CN101030771A

CN101030771A - 一种迟滞型比较器

Info

Publication number: CN101030771A
Application number: CN 200610008069
Authority: CN
Inventors: 陈议诚; 萧皓元
Original assignee: Holtek Semiconductor Inc
Current assignee: Holtek Semiconductor Inc
Priority date: 2006-02-28
Filing date: 2006-02-28
Publication date: 2007-09-05
Anticipated expiration: 2026-02-28
Also published as: CN101030771B

Abstract

本发明提供一种具有低转态区间中心偏移特性的迟滞型比较器，包括第一切换装置、差动放大器、第二切换装置、一般比较器、第一反相器及第二反相器，其中该差动放大器具有一个偏移电压、第一非反相端及第一反相端，该第一非反相端通过该第一切换装置接收非反相输入信号或反相输入信号，该反相端通过该第一切换装置接收该反相输入信号或该非反相输入信号，并输出差动非反相输出信号及差动反相输出信号。通过实施，最终输出信号的迟滞中心的位置偏移量可以达最小化，从而可应用于特定需要的电路中，提高该电路的稳定性。

Description

一种迟滞型比较器

技术领域

本发明涉及一种比较器，尤其涉及一种迟滞型比较器。

背景技术

比较器是一种用于信号比较的重要且常用的电子元件，其用于处理各种信号电压或电流的比较工作。如迟滞比较器，其输出特性曲线中有一迟滞区间，通常情况下，该迟滞区间的中心一般都是会偏移的。然而，迟滞区间的中心位置仍以不偏移为佳，即迟滞区间中心位置应在零点(即两输入差为零)附近，因偏移的迟滞区间中心位置会让某些应用电路失去其原有效能，定电流充电电路即为其中一例。请参阅图1及图2，其为一个一般迟滞型比较器的电路图及迟滞区间示意图。如图所示，该电路10上有两个操作电压VDD及VSS，一偏压BIAS提供于一晶体管Q1上，二输入INN及INP在输入该电路后由输出端OUT输出，所得到的输出波形有一迟滞区间H，输入信号差INP-INN为0的虚线并不在迟滞区间H的中心位置上，即该二输入INP及INN之一者需大于另一者加上一特定值才能使输出OUT转态，也就是说，该另一者则须较该者减去另一特定值为小方可使输出OUT转态。

因此，目前确实需有一种迟滞型比较器，其具有低转态区间中心偏移特性，使其得以用于应用电路中而不影响该应用电路的原有功能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种具有低转态区间中心偏移特性的迟滞型比较器。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：提供一种具有低转态区间中心偏移特性的迟滞型比较器，包括第一切换装置、差动放大器、第二切换装置、一般比较器、第一反相器及第二反相器，其中该差动放大器具有一个偏移电压、第一非反相端及第一反相端，该第一非反相端通过该第一切换装置接收非反相输入信号或反相输入信号，该反相端通过该第一切换装置接收该反相输入信号或该非反相输入信号，并输出差动非反相输出信号及差动反相输出信号。该一般比较器具有第二非反相端及第二反相端，该第二非反相端通过该第二切换装置接收该差动非反相输出信号或该差动反相输出信号，该第二反相端通过该第二切换装置接收该差动反相输出信号或该差动非反相输出信号，并输出一个过渡输出信号。该第一反相器连接并反相该过渡输出信号，而得到一个第一控制信号，该第二反相器则连接该第一反相器，并反相该第一控制信号而得到一个第二控制信号，该第一及第二控制信号同时用以控制该第一及第二切换装置，且该第二控制信号为最终输出信号。

可选地，该第一及第二开关装置分别具有第一至第四开关及第五至第八开关，该第一控制信号控制该第一、三、五、七开关的启闭，该第二控制信号则用以控制该第二、四、六、八开关的启闭，从而使该最终输出信号的迟滞区间的中心点偏移量最小。

本发明的有益效果是：通过上述具有低转态区间中心偏移特征的迟滞型比较器的实施，最终输出信号的迟滞中心的位置偏移量可以达最小化，从而可应用于特定需要的电路中，提高该电路的稳定性。

附图说明

图1为现有的迟滞型比较器的电路图；

图2为现有的迟滞区间说明图；

图3为本发明迟滞型比较器的电路示意图；

图4为图3所述电路的实际实施电路图；；

图5为图3所述电路的迟滞区间说明图；

图6为具有本发明低转态区间中心偏移迟滞型比较器的定电流充电电路的电路图；

图7为图6所述电路的感测电压波动范围说明图。

具体实施方式

本发明揭露一种低转态区间中心偏移迟滞型比较器，其内容将通过较佳实施方式说明如下，熟习同领域技术之人士可以根据该等内容而执行本发明，而该等实施例仅为其中之较佳者，本发明的实施并非仅限于该等较佳实施例。

