CN204517773U - 一种单端输入迟滞比较电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种单端输入迟滞比较电路，它涉及迟滞比较器技术领域。第一绝缘栅双极型晶体管的门极接第五电阻至输入电压端，第一绝缘栅双极型晶体管、第二绝缘栅双极型晶体管的发射极分别接第三绝缘栅双极型晶体管、第四绝缘栅双极型晶体管的发射极，第三绝缘栅双极型晶体管、第五绝缘栅双极型晶体管的门极、集电极均接第四绝缘栅双极型晶体管的门极，第三绝缘栅双极型晶体管、第四绝缘栅双极型晶体管的集电极分别接第三电阻、第四电阻至第十三绝缘栅双极型晶体管、第十四绝缘栅双极型晶体管的集电极。本实用新型能自身产生偏置电流，具有很强的独立性和稳定性，且占用面积小，消耗的功率低。

Description

一种单端输入迟滞比较电路

技术领域

本实用新型涉及的是迟滞比较器技术领域，具体涉及一种单端输入迟滞比较电路。

背景技术

在发光二极管驱动芯片设计中，传统的迟滞比较器电路为双端输入差动对结构，不仅需要从外部引入参考电平，往往还需要外部电路为其提供偏置电压，这样的比较电路在芯片上会占用较大的面积，而且电路性能还会受到参考电平和偏置电压的波动的影响，基于此，设计一种新型的单端输入迟滞比较电路还是很有必要的。

实用新型内容

针对现有技术上存在的不足，本实用新型目的是在于提供一种单端输入迟滞比较电路，结构简单，设计合理，能自身产生偏置电流，具有很强的独立性和稳定性，且占用面积小，消耗的功率低。

为了实现上述目的，本实用新型是通过如下的技术方案来实现：一种单端输入迟滞比较电路，包括第一绝缘栅双极型晶体管-第十七绝缘栅双极型晶体管、第一电阻-第五电阻、电容、第一反相器和第二反相器，第一绝缘栅双极型晶体管的门极分别接第十六绝缘栅双极型晶体管、第十七绝缘栅双极型晶体管的集电极，第十六绝缘栅双极型晶体管的门极、发射极均接电源VDD端，第十七绝缘栅双极型晶体管的门极、发射极均接地端，第一绝缘栅双极型晶体管的门极还接第五电阻至输入电压端，第一绝缘栅双极型晶体管的集电极、第二绝缘栅双极型晶体管的门极及集电极均接地端，第一绝缘栅双极型晶体管、第二绝缘栅双极型晶体管的发射极分别接第三绝缘栅双极型晶体管、第四绝缘栅双极型晶体管的发射极，第三绝缘栅双极型晶体管、第五绝缘栅双极型晶体管的门极、集电极均接第四绝缘栅双极型晶体管的门极，第三绝缘栅双极型晶体管、第四绝缘栅双极型晶体管的集电极分别接第三电阻、第四电阻至第十三绝缘栅双极型晶体管、第十四绝缘栅双极型晶体管的集电极，第十三绝缘栅双极型晶体管、第十四绝缘栅双极型晶体管的门极均与第六绝缘栅双极型晶体管、第八绝缘栅双极型晶体管-第十一绝缘栅双极型晶体管的门极连接，第六绝缘栅双极型晶体管、第八绝缘栅双极型晶体管、第十三绝缘栅双极型晶体管-第十五绝缘栅双极型晶体管的发射极均接电源VDD端，第六绝缘栅双极型晶体管的门极、集电极均接第七绝缘栅双极型晶体管的发射极，第七绝缘栅双极型晶体管的集电极接第一电阻至地端，第八绝缘栅双极型晶体管-第十一绝缘栅双极型晶体管的集电极分别接第九绝缘栅双极型晶体管-第十二绝缘栅双极型晶体管的发射极，第十二绝缘栅双极型晶体管的集电极接第二电阻至第一绝缘栅双极型晶体管的发射极，第五绝缘栅双极型晶体管的发射极接第十五绝缘栅双极型晶体管的门极，第十五绝缘栅双极型晶体管的门极接电容至电源VDD端，第十五绝缘栅双极型晶体管的发射极接电源VDD端，第十五绝缘栅双极型晶体管的集电极分别接地端、第一反相器的输入端，第一反相器的输出端分别接第二反相器的输入端、第十二绝缘栅双极型晶体管的门极。

