CN116683897B - 比较器电路、集成电路和电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种比较器电路、集成电路和电子设备，比较器电路包括：信号输入端，用于接入外部信号；基准电压产生电路，基准电压产生电路的第一输入端用于接入电源，基准电压产生电路的第二输入端与信号输入端连接，基准电压产生电路用于产生基准电压，并根据基准电压和外部信号产生第一电流信号和第二电流信号并输出；比较电路，比较电路的输入端与基准电压产生电路的输出端连接，比较电路用于比较第一电流信号和第二电流信号之间的大小，并输出对应的比较信号。本发明技术方案旨在简化比较器电路的结构，降低比较器电路的整体功耗。

Description

比较器电路、集成电路和电子设备

技术领域

本发明涉及比较器领域，特别涉及一种比较器电路、集成电路和电子设备。

背景技术

在集成电路中，电压比较器常用在上电复位、过压检测、欠压检测、欠压锁定、过压保护、过流保护、过温保护等电路模块中，这些电路模块对功率集成电路、后级电路系统起保护作用。

在现有的电路技术中，大多数用在上电复位、过压检测、欠压检测等电路中的电压比较器，均采用独立的基准电压产生电路产生基准电压，再通过独立的比较器比较采样电压和基准电压，因此现有的电压比较器具有较大的静态功耗和动态功耗，具有较多的器件数目，也因此增大了芯片的有效面积。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种比较器电路、集成电路和电子设备，旨在简化比较器电路的结构，降低比较器电路的整体功耗。

为实现上述目的，本发明提出一种比较器电路，包括：

信号输入端，用于接入外部信号；

基准电压产生电路，所述基准电压产生电路的第一输入端用于接入电源，所述基准电压产生电路的第二输入端与所述信号输入端连接，所述基准电压产生电路用于产生基准电压，并根据所述基准电压和所述外部信号产生第一电流信号和第二电流信号并输出；

比较电路，所述比较电路的输入端与所述基准电压产生电路的输出端连接，所述比较电路用于比较所述第一电流信号和所述第二电流信号之间的大小，并输出对应的比较信号。

可选地，所述比较电路的数量为多个，每一所述比较电路的输入端与所述基准电压产生电路的输出端连接，多个所述比较电路与多个预设标准一一对应比较所述第一电流信号和所述第二电流信号，并输出多个比较信号。

可选地，所述基准电压产生电路包括第一PMOS管、第二PMOS管、第一三极管、第二三极管、第一电阻和第二电阻，所述第一PMOS管的源极和所述第二PMOS管的源极互连，且为所述基准电压产生电路的第一输入端，所述第一PMOS管的栅极、所述第一PMOS管的漏极和所述第一三极管的集电极互连，所述第二PMOS管的栅极、所述第二PMOS管的漏极和所述第二三极管的集电极互连，所述第一三极管的基极和所述第二三极管的基极与所述信号输入端连接，所述第一三极管的发射极、所述第二电阻的第一端和所述第一电阻的第一端互连，所述第二三极管的发射极与所述第二电阻的第二端连接，所述第一电阻的第二端接地；其中，

所述第一三极管和所述第二三极管的数量比为1:N，N为大于等于2的正整数。

可选地，所述基准电压产生电路具有第一输出端和第二输出端，所述第一输出端用于输出所述第一电流信号，所述第二输出端用于输出所述第二电流信号，所述比较电路包括：

第一支路，所述第一支路的输入端与所述基准电压产生电路的第二输出端连接，所述第一支路用于复制并输出所述第二电流信号；

第二支路，所述第二支路的第一输入端与所述基准电压产生电路的第一输出端连接，所述第二支路用于复制并输出所述第一电流信号；

所述第一电流信号的电流值小于所述第二电流信号的电流值时，输出第一比较信号为低电平，所述第一电流信号的电流值大于或等于所述第二电流信号的电流值时，输出第二比较信号为高电平。

