalspan nung V_in und der logischen Schwellenspannung VLT23 geladen. Der zweite Kondensator C22 wird ebenfalls durch eine Spannung vorgespannt, die der Differenz zwischen den logischen Schwellenspannungen VLT23 und VLT24 entspricht. Der zweite Kondensator C22 wird entsprechend dem Unterschied zwischen den logischen Schwellenspannungen VLT23 und VLT24 geladen. Selbst wenn die ersten und zweiten Inverter 23 und 24 identisch miteinander ausgebildet sind, unterscheiden sich die logischen Schwellenspannungen VLT23 und VLT24 in gewisser Weise voneinander, und zwar wegen unvermeidbarer Schwankungen in Fabrikationsprozessen für die integrierten Halbleiterschaltungen. Aus diesem Grund wird der zweite Kondensator C22 in Übereinstimmung mit der Differenz zwischen den logischen Schwellenspannungen VLT23 und VLT24 geladen bzw. belastet.
In der zweiten Periode schalten erste, dritte und vierte Schalter 1, 19 bzw. 24 AUS, während der zweite Schalter 2 auf EIN schaltet. Die vergleichende Referenzspannung V_ref wird durch den zweiten Schalter 2 an den ersten Kondensator C21 angelegt. Wenn die Analog-Eingangssignalspannung V_in höher als die vergleichende Referenzspannung V_ref ist, bedeutet dies, daß die an den eingangsseitigen Anschluß des ersten Kondensators C21 angelegte Spannung von der Analog-Eingangssignalspannung V_in auf die vergleichende Referenzspannung V_ref abfällt. Der Abfall des Spannungsniveaus oder des Potentials des eingangsseitigen Anschlusses des ersten Kondensators C21 veranlaßt in Übereinstimmung mit dem Prinzip der Ladungserhaltung einen Potentialabfall an dem ausgangsseitigen Anschluß des ersten Kondensators C21. Beispielsweise fällt nämlich das Potential des ausgangsseitigen Anschlusses des ersten Kondensators C21 von der logischen Schwellenspannung VLT23 auf eine Spannung VLT23', vorausgesetzt, daß V_in – VLT23 = V_ref – VLT23' ist. Das Potential des Eingangsanschlusses des ersten Inverters 23 fällt ebenfalls von der logischen Schwellenspannung VLT23 auf die Spannung VLT23', wobei dieser Potentialabfall einen Anstieg des Potentials des Ausgangsanschlusses des ersten Inverters 23 verursacht. Dieser Anstieg veranlaßt einen Anstieg des Potentials des eingangsseitigen Anschlusses des zweiten Kondensators C22, wobei dieser letztgenannte Anstieg einen Anstieg des Potentials des ausgangsseitigen Anschlusses des zweiten Kondensators C22 verursacht. Dieser Anstieg verursacht einen Anstieg des Potentials des Eingangsanschlusses des zweiten Konverters 24, wobei dieser Anstieg seinerseits einen Abfall des Potentials des Ausgangsanschlusses des zweiten Inverters 24 verursacht. Die Ausgangsspannung aus dem zweiten Inverter 24 wird dann von der Datenverriegelungsschaltung 13 abgerufen, bevor die Ausgangsspannung aus dem zweiten Inverter 24 in logische Niveaus umgewandelt wird, die als das Ergebnis des Vergleichs der Analog-Ein gangssignalspannung mit der vergleichenden Referenzspannung an den Ausgangsanschluß 15 ausgegeben werden sollen.
Wenn jedoch die Analog-Eingangssignalspannung V_in niedriger als die vergleichende Referenzspannung V_ref ist, bedeutet dies, daß die an den eingangseitigen Anschluß des ersten Kondensators C21 angelegte Spannung von der Analog-Eingangssignalspannung V_in auf die vergleichende Referenzspannung V_ref ansteigt. Der Anstieg des Spannungsniveaus oder des Potentials des eingangsseitien Anschlusses des ersten Kondensators C21 verursacht in Übereinstimmung mit dem Prinzip der Ladungserhaltung einen Potentialanstieg an dem ausgangsseitigen Anschluß des ersten Kondensators C21. Das Potential des ausgangsseitigen Anschlusses des ersten Kondensators C21 wird nämlich beispielsweise von der logischen Schwellenspannung VLT23 auf eine Spannung VLT23' angehoben, vorausgesetzt, daß V_in – VLT23 = V_ref – VLT23' ist. Das Potential des eingangsseitigen Anschlusses des ersten Inverters 23 wird ebenfalls von der logischen Schwellenspannung VLT23 auf die Spannung VLT23' angehoben und verursacht einen Abfall des Potentials des Ausgangsanschlusses des ersten Inverters 23. Dieser Abfall verursacht einen Abfall des Potentials des eingangsseitigen Anschlusses des zweiten Kondensators 22, wobei dieser Abfall seinerseits einen Abfall des Potentials des ausgangsseitigen Anschlusses des zweiten Kondensators 22 verursacht. Letzterer Abfall verursacht einen Abfall des Potentials des eingangsseitigen Anschlusses des zweiten Inverters 24, während dieser Abfall einen Anstieg des Potentials des Ausgangsanschlusses des zweiten Inverters 24 verursacht. Die Ausgangsspannung von dem zweiten Inverter 24 wird dann durch die Datenverriegelungsschaltung 12 abgerufen, bevor die Ausgangsspannung von dem zweiten Inverter 24 in logische Niveaus gewandelt wird, um an den Ausgangsanschluß 15 als Ergebnis des Vergleichs der Analog-Eingangssignalspannung mit der vergleichenden Referenzspannung ausgegeben zu werden.
3 ist ein Schaubild, das die Eingang-Ausgang-Charakteristiken L1 und die Ausgang-Charakteristiken L2 und L3 des Inverters bei dem obigen herkömmlichen Chopper-Komparator zeigt. Die Eingangs-Ausgangscharakteristiken für die logische Schwellenwertspannung des Inverters sind durch eine Linie L1 dargestellt. Die Ausgangscharakteristik des Inverters bei Anlegen einer Ladespannung Vdd ist durch eine Kurve L2 dargestellt. Die Ausgangscharakteristik des Inverters bei Anlegen einer Ladespannung Vdd' ist durch eine Kurve L3 gezeigt. Wenn die Ladespannung Vdd im ersten Zeitabschnitt ist und dann unbeabsichtigt auf eine Spannung Vdd' im zweiten Zeitabschnitt abfällt, fällt die logische Schwellenspan nung VLT (Punkt A), die im ersten Abschnitt aufgetreten ist, ebenfalls auf eine Spannung VLT' (Punkt B) ab. Die Ausgangscharakteristik L2, die im ersten Zeitraum eingetreten ist, ändert sich ebenfalls auf die Ausgangscharakteristik L3. Wenn die an den Inverter anzulegende Eingangsspannung entsprechend der logischen Schwellenwertspannung VLT während der ersten und zweiten Zeitabschnitte bleibt, entspricht die Ausgangsspannung aus dem Inverter dem Punkt A auf der Ausgangsspannungskurve L2 während des ersten Abschnitts und fällt dann auf eine Spannung ab, die Punkt C auf der Ausgangsspannungskurve L3 im zweiten Zeitabschnitt entspricht.
Wenn beispielsweise die in den Inverter einzugebende Eingangsspannung Punkt A im ersten Zeitabschnitt entsprochen hat, bevor die Eingangsspannung abfällt, um einem Punkt D wegen der Änderung der logischen Schwellenspannung durch den Leistungsspannungsabfall zu entsprechen, entspricht die Ausgangsspannung vom Inverter dem Punkt D2 auf der Kurve L3. Wenn jedoch kein Leistungsspannungsabfall auftritt, müßte die Ausgangsspannung dem Punkt D1 auf der Kurve L2 entsprechen. Wenn der Leistungspannungsabfall auftritt, ist nämlich das Ergebnis des Vergleichs der Analog-Eingangssignalspannung zur vergleichenden Referenzspannung entgegengesetzt der korrekten. Wenn der Leistungsspannungsabfall auftritt, kann die Fehlfunktion des Chopper-Komparators auftreten.
Weiterhin wird, wenn der Unterschied zwischen der Analog-Eingangssignalspannung und der vergleichenden Referenzspannung durch den Leistungsspannungsabfall schmaler wird, der Zeitraum, in dem die Ausgangsspannung von dem Inverter auf einem Zwischen-Spannungsniveau zwischen dem Leistungsspannungsniveau und dem Masseniveau bleibt, erhöht. Im Ergebnis wird der Zeitraum, in dem ein Durchschlagstrom durch den Inverter fließt, länger. Wenn der Betriebspunkt des Inverters auf dem Zwischenspannungsniveau verbleibt, zeigt der Inverter einen Verstärkungsfaktor von ungefähr 10. Wenn der Unterschied zwischen dem Analog-Eingangssignal und der vergleichenden Referenzspannung klein ist, wird es erforderlich, eine Reihenschaltung mehrerer Inverter aufzubauen, um die Ausgangsspannung bis zum Logikniveau zu verstärken. Dieses führt zu erhöhter Energie.
Weiterhin ist aus US-A-5 332 931 eine Chopper-Komparatoreinheit bekannt, wie sie im Oberbegriff des Patentanspruches 1 offenbart ist. Bei dieser bekannten Struktur umfaßt die Schaltung dritte und vierte Kondensatoren, die mit den Eingangs- und Ausgangsanschlüssen der ersten bzw. zweiten Inverter und umgekehrt kreuzgeschaltet sind, wobei die Konden satoren als Rückkopplungskondensatoren arbeiten, um die Inverter genau abzugleichen, wenn ein Unterschied zwischen ihren vorgeladenen Spannungswerten besteht. Solche Kondensatoren sind frequenzabhängige Schaltkreiselemente, und sie bleiben im Fall von Gleichstrom offen. Deshalb sind entsprechend aufgebaute Chopper-Komparatoren im Hinblick auf ihre Anwendungsfelder beschränkt.
