CN114326894A - 带滞回的高精度电压比较器修调电路、方法及芯片 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种带滞回的高精度电压比较器修调电路、方法及芯片，涉及集成电路技术领域。修调电路包括控制单元，用于产生修调控制信号以修调放大修调单元和基准修调单元；放大修调单元，用于放大采样信号并加以修调倍数以抵消偏移电压ΔV生成修调采样电压；基准修调单元，响应于修调控制信号并用于修调前级电路所提供的第一基准电压，以产生固定基准电压和修调基准电压；双门控制器，响应于电压比较单元的输出结果并选择固定基准电压或修调基准电压输入至电压比较单元；电压比较单元，用于比较修调采样电压和第二基准电压以输出逻辑控制信号。本申请具有降低偏移电压ΔV对比较结果的干扰以提高电压比较器的精度和稳定性的优点。

Description

带滞回的高精度电压比较器修调电路、方法及芯片

技术领域

本申请涉及集成电路的技术领域，尤其是涉及一种带滞回的高精度电压比较器修调电路、方法及芯片。

背景技术

目前,在集成电路中，芯片内部产生恒定的基准电压，为内部的数字电路、模拟电路提供精确稳定的基准电压值Vref。模拟电路中的差分输入端就会接入基准电压Vref，以跟外部采样电压Vin进行对比，而外部采样电压Vin存在固定offset，这是一种随机误差，通常由生产过程中温漂、工艺偏差等不确定性因素造成，这会对差分输入的比较结果造成一定影响。

如图1所示，将外部采样电压Vin和基准电压Vref进行比较时，一般将外部采样电压Vin接入电压比较单元U1的反相输入端，而基准电压Vref接入电压比较单元U1的同相输入端，当电压比较单元U1的基准电压Vref大于采样电压Vin时输出高电平；当电压比较单元U1基准电压Vref小于采样电压Vin时输出低电平。由于模拟电路中的差分输入端存在固定偏移量offset（即偏移电压ΔV），如果采样电压Vin偏小，则毫伏量级的偏移电压ΔV就会对放大结果造成影响，第一运算放大器U2实际将Vin+ΔV放大了N倍，在电压比较单元U1的采样电压Vin计算中，对应Vin=Vref/N-ΔV 。

针对上述技术，发明人认为：偏移电压ΔV数值一般只有毫伏的量级，在外部采样电压Vin偏大时，毫伏量级的偏移电压ΔV对比较结果产生的影响比较小。然而，在采样电压Vin偏小且电路对精度有一定要求的前提下，毫伏量级的偏移电压ΔV数值对比较结果产生的影响就会变大，导致电压比较单元U1的精度降低，使得电压比较单元U1容易出现误翻转的情况。

发明内容

为了降低偏移电压ΔV对比较结果的干扰以提高电压比较单元的精度，本申请提供一种带滞回的高精度电压比较器修调电路、方法及芯片。

本申请提供一种带滞回的高精度电压比较器修调电路，采用如下的技术方案：

一种带滞回的高精度电压比较器修调电路，包括：控制单元、放大修调单元、基准修调单元、双门控制器以及电压比较单元；

所述控制单元，用于产生修调控制信号以修调所述放大修调单元和所述基准修调单元；

所述放大修调单元，响应于所述修调控制信号，用于放大采样信号并加以修调倍数以生成修调采样电压；

所述基准修调单元，响应于所述修调控制信号并用于修调前级电路所提供的第一基准电压，以产生固定基准电压和修调基准电压；

所述双门控制器，响应于所述电压比较单元的输出结果并选择固定基准电压或修调基准电压作为第二基准电压输入至所述电压比较单元；

所述电压比较单元，用于比较所述修调采样电压和所述第二基准电压以输出逻辑控制信号。

通过采用上述技术方案，控制单元能够产生修调控制信号以修调放大修调单元和基准修调单元。修调后的采样电压与固定基准电压进行比较，当修调后的采样电压小于固定基准电压时，电压比较单元的输出结果为高电平，此时放大修调单元生成修调采样电压以及基准修调单元对第一基准电压进行修调，由于在放大修调单元的作用下消除了偏移电压ΔV对比较结果的影响，以及对基准电压做了修调范围，因此能够得到更精确稳定的比较结果，由此能提高电压比较单元的精度，以减少电压比较单元出现误翻转的情况，使得该电压比较单元也能适用于采样电压偏低的情况。

可选的：所述控制单元，包括至少两个修调控制端，所述修调控制端用于输出修调控制信号，所述修调控制信号包括放大修调单元修调信号和基准修调单元修调信号；

所述放大修调单元，包括用于接收所述放大修调单元修调信号的放大修调信号控制端、采样放大输入端和采样放大输出端，所述放大修调信号控制端的数量至少两个，所述采样放大输出端输出所述修调采样电压并与所述电压比较单元的反相输入端连接；

所述基准修调单元，包括用于接收所述基准修调单元修调信号的基准电压修调信号控制端、基准放大输入端、固定基准电压输出端以及修调基准电压输出端；

所述双门控制器，包括控制信号输入端、固定基准电压接收端和第二基准电压输出端，所述控制信号输入端用于与所述电压比较单元的输出端连接，所述固定基准电压接收端用于与所述固定基准电压输出端连接，所述第二基准电压输出端与固定基准电压接收端和修调基准电压输出端连接，用于控制固定基准电压或控制修调基准电压作为第二基准电压输入至电压比较单元的同相输入端。