可选地，所述第一支路包括：

一级镜像电路，所述一级镜像电路的输入端与所述基准电压产生电路的第二输出端连接，所述一级镜像电路用于以第一比例复制并输出所述第二电流信号；

二级镜像电路，所述二级镜像电路的输入端与所述一级镜像电路的输出端连接，所述二级镜像电路用于以第二比例复制并输出所述一级镜像电路输出的第二电流信号。

可选地，所述第一支路包括第一NMOS管、第二NMOS管和第三PMOS管，所述第二支路包括第四PMOS管，所述第三PMOS管的源极和所述第四PMOS管的源极用于接入电源，所述第三PMOS管的栅极为所述第一支路的输入端，所述第一NMOS管的漏极、所述第一NMOS管的栅极、所述第二NMOS管的栅极和所述第三PMOS管的漏极互连，所述第二NMOS管的漏极为所述第一支路的输出端，所述第四PMOS管的漏极为所述第二支路的输出端，所述第四PMOS管的栅极为所述第二支路的输入端，所述第一NMOS管的源极和所述第二NMOS管的源极接地。

可选地，所述比较器电路还包括：

电流补偿电路，所述电流补偿电路的输入端用于接入电源，所述电流补偿电路的输出端与所述基准电压产生电路的电流输入端连接，所述电流补偿电路用于产生并输出补偿电流至所述基准电压产生电路。

可选地，所述电流补偿电路包括第五PMOS管和第六PMOS管，所述五PMOS管的源极和所述第六PMOS管的源极用于接入电源，所述第五PMOS管的栅极、所述第六PMOS管的栅极、所述第六PMOS管的漏极互连，所述第五PMOS管的漏极为所述电流补偿电路的输出端。

本发明还提出一种集成电路，包括如上所述的比较器电路。

本发明还提出一种电子设备，包括如上所述的集成电路。

本发明技术方案通过信号输入端、基准电压产生电路和比较电路构成比较器电路，其中，信号输入端可以接入外部信号；基准电压产生电路的输入端与信号输入端连接，基准电压产生电路可以用于产生基准电压，并根据基准电压和外部信号输出第一电流信号和第二电流信号；比较电路的输入端与基准电压产生电路的输出端连接，比较电路则可以根据预设标准比较第一电流信号和第二电流信号，并输出比较信号。本发明旨在简化比较器电路的结构，降低比较器电路的整体功耗。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明比较器电路一实施例的功能模块示意图；

图2为本发明比较器电路一实施例的电路结构示意图；

图3为本发明比较器电路另一实施例的电路结构示意图；

图4为本发明比较器电路又一实施例的电路结构示意图。

附图标号说明：

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

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后……），则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明提出一种比较器电路。

参照图1至图4，在本发明一实施例中，所述比较器电路包括：

信号输入端VIN，用于接入外部信号；

基准电压产生电路10，所述基准电压产生电路10的第一输入端用于接入电源VDD，所述基准电压产生电路10的第二输入端与所述信号输入端VIN连接，所述基准电压产生电路10用于产生基准电压，并根据所述基准电压和所述外部信号产生第一电流信号和第二电流信号并输出；

比较电路20，所述比较电路20的输入端与所述基准电压产生电路10的输出端连接，所述比较电路20用于比较所述第一电流信号和所述第二电流信号之间的大小，并输出对应的比较信号。

本实施例中，基准电压产生电路10可以由多个MOS管、电阻和三极管等电子元件来实现，通过设置多个MOS管之间的数量比例，以及三极管的数量比例，可以调整基准电压产生电路10产生的基准电压，具体的数量比例则可以根据用户实际需求进行设置。基准电压产生电路10还可以根据三极管设置数量的不同，产生不同的电流，比如将一个三极管与多个三极管的基极连接，多个三极管则是并联连接后发射极与电阻串联，并且三极管的基极与外部信号连接，一个三极管的发射极与多个三极管并联后的串联电阻的另一端连接，一个三极管所在电路产生的电流为第一电流信号，多个三极管并联的电路产生的电流为多个三极管的电流值和，为第二电流信号，在外部信号的电压值较小时，参照图2可知，一个三极管基极和发射极之间的电压等于多个三极管基极和发射极之间的电压加上多个三极管所在电路的电子元件的电压，此时一个三极管基极的电压与多个三极管基极的电压差值很小，可以近似于相等，基极电压相等的情况下，每个三极管的电流也相等，所以此时第一电流信号的电流值会小于第二电流信号的电流值；随着外部信号的电压值的增加，由于多个三极管并联后的串联电阻的存在，一个三极管基极和发射极之间的电压与多个三极管基极和发射极之间的电压差值也会变大，如此第一电流信号的电流值会增加，并且因为三极管数量比例和电阻的关系，第一电流信号的电流值增加速度会大于第二电流信号的电流值的增加速度；如此将第一电流信号的电流值等于第二电流信号的电流值时的外部信号的电压值定义为基准电压，则可以实现外部信号和基准电压比较的功能，因为在外部信号大于和小于基准电压时，第一电流信号和第二电流信号的电流值大小也会不同，所以可以通过第一电流信号和第二电流信号的电流值大小来判断外部信号和基准电压的电压值大小，从而实现比较功能；并且改变三极管的数量比例以及改变串联电阻的阻值也可以改变基准电压的值。