Unter den obigen Umständen ist es erforderlich, einen neuen Chopper-Komparator zu entwickeln, der einen Betrieb bei hoher Geschwindigkeit und niedriger Energie frei von Fehlfunktionen bei Änderung bzw. Schwankungen der logischen Schwellenspannung der Inverter in einem Sampling- bzw. Abtastzeitabschnitt zum Abtasten/-Sampling von Analog-Eingangssignalspannung und Vergleichs-Referenzspannung und einem anderen Zeitabschnitt aufweist.
Demgemäß ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen neuen Chopper-Komparator zu schaffen, der frei von irgendwelchen der oben beschriebenen Probleme und Nachteile ist.
Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, für einen neuartigen Chopper-Komparator zu sorgen, der einen Betrieb bei hoher Geschwindigkeit und niedriger Energie frei von irgendwelchen Fehlfunktionen bei Schwankungen/Wechseln der logischen Schwellenspannung von Invertern während eines Sampling- bzw. Abtast-Zeitabschnitts zum Sampling bzw. Abtasten einer Analog-Eingangssignalspannung und Vergleichs-Referenzspannung und anderer Zeitabschnitte zeigt.
Um diese Ziele zu erreichen, umfaßt die einen Spannungsabtastschaltkreis einschließende Chopper-Komparatoreinheit zum Vergleichen einer Analog-Eingangssignalspannung und einer Vergleichs-Referenzspannung die Kombination der Merkmale des Patentanspruches 1.
Damit schafft die vorliegende Erfindung eine Chopper-Komparatoreinheit umfassend eine Spannungssampling- bzw. -abtastschaltung (Anm.: im folgenden wird nurmehr der Begriff „Abtast " verwendet und aus Gründen der Einfachheit auf „Sampling-" verzichtet) zum Vergleichen einer Analog-Eingangssignalspannung und einer Vergleichs-Referenzspannung. Diese Spannungsabtastschaltung umfaßt die folgenden Elemente: Erste und zweite Eingangsanschlüsse sind zum Aufnehmen der Analog-Eingangssignalspannung bzw. der Vergleichs-Referenzspannung vorgesehen. Es ist ein erster Kondensator vorgesehen, der einen ersten eingangsseitigen Anschluß aufweist, der durch einen ersten Schalter mit dem ersten Eingangsanschluß verbunden ist. Es ist ein zweiter Kondensator vorgesehen, bei dem ein zweiter eingangsseitiger Anschluß durch einen zweiten Schalter mit dem zweiten Eingangsanschluß verbunden ist. Es ist ein dritter Schalter zwischen den ersten und zweiten eingangsseitigen Anschlüssen der ersten und zweiten Kondensatoren vorgesehen, wobei die ersten und zweiten Schalter AUS geschaltet werden, um die Anlage der Analog-Eingangssignalspannung und der Vergleichs-Referenzspannung an den ersten bzw. zweiten Kondensatoren zu unterbrechen, und der dritte Schalter EIN schaltet, um einen Kurzschluß zwischen den ersten und zweiten eingangsseitigen Anschlüssen der ersten und zweiten Kondensatoren zu bilden. Es ist ein erster Inverter vorgesehen, von dem ein Eingangsanschluß mit dem ersten Ausgangsanschluß des Tastenkondensators verbunden ist. Es ist ein vierter Schalter vorgesehen, der zwischen dem Eingangsanschluß und einem Ausgangsanschluß des ersten Inverters geschaltet ist. Es ist ein zweiter Inverter vorgesehen, von dem ein Eingangsanschluß mit dem zweiten Ausgangsanschluß des zweiten Kondensators verbunden ist. Es ist ein fünfter Schalter vorgesehen, der zwischen dem Eingangsanschluß und einem Ausgangsanschluß des zweiten Inverters geschaltet ist. Es ist ein sechster Schalter vorgesehen, der zwischen dem Eingangsanschluß des ersten Inverters und dem Ausgangsanschluß des zweiten Inverters geschaltet ist. Es ist ein siebter Schalter vorgesehen, der zwischen dem Eingangsanschluß des zweiten Inverters und dem Ausgangsanschluß des ersten Inverters geschaltet ist.
Bevorzugt werden weiter erste und zweite Spannungsverstärkungsschaltungen vorgesehen, die mit ersten und zweiten ausgangsseitigen Anschlüssen der ersten und zweiten Kondensatoren zum Verstärken von Spannungen geschaltet sind, die an den ersten und zweiten ausgangsseitigen Anschlüssen der ersten und zweiten Kondensatoren auftreten.
Auch ist es bevorzugt, weiterhin bei der Chopper-Komparatoreinheit erste und zweite Spannungsverstärkerschaltungen vorzusehen, die mit ersten und zweiten ausgangsseitigen Anschlüssen der ersten bzw. zweiten Kondensatoren geschaltet sind, um Spannungen zu verstärken, die an den ersten und zweiten ausgangsseitigen Anschlüssen auftreten, und weiterhin für eine Datenverriegelungsschaltung zu sorgen, die mit ersten und zweiten Ausgangsanschlüssen der ersten bzw. zweiten Spannungsverstärkungsschaltungen geschaltet sind.
Bevorzugte Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung werden nunmehr im Detail unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
1 ist ein Schaltbild, das den herkömmlichen Chopper-Komparator zeigt.
2 ist eine Zeitablaufdarstellung, die Signalwellenformen des herkömmlichen Chopper-Komparators zeigt.
3 ist ein Schaubild, das die Eingang-Ausgang-Charakteristiken L1 und Ausgang-Charakteristiken L2 und L3 des Inverters des vorerwähnten herkömmlichen Chopper-Komparators zeigt.
4 ist ein Schaltbild, das einen neuen Chopper-Komparator in einer ersten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
5 ist ein Zeitschaubild, das Signalwellenformen eines neuen Chopper-Komparators der 4 zeigt.
6 ist ein Schaltbild, das einen neuen Chopper-Komparator in einer zweiten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
7 ist ein Zeitschaubild, das Signalwellenformen eines neuen Chopper-Komparators der 6 zeigt.
ERSTE AUSFÜHRUNGSFORM:
Eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im Detail unter Bezugnahme auf 4 und 5 beschrieben.
Der neue Chopper-Komparator weist eine Spannungs-Abtast- bzw. Sampling-Schaltung, eine positive Feedback-Schaltung, die mit der Spannungsabtastschaltung geschaltet ist, und eine Datenverriegelungsschaltung, die mit der positiven Feedback-Schaltung geschaltet ist, auf. Er hat erste und zweite Eingangsanschlüsse 8 und 9. Der erste Eingangsanschluß ist vorgesehen, um eine Analog-Eingangssignalspannung V_in aufzunehmen, während der zweite Eingangsanschluß vorgesehen ist, um eine Vergleichs-Referenzspannung V_ref aufzunehmen. Die Spannungsabtastschaltung hat erste und zweite Kondensatoren C1 und C2. Der erste Kondensator C1 weist einen eingangsseitigen Anschluß auf, der durch einen ersten Schalter 1 mit dem ersten Eingangsanschluß V_in geschaltet ist. Der zweite Kondensator C2 weist einen eingangsseitigen Anschluß auf, der durch einen zweiten Schalter 2 mit dem zweiten Eingangsanschluß V_ref geschaltet ist. Die eingangsseitigen Anschlüsse der ersten und zweiten Kondensatoren C1 und C2 sind miteinander durch einen dritten Schalter geschaltet. Die positive Feedback-Schaltung ist mit ausgangsseitigen Anschlüssen der ersten und zweiten Kondensatoren C1 und C2 geschaltet und weist erste und zweite Inverter 10 und 11 ebenso wie vierte, fünfte, sechste und siebte Schalter 4, 5, 6 und 7 auf. Der erste Inverter 10 hat einen Eingangsanschluß, der mit dem ausgangsseitigen Anschluß des ersten Kondensators C1 geschaltet ist. Der zweite Inverter 11 hat einen Eingangsanschluß, der mit dem ausgangsseitigen Anschluß des zweiten Kondensators C2 geschaltet ist. Der vierte Schalter 4 ist zwischen dem eingangsseitigen Anschluß und dem ausgangsseitigen Anschluß des ersten Inverters 10 so verbunden, daß, wenn sich der vierte Schalter 4 im EIN-Zustand befindet, ein Kurzschluß zwischen dem eingangsseitigen Anschluß und dem ausgangsseitigen Anschluß des ersten Inverters 10 auftritt. Der fünfte Schalter 5 ist zwischen dem eingangsseitigen Anschluß und dem ausgangsseitigen Anschluß des zweiten Inverters 11 so geschaltet bzw. verbunden, daß, wenn sich der fünfte Schalter 5 im EIN-Zustand befindet, ein Kurzschluß zwischen dem eingangsseitigen Anschluß und dem ausgangsseitigen Anschluß des zweiten Inverters 11 auftritt. Der ausgangsseitige Anschluß des ersten Inverters 10 ist mit dem eingangsseitigen Anschluß des zweiten Inverters 11 durch den siebten Schalter 7 geschaltet. Der ausgangsseitige Anschluß des zweiten Inverters 11 ist mit dem eingangsseitigen Anschluß des ersten Inverters 10 durch den sechsten Schalter 6 geschaltet. Die ausgangsseitigen Anschlüsse der ersten und zweiten Inverter 10 und 11 sind mit der Datenverriegelungsschaltung 12 verbunden. Die Datenverriegelungsschaltung 12 ist mit einem Ausgangsanschluß 15 verbunden, an dem der . Ausgang von der Datenverriegelungsschaltung auftritt.