通过采用上述技术方案，放大修调单元对采样电压Vin+ΔV进行修调并生成修调后的采样电压，从而抵消偏移电压ΔV对比较结果的干扰，同时，基准修调单元修调前级电路所提供的基准电压以产生与放大修调单元修调信号对应的滞回基准电压。在双门控制器的作用下，滞回基准电压或固定基准电压接入电压比较单元的同相输入端，此时电压比较单元将修调后的采样电压与固定基准电压进行比较，若修调后的采样电压小于固定基准电压，则电压比较单元输出高电平至控制信号输入端，双门控制器控制滞回基准电压输入至电压比较单元的同相输入端，此时修调后的采样电压将与滞回基准电压进行比较，只有当修调后的采样电压大于滞回基准电压时，电压比较单元才会由高电平翻转为低电平输出至双门控制器的控制信号输入端，双门控制器控制固定基准电压输出端输入至电压比较单元的同相输入端，使得固定基准电压作为第二基准电压输入至电压比较单元的同相输入端。

可选的：所述放大修调单元包括：

第一运算放大器，包括第一同相输入端、第一反相输入端和第一放大输出端，所述第一同相输入端用于接收采样电压信号；

比例调节子单元，包括所述放大修调信号控制端、所述采样放大输入端和所述采样放大输出端；所述第一运算放大器的第一放大输出端与所述采样放大输入端连接，所述第一反相输入端通过所述升压单元与所述第一放大输出端连接；电压比较单元的反相输入端与所述采样放大输出端连接，用于接收修调采样电压；所述放大修调信号控制端与所述控制单元的修调控制端连接，用于调节所述比例调节子单元输出的修调倍数。

通过采用上述技术方案，第一运算放大器的第一同相输入端用于接收外部的采样电压，第一运算放大器对采样电压进行放大，在此基础上，由于第一运算放大器的第一放大输入端通过比例调节子单元与电压比较单元的同相输入端相连接，经过第一运算放大器U2放大后的采样电压在比例调节子单元的调节作用下进一步调节修调，由此使得输入至电压比较单元的反向输入端处的采样电压得到调节，以抵消偏移电压ΔV数值对比较结果产生的影响，因而解决在外部采样电压较小的情况下偏移电压ΔV对比较结果产生的影响较大的问题。

可选的：所述比例调节子单元包括串联的若干比例修调元件，其中一个所述比例修调元件的一端作为所述采样放大输入端并与所述第一运算放大器的第一放大输出端连接，另一个所述比例修调元件的一端接地，所述比例修调元件并联有第一开关，所述第一开关用于作为放大修调信号控制端以及采样放大输出端，所述控制单元的修调控制端与所述第一开关连接，以控制第一开关的工作状态。

通过采用上述技术方案，比例调节子单元包括若干比例修调元件，且若干分压元件通过串联连接于第一运算放大器的第一放大输出端，同时，每个比例修调元件均并联有第一开关，而控制单元的修调控制端用于控制第一开关的工作状态，当第一开关闭合时，电压比较单元U1的反相输入端、第一开关、与第一开关相关联的比例修调元件以及第一运算放大器的第一放大输出端接通，由于在比例修调元件的分压作用下，实现将修调后的采样电压输入至电压比较单元U1的反相输入端处，有利于降低偏移电压ΔV对比较结果的影响；另外，通过第一开关实现比例修调元件与电压比较单元U1的反相输入端之间的通断，有利于降低了芯片的电路设计难度和复杂性。

可选的：所述基准修调单元包括

第二运算放大器，包括第二同相输入端、第二反相输入端和第二放大输出端，所述第二同相输入端用于接收第一基准电压信号；

调压子单元，包括所述基准电压修调信号控制端、所述基准放大输入端、所述固定基准电压输出端以及所述修调基准电压输出端；所述第二运算放大器的第二放大输出端与所述基准放大输入端连接，所述第二反相输入端通过所述调压单元与所述第二放大输出端连接；所述基准电压修调信号控制端与所述控制单元的修调控制端连接，用于修调所述调压子单元输出的修调基准电压；所述固定基准电压输出端、所述修调基准电压输出端与双门控制器连接。

通过采用上述技术方案，第二运算放大器的第二同相输入端用于接收第一基准电压信号，在此基础上，由于第二运算放大器的第二放大输入端通过调压子单元与电压比较单元的第二输入端相连接，在调压子单元的调压作用下生成修调后的滞回基准电压，该滞回基准电压与修调后的采样电压一一对应，以便于电压比较单元将修调后的滞回基准电压与修调后的采样电压进行对比。

可选的：所述调压子单元包括串联的若干基准修调元件，其中一个所述基准修调元件的一端作为所述基准放大输入端并与所述第二运算放大器的第二放大输出端连接，另一个所述基准修调元件的一端接地且并联有第二开关，所述第二开关用于作为固定基准电压输出端，其他的所述基准修调元件并联有第三开关，所述第三开关的另两端分别对应作为基准电压修调信号控制端以及修调基准电压输出端，所述控制单元的修调控制端与所述第三开关连接，以控制第三开关的工作状态。

通过采用上述技术方案，若干分压元件通过串联连接于第二运算放大器的第二放大输出端，同时，其中一个分压单元接地且并联第二开关，第二开关作为固定基准电压输出端，当无需修调基准电压时，电压比较单元的同相输入端与固定基准电压输出端导通；基准修调元件均并联有第三开关，而控制单元的修调控制端用于控制第三开关的工作状态，当第三开关接入电压比较单元的同相输入端时，电压比较单元的同相输入端、第三开关、与第三开关相关联的基准修调元件以及第二运算放大器的基准电压输出端接通，在基准修调元件的分压作用下，实现对基准电压进行修调，另外，通过第三开关或第二开关巧妙实现基准修调元件与电压比较单元的同相输入端之间的通断，可节省高精度电压比较器修调电路的功耗和占用面积。