比较电路20则可以由多个NMOS管或PMOS管构成，比较电路20则可以根据预设标准比较第一电流信号和第二电流信号，并输出比较信号；比较电路20具体可以通过MOS管构成电流镜，复制基准电压产生电路10输出的第一电流信号和第二电流信号，复制的比例则与MOS管的数量有关，比如在基准电压产生电路10中设置有一个PMOS管，比较电路20中设置有一个镜像的PMOS管，则比较电路20中的PMOS管可以1:1复制基准电压产生电路10中PMOS管的电流；通过调整MOS管的数量比例为1:1，将基准电压产生电路10中的第一电流信号和第二电流信号按1:1的比例复制后，比较电路20对外部信号和基准电压进行比较的预设标准也为1:1，即第一电流信号小于第二电流信号的电流值时，代表外部信号的电压值小于基准电压的电压值，比较电路20可以输出低电平的电信号，为比较信号，当第一电流信号大于或等于第二电流信号的电流值时，代表外部信号的电压值大于或等于基准电压的电压值，比较电路20则可以输出高电平的电信号；同理，若将基准电压产生电路10中的第一电流信号和第二电流信号按1:2的比例复制后，比较电路20对外部信号和基准电压进行比较的预设标准就为1:2，如此当第一电流信号小于第二电流信号的电流值的二倍时，比较电路20可以输出低电平的电信号，当第一电流信号大于或等于第二电流信号的电流值的二倍时，比较电路20可以输出高电平的电信号；因此用户可以通过设置不同的MOS管比例来设置比较电路20具体的预设标准。比较电路20设置不同的预设标准可以适用于不同的情况，应用更加灵活，比如将比较器电路应用于对器件的温度保护时，需要将检测到的温度值与温度安全阈值比较，而一个器件可能在不同的温度下有不同的状态，温度安全阈值不限定于一个温度值，如此则需要将检测温度与多个温度阈值比较，判断出器件处于哪一种状态，多个温度阈值则可以通过设置不同的预设标准实现。本方案通过基准电压产生电路10产生基准电压，无需外接基准电压，可以降低整体的功耗，还可以通过改变基准电压产生电路10的MOS管数量比例来调整基准电压值；另外比较电路20也可以通过改变MOS管的数量比例来调整比较的标准，如此用户则可以根据实际需求调整基准电压值和比较标准，整体的功耗低，电路结构简单，并且适用范围广。

本发明技术方案通过信号输入端VIN、基准电压产生电路10和比较电路20构成比较器电路，其中，信号输入端VIN可以接入外部信号；基准电压产生电路10的输入端与信号输入端VIN连接，基准电压产生电路10可以用于产生基准电压，并根据基准电压和外部信号输出第一电流信号和第二电流信号；比较电路20的输入端与基准电压产生电路10的输出端连接，比较电路20则可以根据预设标准比较第一电流信号和第二电流信号，并输出比较信号。本发明旨在简化比较器电路的结构，降低比较器电路的整体功耗。

参照图3，在一实施例中，所述比较电路20的数量为多个，每一所述比较电路20的输入端与所述基准电压产生电路10的输出端连接，多个所述比较电路20与多个预设标准一一对应比较所述第一电流信号和所述第二电流信号，并输出多个比较信号。