Der Betrieb des obigen Chopper-Komparators wird im Detail unter Bezugnahme auf 4 und 5 beschrieben. Er ist in vier Zeitabschnitte aufgeteilt. Im ersten Abschnitt befinden sich die ersten, zweiten, vierten und fünften Schalter 1, 2, 4 und 5 im EIN-Zustand, während die dritten, sechsten und siebten Schalter 3, 6 und 7 sich im AUS-Zustand befinden. Da der vierte Schalter 4 EIN geschaltet ist, wird zwischen dem eingangsseitigen Anschluß und dem ausgangsseitigen Anschluß des ersten Inverters ein Kurzschluß gebildet, wodurch der erste Inverter 10 eine logische Schwellenspannung VLT10 ausgibt. Da der fünfte Schalter 5 ebenfalls EIN geschaltet ist, tritt zwischen dem eingangsseitigen Anschluß und dem ausgangsseitigen Anschluß des zweiten Inverters 11 ebenfalls Kurzschluß auf, wodurch der zweite Inverter 11 eine zweite logische Schwellenspannung VLT11 abgibt. Da der erste Schalter 1 sich im EIN-Zustand befindet, wird die Analog-Eingangssignalspannung V_in durch den ersten Schalter 1 geleitet und an den eingangsseitigen Anschluß des ersten Kondensators C1 angelegt. Da der zweite Schalter 2 ebenfalls EIN geschaltet ist, wird die Vergleichs-Referenzspannung V_ref durch den zweiten Schalter 2 geleitet und an den eingangsseitigen Anschluß des zweiten Kondensators C2 angelegt. Der eingangsseitige Anschluß und der ausgangsseitige Anschluß des ersten Kondensators C1 werden mit der Analog-Eingangssignalspannung V_in bzw. der ersten logischen Schwellenspannung VLT10 geladen. Der erste Kondensator C1 ist nämlich durch eine Spannung vorgeladen, die dem Unterschied zwischen der Analog-Eingangssignalspannung V_in und der ersten logischen Schwellenspannung VLT10 entspricht. Dies bedeutet, daß der erste Kondensator C1 ein Abtasten bzw. Sampling der Differenz zwischen der Analog-Eingangssignalspannung V_in und der ersten logischen Schwellenspannung VLT10 durchführt. Der eingangsseitige Anschluß und der ausgangsseitige Anschluß des zweiten Kondensators C2 sind mit der Analog-Eingangssignalspannung V_in bzw. der zweiten logischen Schwellenspannung VLT11 belastet. Der zweite Kondensator C2 ist nämlich mit einer Spannung vorbelastet, die der Differenz zwischen der Analog-Eingangssignalspannung V_in und der zweiten logischen Schwellenspannung VLT11 entspricht. Dies bedeutet, daß der zweite Kondensator C2 ein Abtasten des Unterschieds zwischen der Analog-Eingangssignalspannung V_in und der zweiten logischen Schwellenspannung VLT11 durchführt.
Im zweiten Abschnitt schalten die ersten und zweiten Schalter 1 und 2 auf AUS, um das Anliegen der Analog-Eingangssignalspannung V_in und der Vergleichsreferenzspannung V_ref an den ersten bzw. zweiten Kondensatoren C1 und C2 zu unterbrechen. In der Folge schalten die vierten und fünften Schalter 4 und 5 auf AIDS, um beide Kurzschlüsse zwischen dem eingangsseitigen Anschluß und dem ausgangsseitigen Anschluß der ersten und zweiten Inverter 10 und 11 zu unterbrechen. Während des zweiten Abschnitts bleiben die dritten, sechsten und siebten Schalter 3, 6 und 7 AUS geschaltet.
Im dritten Abschnitt schaltet der dritte Schalter 3 EIN, um einen Kurzschluß zwischen den eingangsseitigen Anschlüssen der ersten und zweiten Kondensatoren C1 und C2 zu bilden, um die Ladungen wieder auf die ersten und zweiten Kondensatoren C1 und C2 rück zuverteilen. Wie oben beschrieben, liegen während der obigen ersten und zweiten Zeitabschnitte an den eingangsseitigen Anschlüssen der ersten und zweiten Kondensatoren C1 und C2 die Analog-Eingangssignalspannung V_in und die Vergleichs-Referenzspannung V_ref an. Nachdem der dritte Schalter 3 auf EIN geschaltet hat, um den Kurzschluß zwischen den eingangsseitigen Anschlüssen der ersten und zweiten Kondensatoren C1 und C2 im dritten Abschnitt zu bilden, werden die Analog-Eingangssignalspannung V_in des eingangsseitigen Anschlusses des ersten Kondensators C1 und die Vergleichs-Referenzspannung V_ref ausgangsseitigen Anschlusses des zweiten Kondensators C2 auf eine Zwischenspannung zwischen der Analog-Eingangssignalspannung V_in und der Vergleichs-Referenzspannung V_ref geändert. Solche Potentialänderungen, die an den eingangsseitigen Anschlüssen der ersten und zweiten Kondensatoren C1 und C2 aufgetreten sind, verursachen Potentialänderungen an den ausgangsseitigen Anschlüssen der ersten und zweiten Kondensatoren C1 und C2.
Wenn beispielsweise die Analog-Eingangssignalspannung V_in höher als die Vergleich-Referenzspannung V_ref ist, fällt das Potential des eingangsseitigen Anschlusses des ersten Kondensators C1 auf das Zwischenpotential von der Analog-Eingangssignalspannung V_in ab, wobei der Schalter 3 auf EIN schaltet. Dieser Potentialabfall, der an dem eingangsseitigen Anschluß des ersten Kondensators C1 erscheint, verursacht einen Potentialabfall an dem ausgangsseitigen Anschluß des ersten Kondensators C1, wobei dieser Abfall seinerseits den gleichen Potentialabfall am Eingangsanschluß des ersten Inverters 10 verursacht. Dieser an dem eingangsseitigen Anschluß des ersten Inverters 10 auftretende Potentialabfall verursacht einen Potentialanstieg an dem Ausgangsanschluß des ersten Inverters 10. Andererseits steigt das Potential des eingangsseitigen Anschlusses des zweiten Kondensators auf das Zwischenpotential von der Vergleichs-Referenzspannung V_ref, indem der dritte Schalter 3 auf EIN geschaltet wird. Dieser an dem eingangsseitigen Anschluß des zweiten Kondensators C2 auftretende Potentialanstieg verursacht einen Potentialanstieg an dem ausgangsseitigen Anschluß des zweiten Kondensators C2. Dieser letztgenannte Potentialanstieg verursacht den gleichen Potentialanstieg an dem Eingangsanschluß des zweiten Inverters 11, wobei dieser Anstieg seinerseits einen Potentialabfall an dem Ausgangsanschluß des zweiten Inverters 11 verursacht.
Wenn jedoch die Analog-Eingangssignalspannung niedriger als die Vergleichs-Referenzspannung V_ref ist, steigt das Potential des eingangsseitigen Anschlusses des ersten Kondensators C1 auf das Zwischenpotential von der Analog-Eingangssignalspannung V_in, indem der dritte Schalter 3 auf EIN geschaltet wird. Dieser Potentialanstieg verursacht einen Potentialanstieg an dem ausgangsseitigen Anschluß des ersten Kondensators C1, wobei dieser Anstieg seinerseits den gleichen Potentialabfall an dem Eingangsanschluß des ersten Inverters 10 verursacht, wobei dieser letztgenannte Abfall an dem eingangsseitigen Anschluß des ersten Inverters 10 einen Potentialabfall an dem Ausgangsanschluß des ersten Inverters 10 verursacht. Andererseits fällt das Potential an dem eingangsseitigen Anschluß des zweiten Kondensators C2 von der Vergleichs-Referenzspannung V_ref auf das Zwischenpotential ab, indem der dritte Schalter 3 auf EIN geschaltet wird. Dieser Potentialabfall verursacht einen Potentialabfall an dem ausgangsseitigen Anschluß des zweiten Kondensators C2, wobei dieser Potentialabfall des ausgangsseitigen Anschlusses des zweiten Kondensators C2 den gleichen Potentialabfall an dem eingangsseitigen Anschluß des zweiten Inverters 11 verursacht. Dieser letztgenannte Abfall verursacht einen Potentialanstieg an dem Ausgangsanschluß des zweiten Inverters 11.
In dem vierten Abschnitt schalten die sechsten und siebten Schalter 6 und 7 EIN, um eine positive Feedback-Schaltung zu bewirken oder zu bilden. Die ersten, zweiten, vierten und fünften Schalter 1, 2, 4 und 5 bleiben auf AUS, während der dritte Schalter 3 EIN bleibt. In den ersten bis dritten Abschnitten wird der Ausgangsanschluß des zweiten Inverters 11 von dem Eingangsanschluß des ersten Inverters 10 getrennt, und ebenso wird der Ausgangsanschluß des ersten Inverters 10 von dem Eingangsanschluß des zweiten Inverters 11 getrennt. Im vierten Abschnitt wird jedoch der Ausgangsanschluß des zweiten Inverters 11 mit dem Eingangsanschluß des ersten Inverters 10 und auch der Ausgangsanschluß des ersten Inverters 10 mit dem Eingangsanschluß des zweiten Inverters 11 geschaltet. Im Ergebnis wird der Ausgang von dem ersten Inverter 10 über den siebten Schalter 7 an den Eingangsanschluß des zweiten Inverters 11 geleitet. Der Ausgang von dem zweiten Inverter 11 wird über den sechsten Schalter 6 an den Eingangsanschluß des ersten Inverters 10 übertragen. Dieser positive Feedback-Schaltkreis verstärkt die Ausgänge von den ersten und zweiten Invertern 10 und 11, und die verstärkten Ausgänge werden von dem Datenverriegelungsschaltkreis 12 abgerufen.