可选的：所述第一开关和第三开关一一对应，且所述第一开关、所述第三开关与所述控制单元的同一修调控制端连接。

通过采用上述技术方案，有利于实现控制单元的同一个修调控制端能够同步控制比例调节子单元和调压子单元工作，有利于精简修调电路的结构，同时有利于提高放大修调以及基准修调的同步性。

可选的：所述双门控制器包括非门和第四开关，所述第四开关与所述修调基准电压输出端串联，所述非门连接所述控制信号输入端和所述第二基准电压输出端，所述控制信号输入端、所述第四开关的控制端与电压比较单元的输出端连接，所述第二基准电压输出端与所述第二开关连接。

通过采用上述技术方案，通过非门来实现同步对第二开关以及第四开关进行信号控制，当电压比较单元的输出端的输出结果由低电平翻转为高电平时，第四开关与修调基准电压输出端导通，此时修调基准电压输出端与电压比较单元的同相输入端接通，因此电压比较单元的同相输入端接入修调后的滞回基准电压；当电压比较单元的输出端的输出结果由高电平翻转为低电平时，因此无需对基准电压进行修调，在非门的作用下，低电平信号转换为高电平信号，由此第二开关闭合，此时固定基准电压输出端与电压比较单元的同相输入端导通，此时电压比较单元的同相输入端接入固定基准电压。

第二方面，为了降低偏移电压ΔV对比较结果的干扰以提高芯片处理数据的精度，本申请提供一种带滞回的高精度电压比较器修调方法。

一种带滞回的高精度电压比较器修调方法，采用上述方案中任一项所述的高精度电压比较器修调电路进行修调；修调方法包括：

控制单元并使对应的控制修调端输出修调控制信号，所述修调控制信号包括放大修调单元修调信号和基准修调单元修调信号；

放大修调单元的放大修调信号控制端响应于放大修调单元修调信号并修调放大倍数N0以得到修调后的放大倍数Ntrim；

基于所述修调后的放大倍数Ntrim，计算得到修调后的采样电压Ntrim*（Vin+△V），并将修调后的采样电压Ntrim*（Vin+△V）输入至电压比较单元U1的反相输入端，ΔV为第一运算放大器的偏移电压，此时可得到电压比较单元的翻转电压

；

基准修调单元的基准电压修调信号控制端响应于所述修调控制信号中的基准修调单元修调信号并修调基准电压，对应得到修调后的修调基准电压即滞回基准电压

，所述滞回基准电压可根据放大修调单元结果对应得到，即

，其中M为预设的滞回电压倍数，且M>1；

双门控制器根据电压比较单元输出控制相对应的修调基准电压输出端向电压比较单元的同相输入端输入修调后的滞回基准电压

或固定基准电压Vref。

通过采用上述技术方案，当电压比较单元的反相输入端处的采样电压Vin+ΔV小于电压比较单元的同相输入端处的固定基准电压Vref时，电压比较单元U1的输出结果由低电平翻转为高电平，此时需要修调放大倍数N0和第一基准电压Vref1，因此启动控制单元并使对应的控制修调端输出修调控制信号。接收到修调控制信号的放大修调单元对采样电压Vin+ΔV进行修调，并生成修调后的采样电压Ntrim*（Vin+ΔV），从而抵消偏移电压ΔV对比较结果的干扰，同时，基准修调单元修调前级电路所提供的第一基准电压Vref1以产生与放大修调单元修调信号对应的滞回基准电压

；下一步在双门控制器的作用下，控制相对应的修调基准电压输出端向电压比较单元的同相输入端输入修调后的滞回基准电压

，此时电压比较单元将修调后的采样电压Ntrim*（Vin+ΔV）与修调后的滞回基准电压

进行比较，由于在放大修调单元的作用下消除了偏移电压ΔV对比较结果的影响，因此能够得到更精确稳定的比较结果，减少电压比较单元的误翻转情况。

第三方面，为了提高芯片处理数据的精度，本申请提供一种芯片。

本申请提供一种芯片，包括上述技术方案中任一项所述带滞回的高精度电压比较器修调电路。

综上所述，本申请的有益技术效果：

放大修调单元对采样电压Vin+ΔV进行修调并生成修调后的采样电压Ntrim*（Vin+ΔV），从而抵消偏移电压ΔV对比较结果的干扰，同时，基准修调单元修调前级电路所提供的第一基准电压Vref1以产生与放大修调单元修调信号对应的滞回基准电压

。在双门控制器的作用下，滞回基准电压

或固定基准电压Vref作为第二基准电压Vref2接入电压比较单元的同相输入端，此时电压比较单元将修调后的采样电压Ntrim*（Vin+ΔV）与固定基准电压Vref进行比较，若采样电压Ntrim*（Vin+ΔV）小于固定基准电压Vref，电压比较单元输出高电平至双门控制器的控制信号输入端，双门控制器的第四开关闭合以控制滞回基准电压

作为第二基准电压Vref2输入至电压比较单元的同相输入端，此时修调后的采样电压Ntrim*（Vin+ΔV）将与滞回基准电压

进行比较，只有当修调后的采样电压Ntrim*（Vin+ΔV）大于滞回基准电压

时，电压比较单元才会由高电平翻转为低电平输出至双门控制器的控制信号输入端，双门控制器的非门输出端控制第二开关闭合，非门的输出端与固定基准电压输出端接通，固定基准电压作为第二基准电压输入至电压比较单元的同相输入端，修调后的采样电压Ntrim*（Vin+ΔV）与固定基准电压Vref进行上述比较，由于在放大修调单元的作用下消除了偏移电压ΔV对比较结果的影响，以及对基准电压做了滞回的修调范围，因此能够得到更精确稳定的比较结果。

