CN116155247A

CN116155247A - 差分电压比较电路

Info

Publication number: CN116155247A
Application number: CN202310147940.2A
Authority: CN
Inventors: 姚猛
Original assignee: SG Micro Beijing Co Ltd
Current assignee: SG Micro Beijing Co Ltd
Priority date: 2023-02-21
Filing date: 2023-02-21
Publication date: 2023-05-23

Abstract

本公开的实施例提供一种差分电压比较电路，差分电压比较电路将两个差分电压的差值与预设阈值电压的比较转换为第一电压和第二电压的比较，差分电压比较电路包括：电压转换电路、比较电路，其中，电压转换电路，被配置为接收第一差分电压的第一分量、第二分量以及第二差分电压的第一分量、第二分量，并利用电流源、电阻将第一差分电压的第一分量、第二分量以及第二差分电压的第一分量、第二分量转换为第一电压和第二电压；比较电路，被配置为接收第一电压和第二电压，并比较第一电压和第二电压的大小，输出比较结果。解决了现有的比较两个差分电压的差是否大于预设阈值电压的实现较为复杂的问题。

Description

差分电压比较电路

技术领域

本公开的实施例涉及集成电路技术领域，具体地，涉及差分电压比较电路。

背景技术

在一些电压监测应用中常会遇到需要实现比较两个差分电压的差是否大于预设阈值电压的功能，即判断第一差分电压V₁＝(V_1P-V_1M)与第二差分电压V₂＝(V_2P-V_2M)的差大于预设阈值电压V_th。对于上述比较两个差分电压的实现，通常的解决方案是先用差分电压求和电路计算差分电压V₁和V₂的电压差值，然后将差分电压差值转换为单端电压，之后用比较器和预设阈值电压比较，一种具体的电路示例图如图1所示，先通过差分电压求和电路得到V₁(V_1P-V_1M)和V₂(V_2P-V_2M)的电压差值V₁-V₂，再将该电压差值V₁-V₂与预设阈值电压V_th通过比较器COMP进行比较，根据比较器COMP的结果判断是否满足V₁-V₂>V_th。从图1中电路可以看到，在通过差分电压求和电路计算得到V₁-V₂时需要用到运算放大器电路OPA，因此在实际实现中会比较复杂。

发明内容

本文中描述的实施例提供了一种差分电压比较电路、芯片及电子设备，为了解决现有的比较两个差分电压的差是否大于预设阈值电压的实现较为复杂的问题。

根据本公开的第一方面，提供了一种差分电压比较电路，所述差分电压比较电路将两个差分电压的差值与预设阈值电压的比较转换为第一电压和第二电压的比较，所述差分电压比较电路包括：电压转换电路、比较电路，其中，所述电压转换电路，被配置为接收第一差分电压的第一分量、第二分量以及第二差分电压的第一分量、第二分量，并利用电流源、电阻将第一差分电压的第一分量、第二分量以及第二差分电压的第一分量、第二分量转换为所述第一电压和所述第二电压；所述比较电路，被配置为接收所述第一电压和所述第二电压，并比较所述第一电压和所述第二电压的大小，输出比较结果。

可选的，所述电压转换电路包括：第一电流源、第二电流源、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻，其中，所述第一差分电压的第一分量耦接所述第一电阻的一端，所述第一差分电压的第二分量耦接所述第二电阻的一端，所述第二差分电压的第一分量耦接所述第三电阻的一端，所述第二差分电压的第二分量耦接所述第四电阻的一端；所述第一电流源的一端分别耦接所述第一电阻的另一端、所述第四电阻的另一端、所述第五电阻的一端，所述第一电流源的另一端耦接接地端；所述第二电流源的一端分别耦接所述第二电阻的另一端、所述第三电阻的另一端、所述第五电阻的另一端，所述第二电流源的另一端耦接电源电压；所述第一电流源的一端产生所述第二电压，所述第二电流源的一端产生所述第一电压；所述第一电阻、所述第二电阻、所述第三电阻、所述第四电阻的阻值都相等。