Wenn die Analog-Eingangssignalspannung V_in höher als die Vergleichs-Referenzspannung V_ref ist, erscheint an dem Eingangsanschluß des ersten Inverters 10 in dem obigen dritten Zeitabschnitt der Potentialanstieg, während der Potentialabfall an dem Ausgangsanschluß des ersten Inverters 10 auftritt. Andererseits erscheint der Potentialabfall an dem Eingangsanschluß des zweiten Inverters 11, während der Potentialanstieg an dem Ausgangsan schluß des zweiten Inverters 11 auftritt. In dem vierten Abschnitt schalten die sechsten und siebten Schalter 6 und 7 EIN, um die positive Feedback-Schaltung zu bilden. Folglich verursacht der Potentialabfall an dem Ausgangsanschluß des ersten Inverters 10 einen Potentialabfall des Eingangsanschlusses des zweiten Inverters 11. Dieser Potentialabfall verursacht seinerseits einen Potentialanstieg an dem Ausgangsanschluß des zweiten Inverters 11, wobei dieser Anstieg dem Potentialanstieg, der durch den Potentialanstieg des ausgangsseitigen Anschlusses des zweiten Inverters 11 verursacht ist, überlagert wird, wodurch der Potentialanstieg an dem Ausgangsanschluß des zweiten Inverters 11 verstärkt wird. Folglich wird der verstärkte Potentialanstieg, der an dem Ausgangsanschluß des zweiten Inverters 11 aufgetreten ist, in den Datenverriegelungsschaltkreis 12 abgerufen.
Andererseits tritt an dem Eingangsanschluß des ersten Inverters 10 ein Potentialanstieg auf, während ein Potentialabfall an dem Ausgangsanschluß des ersten Inverters 10 auftritt. In dem vierten Abschnitt schalten die sechsten und. siebten Schalter 6 und 7 EIN, um die positive Feedback-Schaltung zu bilden. Im Ergebnis verursacht der Potentialanstieg am Ausgangsanschluß des zweiten Inverters 11 einen Potentialanstieg des Eingangsanschlusses des ersten Inverters 10. Dieser letztgenannte Anstieg verursacht einen Potentialabfall an dem Ausgangsanschluß des ersten Inverters 10, der dem Potentialabfall, der durch den Potentialabfall des ausgangsseitigen Anschlusses des ersten Inverters 10 verursacht wird, übergelagert wird, wodurch der Potentialabfall an dem Ausgangsanschluß des ersten Inverters 10 verstärkt wird. Folglich wird der an dem Ausgangsanschluß des ersten Inverters 10 aufgetretene verstärkte Potentialabfall in die Datenverriegelungsschaltung 12 abgerufen.
Wenn jedoch die Analog-Eingangssignalspannung V_in niedriger als die Vergleichs-Referenzspannung V_ref ist, tritt in dem obigen dritten Abschnitt am Eingangsanschluß des ersten Inverters 10 ein Potentialabfall auf, während an dem Ausgangsanschluß des ersten Inverters 10 ein Potentialanstieg auftritt. Andererseits tritt an dem Eingangsanschluß des zweiten Inverters 11 ein Potentialanstieg auf, während ein Potentialabfall an dem Ausgangsanschluß des zweiten Inverters 11 auftritt. In dem vierten Abschnitt schalten die sechsten und siebten Schalter 6 und 7 EIN, um die positive Feedback-Schaltung zu bilden. Folglich verursacht der Potentialanstieg an dem Ausgangsanschluß des ersten Inverters 10 den Potentialanstieg am Eingangsanschluß des zweiten Inverters 11. Dieser letzterwähnte Potentialanstieg verursacht an dem Ausgangsanschluß des zweiten Inverters 11 einen Potentialabfall, der dem Potentialabfall, der von dem Potentialabfall des ausgangsseitigen Anschlusses des zweiten Inverters 11 verursacht wird, überlagert wird, wodurch der Potentialabfall an dem Ausgangsabschluß des zweiten Inverters 11 verstärkt wird. Als Ergebnis wird der an dem Ausgangsanschluß des zweiten Inverters 11 aufgetretene Potentialabfall in die Datenverriegelungsschaltung 12 abgerufen.
Auf der anderen Seite erscheint an dem Eingangsanschluß des ersten Inverters 10 ein Potentialabfall, während an dem Ausgangsanschluß des ersten Inverters 10 ein Potentialanstieg auftritt. Im vierten Abschnitt schalten die sechsten und siebten Schalter 6 und 7 EIN, um die positive Feedback-Schaltung zu bilden. Im Ergebnis davon verursacht ein Potentialabfall an dem Ausgangsanschluß des zweiten Inverters einen Potentialabfall des Eingangsanschlusses des ersten Inverters 10, wobei dieser Abfall wiederum einen Potentialanstieg am Ausgangsanschluß des ersten Inverters 10 verursacht. Dieser Anstieg wird dem Potentialanstieg, der von dem Potentialanstieg des ausgangsseitigen Anschlusses des ersten Inverters 10 verursacht ist, überlagert, wodurch der Potentialanstieg an dem Ausgangsanschluß des ersten Inverters 10 verstärkt wird. Als Ergebnis wird der verstärkte Potentialanstieg an dem Ausgangsanschluß des ersten Inverters 10 in die Datenverriegelungsschaltung 12 abgerufen.
Folglich verstärkt die obige positive Feedback-Schaltung die Ausgangsspannungen aus den ersten und zweiten Invertern 10 und 11. Im vierten Abschnitt ruft die Datenverriegelungsschaltung 12 die verstärkten Ausgangsspannungen von den ersten und zweiten Invertern 10 und 11 zur Übertragung in Logikniveaus und nachfolgenden Vergleich davon ab. Das Ergebnis des Vergleichs erscheint an dem Ausgangsanschluß 15 des Chopper-Komporators.
Die folgende Beschreibung konzentriert sich auf den Betrieb des obigen Chopper-Komparators, wenn die Lade- oder Netzspannung durch überlagerte Störungen auf der Energiequelle schwankt. Die Schwankung der Versorgungsspannung verursacht eine Änderung in den ersten und zweiten logischen Schwellenspannungen der ersten und zweiten Inverter 10 und 11. Die ersten und zweiten logischen Schwellenspannungen VLT10 und VLT11 der ersten und zweiten Inverter 10 und 11 verändern sich in der gleichen Phase in dritte und. vierte logische Schwellenspannungen VLT10' und VLT11'. Der Unterschied zwischen der dritten logischen Schwellenspannung VLT10' zur ersten logischen Schwellenspannung VLT10 hat die gleiche Polarität wie die Differenz zwischen der vierten logischen Schwellenspannung VLT11' gegenüber der zweiten logischen Schwellenspannung VLT11. Die ersten und zweiten logischen Schwellenspannungen VLT10 und VLT11 werden nämlich in der gleichen Phase und der gleichen Polarität in die dritten und vierten logischen Schwellenspannungen VLT10' und VLT11' geändert. Während die ersten und zweiten Inverter 10 und 11 identisch zueinander ausgebildet wurden, sind die ersten und zweiten logischen Schwellenspannungen VLT10 und VLT11 davon in bestimmter Weise unterschiedlich zueinander, und zwar durch Schwankungen in den Herstellungsprozessen, aus welchem Grund die dritten und vierten logischen Schwellenspannungen VLT10' und VLT11' ebenfalls etwas unterschiedlich voneinander sind. In dem dritten Abschnitt wird jedoch der dritte Schalter EIN geschaltet, um einen Kurzschluß zwischen den eingangsseitigen Anschlüssen der ersten und zweiten Inverter 10 und 11 herzustellen, wodurch die ausgangsseitigen Anschlüsse der ersten und zweiten Kondensatoren C1 und C2 oder die Eingangsanschlüsse der ersten und zweiten Inverter 10 und 11' eine Potentialänderung in Reaktion auf die Potentialänderung zeigen, die an den eingangsseitigen Anschlüssen der ersten und zweiten Kondensatoren C1 und C2 in Übereinstimmung mit dem Unterschied zwischen der Analog-Eingangssignalspannung V_in und der Vergleichs-Referenzspannung V_refaufgetreten sind, wenn der Kurzschluß durch den dritten Schalter 3 hergestellt wird. Demgemäß würde selbst dann, wenn die Änderung in den logischen Schwellenspannungen der ersten und zweiten Inverter 10 und 11, durch die Änderung in der Netzspannung der Energiequelle verursacht, höher als der Unterschied zwischen der Analog-Eingangssignalspannung V_in und der Vergleichs-Referenzspannung V_ref wäre, die Beziehung dazwischen, ob der Ausgang von dem ersten Inverter 10 höher oder niedriger als der Ausgang von dem zweiten Inverter 11 ist, die gleiche sein, als wenn keine Spannungsänderung an den ersten und zweiten logischen Schwellenspannungen VLT10 und VLT11 aufträte. Im vierten Zeitabschnitt schalten die sechsten und siebten Schalter 6 und 7 EIN, um die positive Rückkopplungsschaltung auszubilden. Die Beziehung dazwischen, ob der Ausgang von dem ersten Inverter 10 höher oder niedriger als der Ausgang von dem zweiten Inverter 11 ist, würde dann die gleiche sein, als wenn keine Spannungsänderung an den ersten und zweiten logischen Schwellenspannungen VLT10 und VLT11 aufträte. Der obige neue Chopper-Komparator zeigt im Betrieb keine Fehlfunktion, selbst wenn die ersten und zweiten logischen Schwellenspannungen VLT10 und VLT11 durch Schwankung in der Spannung der Versorgungsquelle geändert werden. Weiter verkürzt die positive Feedback-Schaltung den Zeitabschnitt, wenn die Ausgänge von den Invertern sich auf den Zwischen-Spannungsniveaus befinden, selbst wenn der Unterschied zwischen der Analog-Eingangssignalspannung V_in und der vergleichsweisen Referenzspannung V_refgering ist. Das Verkürzen des Zeitabschnitts, in dem die Ausgänge von den Invertern sich auf den Zwischen-Spannungsniveaus befinden, verursacht eine Verkürzung im Durchschlagstrom der ersten und zweiten Inverter 10 und 11. Dies ermöglicht es dem Chopper-Komparator, bei relativ geringem Stromverbrauch und relativ hoher Geschwindigkeit einen Vergleichsbetrieb zwischen der Analog-Eingangssignalspannung V_in und der Vergleichs-Referenzspannung V_ref durchzuführen, selbst wenn der Unterschied zwischen der Analog-Eingangssignalspannung V_in und der Vergleichs-Referenzspannung V_ref gering ist.