本实施例中，可以设置多个比较电路20，每一个比较电路20可以有不同的预设标准，比较电路20的预设标准可以通过改变比较电路20中MOS管的数量或者MOS管的参数及连接关系进行设置，如此则可以对外部信号进行不同的比较，比如两个比较电路20，一个比较电路20的预设标准是与二分之一的基准电压比较，另一个比较电路20的预设标准是与三分之一的基准电压比较，如此通过多个比较电路20可以在外部信号的电压值达到不同阶段时，输出比较信号，可以实现更准确的比较，适用于多种场景，比如对于过温保护可以针对不同器件的承受温度设置不同的比较标准，或者针对某个器件在不同的温度下的工作情况设置对应的比较标准；对于过压检测、欠压检测、欠压锁定、过压保护和过流保护等也可以如此分级设置。

参照图2，在一实施例中，所述基准电压产生电路10包括第一PMOS管M11、第二PMOS管M21、第一三极管Q1、第二三极管Q2、第一电阻R1和第二电阻R2，所述第一PMOS管M11的源极和所述第二PMOS管M21的源极互连，且为所述基准电压产生电路20的第一输入端，所述第一PMOS管M11的栅极、所述第一PMOS管M11的漏极和所述第一三极管Q1的集电极互连，所述第二PMOS管M21的栅极、所述第二PMOS管M21的漏极和所述第二三极管Q2的集电极互连，所述第一三极管Q1的基极和所述第二三极管Q2的基极与所述信号输入端VIN连接，所述第一三极管Q1的发射极、所述第二电阻R2的第一端和所述第一电阻R1的第一端互连，所述第二三极管Q2的发射极与所述第二电阻R2的第二端连接，所述第一电阻R1的第二端接地；其中，

所述第一三极管Q1和所述第二三极管Q2的数量比为1:N，N为大于等于2的正整数。

本实施例中，第一三极管Q1和第二三极管Q2之间的电流大小关系会随着外部信号电压的增加而改变，将第一三极管Q1和第二三极管Q2的电流大小按比例镜像输出到比较电路20中，比较镜像的电流大小关系发生翻转时的输入电压作为基准电压 ，如此可以通过电流的大小关系代表外部信号与基准电压的电压值大小关系，从而实现比较的功能；并且通过调节构成基准电压产生电路10的MOS管和三极管的数量比例，或调节镜像比例电流，可以改变基准电压产生电路10产生的基准电压。第二三极管Q2支路上连串电阻R2的存在，导致第一三极管Q1和第二三极管Q2的Vbe不同，从而流过第一三极管Q1和第二三极管Q2两条支路的电流也会不同，电流增加的速度不同，串联的第二电阻R2的阻值越大，电流增加速度越慢，以及镜像电流比例关系的存在，在比较镜像的电流大小关系发生翻转时的输入电压作为基准电压，所以通过改变第一三极管Q1和第二三极管Q2的数量比例以及第二电阻R2的值以及镜像电流的比例，可以改变比较器电路的基准电压；需要知道的是，第一三极管Q1和第二三极管Q2的数量比为1:N，其中N为大于等于2的正整数表示第二三极管Q2的数量至少设置为两个，以及串联的第二电阻R2和镜像比例关系，如此可以使得第一三极管Q1和第二三极管Q2之间的电流存在差别，从而实现比较功能；用户可以根据实际需求设置MOS管和三极管的数量比例、电阻阻值和镜像电流的比例，产生不同的基准电压，从而实现对应的比较功能。本实施例中第一PMOS管M11、第二PMOS管M21、第一三极管Q1和第二三极管Q2的器件数量均可以设置多个，若设置多个，则可以参照图2中的设置方式，将多个相同的器件并联设置。

参照图1至图4，在一实施例中，所述基准电压产生电路10具有第一输出端和第二输出端，所述第一输出端用于输出所述第一电流信号，所述第二输出端用于输出所述第二电流信号，所述比较电路20包括：

