CN108649934A - 一种迟滞比较器电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种迟滞比较器电路，涉及集成电路技术领域。该电路包括差分运放子电路、电阻串子电路以及输出子电路，差分运放子电路包括连接于第一输入电压的第一场效应管、连接于第二输入电压的第二场效应管、连接于电阻串子电路的第三场效应管和第四场效应管；电阻串子电路包括可变电阻以及连接于可变电阻的开关切换子电路，开关切换子电路的输入端连接于输出子电路的输出端，开关切换子电路的输出端分别连接于第三场效应管和第四场效应管。本发明通过输出端向开关切换子电路发送反馈控制信号，以控制一对场效应管来确定固定的迟滞电平，同时，改变可变电阻的阻值得到不同的电压差，以获得不同的迟滞窗口，从而满足各种噪声环境的应用。
Description
技术领域
本发明涉及集成电路技术领域，特别是涉及一种迟滞比较器电路。
背景技术
随着模拟集成电路技术快速发展，高速、低功耗比较器得到广泛应用。比较器以模拟信号和参考电压作为输入，以只有高低电平的二值数字信号作为输出，可用作模拟电路和数字电路的接口电路。一般比较器在阈值电压附近的噪声影响很大，而迟滞比较器引入了正反馈，在阈值点处产生“迟滞”特性，具有很强的抗干扰能力。带有迟滞可编程的比较器在有些应用更具有很大优势，例如：血压峰值检测、电压检测等。但现有技术中的迟滞电平固定且单一，无法满足各种噪声环境的应用。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种迟滞比较器电路，旨在提供不同的迟滞电压。
为实现上述目的，本发明提供一种迟滞比较器电路，包括差分运放子电路、电阻串子电路以及输出子电路，所述差分运放子电路包括连接于第一输入电压的第一场效应管、连接于第二输入电压的第二场效应管、连接于所述电阻串子电路的第三场效应管和第四场效应管；
所述电阻串子电路包括可变电阻以及连接于所述可变电阻的开关切换子电路，所述开关切换子电路的输入端连接于所述输出子电路的输出端，所述开关切换子电路的输出端分别连接于所述第三场效应管和第四场效应管；所述可变电阻连接于电源，所述电源经过所述可变电阻以得到不同迟滞电压；
所述迟滞电压输入至所述第三场效应管和所述第四场效应管，以与输入所述第一场效应管和第二场效应管的输入电压进行比较，并输出比较结果至输出子电路，所述输出子电路的输出端发送所述比较结果至所述开关切换子电路，以交换与所述第三场效应管和所述第四场效应管的连接。
优选地，所述可变电阻的两个定片引脚端分别连接于电源和地端，其可变引脚端连接于开关切换子电路。
优选地，所述第一场效应管的栅极连接于第一输入电压，其源极与所述第二场效应管的源极相连，并连接于电源，其漏极连接于所述第三场效应管的漏极；所述第二场效应管的栅极连接于所述第二输入电压，其漏极连接于所述第四场效应管的漏极。
优选地，所述第三场效应管的栅极连接于所述开关切换子电路输出端以接收第一迟滞电压，其源极与所述第四场效应管的源极相连，并连接于电源，其漏极连接于所述第一场效应管的漏极；所述第四场效应管的栅极连接于所述开关切换子电路输出端以接收第二迟滞电压，其漏极连接于所述第二场效应管的漏极。
优选地，所述第一场效应管和第二场效应管还分别连接有第五场效应管、第六场效应管、第七场效应管和第八场效应管，所述第一场效应管的漏极与所述第三场效应管的漏极相连，并同时连接于所述第五场效应管的漏极、所述第六场效应管的漏极以及第七场效应管的栅极；所述第二场效应管的漏极与所述第四场效应管的漏极相连，并同时连接于所述第六场效应管的栅极、所述第七场效应管的漏极以及第八场效应管的漏极；
优选地，所述第五场效应管的源极、所述第六场效应管的源极、所述第七场效应管的源极以及第八场效应管的源极接地；所述第五场效应管的栅极连接于其漏极；所述第八场效应管的栅极连接于其漏极。
优选地，所述第五场效应管的栅极还连接于第九场效应管的栅极，所述第九场效应管的源极接地；所述第五场效应管和所述第九场效应管互为电流镜电路，用以将所述第五场效应管的电流镜像于所述第九场效应管；