ZWEITE AUSFÜHRUNGSFORM:
Eine zweite Ausführungsform gemäß vorliegender Erfindung wird im Detail unter Bezugnahme auf 6 und 7 beschrieben.
Dieser Chopper-Komparator hat eine Spannung-Abtastschaltung, eine positive Feedback-Schaltung, die mit der Spannung-Abtastschaltung geschaltet ist, und eine mit der positiven Feedback-Schaltung geschaltete Datenverriegelungsschaltung. Er weist erste und zweite Eingangsanschlüsse 8 und 9 auf. Der erste Eingangsanschluß 8 ist vorgesehen, um eine Analog-Eingangssignalspannung V_in zu empfangen, während der zweite Eingangsanschluß 9 vorgesehen ist, um eine Vergleichs-Referenzschaltung V_ref zu empfangen. Die Spannung-Abtastschaltung hat erste, zweite, dritte und vierte Kondensatoren C1, C2, C3 und C4 und weiterhin dritte und vierte Inverter 17 und 18 ebenso wie achte und neunte Schalter 13 und 14. Der erste Kondensator C1 hat einen eingangsseitigen Anschluß, der mit dem ersten Eingangsanschluß V_in über einen ersten Schalter 1 geschaltet ist. Der zweite Kondensator C2 weist einen eingangsseitigen Anschluß auf, der mit dem zweiten Eingangsanschluß V_ref über einen zweiten Schalter 2 geschaltet ist. Die eingangsseitigen Anschlüsse der ersten und zweiten Kondensatoren C1 und C2 sind miteinander durch einen dritten Schalter verbunden. Der dritte Inverter 17 weist einen Eingangsanschluß auf, der mit dem ausgangsseitigen Anschluß des ersten Kondensators C1 geschaltet ist. Der vierte Inverter 18 weist einen Eingangsanschluß auf, der mit dem ausgangsseitigen Anschluß des zweiten Kondensators verbunden ist. Der achte Schalter 13 ist zwischen dem eingangsseitigen Anschluß und dem ausgangsseitigen Anschluß des dritten Inverters 17 so geschaltet, daß, wenn der achte Schalter 13 sich im EIN-Zustand befindet, ein Kurzschluß zwischen dem eingangsseitigen Anschluß und dem ausgangsseitigen Anschluß des dritten Inverters 17 auftritt. Der neunte Schalter 14 ist zwischen dem eingangsseitigen Anschluß und dem ausgangsseitigen Anschluß des vierten Inverters 18 so geschaltet, daß, wenn sich der neunte Schalter 14 im EIN-Zustand befindet, ein Kurzschluß zwischen dem eingangsseitigen Anschluß und dem ausgangsseitigen Anschluß des vierten Inverters 18 auftritt. Der ausgangsseitige Anschluß des dritten Inverters 17 ist mit einem eingangsseitigen Anschluß des dritten Kondensators C3 geschaltet. Der ausgangsseitige Anschluß des vierten Inverters 18 ist mit einem eingangsseitigen Anschluß des vierten Kondensators C4 geschaltet.
Die positive Feedback-Schaltung ist mit ausgangsseitigen Anschlüssen der dritten und vierten Kondensatoren C3 und C4 geschaltet. Die positive Feedback-Schaltung weist erste und zweite Inverter 10 und 11 und vierte, fünfte, sechste und siebte Schalter 1, 5, 6 und 7 auf. Der erste Inverter 10 weist einen Eingangsanschluß auf, der mit dem ausgangsseitigen Anschluß des dritten Kondensators C3 geschaltet ist. Der zweite Inverter 11 weist einen Eingangsanschluß auf, der mit dem ausgangsseitigen Anschluß des vierten Kondensators C4 geschaltet ist. Der vierte Schalter 4 ist zwischen dem eingangsseitigen Anschluß und dem ausgangsseitigen Anschluß des ersten Inverters 10 so geschaltet, daß sich, wenn sich der vierte Schalter 4 im EIN-Zustand befindet, zwischen dem eingangsseitigen Anschluß und dem ausgangsseitigen Anschluß des ersten Inverters 10 ein Kurzschluß einstellt. Der fünfte Schalter 5 ist zwischen dem eingangsseitigen Anschluß und dem ausgangsseitigen Anschluß des zweiten Inverters 11 so geschaltet, daß, wenn sich der fünfte Schalter 5 im EIN-Zustand befindet, ein Kurzschluß zwischen dem eingangsseitigen Anschluß und dem ausgangsseitigen Anschluß des zweiten Inverters 11 auftritt. Der ausgangsseitige Anschluß des ersten Inverters 10 ist durch einen siebten Schalter 7 mit dem eingangsseitigen Auschluß des zweiten Inverters 11 geschaltet. Der ausgangsseitige Anschluß des zweiten Inverters 11 ist durch den sechsten Schalter 6 mit dem eingangsseitigen Anschluß des ersten Inverters 12 geschaltet. Die ausgangsseitigen Anschlüsse der ersten und zweiten Inverter 10 und 11 sind mit der Datenverriegelungsschaltung 12 verbunden. Die Datenverriegelungsschaltung 12 ist mit einem Ausgangsanschluß 15 verbunden, an dem der Ausgang aus der Datenverriegelungsschaltung erscheint.
Der Betrieb dieses Chopper-Komparators wird im Detail unter Bezugnahme auf 6 und 7 beschrieben. Die Operationen sind in vier Zeitabschnitte aufgeteilt. Im ersten. Abschnitt sind die ersten, zweiten, vierten, fünften, achten und neunten Schalter 1, 2, 4, 5, 13 und 18 auf EIN geschaltet, während die dritten, sechsten und siebten Schalter 3, 6 und 7 sich im AUS-Zustand befinden. Da der achte Schalter 13 auf EIN steht, tritt zwischen dem eingangsseitigen Anschluß und dem ausgangsseitigen Anschluß des dritten Inverters 17 ein Kurzschluß auf, wodurch der dritte Inverter 17 eine dritte logische Schwellenspannung VLT13 abgibt. Da der neunte Schalter 14 ebenfalls auf EIN steht, wird zwischen dem eingangsseitigen Anschluß und dem ausgangsseitigen Anschluß des vierten Inverters 18 ein Kurzschluß gebildet, wodurch der vierte Inverter 18 eine vierte logische Schwellenspannung VLT18 abgibt. Da der vierte Schalter 4 auf EIN steht, wird zwischen dem eingangsseitigen Anschluß und dem ausgangsseitigen Anschluß des ersten Inverters 10 der Kurzschluß gebildet, wodurch der erste Inverter 10 eine erste logische Schwellenspannung VLT10 abgibt. Da auch der fünfte Schalter 5 auf EIN steht, tritt zwischen dem eingangsseitigen Anschluß und dem ausgangsseitigen Anschluß des zweiten Inverters 11 ein Kurzschluß auf, wodurch der zweite Inverter 11 eine zweite Schwellenspannung VLT11 abgibt. Da der erste Schalter 1 auf EIN steht, wird die analoge Eingangssignalspannung V_in durch den ersten Schalter 1 hindurchgeleitet und an den eingangsseitigen Anschluß des ersten Kondensators C1 angelegt. Da der zweite Schalter 2 ebenfalls auf EIN steht, wird die vergleichende Referenzspannung V_ref durch den zweiten Schalter 2 geleitet und an den eingangsseitigen Anschluß des zweiten Kondensators C2 angelegt. Der eingangsseitige Anschluß und der ausgangsseitige Anschluß des ersten Kondensators C1 werden mit der Analog-Eingangssignalspannung V_in bzw. der dritten logischen Schwellenspannung VLT17 beaufschlagt. Somit wird der erste Kondensator C1 durch eine Spannung vorgespannt, die der Differenz zwischen der Analog-Eingangssignalspannung V_in und der dritten logischen Schwellenspannung VLT17 entspricht. Dies bedeutet, daß der erste Kondensator C1 ein Abtasten/Sampling des Unterschiedes zwischen der Analog-Eingangssignalspannung V_in und der dritten logischen Schwellenspannung VLT17 durchführt. Der eingangsseitige Anschluß und der ausgangsseitige Anschluß des zweiten Kondensators C2 werden mit der Analog-Eingangssignalspannung V_in bzw. der vierten logischen Schwellenspannung VLT18 beaufschlagt. Und zwar wird der zweite Kondensator C2 durch eine Spannung vorgespannt, die dem Unterschied zwischen der Analog-Eingangssignalspannung V_in und der vierten logischen Schwellenspannung VLT18 entspricht. Dies bedeutet, daß der zweite Kondensator C2 ein Abtasten/Sampling des Unterschiedes zwischen der Analog-Eingangssignalspannung V_in und der vierten logischen Schwellenspannung VLT18 durchführt. Der eingangsseitige Anschluß und der ausgangsseitige Anschluß des dritten Kondensators C3 werden mit den dritten bzw. ersten logischen Schwellenspannungen VLT17 bzw. VLT10 beaufschlagt. Und zwar ist der dritte Kondensator C3 durch eine Spannung vorgespannt, die dem Unterschied zwischen den dritten bzw. ersten logischen Schwellenspannungen VLT17 bzw. VLT10 entspricht. Dies bedeutet, daß der dritte Kondensator C3 ein Abtasten/Sampling der Differenz zwischen den dritten und ersten logischen Schwellenspannungen VLT17 und VLT10 durchführt. Der eingangsseitige Anschluß und der ausgangsseitige Anschluß des vierten Kondensators C4 werden mit den vierten bzw. zweiten logischen Schwellenspannungen VLT18 bzw. VLT11 beaufschlagt. Und zwar ist der vierte Kondensator C4 durch eine Spannung vorgespannt, die dem Unterschied zwischen den vierten und zweiten logischen Schwellenspannungen VLT18 und VLT11 entspricht. Dies bedeutet, daß der vierte Kondensator C4 ein Abtasten/Sampling der Differenz zwischen den vierten und zweiten logischen Schwellenspannungen VLT18 und VLT11 durchführt.