第一支路，所述第一支路的输入端与所述基准电压产生电路10的第二输出端连接，所述第一支路用于复制并输出所述第二电流信号；

第二支路，所述第二支路的输入端与所述基准电压产生电路10的第一输出端连接，所述第二支路用于复制并输出所述第一电流信号；

所述第一电流信号的电流值小于所述第二电流信号的电流值时，输出第一比较信号为低电平，所述第一电流信号的电流值大于或等于所述第二电流信号的电流值时，输出第二比较信号为高电平。

在一实施例中，所述第一支路包括一级镜像电路和二级镜像电路，所述一级镜像电路的输入端与所述基准电压产生电路的第二输出端连接，所述一级镜像电路用于以第一比例复制并输出所述第二电流信号；所述二级镜像电路的输入端与所述一级镜像电路的输出端连接，所述二级镜像电路用于以第二比例复制并输出所述一级镜像电路输出的第二电流信号。一级镜像电路包括第三PMOS管M22，二级镜像电路包括第一NMOS管M31与第二NMOS管M32，所述第二支路包括第四PMOS管M12，所述第三PMOS管M22的源极和所述第四PMOS管M12的源极用于接入电源VDD，所述第三PMOS管M22的栅极为所述第一支路的输入端，所述第一NMOS管M31的漏极、所述第一NMOS管M31的栅极、所述第二NMOS管M32的栅极和所述第三PMOS管M22的漏极互连，所述第一NMOS管M31的源极和所述第二NMOS管M32的源极接地，所述第二NMOS管M32的漏极作为第一支路的输出端。所述第四PMOS管M12的栅极为所述第二支路的输入端，所述第四PMOS管M12的漏极作为第二支路的输出端，第一支路的输出端与第二支路的输出端输出的第一电流信号和第二电流信号相比较后作为比较电路20的输出端。

本实施例中，第三PMOS管M22和基准电压产生电路10中的第二PMOS管M21互为镜像，第四PMOS管M12和基准电压产生电路10中的第一PMOS管M11互为镜像，第一NMOS管M31和第二NMOS管M32互为镜像；本实施例中将第三PMOS管M22和第二PMOS管M21的数量比例设置为1:1，第四PMOS管M12和第一PMOS管M11的数量比例设置为1:1，第一NMOS管M31和第二NMOS管M32的数量比例设置为1:2；可以理解的是，当信号输入端VIN接入的外部信号的电压较小时，流过第一三极管Q1和第二三极管Q2的基极电流较小，即第二三极管Q2的电流I2较小，所以第二电阻R2的电压∆Vbe较小，此时第一三极管Q1基极和发射极之间的电压Vbe1≈第二三极管Q2基极和发射极之间的电压Vbe2，本实施例设置第一三极管Q1和第二三极管Q2为1：4，因此第二三极管Q2的电流I2大于第一三极管Q1的电流I1，再由上述基准电压产生电路10的具体结构、第三PMOS管M22和第二PMOS管M21、第四PMOS管M12和第一PMOS管M11、第一NMOS管M31和第二NMOS管M32的数量比例设置关系可知，第二PMOS管M21与第二三极管Q2串联，第二PMOS管M21电流为I2，第三PMOS管M22会复制第二PMOS管M21的电流，即I2，第四PMOS管M12会复制第一PMOS管M11的电流，即I1，第三PMOS管M22与第一NMOS管M31串联，第一NMOS管M31的电流等于第三PMOS管M22的电流I2，第一NMOS管M31和第二NMOS管M32的数量比例设置为1:2，第二NMOS管M32的电流也为I2*2，所以第二NMOS管M32的电流会远远大于第四PMOS管M12的电流，即所述第一电流信号的电流值小于所述第二电流信号的电流值时，比较器输出第一比较信号为低电平。随着输入信号电压的上升，I1和I2也会上升，电阻R2会分Vbe2的电压，所以I1的上升速度会大于I2的上升速度；代表第四PMOS管M12的电流上升速度会大于第二NMOS管M32的电流上升速度，当第四PMOS管M12的电流大于或等于第二NMOS管M32的电流时，比较器的输出比较信号VO1发生翻转，由低转为高。将第四PMOS管M12与第二NMOS管M32中间点的电压发生翻转时外部信号的电压值记为基准电压，如此VO1的高电平和低电平代表了不同的比较信号，外部信号电压值低于基准电压时，VO1为低电平，外部信号电压值大于或等于基准电压时，VO1为高电平，从而实现了外部信号与基准电压比较的功能。本方案中MOS管和三极管具体的数量比例可以根据用户实际需求进行设置，在此不做限制。