可选的，所述第一电流源、所述第二电流源的电流值随所述预设阈值电压的变化而变化；所述第一电阻、所述第二电阻、所述第三电阻、所述第四电阻的阻值随所述预设阈值电压的变化而变化。

可选的，所述第一电流源的电流值，所述第二电流源的电流值，所述第一电阻、所述第二电阻、所述第三电阻、以及所述第四电阻的阻值，所述预设阈值电压满足公式：Vth＝I_B1*R+I_B2*R，其中，Vth为所述预设阈值电压，I_B1为所述第一电流源的电流值，I_B2为所述第二电流源的电流值，R为所述第一电阻或所述第二电阻或所述第三电阻或所述第四电阻的阻值。

可选的，所述第一电流源与所述第二电流源的电流值相等。

可选的，所述第一电阻、所述第二电阻、所述第三电阻、所述第四电阻、所述第五电阻的阻值相等。

可选的，所述比较电路包括：比较器，其中，所述比较器的正输入端耦接所述第一电压，所述比较器的负输入端耦接所述第二电压。

可选的，若所述比较结果为低电平，则两个差分电压的差值大于所述预设阈值电压；若所述比较结果为高电平，则两个差分电压的差值小于所述预设阈值电压。

根据本公开的第二方面，提供了一种芯片，包括根据第一方面中任一项所述的差分电压比较电路。

根据本公开的第三方面，提供了一种电子设备，包括第二方面所述的芯片。

本公开的实施例的差分电压比较电路、芯片及电子设备中的差分电压比较电路将两个差分电压的差值与预设阈值电压的比较转换为第一电压和第二电压的比较，差分电压比较电路包括：电压转换电路、比较电路，其中，电压转换电路，被配置为接收第一差分电压的第一分量、第二分量以及第二差分电压的第一分量、第二分量，并利用电流源、电阻将第一差分电压的第一分量、第二分量以及第二差分电压的第一分量、第二分量转换为第一电压和第二电压；比较电路，被配置为接收第一电压和第二电压，并比较第一电压和第二电压的大小，输出比较结果。本申请实施例中的差分电压比较电路通过电流源、电阻构成的电路结构将两个差分电压的差值与预设阈值电压的比较转换为第一电压和第二电压的比较，直接根据第一电压和第二电压的比较结果判定两个差分电压的差值与预设阈值电压的比较结果。显然电流源、电阻构成的电路结构相比于运算放大器电路这种较为复杂的电路结构实现更为简便，因此相比于现有的差分电压比较的实现，本公开实施例的差分电压比较电路更简便。

附图说明

为了更清楚地说明本公开的实施例的技术方案，下面将对实施例的附图进行简要说明，应当知道，以下描述的附图仅仅涉及本公开的一些实施例，而非对本公开的限制，其中：

图1是现有的一种实现比较两个差分电压的差是否大于预设阈值电压的示例性电路图；

图2是本公开实施例的一种差分电压比较电路的示意性框图

图3是本公开实施例的一种差分电压比较电路的示例性电路图；

附图中的元素是示意性的，没有按比例绘制。

具体实施方式

为了使本公开的实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图，对本公开的实施例的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例，本领域技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，也都属于本公开保护的范围。

除非另外定义，否则在此使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本公开主题所属领域的技术人员所通常理解的相同含义。进一步将理解的是，诸如在通常使用的词典中定义的那些的术语应解释为具有与说明书上下文和相关技术中它们的含义一致的含义，并且将不以理想化或过于正式的形式来解释，除非在此另外明确定义。如在此所使用的，将两个或更多部分“连接”或“耦接”到一起的陈述应指这些部分直接结合到一起或通过一个或多个中间部件结合。另外，诸如“第一”和“第二”的术语仅用于将一个部件(或部件的一部分)与另一个部件(或部件的另一部分)区分开。

为了解决现有的比较两个差分电压的差是否大于预设阈值电压的实现较为复杂的问题，提出了一种差分电压比较电路。本公开实施例的差分电压比较电路创造性的通过仅有电流源和电阻的电路结构将两个差分电压的差值与预设阈值电压的比较转换为第一电压和第二电压的比较，然后根据第一电压和第二电压的比较结果判定两个差分电压的差值与预设阈值电压的比较结果。避免了使用运算放大器这种实现较为复杂的电路，使比较两个差分电压的差是否大于预设阈值电压的实现更为简便。下面对本公开的差分电压比较电路进行详细的说明。