所述第八场效应管的栅极还连接于第十场效应管的栅极，所述第十场效应管的源极接地；所述第八场效应管和所述第十场效应管互为电流镜电路，用以将所述第八场效应管的电流镜像于所述第十场效应管。
优选地，所述第九场效应管的漏极还连接于第十一场效应管的漏极，所述第十一场效应管的源极连接于电源，其栅极与漏极相连，并连接于第十二场效应管的栅极；所述第十二场效应管的源极连接于电源，其漏极连接于所述第十场效应管的漏极；所述第十一场效应管和所述第十二场效应管互为电流镜电路，用以将所述第十一场效应管的电流镜像于所述第十二场效应管。
优选地，所述输出子电路包括第十三场效应管、第十四场效应管、第十五场效应管和第十六场效应管；
所述第十三场效应管的栅极与所述第十四场效应管的栅极相连，并同时连接于所述第十场效应管的漏极和所述第十二场效应管的漏极；所述第十三场效应管与第十四场效应管的漏极相互连接，并同时连接于所述第十五场效应管和第十六场效应管的栅极；所述第十三场效应管和第十五场效应管的源极接地，所述第十四场效应管和第十六场效应管的源极接地；
所述第十五场效应管与所述第十六场效应管的漏极相连并连接于输出子电路的输出端。
本发明的技术方案通过输出端向开关切换子电路发送反馈控制信号，以控制一对场效应管来确定固定的迟滞电平，同时，改变可变电阻的阻值得到不同的电压差，以获得不同的迟滞窗口，从而满足各种噪声环境的应用。
附图说明
图1为本发明迟滞比较器电路的原理示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
下面结合附图对本发明进一步说明。
如图1所示，本发明实施例提供一种迟滞比较器电路，包括差分运放子电路、电阻串子电路以及输出子电路，所述差分运放子电路包括连接于第一输入电压Vin的第一场效应管M1、连接于第二输入电压Vip的第二场效应管M2、连接于所述电阻串子电路的第三场效应管M3和第四场效应管M4；
所述电阻串子电路包括可变电阻R1以及连接于所述可变电阻R1的开关切换子电路S1，所述开关切换子电路S1的输入端连接于所述输出子电路的输出端CMP_OUT，所述开关切换子电路S1的输出端分别连接于所述第三场效应管M3和第四场效应管M4；所述可变电阻R1连接于电源AVDD，所述电源AVDD经过所述可变电阻R1以得到不同迟滞电压；
所述迟滞电压输入至所述第三场效应管M3和所述第四场效应管M4，以与输入所述第一场效应管M1和第二场效应管M2的输入电压进行比较，并输出比较结果至输出子电路，所述输出子电路的输出端CMP_OUT发送所述比较结果至所述开关切换子电路S1，以交换与所述第三场效应管M3和所述第四场效应管M4的连接。开关切换子电路可使用现有技术中任意可交换负载连接的开关电路。
本发明迟滞比较器电路的工作原理为：当可变电阻R1的阻值确定后，可变电阻R1流过固定的偏置电流，得到确定的电压差，并通过开关切换子电路S1输入到第三场效应管M3和第四场效应管M4中，从而产生固定的迟滞电压。差分运放子电路将迟滞电压与输入电压进行放大、比较，并将比较结果输出至输出子电路中，输出子电路将比较结果进行放大并发送至输出端CMP_OUT，输出端CMP_OUT将比较结果输出至后级电路中；同时输出子电路将该比较结果发送至开关切换子电路S1，开关切换子电路S1根据比较结果切换与第三场效应管M3和第四场效应管M4的连接，以增加该两个场效应管之间的电压差，得到更宽的迟滞窗口。
优选地，所述可变电阻R1的两个定片引脚端分别连接于电源AVDD和地端AGND，其可变引脚端连接于开关切换子电路S1。该可变引脚端有两个端，分别连接于开关切换子电路S1的两端。
优选地，所述第一场效应管M1的栅极连接于第一输入电压Vin，其源极与所述第二场效应管M2的源极相连，并连接于电源AVDD，其漏极连接于所述第三场效应管M3的漏极；所述第二场效应管M2的栅极连接于所述第二输入电压Vip，其漏极连接于所述第四场效应管M4的漏极。