请参照图3，其为本发明低转态区间中心偏移迟滞型比较器的电路示意图。如图2所示，该低转态区间中心偏移迟滞型比较器20包含第一切换装置21、差动放大器22、第二切换装置23、一般比较器24、第一反相器25及第二反相器26，其中差动放大器22具有一个非反相端及一个反相端，且该非反相端具有一个偏移电压Vos。输入信号INP经由该第一切换装置21输入至该差动放大器22的非反相端，另一输入信号INN则经由该第一切换装置输入至该差动放大器22的反相端。接着，差动放大器22输出一个差动非反相输出信号及一个差动反相输出信号。之后，该差动非反相及反相输出信号分别经由该第二切换装置23输入至该比较器24的非反相输入端及反相输入端，该比较器24并输出一个过渡输出信号。接着，该过渡输出信号经过该第一反相器25输出第一控制信号，该第二反相器26并对该第一控制信号加以反相成为第二控制信号，且第一及第二控制信号联合用以控制该第一及第二切换装置的启闭，其中，该被输出的第二控制信号即为最终输出信号OUT。

如上所述，第一切换装置21包括第一至第四开关，第二切换装置23则包括第五至第八开关。其中，第一开关21-1接收非反相输入信号INP，并与差动放大器22的非反相端相接；第二开关21-2接收该非反相输入信号，并与差动放大器22的反相端相接；第三开关21-3接收该反相输入信号INN，并与差动放大器22的反相端相接；第四开关21-4接收该反相输入信号，并与差动放大器22的非反相端相接；第五开关23-1接收差动放大器22的差动非反相输出信号，并与比较器24的非反相端相接；第六开关23-2接收差动放大器22的差动非反相输出信号，并与比较器24的反相端相接；第七开关23-3接收差动放大器22的差动反相输出信号，并与比较器24的反相端相接；而第八开关23-4则接收差动放大器22的差动反相输出信号，并与比较器24的非反相端相接。其中，该第一、第三、第五及第七开关21-1、21-3、23-1及23-3的启闭为第一控制信号控制，而第二、第四、第六及第八开关21-2、21-4、23-2及23-4的启闭为第二控制信号控制，如此，即能使该最终输出信号的迟滞区间的中心点偏移量最小。

更详而言之，当INP＜INN-Vos时，第一反相器25的输出值为1，使得第一、第三、第五及第七开关21-1、21-3、23-1及23-3被开启(即短路)，而第二反相器26的输出值为0，使得第二、第四、第六及第八开关21-2、21-4、23-2及23-4被关闭(即开路)。由于差动放大器22的非反相端有偏移电压Vos，故比较器24只有在输入信号INP增加至INP＝INN+Vos时才会转态为1。当INP＞INN+Vos时，第一反相器25的输出值为0，使得第一、第三、第五及第七开关21-1、21-3、23-1及23-3被关闭(即开路)，而第二反相器26的输出值为1，使得第二、第四、第六及第八开关21-2、21-4、23-2及23-4被开启(即短路)。由于差动放大器22的非反相端有偏移电压Vos，故比较器24只有在输入信号INP减小至INP＝INN-Vos时才会转态为0。由上述说明可知，迟滞区间中心点的偏移量可近似为零。

请参照图4及图5，其为本发明低转态区间中心偏移迟滞型比较器的实际电路图及迟滞区间说明图。如图4所示，该迟滞型比较器的迟滞区间相对于输入信号INP-INN差为零对称，即迟滞区间在输入信号INP＝INN的曲线两侧上均具有该偏移量Vos大小的宽度。因此，本发明迟滞型比较器具有最低转态区间中心偏移量。

请参照图6，其为具本发明低转态区间中心偏移迟滞型比较器的定电流充电电路的电路图。如图6所示，该定电流充电电路40包括本发明所述的低转态区间中心偏移迟滞型比较器41、双载子晶体管Q1、电阻R1、场效晶体管Q2、电感L、电容C、电阻Rc及充电电池42。在VCC操作电压下，一个正相输入电压信号Vref自该迟滞型比较器41的非反相端输入，场效晶体管Q2被提供以一个特定工作电压VCC，充电电池42因此被充电，其平均充电电流Ic＝Vc/Rc＝(Vref-Vc_os)/Rc，其中Vc为感测电压，用以指出充电电流Ic；偏移电压Vc_os表示迟滞区间中心位置偏移量。由于定电流充电电路40被预期以Vref/Rc大小的电流Ic充电，即平均电流误差为-Vc_os/Rc，故偏移电压Vc_os越小越佳。请再参照图7，其为图6所示电路的电压的波动示意图，其中显示Vc的波动范围为该迟滞型放大器41的迟滞区间。