作为优选，所述的第六绝缘栅双极型晶体管、第七绝缘栅双极型晶体管、第一电阻组成了偏置电流源，为电路中的三个电流源提供镜像源。

本实用新型的有益效果：电路在不需要芯片中任何其他模块的支持的条件下就能完成迟滞比较的功能，能自身产生偏置电流，具有很强的独立性和稳定性，而且在电路结构上完个CMOS工艺实现，电路中没有特殊的大尺寸器件，因此所占用的面积较小，电路消耗的功率低。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式来详细说明本实用新型；

图1为本实用新型的电路图；

图2为本实用新型的原理图；

图3为本实用新型偏置电流源的电路图。

具体实施方式

为使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本实用新型。

参照图1-3，本具体实施方式采用以下技术方案：一种单端输入迟滞比较电路，包括第一绝缘栅双极型晶体管M1-第十七绝缘栅双极型晶体管M17、第一电阻R1-第五电阻R5、电容C、第一反相器INV1和第二反相器INV2，第一绝缘栅双极型晶体管M1的门极分别接第十六绝缘栅双极型晶体管M16、第十七绝缘栅双极型晶体管M17的集电极，第十六绝缘栅双极型晶体管M16的门极、发射极均接电源VDD端，第十七绝缘栅双极型晶体管M17的门极、发射极均接地端，第一绝缘栅双极型晶体管M1的门极还接第五电阻R5至输入电压端，第一绝缘栅双极型晶体管M1的集电极、第二绝缘栅双极型晶体管M2的门极及集电极均接地端，第一绝缘栅双极型晶体管M1、第二绝缘栅双极型晶体管M2的发射极分别接第三绝缘栅双极型晶体管M3、第四绝缘栅双极型晶体管M4的发射极，第三绝缘栅双极型晶体管M3、第五绝缘栅双极型晶体管M5的门极、集电极均接第四绝缘栅双极型晶体管M4的门极，第三绝缘栅双极型晶体管M3、第四绝缘栅双极型晶体管M4的集电极分别接第三电阻R3、第四电阻R4至第十三绝缘栅双极型晶体管M13、第十四绝缘栅双极型晶体管M14的集电极，第十三绝缘栅双极型晶体管M13、第十四绝缘栅双极型晶体管M14的门极均与第六绝缘栅双极型晶体管M6、第八绝缘栅双极型晶体管M8-第十一绝缘栅双极型晶体管M11的门极连接，第六绝缘栅双极型晶体管M6、第八绝缘栅双极型晶体管M8、第十三绝缘栅双极型晶体管M13-第十五绝缘栅双极型晶体管M15的发射极均接电源VDD端，第六绝缘栅双极型晶体管M6的门极、集电极均接第七绝缘栅双极型晶体管M7的发射极，第七绝缘栅双极型晶体管M7的集电极接第一电阻R1至地端，第八绝缘栅双极型晶体管M8-第十一绝缘栅双极型晶体管M11的集电极分别接第九绝缘栅双极型晶体管M9-第十二绝缘栅双极型晶体管M12的发射极，第十二绝缘栅双极型晶体管M12的集电极接第二电阻R2至第一绝缘栅双极型晶体管M1的发射极，第五绝缘栅双极型晶体管M5的发射极接第十五绝缘栅双极型晶体管M15的门极，第十五绝缘栅双极型晶体管M15的门极接电容C至电源VDD端，第十五绝缘栅双极型晶体管M15的发射极接电源VDD端，第十五绝缘栅双极型晶体管M15的集电极分别接地端、第一反相器INV1的输入端，第一反相器INV1的输出端分别接第二反相器INV2的输入端、第十二绝缘栅双极型晶体管M12的门极。