如图2所示为本公开实施例的一种差分电压比较电路200的示意性框图，包括：电压转换电路210、比较电路220。

其中，电压转换电路210，被配置为接收第一差分电压V1的第一分量V_1P、第二分量V_1M以及第二差分电压V2的第一分量V_2P、第二分量V_2M，并利用电流源、电阻将第一差分电压V1的第一分量V_1P、第二分量V_1M以及第二差分电压V2的第一分量V_2P、第二分量V_2M转换为第一电压V_P和第二电压V_M；比较电路220与电压转换电路210耦接，被配置为接收电压转换电路210输出的第一电压V_P和第二电压V_M，并比较第一电压V_P和第二电压V_M的大小，输出比较结果Z。根据比较结果Z判定两个差分电压的差值V1-V2与预设阈值电压Vth的比较结果。

图2中电流源的电流值和电阻的阻值是基于预设阈值电压Vth设置的，即本公开实施例巧妙的将预设阈值电压Vth通过电流源、电阻的特殊组合方式与两个差分电压的差值V1-V2进行了融合，将现有电路中需要经过分步比较(第一步比较两个差分电压得到差值V1-V2，第二步比较该差值V1-V2与预设阈值电压Vth的大小)的方式融合为了一步比较的方式(比较第一电压V_P和第二电压V_M的大小)，更加简便。相比于现有的比较两个差分电压的差值V1-V2是否大于预设阈值电压Vth的实现，避免了运算放大器这种实现较为复杂的电路的使用，更加的简便。

进一步的，如图3所示，本公开实施例提供了一种差分电压比较电路200的示例性电路图。图3中，电压转换电路210包括：第一电流源I_B1、第二电流源I_B2、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5，其中，所述第一差分电压V1的第一分量V_1P耦接所述第一电阻R1的一端，所述第一差分电压V1的第二分量V_1M耦接所述第二电阻R2的一端，所述第二差分电压V2的第一分量V_2P耦接所述第三电阻R3的一端，所述第二差分电压V2的第二分量V_2M耦接所述第四电阻R4的一端；所述第一电流源I_B1的一端分别耦接所述第一电阻R1的另一端、所述第四电阻R4的另一端、所述第五电阻R5的一端，所述第一电流源I_B1的另一端耦接接地端；所述第二电流源I_B2的一端分别耦接所述第二电阻R2的另一端、所述第三电阻R3的另一端、所述第五电阻R5的另一端，所述第二电流源I_B2的另一端耦接电源电压VDD；所述第一电流源I_B1的一端产生所述第二电压V_M，所述第二电流源I_B2的一端产生所述第一电压V_P；所述第一电阻R1、所述第二电阻R2、所述第三电阻R3、所述第四电阻R4的阻值都相等。其中，所述第一电流源I_B1、所述第二电流源I_B2的电流值随所述预设阈值电压Vth的变化而变化；所述第一电阻R1、所述第二电阻R2、所述第三电阻R3、所述第四电阻R4的阻值随所述预设阈值电压Vth的变化而变化。具体的，所述第一电流源I_B1的电流值，所述第二电流源I_B2的电流值，所述第一电阻R1、所述第二电阻R2、所述第三电阻R3、以及所述第四电阻R4的阻值，所述预设阈值电压Vth满足公式：Vth＝I_B1*R+I_B2*R

其中，Vth为所述预设阈值电压的电压值，I_B1为所述第一电流源I_B1的电流值，I_B2为所述第二电流源I_B2的电流值，R为所述第一电阻R1或所述第二电阻R2或所述第三电阻R3或所述第四电阻R4的阻值。

如图3所示，比较电路220包括：比较器COMP，其中，所述比较器COMP的正输入端耦接所述第一电压V_P，所述比较器COMP的负输入端耦接所述第二电压V_M。当然，在实际应用中，也可以将V_P耦接负输入端，V_M耦接正输入端，只要能够比较出V_P与V_M的大小即可。