通过上述低转态区间中心偏移迟滞型放大器的实施，其输出信号的迟滞中心位置偏移量确实能达最小化，故，适合应用于有特定需要的电路中。

本发明所揭示的技术方案可被熟悉该项技术的人员进行修改，但皆不脱离如权利要求的保护范围。举例而言，虽上述说明以迟滞型电压比较器为例说明，但实际上迟滞型电流比较器亦可以相同原理而实现，另外，所述非反相端的偏移电压或电流可为差动放大器内部的电压或电流，亦可为外界施加的电压或电流，甚至可以为任何等效于其二输入端上的不对称性及差异性的电压或电流。

Claims

1.一种迟滞型电压比较器，其特征在于，所述迟滞型电压比较器包括：

第一切换装置；

差动放大器，所述差动放大器具有第一非反相端及第一反相端，所述第一反相端具有一个偏移电压，并通过所述第一切换装置接收一个非反相输入信号或一个反相输入信号，所述第一反相端通过所述第一切换装置接收所述反相输入信号或所述非反相输入信号，并输出一个差动非反相输出信号及一个差动反相输出信号；

第二切换装置；

一般比较器，所述比较器具有第二非反相端及第二反相端，所述第二非反相端通过所述第二切换装置接收所述差动非反相输出信号或所述差动反相输出信号，所述第二反相端通过所述第二切换装置接收所述差动反相输出信号或所述非反相输入信号，并输出一个过渡输出信号；

第一反相器，所述第一反相器连接于所述一般比较器，并反相所述过渡输出信号，以产生第一控制信号；及

第二反相器，所述第二反相器接收并反相该第一控制信号而成为第二控制信号，所述第二控制信号为最终输出信号；

其中，所述第一控制及第二控制信号联合控制所述第一及第二切换装置，从而使所述输出信号具有一个最低电压偏移迟滞区间。

2.如权利要求1所述的迟滞型电压比较器，其特征在于，所述第一切换装置包括：

第一开关，用于接收所述非反相输入信号，并与所述差动放大器的第一非反相端相连接；

第二开关，用于接收所述非反相输入信号，并与所述差动放大器的第一反相端相连接；

第三开关，用于接收所述反相输入信号，并与所述差动放大器的第一反相端相连接；及

第四开关，用于接收所述反相输入信号，并与所述差动放大器的第一非反相端相连接，且所述第二切换装置包括：

第五开关，用于接收所述差动放大器的差动非反相输出信号，并与所述比较器的第二非反相端相连接；

第六开关，用于接收所述差动放大器的差动非反相输出信号，并与所述比较器的第二反相端相连接；

第七开关，用于接收所述差动放大器的差动反相输出信号，并与所述比较器的第二反相端相连接；及

第八开关，用于接收所述差动放大器的差动反相输出信号，并与所述比较器的第二非反相端相连接；

其中，所述第一、第三、第五及第七开关受所述第一控制信号的控制而启闭，该第二、第四、第六及第八开关受该第二控制信号的控制而启闭。

3.如权利要求1所述的迟滞型电压比较器，其特征在于，所述偏移电压是于所述差动放大器内部产生的。

4.如权利要求1所述的迟滞型电压比较器，其特征在于，所述偏移电压是外加于所述差动放大器上的。

5.一种迟滞型电流比较器，包括：

第一切换装置；

差动放大器，所述差动放大器具有第一非反相端及第一反相端，所述第一非反相端具有一个偏移电流，并通过所述第一切换装置接收非反相输入信号或反相输入信号，所述第一反相端通过所述第一切换装置接收所述反相输入信号或所述非反相输入信号，并输出差动非反相输出信号及差动反相输出信号；

第二切换装置；

一般比较器，所述一般比较器具有第二非反相端及第二反相端，所述第二非反相端通过所述第二切换装置接收所述差动非反相输出信号或所述差动反相输出信号，所述第二反相端通过所述第二切换装置接收所述差动反相输出信号或所述非反相输入信号，并输出过渡输出信号；

第一反相器，所述第一反相器用于连接并反相所述过渡输出信号，以产生第一控制信号；及

第二反相器，所述第二反相器用于接收并反相所述第一控制信号而成为第二控制信号，所述第二控制信号为最终输出信号；

6.如权利要求5所述的迟滞型电流比较器，其特征在于，所述第一切换装置包括：

第一开关，用于接收该非反相输入信号，并与所述差动放大器之第二非反相端相连接；

第二开关，用于接收所述非反相输入信号，并与所述差动放大器的第二反相端相连接；

第三开关，用于接收所述反相输入信号，并与所述差动放大器的第二反相端相连接；及

第四开关，用于接收所述反相输入信号，并与所述差动放大器的第二非反相端相连接，且所述第二切换装置包括：

其中，所述第一、第三、第五及第七开关受所述第一控制信号的控制而启闭，所述第二、第四、第六及第八开关受所述第二控制信号的控制而启闭。

7.如权利要求5所述的迟滞型电流比较器，其特征在于，所述偏移电流是于所述差动放大器内部所产生的。

8.如权利要求5所述的迟滞型电流比较器，其特征在于，所述偏移电流是外加于所述差动放大器上的。