本具体实施方式的电路原理图如图2所示，第一绝缘栅双极型晶体管M1-第四绝缘栅双极型晶体管M4此电路的核心部分，在电流源I1和I2的配合下，可完成电压比较和翻转阀值电压设定的功能，第五绝缘栅双极型晶体管M5为二极管连接，用于在第三绝缘栅双极型晶体管M3截止时钳位第三绝缘栅双极型晶体管M3和第四绝缘栅双极型晶体管M4发射极的电压，并提高电路的翻转速度，电路的基本工作原理是：当CTRL端的输入电压V_CTRL低于电路所设置的阈值电压时，第三绝缘栅双极型晶体管M3导通，电流源I1通过第三绝缘栅双极型晶体管M3流经第一绝缘栅双极型晶体管M1，同时第四绝缘栅双极型晶体管M4上的电流很小，使得0UT电位为高，第五绝缘栅双极型晶体管M5截止，0UT产生的反馈信号使开关0N/OFF断开；当V_CTRL高于阈值电压时，电流源I2通过第四绝缘栅双极型晶体管M4流经第二绝缘栅双极型晶体管M2，使得OUT电位为低，反馈信号使开关闭合，让电流源I3流经第一绝缘栅双极型晶体管M1，反馈电流将使得第三绝缘栅双极型晶体管M3截止、第五绝缘栅双极型晶体管M5导通，电流源I1通过第五绝缘栅双极型晶体管M5流入第四绝缘栅双极型晶体管M4的发射极。

所述的第六绝缘栅双极型晶体管M6、第七绝缘栅双极型晶体管M7、第一电阻R1组成了电路的偏置电流源(如图3)，为图2中的三个电流源提供镜像源，本比较器不需要很大的工作电流，因此该偏置电流源支路产生一个nA量级的电流即可，设置R1为一个小阻值电阻，R1上的压降很小，相应的第七绝缘栅双极型晶体管M7发射端的电压就很低，所以第六绝缘栅双极型晶体管M6和第七绝缘栅双极型晶体管M7都是工作在饱和区，可以通过设置第七绝缘栅双极型晶体管M7管的宽长比很小，来使得该偏置电流源支路产生的电偏流为nA量级；当CTRL端的输入电压与阙值电压相同时，正好为电路的临界状态，此时电流源I1和I2恰好能分别通过第三绝缘栅双极型晶体管M3和第四绝缘栅双极型晶体管M4支路，由于当CTRL端的输入电压为0时，第三绝缘栅双极型晶体管M3和第四绝缘栅双极型晶体管M4可看作电流镜结构，而且当第三绝缘栅双极型晶体管M3导通时需要使第四绝缘栅双极型晶体管M4上的电流很小，因此可以通过设置第三绝缘栅双极型晶体管M3和第四绝缘栅双极型晶体管M4的管子数来达到此目的，若要获得不同的阙值电压只需调整电流源I2的大小或者第二绝缘栅双极型晶体管M2与第四绝缘栅双极型晶体管M4的宽长比即可。

在上述的基础上构建了如图1所述的具体的迟滞比较电路图，由于第十五绝缘栅双极型晶体管M15、第一反相器lNVl和第二反相器INV2组成的输出级，将该信号进行适当的转化后，再经过两级反相器输出，这样可以使原来不够精确的电压信号转化为精确的高、低电平；电路中还加入了适当的分压电阻第二电阻R2-第四电阻R4，第五电阻R5和第十六绝缘栅双极型晶体管M16、第十七绝缘栅双极型晶体管M17组成ESD保护电路，这可以使CTRL端直接与芯片的PAD相连，电容C为滤波电容，用于消除可能在第十五绝缘栅双极型晶体管M15的栅极产生的毛刺信号。