优选地，所述第三场效应管M3的栅极连接于所述开关切换子电路S1输出端以接收第一迟滞电压Vrp，其源极与所述第四场效应管M4的源极相连，并连接于电源AVDD，其漏极连接于所述第一场效应管M1的漏极；所述第四场效应管M4的栅极连接于所述开关切换子电路S1输出端以接收第二迟滞电压Vrm，其漏极连接于所述第二场效应管M2的漏极。
优选地，所述第一场效应管M1和第二场效应管M2还分别连接有第五场效应管M5、第六场效应管M6、第七场效应管M7和第八场效应管M8，所述第一场效应管M1的漏极与所述第三场效应管M3的漏极相连，并同时连接于所述第五场效应管M5的漏极、所述第六场效应管M6的漏极以及第七场效应管M7的栅极；所述第二场效应管M2的漏极与所述第四场效应管M4的漏极相连，并同时连接于所述第六场效应管M6的栅极、所述第七场效应管M7的漏极以及第八场效应管M8的漏极；
优选地，所述第五场效应管M5的源极、所述第六场效应管M6的源极、所述第七场效应管M7的源极以及第八场效应管M8的源极接地；所述第五场效应管M5的栅极连接于其漏极；所述第八场效应管M8的栅极连接于其漏极。
优选地，所述第五场效应管M5的栅极还连接于第九场效应管M9的栅极，所述第九场效应管M9的源极接地AGND；所述第五场效应管M5和所述第九场效应管M9互为电流镜电路，用以将所述第五场效应管M5的电流镜像于所述第九场效应管M9；
所述第八场效应管M8的栅极还连接于第十场效应管M10的栅极，所述第十场效应管M10的源极接地AGND；所述第八场效应管M8和所述第十场效应管M10互为电流镜电路，用以将所述第八场效应管M8的电流镜像于所述第十场效应管M10。
优选地，所述第九场效应管M9的漏极还连接于第十一场效应管M11的漏极，所述第十一场效应管M11的源极连接于电源AVDD，其栅极与漏极相连，并连接于第十二场效应管M12的栅极；所述第十二场效应管M12的源极连接于电源AVDD，其漏极连接于所述第十场效应管M10的漏极；所述第十一场效应管M11和所述第十二场效应管M12互为电流镜电路，用以将所述第十一场效应管M11的电流镜像于所述第十二场效应管M12。
差分运放子电路包括第一场效应管M1～第十二场效应管M12，场效应管M1～M12构成了全差分跨导运算放大器（operational transconductance amplifier, OTA），用于放大输入电压和迟滞电压，并对两者进行比较，以输出比较结果至输出子电路。电源AVDD为差分运放子电路提供偏置电流，以供其正常运行。
优选地，所述输出子电路包括第十三场效应管M13、第十四场效应管M14、第十五场效应管M15和第十六场效应管M16；
所述第十三场效应管M13的栅极与所述第十四场效应管M14的栅极相连，并同时连接于所述第十场效应管M10的漏极和所述第十二场效应管M12的漏极；所述第十三场效应管M13与第十四场效应管M14的漏极相互连接，并同时连接于所述第十五场效应管M15和第十六场效应管M16的栅极；所述第十三场效应管M13和第十五场效应管M15的源极接地AGND，所述第十四场效应管M14和第十六场效应管M16的源极接地AGND；
所述第十五场效应管M15与所述第十六场效应管M16的漏极相连并连接于输出子电路的输出端CMP_OUT。
场效应管M13～M16组成输出驱动缓冲器，用以驱动迟滞比较器后级电路的运行。
应当理解的是，以上仅为本发明的优选实施例，不能因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变 换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (9)
1.一种迟滞比较器电路，其特征在于，包括差分运放子电路、电阻串子电路以及输出子电路，所述差分运放子电路包括连接于第一输入电压的第一场效应管、连接于第二输入电压的第二场效应管、连接于所述电阻串子电路的第三场效应管和第四场效应管；