Im zweiten Abschnitt schalten die ersten und zweiten Schalter 1 und 2 auf AUS, um das Anliegen der Analog-Eingangssignalspannung V_in und der vergleichenden Referenzspannung V_refan den ersten bzw. zweiten Kondensatoren C1, C2 zu unterbrechen. In der Folge schalten die achten und neunten Schalter 13 und 14 auf AUS, wodurch beide Kurzschlüsse zwischen dem eingangsseitigen Anschluß und dem ausgangsseitigen Anschluß der dritten und vierten Inverter 17 und 18 unterbrochen werden. Weiter schalten die vierten und fünften Schalter 4 und 5 auf AUS, wodurch beide Kurzschlüsse zwischen den eingangsseitigen und ausgangsseitigen Anschlüssen der ersten und zweiten Inverter 10 und 11 unterbrochen werden. Während des zweiten Abschnittes bleiben die dritten, sechsten und siebten Schalter 3, 6 und 7 im AUS-Zustand.
In dem dritten Abschnitt schaltet der Schalter 3 EIN, um ein Kurzschließen zwischen den eingangsseitigen Anschlüssen der ersten und zweiten Kondensatoren C1 und C2 hervorzurufen, um die Ladungen wieder auf die ersten und zweiten Kondensatoren C1 und C2 zu verteilen. Wie vorstehend beschrieben, wird in den genannten ersten und zweiten Abschnitten an die eingangsseitigen Anschlüsse der ersten und zweiten Kondensatoren C1 und C2 die Analog-Eingangssignalspannung V_in und die vergleichsweise Referenzspannung V_ref angelegt. Nachdem der Schalter 3 auf EIN geschaltet ist, um den Kurzschluß zwischen den eingangsseitigen Anschlüssen der ersten und zweiten Kondensatoren C1 und C2 im dritten Zeitabschnitt zu bilden, werden die Analog-Eingangssignalspannung V_in des eingangsseitigen Anschlusses des ersten Kondensators C1 und die vergleichende Referenzspannung V_ref des ausgangsseitigen Anschlusses des zweiten Kondensators C2 auf eine Zwischenspannung zwischen der Analog-Eingangssignalspannung V_in und der Vergleichs-Referenzspannung V_ref geändert. Eine solche Potentialänderung der eingangsseitigen Anschlüsse der ersten und zweiten Kondensatoren C1 und C2 ruft eine Potentialänderung an den ausgangsseitigen Anschlüssen der ersten und zweiten Kondensatoren C1 und C2 hervor. Eine solche Potentialänderung an den ausgangsseitigen Anschlüssen der ersten und zweiten Kondensatoren C1 und C2 ruft eine Potentialänderung an den Eingangsanschlüssen der dritten und vierten Inverter 17 und 18 hervor. Eine solche Potentialänderung an den Eingangsanschlüssen der dritten und vierten Inverter 17 und 18 verursacht eine Potentialänderung an den Ausgangsanschlüssen der dritten und vierten Inverter 17 und 18. Eine solche Potentialänderung an den Ausgangsanschlüssen der dritten und vierten Inverter 17 und 18 verursacht eine Potentialänderung an den Eingangsanschlüssen der dritten und vierten Kondensatoren C3 und C4. Eine solche Potentialänderung an den eingangsseitigen Anschlüssen der dritten und vierten Kondensatoren C3 und C4 ruft eine Potentialänderung an den ausgangsseitigen Anschlüssen der dritten und vierten Kondensatoren C3 und C4 hervor. Eine solche Potentialänderung an den ausgangsseitigen Anschlüssen der dritten und vierten Kondensatoren C3 und C4 ruft eine Potentialänderung an den Eingangsanschlüssen der ersten und zweiten Inverter 10 und 11 hervor, während die Potentialänderung an den Eingangsanschlüssen der ersten und zweiten Inverter 10 und 11 eine Potentialänderung an den Ausgangsanschlüssen der ersten und zweiten Inverter 10 und 11 verursacht.
Wenn beispielsweise die Analog-Eingangssignalspannung V_in höher als die Vergleichs-Referenzspannung V_ref ist, so fällt das Potential des eingangsseitigen Anschlusses des ersten Kondensators C2 von der Analog-Eingangssignalspannung V_in auf das Zwischenpotential ab, indem der dritte Schalter 3 auf EIN schaltet. Dieser Potentialabfall an dem eingangsseitigen Anschluß des ersten Kondensators C1 verursacht einen Potentialabfall an dem ausgangsseitigen Anschluß des ersten Kondensators C1, wobei dieser Abfall den gleichen Potentialabfall am Eingangsanschluß des dritten Inverters 17 verursacht. Dieser letztere Potentialabfall verursacht einen Potentialanstieg an dem Ausgangsanschluß des dritten Inverters 17, wobei dieser Anstieg den gleichen Potentialanstieg an dem eingangsseitigen Anschluß des dritten Kondensators C3 sowie dieser Anstieg wiederum einen Potentialanstieg an dem ausgangsseitigen Anschluß des dritten Kondensators C3 verursacht. Dieser letztgenannte Anstieg verursacht den gleichen Potentialanstieg an dem Eingangsanschluß des ersten Inverters 10, was wiederum einen Potentialabfall am Ausgangsanschluß des ersten Inverters 10 verursacht.
Andererseits steigt das Potential des eingangsseitigen Anschlusses des zweiten Kondensators C2 von der Vergleichs-Referenzspannung V_ref auf das Zwischenpotential, wenn der dritte Schalter 3 auf EIN geschaltet wird. Dieser Potentialanstieg an dem eingangsseitigen Anschluß des zweiten Kondensators C2 verursacht einen Potentialanstieg an dem ausgangsseitigen Anschluß des zweiten Kondensators C2. Dieser Potentialanstieg des ausgangsseitigen Anschlusses des zweiten Kondensators C2 verursacht den gleichen Potentialanstieg an dem Eingangsanschluß des vierten Inverters 18. Dieser Potentialanstieg an dem Eingangsanschluß des vierten Inverters 18 verursacht einen Potentialabfall an dem Ausgangsanschluß des vierten Inverters 18, wobei dieser Potentialabfall den gleichen Potentialabfall an dem eingangsseitigen Anschluß des vierten Kondensators C4 verursacht. Dieser letztgenannte Potentialabfall verursacht einen Potentialabfall an dem ausgangsseitigen Anschluß des vierten Kondensators C4, was seinerseits den gleichen Potentialabfall an dem eingangsseitigen Anschluß des zweiten Inverters 11 verursacht. Dieser letztere Abfall verursacht einen Potentialanstieg an dem Ausgangsanschluß des zweiten Inverters 11.
Wenn hingegen die Analog-Eingangssignalspannung V_in niedriger als die vergleichende Referenzspannung V_ref ist, so steigt das Potential des eingangsseitigen Anschlusses des ersten Kondensators C1 von der Analog-Eingangssignalspannung V_in auf das Zwischenpotential, wenn der dritte Schalter 3 auf EIN geschaltet wird. Dieser Potentialanstieg an dem eingangsseitigen Anschluß des ersten Kondensators C1 verursacht einen Potentialanstieg an dem ausgangsseitigen Anschluß des ersten Kondensators C1, was den gleichen Potentialanstieg an dem Eingangsanschluß des dritten Inverters 17 verursacht. Dieser Potentialanstieg an dem Eingangsanschluß des dritten Inverters 17 verursacht einen Potentialabfall an dem Ausgangsanschluß des dritten Inverters 17, wobei dieser Potentialabfall den gleichen Potentialabfall an dem eingangsseitigen Anschluß des dritten Kondensators C3 verursacht. Dieser Abfall seinerseits verursacht einen Potentialabfall an dem ausgangsseitigen Anschluß des dritten Kondensators C3, was den gleichen Potentialabfall an dem eingangsseitigen Anschluß des ersten Inverters 10 verursacht. Dieser letztere Abfall verursacht einen Potentialanstieg an dem Ausgangsanschluß des ersten Inverters 10.