结合图3中的电路图对本公开实施例的差分电压比较电路200的工作原理进行说明：根据基尔霍夫电流定律，流入A节点的电流和流出A节点的电流相等，可得到以下公式：

(V_P-V_1M)/R+(V_P-V_2P)/R+(V_P-V_M)/R5＝I_B2

假设R5＝k*R，k为正数，则上述公式变为：

即(V_P-V_1M)+(V_P-V_2P)+(V_P-V_M)/k＝R*I_B2(1)；

同理，根据基尔霍夫电流定律，流入B节点的电流和流出B节点的电流相等，可得到以下公式：

(V_1P-V_M)/R+(V_2M-V_M)/R+(V_P-V_M)/R5＝I_B1，

R5＝k*R，则上述公式变为：

即(V_1P-V_M)+(V_2M-V_M)+(V_P-V_M)/k＝R*I_B1(2)；

将公式(1)(2)相加并简化后得到：

(2+2/k)*(V_P-V_M) ＝[(V_2P-V_2M)-(V_1P-V_1M)]+ R*(I_B1+ I_B2) (3)

其中，(V_1P-V_1M)为第一差分电压V1，(V_2P-V_2M)为第二差分电压V2

根据公式(3)可以得到如下结论：

若比较器COMP的输出结果Z为高电平，即V_P-V_M>0，则

[(V_2P-V_2M)-(V_1P-V_1M)]+R*(I_B1+I_B2)>0，

即(V_1P-V_1M)-(V_2P-V_2M)>R*(I_B1+I_B2)，

即V₁-V₂>V_th，即V₁>V₂+V_th；

反之，若比较器COMP的输出结果Z为低电平，即V_P-V_M<0，则

[(V_2P-V_2M)-(V_1P-V_1M)]+R*(I_B1+I_B2)<0，

即(V_1P-V_1M)-(V_2P-V_2M)<R*(I_B1+I_B2)，

即V₁-V₂<V_th，即V₁<V₂+V_th；

从上述结论可以看到，本公开实施例的差分电压比较电路220可以根据第一电压V_P和第二电压V_M的比较结果Z可以实现判断两个差分电压V1、V2的差V₁-V₂是否大于预设阈值电压V_th的功能。另外，需要说明的是，在实际应用中，可以根据预设阈值电压V_th的具体值来选择适合的R、I_B1、I_B2。

进一步的，为了使差分电压比较电路220的实际应用的方便性，可以将第一电流源I_B1和第二电流源I_B2的电流值设置相等，即I_B1＝I_B2＝I_B。这样，Vth＝I_B1*R+I_B2*R＝2*I_B*R，在实际应用中只需根据预设阈值电压V_th的具体值来选择适合的R、I_B。

进一步的，为了提高差分电压比较电路220电路的匹配度，可以将所述第一电阻R1、所述第二电阻R2、所述第三电阻R3、所述第四电阻R4、所述第五电阻R5的阻值设置均相等。

本公开的实施例还提供了一种芯片。该芯片包括根据本公开的实施例的差分电压比较电路。该芯片例如是数字电源类的芯片、包括数字电源类芯片的CPU处理器。

本公开的实施例还提供了一种电子设备。该电子设备包括根据本公开的实施例的芯片。该电子设备例如是普通计算机、服务器。

综上，本公开实施例中的差分电压比较电路巧妙的通过仅有电流源和电阻的电路结构将两个差分电压的差值与预设阈值电压的比较转换为第一电压和第二电压的比较，然后根据第一电压和第二电压的比较结果判定两个差分电压的差值与预设阈值电压的比较结果，更简便的实现了比较两个差分电压的差是否大于预设阈值电压的功能。

附图中的流程图和框图显示了根据本公开的多个实施例的装置和方法的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或指令的一部分，所述模块、程序段或指令的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

除非上下文中另外明确地指出，否则在本文和所附权利要求中所使用的词语的单数形式包括复数，反之亦然。因而，当提及单数时，通常包括相应术语的复数。相似地，措辞“包含”和“包括”将解释为包含在内而不是独占性地。同样地，术语“包括”和“或”应当解释为包括在内的，除非本文中明确禁止这样的解释。在本文中使用术语“示例”之处，特别是当其位于一组术语之后时，所述“示例”仅仅是示例性的和阐述性的，且不应当被认为是独占性的或广泛性的。