本具体实施方式在不需要芯片中任何其他模块的支持的条件下就能完成迟滞比较的功能，通过一个电流源产生电路，不需要从外界获取偏置电压，仅由电源供电，具有很强的独立性和稳定性，且所占用的面积较小，同时电路除了输出级之外的各个支路流经的电流都只有几十到上百nA，电路消耗的功率也比较低，具有广阔的市场应用前景。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (2)

1.一种单端输入迟滞比较电路，其特征在于，包括第一绝缘栅双极型晶体管(M1)-第十七绝缘栅双极型晶体管(M17)、第一电阻(R1)-第五电阻(R5)、电容(C)、第一反相器(INV1)和第二反相器(INV2)，第一绝缘栅双极型晶体管(M1)的门极分别接第十六绝缘栅双极型晶体管(M16)、第十七绝缘栅双极型晶体管(M17)的集电极，第十六绝缘栅双极型晶体管(M16)的门极、发射极均接电源VDD端，第十七绝缘栅双极型晶体管(M17)的门极、发射极均接地端，第一绝缘栅双极型晶体管(M1)的门极还接第五电阻(R5)至输入电压端，第一绝缘栅双极型晶体管(M1)的集电极、第二绝缘栅双极型晶体管(M2)的门极及集电极均接地端，第一绝缘栅双极型晶体管(M1)、第二绝缘栅双极型晶体管(M2)的发射极分别接第三绝缘栅双极型晶体管(M3)、第四绝缘栅双极型晶体管(M4)的发射极，第三绝缘栅双极型晶体管(M3)、第五绝缘栅双极型晶体管(M5)的门极、集电极均接第四绝缘栅双极型晶体管(M4)的门极，第三绝缘栅双极型晶体管(M3)、第四绝缘栅双极型晶体管(M4)的集电极分别接第三电阻(R3)、第四电阻(R4)至第十三绝缘栅双极型晶体管(M13)、第十四绝缘栅双极型晶体管(M14)的集电极；

第十三绝缘栅双极型晶体管(M13)、第十四绝缘栅双极型晶体管(M14)的门极均与第六绝缘栅双极型晶体管(M6)、第八绝缘栅双极型晶体管(M8)-第十一绝缘栅双极型晶体管(M11)的门极连接，第六绝缘栅双极型晶体管(M6)、第八绝缘栅双极型晶体管(M8)、第十三绝缘栅双极型晶体管(M13)-第十五绝缘栅双极型晶体管(M15)的发射极均接电源VDD端，第六绝缘栅双极型晶体管(M6)的门极、集电极均接第七绝缘栅双极型晶体管(M7)的发射极，第七绝缘栅双极型晶体管(M7)的集电极接第一电阻(R1)至地端，第八绝缘栅双极型晶体管(M8)-第十一绝缘栅双极型晶体管(M11)的集电极分别接第九绝缘栅双极型晶体管(M9)-第十二绝缘栅双极型晶体管(M12)的发射极，第十二绝缘栅双极型晶体管(M12)的集电极接第二电阻(R2)至第一绝缘栅双极型晶体管(M1)的发射极，第五绝缘栅双极型晶体管(M5)的发射极接第十五绝缘栅双极型晶体管(M15)的门极，第十五绝缘栅双极型晶体管(M15)的门极接电容(C)至电源VDD端，第十五绝缘栅双极型晶体管(M15)的发射极接电源VDD端，第十五绝缘栅双极型晶体管(M15)的集电极分别接地端、第一反相器(INV1)的输入端，第一反相器(INV1)的输出端分别接第二反相器(INV2)的输入端、第十二绝缘栅双极型晶体管(M12)的门极。

2.根据权利要求1所述的一种单端输入迟滞比较电路，其特征在于，所述的第六绝缘栅双极型晶体管(M6)、第七绝缘栅双极型晶体管(M7)、第一电阻(R1)组成了电路的偏置电流源。