附图说明

图1为相关技术电压比较修调电路结构图。

图2为带滞回的高精度电压比较器修调电路的原理图。

图3为带滞回的高精度电压比较器修调电路的电路结构示意图。

图4为控制单元的电路结构示意图。

图5为放大修调单元的电路结构示意图。

图6为基准修调单元的电路结构示意图。

图7为双门控制器的电路结构示意图。

附图标记：1、控制单元；2、放大修调单元；3、基准修调单元；4、双门控制器。

具体实施方式

以下结合附图2-7对本申请作进一步详细说明。

在集成电路中，芯片内部产生恒定的基准电压，为内部的数字电路、模拟电路提供精确稳定的基准电压值。以电压比较器（以下称为电压比较单元U1）为例，模拟电路中的差分输入端存在固定偏移量（即偏移电压ΔV），这是一种随机误差，偏移电压ΔV数值一般只有毫伏的量级，在外部采样电压较大时，偏移电压ΔV对比较结果产生的影响比较小。然而，当外部采样电压Vin较小且对精度有一定要求的前提下，偏移电压ΔV对比较结果产生的影响就会变大，导致电压比较单元U1的精度降低，使得电压比较单元U1容易出现误翻转的情况。因此，本申请实施例公开一种带滞回的高精度电压比较器修调电路，适用于外部采样电压Vin偏小且精度要求较高的情况，通过对基准电压以及采样电压进行修调，降低偏移电压ΔV对比较结果的干扰，提高电压比较单元U1的精度。

实施例1：

如图2和图3所示，带滞回的高精度电压比较器修调电路包括控制单元1、放大修调单元2、基准修调单元3、双门控制器4以及电压比较单元U1。

如图3和图4所示，控制单元1，包括至少两个修调控制端，为方便理解，可将控制单元1的修调控制端设置为修调控制端S0、修调控制端S1……修调控制端Sn-1、修调控制端Sn等。修调控制端用于输出修调控制信号，其中，修调控制端包括两个修调控制子端，修调控制信号包括放大修调单元修调信号和基准修调单元修调信号，例如：修调控制端S0包括修调控制子端S0-1和修调控制子端S0-2，修调控制子端S0-1用于输出放大修调单元修调信号，而修调控制子端S0-2用于输出基准修调单元修调信号；又例如：修调控制端S1包括修调控制子端S1-1和修调控制子端S1-2，修调控制子端S1-1用于输出放大修调单元修调信号，而修调控制子端S1-2用于输出基准修调单元修调信号，以此类推。控制单元1为熔丝烧断修调单元，利用电压信号来进行烧断金属熔丝来实现输出修调控制信号。

如图3和图5所示，放大修调单元2用于放大采样信号并加以修调以抵消偏移电压ΔV的影响。放大修调单元2包括放大修调信号控制端ctrl1、采样放大输入端V_in1和采样放大输出端V_out1，放大修调单元2的放大修调信号控制端ctrl1用于接收来自控制单元1的放大修调单元修调信号。采样放大输出端V_out1与电压比较单元U1的反相输入端连接。

如图3和图6所示，基准修调单元3用于修调前级电路所提供的第一基准电压以产生与放大修调单元2修调信号对应的滞回基准电压，基准修调单元3包括基准电压修调信号控制端ctrl2、基准放大输入端V_in2、固定基准电压输出端V_out2以及修调基准电压输出端V_out3。基准电压修调信号控制端ctrl2与控制单元1的修调控制端连接，以用于接收来自控制单元1的基准修调单元修调信号。修调基准电压输出端V_out3用于输出修调后的滞回基准电压

；固定基准电压输出端V_out2用于输出固定基准电压Vref。

如图3和图7所示，双门控制器4用于控制修调基准电压输出端V_out3、固定基准电压输出端V_out2与电压比较单元U1的同相输入端的通断情况。

具体的，双门控制器4包括控制信号输入端S_in、固定基准电压接收端Vref_Rec和第二基准电压输出端Vref2_out。控制信号输入端S_in与电压比较单元U1的输出端连接，以接收电压比较单元U1的输出信号。固定基准电压接收端Vref_Rec用于与固定基准电压输出端V_out2连接，以接收固定基准电压信号，第二基准电压输出端Vref2_out与固定基准电压接收端Vref_Rec以及修调基准电压输出端V_out3连接，以实现将滞回基准电压

或固定基准电压Vref作为第二基准电压Vref2输入至电压比较单元U1的同相输入端。

如图3和图5所示，放大修调单元2包括第一运算放大器U2和比例调节子单元。其中，第一运算放大器U2包括第一同相输入端、第一反相输入端和第一放大输出端，第一同相输入端用于接收前级电路的采样电压信号。

具体的，如图3和图5所示，比例调节子单元包括上述的放大修调信号控制端ctrl1、采样放大输入端V_in1和采样放大输出端V_out1。第一运算放大器U2的第一放大输出端与采样放大输入端V_in1连接，第一运算放大器U2的第一反相输入端通过升压单元与第一放大输出端连接。电压比较单元U1的反相输入端与采样放大输出端V_out1连接，用于接收修调放大后的采样电压信号。放大修调信号控制端ctrl1与控制单元1的修调控制端连接，以接收放大修调单元修调信号。

更具体的，比例调节子单元包括串联的若干个比例修调元件。在本实施例中，比例修调元件为比例修调电阻。图3显示的是当倍数修调元件的数量为五个时修调电路的结构图，由于此时的比例修调电阻的个数为五个，为方便理解，将五个比例修调电阻分别称为比例修调电阻R11、比例修调电阻R12、比例修调电阻R13、比例修调电阻R14、比例修调电阻R15。比例修调电阻R11的一端作为采样放大输入端V_in1并与第一运算放大器U2的第一放大输出端连接，比例修调电阻R15的一端接地，比例修调电阻R12、比例修调电阻R13与比例修调电阻R14串联于比例修调电阻R11和比例修调电阻R15之间。