参照图4，在一实施例中，所述比较器电路还包括：

电流补偿电路，所述电流补偿电路的输入端用于接入电源VDD，所述电流补偿电路的输出端与所述基准电压产生电路10的电流输入端连接，所述电流补偿电路用于产生并输出补偿电流至所述基准电压产生电路10。

在一实施例中，所述电流补偿电路包括第五PMOS管M41和第六PMOS管M42，所述五PMOS管的源极和所述第六PMOS管M42的源极用于接入电源VDD，所述第五PMOS管M41的栅极、所述第六PMOS管M42的栅极、所述第六PMOS管M42的漏极互连，所述第五PMOS管M41的漏极为所述电流补偿电路的输出端。

本实施例中，因为基准电压产生电路10的第一三极管Q1和第二三极管Q2是电流控制型器件，在工作时会消耗一定的电流，由上述实施例可知，第二NMOS管M32的电流和第四PMOS管M12的电流会影响到电压VO1即比较信号的输出情况，所以第一三极管Q1和第二三极管Q2在工作时消耗的电流会影响到I1和I2，从而影响到第二NMOS管M32的电流和第四PMOS管M12的电流，使得电压VO1的翻转精确度降低。通过设置电流补偿电路，输出补偿电流至第一三极管Q1和第二三极管Q2，可以减少第一三极管Q1和第二三极管Q2自身消耗的电流对于最终比较信号的影响。电流补偿电路可以由MOS管构成，参照图4，本实施例中各电流镜MOS管的比例设置均为1:1，再结合图2至图4及上述实施例的说明可知，第六PMOS管M42的电流与第三三极管的基极电流相等，为Ib3=(I1+I2)/β，β为第三三极管的放大倍数，第五PMOS管M41再将第六PMOS管M42的电流复制后输出至第一三极管Q1和第二三极管Q2的基极作为补偿电流；因此补偿电流的大小可以通过选择不同放大倍数的第三三极管进行调整。具体需要的补偿电流大小则可以根据第一三极管Q1和第二三极管Q2消耗的电流得到。

参照图4，在一实施例中，所述比较器电路还包括：

采样电路，所述采样电路串联设置于所述信号输入端VIN和所述基准电压产生电路10的输入端之间，所述采样电路用于对外部信号进行采样后输出至所述基准电压产生电路10。

本实施例中，采样电路可以由第三电阻R3和第四电阻R4构成，通过第三电阻R3和第四电阻R4对外部信号进行分压采样后可以得到采样电压输出至基准电压产生电路10，设置采样电路进行分压采样可以防止输入信号的电压过大，导致比较器电路中的电子元件损坏。

为了更好的说明本发明的发明构思，结合上述实施例对本发明的工作原理进行阐述：

参照图1至图4，在图3中，Q1、Q2可以为NPN型晶体管，并且设置的数量成比例关系；M11、M12、M13互为镜像，M21、M22、M23互为镜像，M31、M32互为镜像，M33、M34互为镜像，调节MOS管的比例个数可以调节基准信号VO1、VO2的具体参数。