适应性的进一步的方面和范围从本文中提供的描述变得明显。应当理解，本公开的各个方面可以单独或者与一个或多个其它方面组合实施。还应当理解，本文中的描述和特定实施例旨在仅说明的目的并不旨在限制本公开的范围。

以上对本公开的若干实施例进行了详细描述，但显然，本领域技术人员可以在不脱离本公开的精神和范围的情况下对本公开的实施例进行各种修改和变型。本公开的保护范围由所附的权利要求限定。

Claims

1.一种差分电压比较电路，其特征在于，所述差分电压比较电路将两个差分电压的差值与预设阈值电压的比较转换为第一电压和第二电压的比较，所述差分电压比较电路包括：电压转换电路、比较电路，

其中，所述电压转换电路，被配置为接收第一差分电压的第一分量、第二分量以及第二差分电压的第一分量、第二分量，并利用电流源、电阻将第一差分电压的第一分量、第二分量以及第二差分电压的第一分量、第二分量转换为所述第一电压和所述第二电压；

所述比较电路，被配置为接收所述第一电压和所述第二电压，并比较所述第一电压和所述第二电压的大小，输出比较结果。

2.根据权利要求1所述的差分电压比较电路，其特征在于，所述电压转换电路包括：第一电流源、第二电流源、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻，

其中，所述第一差分电压的第一分量耦接所述第一电阻的一端，所述第一差分电压的第二分量耦接所述第二电阻的一端，所述第二差分电压的第一分量耦接所述第三电阻的一端，所述第二差分电压的第二分量耦接所述第四电阻的一端；

所述第一电流源的一端分别耦接所述第一电阻的另一端、所述第四电阻的另一端、所述第五电阻的一端，所述第一电流源的另一端耦接接地端；

所述第二电流源的一端分别耦接所述第二电阻的另一端、所述第三电阻的另一端、所述第五电阻的另一端，所述第二电流源的另一端耦接电源电压；

所述第一电流源的一端产生所述第二电压，所述第二电流源的一端产生所述第一电压；

所述第一电阻、所述第二电阻、所述第三电阻、所述第四电阻的阻值都相等。

3.根据权利要求2所述的差分电压比较电路，其特征在于，所述第一电流源、所述第二电流源的电流值随所述预设阈值电压的变化而变化；所述第一电阻、所述第二电阻、所述第三电阻、所述第四电阻的阻值随所述预设阈值电压的变化而变化。

4.根据权利要求3所述的差分电压比较电路，其特征在于，所述第一电流源的电流值，所述第二电流源的电流值，所述第一电阻、所述第二电阻、所述第三电阻、以及所述第四电阻的阻值，所述预设阈值电压满足公式：

Vth＝I_B1*R+I_B2*R

其中，Vth为所述预设阈值电压，I_B1为所述第一电流源的电流值，I_B2为所述第二电流源的电流值，R为所述第一电阻或所述第二电阻或所述第三电阻或所述第四电阻的阻值。

5.根据权利要求2至4中任一项所述的差分电压比较电路，其特征在于，所述第一电流源与所述第二电流源的电流值相等。

6.根据权利要求2至4中任一项所述的差分电压比较电路，其特征在于，所述第一电阻、所述第二电阻、所述第三电阻、所述第四电阻、所述第五电阻的阻值相等。

7.根据权利要求6所述的差分电压比较电路，其特征在于，所述比较电路包括：比较器，

其中，所述比较器的正输入端耦接所述第一电压，所述比较器的负输入端耦接所述第二电压。

8.根据权利要求7所述的差分电压比较电路，其特征在于，若所述比较结果为低电平，则两个差分电压的差值大于所述预设阈值电压；若所述比较结果为高电平，则两个差分电压的差值小于所述预设阈值电压。

9.一种芯片，其特征在于，包括根据权利要求1-8中任一项所述的差分电压比较电路。

10.一种电子设备，其特征在于，包括根据权利要求9所述的芯片。