在其他实施例中，串联于比例修调电阻R11和比例修调电阻R15之间的比例修调电阻的数量为多个。例如，串联于比例修调电阻R11和比例修调电阻R15之间的比例修调电阻的数量可以为2个、3个、4个、5个或6个等，这些比例修调电阻的数量设定可根据实际所需的修调精度进行调整，在此不作限定。

如图3和图5所示，每个比例修调电阻均并联有第一开关，第一开关的控制端用于作为放大修调信号控制端ctrl1，第一开关的一端连接比例修调电阻，另一端作为采样放大输出端V_out1，控制单元1的修调控制端与第一开关的放大修调信号控制端ctrl1连接，以控制第一开关的工作状态。由于第一开关的数量有多个，为方便理解，可将与比例修调电阻R11相关联的第一开关称为第一开关K11、将与比例修调电阻R12相关联的第一开关称为第一开关K12等，以此类推。在烧断金属熔丝之前，金属熔丝在电路中相当于短路状态，而第一开关在电路中相当于处于断路状态，烧断金属熔丝之后相当于处于断路状态，此时第一开关闭合，接入相应的采样电压到电压比较单元U1的反相输入端。

如图3和图6所示，基准修调单元3包括第二运算放大器U3和调压子单元。第二运算放大器U3包括第二同相输入端、第二反相输入端和第二放大输出端，第二同相输入端用于接收前级电路所输出的第一基准电压Vref1。

调压子单元包括上述的基准电压修调信号控制端ctrl2、基准放大输入端V_in2、固定基准电压输出端V_out2以及修调基准电压输出端V_out3。第二运算放大器U3的第二放大输出端与基准放大输入端V_in2连接，第二运算放大器U3的第二反相输入端通过调压子单元与第二放大输出端连接。基准电压修调信号控制端ctrl2与控制单元1的修调控制端连接，当基准电压修调信号控制端ctrl2接收到基准修调单元修调信号时，基准电压修调信号控制端ctrl2控制调压子单元输出的相应的滞回基准电压

。固定基准电压输出端V_out2、修调基准电压输出端V_out3与电压比较单元U1的同相输入端连接。

更具体的，如图3和图6所示，调压子单元包括串联的若干基准修调元件，在本实施例中，基准修调元件为基准修调电阻。为方便理解，将六个基准修调电阻分别称为基准修调电阻R0、基准修调电阻R01、基准修调电阻R02、基准修调电阻R03、基准修调电阻R04、基准修调电阻R05、基准修调电阻R06等，以此类推。基准修调电阻R0的一端作为调压子单元的基准放大输入端V_in2并与第二运算放大器U3的第二放大输出端连接，基准修调电阻R06的一端与比例修调电阻R15共同接地，其余的基准修调电阻串联于基准修调电阻R0和基准修调电阻R06之间。基准修调电阻R06并联有第二开关K05，第二开关K05的一端用于作为调压子单元的固定基准电压输出端V_out2，其他的基准修调电阻并联有第三开关，由于第三开关的数量有多个，为方便理解，可将与基准修调电阻R01相关联的第三开关称为第三开关K01、将与基准修调电阻R02相关联的第三开关称为第三开关K02等，以此类推。第三开关的控制端用于作为基准电压修调信号控制端ctrl2，第三开关的一端连接基准修调电阻，第三开关的另一端作为修调基准电压输出端V_out3，控制单元1的修调控制端与第三开关的基准电压修调信号控制端ctrl2连接，以控制第三开关的工作状态。例如，在烧断金属熔丝之前，金属熔丝在电路中相当于短路状态，而第三开关在电路中相当于处于断路状态,烧断金属熔丝之后，第三开关处于连通状态，第三开关接入对应的修调基准电压到电压比较单元U1的同相输入端。当无需修调时，与基准修调电阻R05相并联的第二开关K05接入固定基准电压Vref并将固定基准电压Vref作为第二基准电压Vref2输出到电压比较单元U1的同相输入端。

如图3和图7所示，双门控制器4包括非门和第四开关K06。第四开关K06的一端与修调基准电压输出端V_out3串联，第四开关K06的另一端与电压比较单元U1的输出端连接，非门的输出端与第二开关K05的控制端连接。当第二开关K05闭合时，非门的输出端与固定基准电压输出端V_out2接通，由于固定基准电压接收端Vref_Rec与固定基准电压输出端V_out2连接，因此实现将固定基准电压Vref作为第二基准电压Vref2输出到电压比较单元U1的同相输入端。

双门控制器4采用非门以及第四开关K06配合设置，巧妙实现切换修调基准电压输出端V_out3、固定基准电压输出端V_out2与电压比较单元U1的同相输入端的连接，同时有利于精简双门控制器4的降低了芯片的电路设计难度和复杂性。

在本实施例中，控制单元1的修调控制端的数量分为两组，控制单元1的其中一组修调控制端用于控制放大修调单元2中的比例调节子单元的连接关系，控制单元1的另一组修调控制端用于控制基准修调单元3中的调压子单元的连接关系。

本实施例的工作原理：

初始时，控制单元1会有一个默认的初始值，例如：先烧断控制单元1中修调控制端Sn/2对应的熔丝，使得与修调控制端Sn/2相应的第一开关以及第三开关闭合，此时产生一个初始的采样修调电压和初始的滞回基准电压，测试得到一个初始数据，工作人员对该初始数据的分析，再确定对应的修调控制端。