参照图1及上述实施例，VIN为信号输入端，当VIN很小时，流过Q1和Q2的电流较小，即I2较小，Vbe1≈Vbe2，（Vbe1为Q1的基极和发射极之间的电压，Vbe2为Q2的基极和发射极之间的电压）设计Q2和Q1的数量比例为4：1，因此I2大于I1，设置M11：M12=1:1，M21：M22=1:1，即M21的电流大于M11的电流，通过镜像，M22的电流大于M12的电流；设置M31：M32=1:2，M32的电流大于M31的电流，综上所述，M12的电流远远小于M32的电流，M32下拉VO1，因此VO1输出为低。随着VIN的上升，当流过M12的电流大于或等于流过M32的电流时，VO1翻转，由低转为高。翻转点时的I(M12)=I(M32),此时I2=∆Vbe/R2（∆Vbe为电阻R2两端的电压），由于M31:M32=1:2，得I1=2*I2，则，VIN=3*I2*R1+Vbe1=3*（∆Vbe/R2）*R1+Vbe1，∆Vbe=Vbe1-Vbe2=VT*㏑n=VT*㏑8，其中n为第一支路与第二支路镜像的电流比例（本实施例中Q1:Q2=1:4，M31:M32=1:2，因此第一支路与第二支路镜像的电流比例为8:1）。假设此时的翻转基准点为V1，且V1与温度无关，则VIN的温度偏导为0，即∂VIN/∂T=∂（3*（∆Vbe/R2）*R1+Vbe1）/∂T=3(R1/R2)*(∂VT*㏑8)/∂T+∂Vbe1/∂T=0；其中，常温下∂Vbe/∂T≈-1.5mv/k，∂VT/∂T≈0.087mv/k，得到3(R1/R2)*㏑8≈1.5/0.087≈17.2，从而得到R1/R2≈2.75。因为三极管的Vbe与工艺有关，常温下一般为0.7V左右，三极管的VT温度系数常温下约为26毫伏，因此：得到VO1翻转时的基准电压V1也就是当时的输入信号VIN的值：V1≈VIN≈3*VT*㏑8*R1/R2+Vbe≈1.15。综上所述，根据设置支路中不同的电流比例即可精确的得到不同的基准电压V1的值。

参见图3，其中M11:M12:M13=1:1:1，M21:M22:M23=1:1:1，M33:M34=1:8，上述比例可根据不同的设计值做调整。原理同上，当VIN小时，M13的电流小于M34的电流，下管M34下拉VO2输出低，当VIN上升到使流过M13的电流和流过M34的电流相等时，VO2由低翻转为高，此时基准V2=9*I2*R1+Vbe，I2=∆Vbe/R2=VT*㏑32/R2，结合上面已知的第一基准电压V1，可得到第二基准电压V2:V2/V1=(9*VT*㏑32/R2*R1+Vbe)/(3*VT*㏑8/R2*R1+Vbe)=2.56，V2=2.94。通过设置不同的M33与M34的比例，可以得到不同的第二基准V2，V2可大于V1，也可小于V1，方便应用设计。

由于三极管Q1和Q2为电流控制型器件，若在Ib较大时，实际输入信号VIN的值会减小，影响了输出翻转的精度，因此如图4所示，可以增加电流补偿电路，来减少Ib对输入信号VIN的影响。具体如下：

本实施例中各电流镜MOS管的比例设置为M11:M14=1:1，M21:M24=1:1，M41:M42=1:1，M51:M52=1:1，M53:M54=1:1，因此IQ2=IM24=IM51=IM52，IQ1=IM14=IM54=IM53，IQ3=IM53+IM52=I1+I2，Q3的基极电流为Ib3=(I1+I2)/β，IM41=IM42=Ib3≈Ib2+Ib1，由此可知，Q1和Q2所需的电流可以从M41得到补偿，减小从VIN支路到Q1和Q2的基极电流，提升了输出翻转的精度。

本发明还提出一种集成电路。

在一实施例中，所述集成电路包括如上所述的比较器电路。该比较器电路的具体结构参照上述实施例，由于本集成电路采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。本实施例中，比较器电路集成于集成电路中，通过CMOS等工艺制得三极管、MOS管等，从而将比较器电路中的MOS管和三极管设置于集成电路中，实现比较器功能。

本发明还提出一种电子设备。

在一实施例中，所述电子设备包括如上所述的集成电路。该集成电路的具体结构参照上述实施例，由于本电子设备采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

以上所述仅为本发明的可选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的技术构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种比较器电路，其特征在于，包括：

信号输入端，用于接入外部信号；

基准电压产生电路，所述基准电压产生电路的第一输入端用于接入电源，所述基准电压产生电路的第二输入端与所述信号输入端连接，所述基准电压产生电路用于产生基准电压，并根据所述基准电压和所述外部信号产生第一电流信号和第二电流信号并输出；