Auf der anderen Seite fällt das Potential des eingangsseitigen Anschlusses des zweiten Kondensators C2 von der Vergleichs-Referenzspannung V_ref auf das Zwischenpotential ab, wenn der dritte Schalter 3 auf EIN geschaltet wird. Dieser Potentialabfall an dem eingangsseitigen Anschluß des zweiten Kondensators C2 verursacht einen Potentialabfall an dem ausgangsseitigen Anschluß des zweiten Kondensators C2, wobei dieser Abfall den gleichen Potentialabfall an dem Eingangsanschluß des vierten Inverters 18 hervorruft. Dieser an dem Eingangsanschluß des vierten Inverters 18 auftretende Potentialabfall verursacht einen Potentialanstieg an dem Ausgangsanschluß des vierten Inverters 18, was den gleichen Potentialanstieg an dem eingangsseitigen Anschluß des vierten Kondensators C4 hervorruft. Dieser an dem eingangsseitigen Anschluß des vierten Kondensators C4 erscheinende Potentialanstieg bewirkt einen Potentialanstieg an dem ausgangsseitigen Anschluß des vierten Kondensators C4, wobei dieser Anstieg seinerseits den gleichen Potentialanstieg an dem Eingangsanschluß des zweiten Inverters 11 verursacht. Dieser an dem Eingangsanschluß des zweiten Inverters 11 erscheinende Potentialanstieg verursacht einen Potentialabfall an dem Ausgangsanschluß des zweiten Inverters 11.
Im vierten Abschnitt schalten die sechsten und siebten Schalter 6 und 7 auf EIN, um die positive Feedback-Schaltung zu bewirken oder zu bilden. Die ersten, zweiten, vierten, fünften, achten und neunten Schalter 1, 2, 4, 5, 13 und 14 bleiben AUS, während der dritte Schalter 3 auf EIN bleibt. In den obigen ersten bis dritten Abschnitten ist der Ausgangsanschluß des zweiten Inverters 11 von dem Eingangsanschluß des ersten Inverters 10 getrennt, und auch der Ausgangsanschluß des ersten Inverters 10 ist von dem Eingangsanschluß des zweiten Inverters 11 getrennt. Im vierten Abschnitt ist jedoch der Ausgangsanschluß des zweiten Inverters 11 mit dem Eingangsanschluß des ersten Inverters 10 geschaltet, und auch der Ausgangsanschluß des ersten Inverters 10 ist mit dem Eingangsanschluß des zweiten Inverters 11 geschaltet. Folglich wird der Ausgang von dem ersten Inverter 10 durch den siebten Schalter 7 an den Eingangsanschluß des zweiten Inverters 11 geführt. Der Ausgang von dem zweiten Inverter 11 wird durch den sechsten Schalter 6 an den Eingangsanschluß des ersten Inverters 10 geführt. Diese positive Rückkopplungsschaltung verstärkt die Ausgänge von den ersten und zweiten Invertern 10 und 11. Die verstärkten Ausgänge werden von der Datenverriegelungsschaltung 12 abgerufen.
Wenn die Analog-Eingangssignalspannung V_in höher als die Vergleichs-Referenzspannung V_ref ist, tritt in dem obigen dritten Abschnitt ein Potentialanstieg an dem Eingangsanschluß des ersten Inverters 10 auf, während an dem Ausgangsanschluß des ersten Inverters 10 ein Potentialabfall auftritt. Andererseits tritt an dem Eingangsanschluß des zweiten Inverters 11 ein Potentialabfall auf, während an dem Ausgangsanschluß des zweiten Inverters 11 ein Potentialanstieg auftritt. In dem vierten Abschnitt schalten die sechsten und siebten Schalter 6 und 7 auf EIN, um die positive Feedback-Schaltung auszubilden. Folglich verursacht ein an dem Ausgangsanschluß des ersten Inverters 10 auftretender Potentialabfall einen Potentialabfall an dem Eingangsanschluß des zweiten Inverters 11. Dieser Potentialabfall verursacht einen Potentialanstieg an dem Ausgangsanschluß des zweiten Inverters 11. Dieser letztere Potentialanstieg wird dem Potentialanstieg überlagert, der von dem Potentialanstieg des ausgangsseitigen Anschlusses des zweiten Inverters 11 verursacht ist, wodurch der Potentialan stieg an dem Ausgangsanschluß des zweiten Inverters 11 verstärkt wird. Im Ergebnis wird der verstärkte Potentialanstieg, der an dem Ausgangsanschluß des zweiten Inverters 11 auftritt, in die Datenverriegelungsschaltung 11 abgerufen.
Andererseits tritt an dem Eingangsanschluß des ersten Inverters 10 ein Potentialanstieg auf, während an dem Ausgangsanschluß des ersten Invertes 10 ein Potentialabfall auftritt. Im vierten Abschnitt schalten die sechsten und siebten Schalter 6 und 7 auf EIN, um die positive Feedback-Schaltung zu bilden. Im Ergebnis verursacht der am Ausgangsanschluß des zweiten Inverters aufgetretene Potentialanstieg den Potentialanstieg des Eingangsanschlusses des ersten Inverters 10. Dieses verursacht einen Potentialabfall an dem Ausgangsanschluß des ersten Inverters 10. Dieser Potentialabfall wird auf den Potentialabfall, der von dem Potentialabfall des ausgangsseitigen Anschlusses des ersten Inverters verursacht ist, überlagert, wodurch der Potentialabfall an dem Ausgangsanschluß des ersten Inverters 10 verstärkt wird. Im Ergebnis wird der verstärkte Potentialabfall, der am Ausgangsanschluß des ersten Inverters 10 auftritt, in die Datenverriegelungsschaltung 12 abgerufen.
Wenn jedoch die Analog-Eingangssignalspannung V_in niedriger als die Vergleichs-Referenzspannug V_ref ist, tritt in dem obigen dritten Abschnitt der Potentialabfall am Eingangsanschluß des ersten Inverters 10 auf, während der Potentialanstieg an dem Ausgangsanschluß des ersten Inverters 10 auftritt. Andererseits tritt an dem Eingangsanschluß des zweiten Inverters 11 ein Potentialanstieg auf, während an dem Ausgangsanschluß des zweiten Inverters 11 ein Potentialabfall erscheint. In dem vierten Abschnitt schalten die sechsten und siebten Schalter 6 und 7 auf EIN, um die positive Rückkopplungsschaltung zu bilden. Im Ergebnis verursacht der an dem Ausgangsanschluß des ersten Inverters 10 auftretende Potentialanstieg den Potentialanstieg des Eingangsanschlusses des zweiten Inverters 11. Dies verursacht einen Potentialabfall an dem Ausgangsanschluß des zweiten Inverters 11. Dieser an dem Ausgangsanschluß des zweiten Inverters 11 auftretende Potentialabfall wird dem Potentialabfall, der vom Potentialabfall des ausgangsseitigen Anschlusses des zweiten Inverters 11 verursacht wird, überlagert, wodurch der Potentialabfall an dem Ausgangsanschluß des zweiten Inverters 11 verstärkt wird. Im Ergebnis wird der verstärkte Potentialabfall, der am Ausgangsanschluß des zweiten Inverters 11 auftritt, in die Datenverriegelungsschaltung 12 abgerufen.
Andererseits erscheint der Potentialabfall an dem Eingangsanschluß des ersten Inverters 10, während der Potentialanstieg an dem Ausgangsanschluß des ersten Inverters 10 auftritt. Im vierten Abschnitt schalten die sechsten und siebten Schalter 6 und 7 auf EIN, um die positive Rückkopplungsschaltung zu bilden. Im Ergebnis verursacht der Potentialabfall, der an dem Ausgangsanschluß des zweiten Inverters 11 auftritt, den Potentialabfall des Eingangsanschlusses des ersten Inverters 10. Dieses verursacht einen Potentialanstieg am Ausgangsanschluß des ersten Inverters 10, wobei dieser Potentialanstieg dem von dem Potentialanstieg des ausgangsseitigen Anschlusses des ersten Inverters 10 hervorgerufenen Potentialanstieg überlagert wird, wodurch der Potentialanstieg an dem Ausgangsanschluß des ersten Inverters 10 verstärkt wird. Im Ergebnis wird der verstärkte Potentialanstieg, der am Ausgangsanschluß des ersten Inverters 10 auftritt, in die Datenverriegelungsschaltung 12 abgerufen.
Danach verstärkt die obige positive Rückkopplungsschaltung die Ausgangsspannungen an den ersten und zweiten Invertern 10 und 11. Im vierten Abschnitt ruft die Datenverriegelungsschaltung 12 die verstärkten Ausgangsspannungen von den ersten und zweiten Invertern 10 und 11 zur Umwandlung in Logikniveaus und zum nachfolgenden Vergleich davon auf. Das Vergleichsergebnis erscheint am Ausgangsanschluß 15 des Chopper-Komparators.