放大修调单元2对采样电压Vin+ΔV进行修调并生成修调后的采样电压Ntrim*（Vin+ΔV），从而抵消偏移电压ΔV对比较结果的干扰，同时，基准修调单元3修调前级电路所提供的第一基准电压Vref1以产生与放大修调单元修调信号对应的滞回基准电压

；下一步在双门控制器4的作用下，滞回基准电压

或固定基准电压Vref作为第二基准电压Vref2接入电压比较单元U1的同相输入端，当固定基准电压Vref作为第二基准电压Vref2时，此时电压比较单元U1将修调后的采样电压Ntrim*（Vin+ΔV）与固定基准电压Vref进行比较，若采样电压Ntrim*（Vin+ΔV）小于固定基准电压Vref，电压比较单元U1输出高电平至双门控制器4的控制信号输入端S_in，双门控制器4的第四开关K06闭合控制滞回基准电压

作为第二基准电压Vref2输入至电压比较单元U1的同相输入端，此时修调后的采样电压Ntrim*（Vin+ΔV）将与滞回基准电压

进行比较，只有当修调后的采样电压Ntrim*（Vin+ΔV）大于滞回基准电压

时，电压比较单元U1才会由高电平翻转为低电平输出至双门控制器4的控制信号输入端S_in，双门控制器4的非门输出端控制第二开关K05闭合，非门的输出端与固定基准电压输出端V_out2接通，固定基准电压Vref作为第二基准电压Vref2输入至电压比较单元U1的同相输入端，修调后的采样电压Ntrim*（Vin+ΔV）与固定基准电压Vref进行上述比较，由于在放大修调单元2的作用下消除了偏移电压ΔV对比较结果的影响，同时对基准电压进行修调，因此能够得到更精确稳定的比较结果。

实施例2：

本实施例与实施例1的区别在于：如图3所示，一个第一开关和一个第三开关一一对应，且第一开关、第三开关与控制单元1的同一修调控制端连接。例如：第一开关K12与第三开关K02相对应，且第一开关K12与控制单元1的修调控制子端S1-1连接、第三开关K02均与控制单元1的修调控制子端S1-2连接。当控制单元1的金属熔丝烧断时，第一开关K12正常接入电压比较单元U1的反相输入端，而第三开关K02同时正常接入双门控制器4中，控制接入或不接入电压比较单元U1的同相输入端,有利于实现控制单元1的同一个修调控制端能够同步控制比例调节子单元和调压子单元工作，有利于精简修调电路的结构，同时有利于提高放大修调以及基准修调的同步性。

以下举例说明第一开关K12与第三开关K02一一对应时带滞回的高精度电压比较器修调电路的具体工作情况：

例如：假设控制单元1的修调控制端S1输出修调控制信号（即修调控制端S1对应的金属熔丝烧断），此时第一开关K12接入电压比较单元U1的反相输入端，同时，与第一开关K12相对应的第三开关K01接入双门控制器4。

又例如：假设控制单元1的修调控制端Sn-1输出修调控制信号（即修调控制端Sn-1对应的金属熔丝烧断），此时第一开关K13接入电压比较单元U1的反相输入端，同时，与第一开关K13相对应的第三开关K03接入双门控制器4。

又例如：如图3所示，假设控制单元1的修调控制端S_n输出修调控制信号（即修调控制端S_n对应的金属熔丝烧断），此时第一开关K14接入电压比较单元U1的反相输入端，同时，与第一开关K14相对应的第三开关K04接入双门控制器。

应理解，放大修调单元2的放大修调信号控制端ctrl1的数量、调压子单元的修调基准电压输出端ctrl2的数量、控制单元1的修调控制端的数量可根据修调精度进行调整。而第一开关K11的数量和第三开关K01的数量设置根据控制单元1的修调控制端的数量、放大修调单元2的放大修调信号控制端ctrl1的数量、调压子单元的修调基准电压输出端ctrl2的数量进行调整。

本申请实施例还公开一种带滞回的高精度电压比较器修调方法，采用上述方案中任一项的高精度电压比较器修调电路进行修调。其中，修调方法包括：

S1、基于偏移电压ΔV的大小，选择控制单元1中对应的熔丝进行烧断，以使对应的控制修调端输出修调控制信号。ΔV为第一运算放大器U2的偏移电压。

具体的，工作人员预先测量采样电压Vin的数值大小。初始时，控制单元1会有一个默认的初始值，例如：先烧断控制单元1中修调控制端Sn/2对应的熔丝，使得与修调控制端Sn/2相应的第一开关以及第三开关闭合，此时产生一个初始的采样修调电压和初始的滞回基准电压，结合电压比较单元U1翻转时刻的采样电压值，基于电压比较单元U1翻转时刻的采样电压值与预先测量的采样电压Vin来确定偏移电压ΔV的大小，再确定对应的修调控制端。

另外，由于选择修调控制端Sn/2来获取初始数据，因此在确定后续的修调方案时，工作人员可以往下修调（例如：选择修调控制端S0进行修调、选择修调控制端S1进行修调或选择修调控制端

进行修调等），也可以往上修调（例如：选择修调控制端

进行修调、选择修调控制端Sn-1进行修调或选择修调控制端Sn进行修调等），这样设置有利于使得修调范围增大，使得带滞回的高精度电压比较器修调电路的适用性更强。

更具体的原理如下：

理想状态下，差分输入端没有毫伏量级的偏移电压ΔV，初始值设计条件在Vin为5mV，放大倍数N0为20倍，预设的基准电压Vref与滞回基准电压

之间的比例M为2倍，Vref=N0*Vin=0.1V，滞回基准电压

=M*Vref=0.2V。当Vin大于5mV时，N0*Vin＞0.1V，Sout=0，Vin仍与数值为0.1V的预设的基准电压Vref比较，电压比较单元U1不翻转；当Vin小于5mV时，N0*Vin＜0.1V，Sout=1，电压比较单元U1翻转，此时Vin与数值为0.2V的