比较电路，所述比较电路的输入端与所述基准电压产生电路的输出端连接，所述比较电路用于比较所述第一电流信号和所述第二电流信号之间的大小，并输出对应的比较信号；

所述比较电路包括：

第一支路，所述第一支路的输入端与所述基准电压产生电路的第二输出端连接，所述第一支路用于复制并输出所述第二电流信号；

第二支路，所述第二支路的第一输入端与所述基准电压产生电路的第一输出端连接，所述第二支路用于复制并输出所述第一电流信号；

所述第一支路包括：

一级镜像电路，所述一级镜像电路的输入端与所述基准电压产生电路的第二输出端连接，所述一级镜像电路用于以第一比例复制并输出所述第二电流信号；

二级镜像电路，所述二级镜像电路的输入端与所述一级镜像电路的输出端连接，所述二级镜像电路用于以第二比例复制并输出所述一级镜像电路输出的第二电流信号；

所述第一支路包括第一NMOS管、第二NMOS管和第三PMOS管，所述第二支路包括第四PMOS管，所述第三PMOS管的源极和所述第四PMOS管的源极用于接入电源，所述第三PMOS管的栅极为所述第一支路的输入端，所述第一NMOS管的漏极、所述第一NMOS管的栅极、所述第二NMOS管的栅极和所述第三PMOS管的漏极互连，所述第二NMOS管的漏极为所述第一支路的输出端，所述第四PMOS管的漏极为所述第二支路的输出端，所述第四PMOS管的栅极为所述第二支路的输入端，所述第一NMOS管的源极和所述第二NMOS管的源极接地。

2.如权利要求1所述的比较器电路，其特征在于，所述比较电路的数量为多个，每一所述比较电路的输入端与所述基准电压产生电路的输出端连接，多个所述比较电路与多个预设标准一一对应比较所述第一电流信号和所述第二电流信号，并输出多个比较信号。

3.如权利要求1所述的比较器电路，其特征在于，所述基准电压产生电路包括第一PMOS管、第二PMOS管、第一三极管、第二三极管、第一电阻和第二电阻，所述第一PMOS管的源极和所述第二PMOS管的源极互连，且为所述基准电压产生电路的第一输入端，所述第一PMOS管的栅极、所述第一PMOS管的漏极和所述第一三极管的集电极互连，所述第二PMOS管的栅极、所述第二PMOS管的漏极和所述第二三极管的集电极互连，所述第一三极管的基极和所述第二三极管的基极与所述信号输入端连接，所述第一三极管的发射极、所述第二电阻的第一端和所述第一电阻的第一端互连，所述第二三极管的发射极与所述第二电阻的第二端连接，所述第一电阻的第二端接地；其中，

所述第一三极管和所述第二三极管的数量比为1:N，N为大于等于2的正整数。

4.如权利要求1所述的比较器电路，其特征在于，所述基准电压产生电路具有第一输出端和第二输出端，所述第一输出端用于输出所述第一电流信号，所述第二输出端用于输出所述第二电流信号，所述比较电路在所述第一电流信号的电流值小于所述第二电流信号的电流值时，输出第一比较信号为低电平，所述第一电流信号的电流值大于或等于所述第二电流信号的电流值时，输出第二比较信号为高电平。

5.如权利要求1所述的比较器电路，其特征在于，所述比较器电路还包括：

电流补偿电路，所述电流补偿电路的输入端用于接入电源，所述电流补偿电路的输出端与所述基准电压产生电路的电流输入端连接，所述电流补偿电路用于产生并输出补偿电流至所述基准电压产生电路。

6.如权利要求5所述的比较器电路，其特征在于，所述电流补偿电路包括第五PMOS管和第六PMOS管，所述五PMOS管的源极和所述第六PMOS管的源极用于接入电源，所述第五PMOS管的栅极、所述第六PMOS管的栅极、所述第六PMOS管的漏极互连，所述第五PMOS管的漏极为所述电流补偿电路的输出端。

7.一种集成电路，其特征在于，包括如权利要求1-6任意一项所述的比较器电路。

8.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求7所述的集成电路。