所述电阻串子电路包括可变电阻以及连接于所述可变电阻的开关切换子电路，所述开关切换子电路的输入端连接于所述输出子电路的输出端，所述开关切换子电路的输出端分别连接于所述第三场效应管和第四场效应管；所述可变电阻连接于电源，所述电源经过所述可变电阻以得到不同迟滞电压；
所述迟滞电压输入至所述第三场效应管和所述第四场效应管，以与输入所述第一场效应管和第二场效应管的输入电压进行比较，并输出比较结果至输出子电路，所述输出子电路的输出端发送所述比较结果至所述开关切换子电路，以交换与所述第三场效应管和所述第四场效应管的连接。
2.根据权利要求1所述的迟滞比较器电路，其特征在于，所述可变电阻的两个定片引脚端分别连接于电源和地端，其可变引脚端连接于开关切换子电路。
3.根据权利要求1所述的迟滞比较器电路，其特征在于，所述第一场效应管的栅极连接于第一输入电压，其源极与所述第二场效应管的源极相连，并连接于电源，其漏极连接于所述第三场效应管的漏极；所述第二场效应管的栅极连接于所述第二输入电压，其漏极连接于所述第四场效应管的漏极。
4.根据权利要求3所述的迟滞比较器电路，其特征在于，所述第三场效应管的栅极连接于所述开关切换子电路输出端以接收第一迟滞电压，其源极与所述第四场效应管的源极相连，并连接于电源，其漏极连接于所述第一场效应管的漏极；所述第四场效应管的栅极连接于所述开关切换子电路输出端以接收第二迟滞电压，其漏极连接于所述第二场效应管的漏极。
5.根据权利要求1所述的迟滞比较器电路，其特征在于，所述第一场效应管和第二场效应管还分别连接有第五场效应管、第六场效应管、第七场效应管和第八场效应管，所述第一场效应管的漏极与所述第三场效应管的漏极相连，并同时连接于所述第五场效应管的漏极、所述第六场效应管的漏极以及第七场效应管的栅极；所述第二场效应管的漏极与所述第四场效应管的漏极相连，并同时连接于所述第六场效应管的栅极、所述第七场效应管的漏极以及第八场效应管的漏极。
6.根据权利要求5所述的迟滞比较器电路，其特征在于，所述第五场效应管的源极、所述第六场效应管的源极、所述第七场效应管的源极以及第八场效应管的源极接地；所述第五场效应管的栅极连接于其漏极；所述第八场效应管的栅极连接于其漏极。
7.根据权利要求6所述的迟滞比较器电路，其特征在于，所述第五场效应管的栅极还连接于第九场效应管的栅极，所述第九场效应管的源极接地；所述第五场效应管和所述第九场效应管互为电流镜电路，用以将所述第五场效应管的电流镜像于所述第九场效应管；
所述第八场效应管的栅极还连接于第十场效应管的栅极，所述第十场效应管的源极接地；所述第八场效应管和所述第十场效应管互为电流镜电路，用以将所述第八场效应管的电流镜像于所述第十场效应管。
8.根据权利要求7所述的迟滞比较器电路，其特征在于，所述第九场效应管的漏极还连接于第十一场效应管的漏极，所述第十一场效应管的源极连接于电源，其栅极与漏极相连，并连接于第十二场效应管的栅极；所述第十二场效应管的源极连接于电源，其漏极连接于所述第十场效应管的漏极；所述第十一场效应管和所述第十二场效应管互为电流镜电路，用以将所述第十一场效应管的电流镜像于所述第十二场效应管。
9.根据权利要求8所述的迟滞比较器电路，其特征在于，所述输出子电路包括第十三场效应管、第十四场效应管、第十五场效应管和第十六场效应管；
所述第十三场效应管的栅极与所述第十四场效应管的栅极相连，并同时连接于所述第十场效应管的漏极和所述第十二场效应管的漏极；所述第十三场效应管与第十四场效应管的漏极相互连接，并同时连接于所述第十五场效应管和第十六场效应管的栅极；所述第十三场效应管和第十五场效应管的源极接地，所述第十四场效应管和第十六场效应管的源极接地；所述第十五场效应管与所述第十六场效应管的漏极相连并连接于输出子电路的输出端。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
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Application publication date: 20181012 |