进行比较，此时只有Vin大于10mV时，N0*Vin＞0.1V，Sout=0，电压比较单元U1再次翻转，因此不会导致电压比较单元U1在Vin为5mV附近来回误翻转，由此提高电压比较单元U1的抗干扰性能，有利于维持比较结果的稳定性。

然而在实际应用中，差分输入端存在毫伏量级的偏移电压ΔV，根据偏移电压ΔV的大小，将修调放大倍数上调或下调；例如：偏移电压ΔV=+1mV，那么当Vin=4mV时，电压比较单元U1就发生了误翻转，通过修调放大倍数来抵消偏移电压，使得Vin=5mV时，电压比较单元U1翻转，具体如下：

(Vin+ΔV)*Ntrim=Vref，即(5mV+1mV)*Ntrim=0.1V，算出Ntrim=16.67，使得修调后的放大倍数Ntrim比修调前的固定放大倍数N0小，即修调后的放大倍数Ntrim下调。对应的基准电压Vref的倍数也需修调，Vin大于10mV时，电压比较单元U1翻转，由此，

，即

=11mV*16.67=0.183V。

以上是偏移电压ΔV为正数的情况，是将倍数下调即可抵消偏移电压的影响，同理，当偏移电压ΔV为负数时，将倍数上调即可抵消偏移电压的影响，在此不再赘述。

S2、放大修调单元2的放大修调信号控制端ctrl1响应于放大修调单元修调信号并修调放大倍数N0以得到修调后的放大倍数Ntrim。

基于修调后的放大倍数Ntrim，计算得到修调后的采样电压Ntrim*（Vin+△V） ，并将修调后的采样电压Ntrim*（Vin+△V）输入至电压比较单元的反相输入端，此时可得到高精度电压比较单元U1的翻转电压

。

具体的，如图3所示，由于采样电压Vin的电压值偏低，毫伏量级的偏移电压ΔV就会对电压比较单元U1的比较结果造成影响，由于存在偏移电压ΔV，未修调前，第一运算放大器U2实则将Vin+ΔV放大了N0倍，即（Vin＋ΔV）*N0=Vref2，对应得到

。为抵消该偏移电压ΔV对比较结果的影响，则需存在修调后的放大倍数Ntrim，使得

，对应修调后的放大倍数为

，其中N0为修调前的固定放大倍数，此时Vin对应为

。

更具体的，例如：假设控制单元1控制修调控制端S1输出修调控制信号，则第一开关K12接入电压比较单元U1的反相输入端，第三开关K02接入双门控制器4，则

。

S3、基准修调单元3的基准电压修调信号控制端ctrl2响应于相应的基准修调单元修调信号中的基准修调单元修调信号并修调基准电压，对应得到修调后的修调基准电压即滞回基准电压

，修调后的滞回基准电压

。

具体的，结合图3，当修调好放大倍数Ntrim后，需修调基准电压。由于偏移电压ΔV为固定值，为确保滞回基准电压

与采样电压Vref2/N0之间的差值或比例固定，则需要如下公式：

，其中M为预设的基准电压Vref2与采样电压Vin（也就是

）之间的比例，且M>1。

为修调后的滞回基准电压，此时Vin对应的翻转电压为

，对应内部修调基准电压

。

具体的，如图3所示，例如：假设控制单元1控制修调控制端S1输出修调控制信号，则第一开关K12接入电压比较单元U1的反相输入端，第三开关K02接入双门控制器，由于上述步骤已经得出：

；

则修调前的第二基准电压

。

结合修调前的基准电压Vref2来计算得到的修调后的滞回基准电压

。

由此可知，经过修调后基准电压

和修调后的放大倍数Ntrim的作用下，有利于消除偏移电压 ΔV对电压比较单元U1比较结果的影响。

本申请实施例还提供一种芯片，包括芯片本体和上述的实施例中的修调电路。

应理解,本实施例中的芯片能应用于开关电源芯片中对涓流充电的检测；而且对小信号检测精度要求高的场合都可以使用,关于本实施例中的修调电路的具体解释说明,可以参见上述各个修调电路的实施例中相应解释说明同理理解，此处不再重复赘述。

上述芯片通过采用上述修调电路，降低偏移电压ΔV对比较结果的影响，提高芯片处理数据的精度，同时，降低了芯片的电路设计难度和复杂性。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种带滞回的高精度电压比较器修调电路，其特征在于：包括：控制单元（1）、放大修调单元（2）、基准修调单元（3）、双门控制器（4）以及电压比较单元；

所述控制单元（1），用于产生修调控制信号以修调所述放大修调单元（2）和所述基准修调单元（3）；

所述放大修调单元（2），响应于所述修调控制信号，用于放大采样信号并加以修调倍数以生成修调采样电压；

所述基准修调单元（3），响应于所述修调控制信号并用于修调前级电路所提供的第一基准电压，以产生固定基准电压和修调基准电压；

所述双门控制器（4），响应于所述电压比较单元的输出结果并选择固定基准电压或修调基准电压作为第二基准电压输入至所述电压比较单元；

所述电压比较单元，用于比较所述修调采样电压和所述第二基准电压以输出逻辑控制信号。

2.根据权利要求1所述的一种带滞回的高精度电压比较器修调电路，其特征在于：

所述控制单元（1），包括至少两个修调控制端，所述修调控制端用于输出修调控制信号，所述修调控制信号包括放大修调单元修调信号和基准修调单元修调信号；

所述放大修调单元（2），包括用于接收所述放大修调单元修调信号的放大修调信号控制端、采样放大输入端和采样放大输出端，所述放大修调信号控制端的数量至少两个，所述采样放大输出端输出所述修调采样电压并与所述电压比较单元的反相输入端连接；