Die folgende Beschreibung konzentriert sich auf den Betrieb des obigen Chopper-Komparators, wenn die Leistungsspannung durch Überlagerung von Störungen auf eine Energiequelle schwankt. Die Schwankung der Leistungsspannung verursacht eine Schwankung in den ersten, zweiten, dritten und vierten logischen Schwellenspannungen VLT10, VLT11, VLT17 und VLT18 der ersten, zweiten, dritten und vierten Inverter 10, 11, 17 bzw. 18. Diese logischen Schwellenspannungen werden in der gleichen Phase in fünfte, sechste, siebte und achte logische Schwellenspannungen VLT10', VLT11', VLT17' und VLT18' geändert. Die Differenz zwischen der fünften logischen Schwellenspannung VLT10 gegenüber der ersten logischen Schwellenspannung VLT10 weist die gleiche Polarität wie der Unterschied zwischen der sechsten logischen Schwellenspannung VLT11' gegenüber der zweiten logischen Schwellenspannung VLT11 auf. Und zwar werden die ersten und zweiten logischen Schwellenspannungen VLT10 und VLT11 in der gleichen Phase und in der gleichen Polarität in die fünften und sechsten logischen Schwellenspannungen VLT10 und VLT11 geändert. Während die ersten und zweiten Inverter 10 und 11 so ausgebildet waren, daß sie miteinander identisch sind, sind die ersten und zweiten logischen Schwellenspannungen VLT10 und VLT11 durch die Änderung im Herstellungsprozeß etwas verschieden voneinander, wobei aus diesem Grund die fünften und sechsten logischen Schwellenspannungen VLT10 und VLT11 der ersten und zweiten Inverter 10 und 11 ebenfalls etwas voneinander verschieden sind. Der dritte Inverter 17, der achte Schalter 13 und der erste Kondensator C1 sind in Form einer Spannungsverstärkungsschaltung ausgebildet. Der vierte Inverter 18, der neunte Schalter 14 und der zweite Kondensator C2 sind in der Form einer Spannungsverstärkungsschaltung aufgebaut. Diese Spannungsverstärkungsschaltungen führen eine Verstärkung des Unterschiedes zwischen der Analog-Eingangssignalspannung V_in und der Vergleichs-Referenzspannung V_ref durch. In dem dritten Abschnitt schaltet jedoch der dritte Schalter auf EIN, um einen Kurzschluß zwischen den eingangsseitigen Anschlüssen der ersten und zweiten Inverter 10 und 11 aufzubauen, wodurch die ausgangsseitigen Anschlüsse der ersten und zweiten Kondensatoren C1 und C2 eine Potentialänderung als Reaktion auf die Potentialänderung an den eingangsseitigen Anschlüssen der ersten und zweiten Kondensatoren C1 und C2 entsprechend dem Unterschied zwischen der verstärkten Analog-Eingangssignalspannung V_in und der verstärkten Vergleichs-Referenzspannung V_ref aufweisen. Demgemäß wäre selbst dann, wenn die Änderung in den logischen Schwellenspannungen der ersten und zweiten Inverter 10 und 11, verursacht durch die Änderung in der Leistungsspannung der Energiequelle, größer als der Unterschied zwischen der Analog-Eingangssignalspannung V_in und der Vergleichs-Referenzspannung V_ref wäre, das Verhältnis davon, ob der Ausgang von dem ersten Inverter 10 höher oder niedriger als der Ausgang von dem zweiten Inverter 11 ist, das gleiche, als wenn keine Spannungsänderung an den ersten und zweiten logischen Schwellenspannungen VLT10 und VLT11 aufträte. Im vierten Abschnitt schalten die sechsten und siebten Schalter 6 und 7 auf EIN, um die positive Rückkopplungsschaltung zu bilden. Das Verhältnis davon, ob der Ausgang aus dem ersten Inverter 10 höher oder niedriger als der Ausgang von dem zweiten Inverter 11 ist, wäre dann das gleiche, als wenn keine Spannungsänderung an den ersten und zweiten logischen Schwellenspannungen VLT10 und VLT11 aufträte. Weiterhin reduziert die obige Spannungsverstärkungsschaltung die kritische Spannungsdifferenz zwischen der Analog-Eingangssignalspannung V_in und der Vergleichs-Referenzspannung V_ref, wobei der Chopper-Komparator die beabsichtigte Vergleichsoperation ermöglicht, wenn der Unterschied zwischen der Analog-Eingangssignalspannung V_in und der Vergleichs-Referenzspannung V_ref nicht niedriger als die kritische Spannungsdifferenz ist. Die obigen Spannungsverstärkungsschaltungen können den Einfluß der Änderungen der logischen Schwellenspannungen der Inverter um eine reziproke Zahl des Verstärkungswerts der Spannungsverstärkungsschaltungen verringern. Der obige neue Chopper-Komparator zeigt im Betrieb keine Fehlfunktion, selbst wenn die ersten und zweiten logischen Schwellenspannungen VLT10 und VLT11 durch die Schwankung in der Spannung der Energiequelle stark schwanken. Weiterhin verkürzt die positive Rückkopplungsschaltung den Zeitabschnitt, in dem Ausgänge von den Invertern sich auf den Zwischenspannungsniveaus befinden, selbst wenn der Unterschied zwischen der Analog-Eingangssignalspannung V_in und der Vergleichs-Referenzspannung V_ref klein ist. Das Verkürzen des Zeitabschnitts, in dem sich die Ausgänge von den Invertern auf den Zwischenspannungsniveaus befinden, verursacht eine Reduzierung im Durchschlagstrom der ersten und zweiten Inverter 10 und 11. Dies ermöglicht es, daß der Chopper-Komparator bei relativ geringem Stromverbrauch und bei relativ hoher Geschwindigkeit eine Vergleichsoperation zwischen der Analog-Eingangssignalspannung V_in und der Vergleichs-Referenzspannung V_ref durchführen kann, selbst wenn der Unterschied zwischen der Analog-Eingangssignalspannung V_in und der Vergleichs-Referenzspannung V_ref gering ist.

Claims

Chopper(Zerhacker)-Komparatoreinheit umfassend eine Spannungsabtastschaltung zum Vergleichen einer analogen Eingangssignalspannung und einer Vergleichsreferenzspannung, wobei die Spannungsabtastschaltung umfaßt: Erste und zweite Eingangsanschlüsse (8, 9), die vorgesehen sind, um die analoge Eingangssignalspannung (V_in) bzw. die Vergleichsreferenzspannung (V_ref) zu empfangen; einen ersten Kondensator (C1) mit einem ersten eingangsseitigen Anschluß, der durch einen ersten Schalter (1) mit dem ersten Eingangsanschluß (8) gekoppelt ist; einen zweiten Kondensator (C2) mit einem zweiten eingangsseitigen Anschluß, der durch einen zweiten Schalter (2) mit dem zweiten Eingangsanschluß (9) gekoppelt ist; einen dritten Schalter (3), der zwischen den ersten und zweiten eingangsseitigen Anschlüssen der ersten und zweiten Kondensatoren (C1, C2) vorgesehen ist; einen ersten Inverter (10) mit einem Eingangsanschluß, der mit einem ersten Ausgangsanschluß des ersten Kondensators (C1) gekoppelt ist, und einem Ausgangsanschluß, der mit dem Eingangsanschluß des ersten Inverters durch einen vierten Schalter (4) gekoppelt ist; einen zweiten Inverter (11) mit einem Eingangsanschluß, der mit einem zweiten Ausgangsanschluß des zweiten Kondensators (C2) gekoppelt ist, und einem Ausgangsanschluß, der mit dem Eingangsanschluß des zweiten Inverters durch einen fünften Schalter (5) gekoppelt ist; wobei der Aufbau der Schaltung derart ist, daß, nachdem die ersten und zweiten Schalter (1, 2) in einen AUS-Zustand geschaltet haben, um das Anlegen der analogen Eingangssignalspannung und der Vergleichsreferenzspannung an die ersten bzw. zwei ten Kondensatoren (C1, C2) zu unterbrechen, der dritte Schalter (3) in den EIN-Zustand schaltet, um einen Kurzschluß zwischen den ersten und zweiten eingangsseitigen Anschlüssen der ersten und zweiten Kondensatoren (C1, C2) zu bilden; gekennzeichnet durch einen sechsten Schalter (6), der zwischen dem Eingangsanschluß des ersten Inverters (10) und dem Ausgangsanschluß des zweiten Inverters (11) gekoppelt ist; und einen siebten Schalter (7), der zwischen dem Eingangsanschluß des zweiten Inverters (11) und dem Ausgangsanschluß des ersten Inverters (10) gekoppelt ist.
Chopper-Komparatoreinheit nach Anspruch 1, weiter gekennzeichnet durch erste und zweite Spannungsverstärkungsschaltkreise (13, 14, 17, 18, C3, C4), die mit ersten und zweiten ausgangsseitigen Anschlüssen der ersten und zweiten Kapazitäten (C1, C2) geschaltet sind, um Spannungen zu verstärken, die an den ersten und zweiten ausgangsseitigen Anschlüssen der ersten und zweiten Kapazitäten (C1, C2) auftreten.
Chopper-Komparatoreinheit nach Anspruch 1, weiter gekennzeichnet durch erste und zweite Spannungsverstärkungsschaltkreise (13, 14, 17, 18, C3, C4), die mit ersten und zweiten ausgangsseitigen Anschlüssen der ersten bzw. zweiten Kondensatoren gekoppelt sind, um Spannungen zu verstärken, die an den ersten und zweiten ausgangsseitigen Anschlüssen auftreten; und eine Datenverriegelungsschaltung (12), die mit den ersten und zweiten Ausgangsanschlüssen der ersten bzw. zweiten Spannungsverstärkungsschaltungen gekoppelt ist.