所述基准修调单元（3），包括用于接收所述基准修调单元修调信号的基准电压修调信号控制端、基准放大输入端、固定基准电压输出端以及修调基准电压输出端；

所述双门控制器（4），包括控制信号输入端、固定基准电压接收端和第二基准电压输出端，所述控制信号输入端用于与所述电压比较单元的输出端连接，所述固定基准电压接收端用于与所述固定基准电压输出端连接，所述第二基准电压输出端与固定基准电压接收端和修调基准电压输出端连接，用于控制固定基准电压或控制修调基准电压作为第二基准电压输入至电压比较单元的同相输入端。

3.根据权利要求2所述的一种带滞回的高精度电压比较器修调电路，其特征在于：所述放大修调单元（2）包括：

第一运算放大器，包括第一同相输入端、第一反相输入端和第一放大输出端，所述第一同相输入端用于接收采样电压信号；

比例调节子单元，包括所述放大修调信号控制端、所述采样放大输入端和所述采样放大输出端；所述第一运算放大器的第一放大输出端与所述采样放大输入端连接，所述第一反相输入端通过所述升压单元与所述第一放大输出端连接；电压比较单元的反相输入端与所述采样放大输出端连接，用于接收修调采样电压；所述放大修调信号控制端与所述控制单元（1）的修调控制端连接，用于调节所述比例调节子单元的修调倍数。

4.根据权利要求3所述的一种带滞回的高精度电压比较器修调电路，其特征在于：所述比例调节子单元包括串联的若干比例修调元件，其中一个所述比例修调元件的一端作为所述采样放大输入端并与所述第一运算放大器的第一放大输出端连接，另一个所述比例修调元件的一端接地，所述比例修调元件并联有第一开关，所述第一开关用于作为放大修调信号控制端以及采样放大输出端，所述控制单元（1）的修调控制端与所述第一开关连接，以控制第一开关的工作状态。

5.根据权利要求4所述的一种带滞回的高精度电压比较器修调电路，其特征在于：所述基准修调单元（3）包括

第二运算放大器，包括第二同相输入端、第二反相输入端和第二放大输出端，所述第二同相输入端用于接收第一基准电压信号；

调压子单元，包括所述基准电压修调信号控制端、所述基准放大输入端、所述固定基准电压输出端以及所述修调基准电压输出端；所述第二运算放大器的第二放大输出端与所述基准放大输入端连接，所述第二反相输入端通过所述调压单元与所述第二放大输出端连接；所述基准电压修调信号控制端与所述控制单元（1）的修调控制端连接，用于修调所述调压子单元输出的修调基准电压；所述固定基准电压输出端、所述修调基准电压输出端与双门控制器（4）连接。

6.根据权利要求5所述的一种带滞回的高精度电压比较器修调电路，其特征在于：所述调压子单元包括串联的若干基准修调元件，其中一个所述基准修调元件的一端作为所述基准放大输入端并与所述第二运算放大器的第二放大输出端连接，另一个所述基准修调元件的一端接地且并联有第二开关，所述第二开关用于作为固定基准电压输出端，其他的所述基准修调元件并联有第三开关，所述第三开关的另两端分别对应作为基准电压修调信号控制端以及修调基准电压输出端，所述控制单元（1）的修调控制端与所述第三开关连接，以控制第三开关的工作状态。

7.根据权利要求6所述的一种带滞回的高精度电压比较器修调电路，其特征在于：所述第一开关和第三开关一一对应，且所述第一开关、所述第三开关与所述控制单元（1）的同一修调控制端连接。

8.根据权利要求4所述的一种带滞回的高精度电压比较器修调电路，其特征在于：所述双门控制器（4）包括非门和第四开关，所述第四开关与所述修调基准电压输出端串联，所述非门连接所述控制信号输入端和所述第二基准电压输出端，所述控制信号输入端、所述第四开关的控制端与电压比较单元的输出端连接，所述第二基准电压输出端与所述第二开关连接。

9.一种带滞回的高精度电压比较器修调方法，其特征在于：采用上述权利要求1-8任一项所述的高精度电压比较器修调电路进行修调；修调方法包括：

控制单元（1）使对应的控制修调端输出修调控制信号，所述修调控制信号包括放大修调单元修调信号和基准修调单元修调信号；

放大修调单元（2）的放大修调信号控制端响应于放大修调单元修调信号并修调放大倍数N0以得到修调后的放大倍数Ntrim；

基于所述修调后的放大倍数Ntrim，计算得到修调后的采样电压Ntrim*（Vin+△V），并将修调后的采样电压Ntrim*（Vin+△V）输入至电压比较单元的反相输入端，ΔV为第一运算放大器的偏移电压，此时可得到电压比较单元的翻转电压Vin=Vref2/Ntrim-△V；

基准修调单元（3）的基准电压修调信号控制端响应于所述修调控制信号中的基准修调单元修调信号并修调基准电压，对应得到修调后的修调基准电压即滞回基准电压Vref_HYS，所述滞回基准电压可根据放大修调单元结果对应得到，即Vref_HYS=(M*Vin+ΔV)*Ntrim，其中M为预设的滞回电压倍数，且M>1；

双门控制器（4）根据电压比较单元输出控制相对应的修调基准电压输出端向电压比较单元的同相输入端输入修调后的滞回基准电压Vref_HYS或固定基准电压。

10.一种芯片，其特征在于：包括权利要求1-8任一项所述的高精度电压比较器修调电路。

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