CN220896669U - 一种比较器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种集成电路技术领域，具体涉及一种比较器，包括，第一控制子支路，用以获取一外部输入信号，根据所述外部输入信号形成一驱动信号输出；第二控制子支路，输入端连接所述第一控制子支路的输出端，用以接收所述驱动信号，并根据所述驱动信号结合一标准信号形成一比较控制信号输出；第一处理电路，所述第一处理电路的一端连接所述第二控制子支路的输出端，用以根据所述比较控制信号形成一处理信号输出，其中第一控制子支路包括所述第一比较支路，所述第一比较支路包含有串联的至少一个比较电阻，于每个比较电阻两端并联一传输控制门。

Description

一种比较器

技术领域

本实用新型涉及一种集成电路技术领域，具体涉及一种比较器。

背景技术

比较器作为一种特殊的运算放大电路被广泛运用于各类模拟电路中。比较器电路通过将一个模拟电压信号与基准电压信号相比较，输出为二进制信号0或1，并且当输入电压的差值增大或减小且正负符号不变时，其输出保持恒定。

普通电压比较器虽然结构简单，灵敏度高，但是普通比较器的翻转阈值一般是固定的，无法做到灵活可调。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供一种比较器，其中：包括，

第一控制子支路，用以获取一外部输入信号，根据所述外部输入信号形成一驱动信号输出；

第二控制子支路，输入端连接所述第一控制子支路的输出端，用以接收所述驱动信号，并根据所述驱动信号结合一标准信号形成一比较控制信号输出；

第一处理电路，所述第一处理电路的一端连接所述第二控制子支路的输出端，用以根据所述比较控制信号形成一处理信号输出，

其中第一控制子支路包括所述第一比较支路，所述第一比较支路包含有串联的至少一个比较电阻，于每个比较电阻两端并联一传输控制门。

优选地，上述的一种比较器，其中：包括一信号放大电路，所述信号放大电路的输入端用以接收第二恒流信号，输出端连接所述第一控制子支路的输出端，用以于获取到所述驱动信号的状态下对所述驱动信号做放大处理并输出至第二控制子支路。

优选地，上述的一种比较器，其中：所述第一控制子支路包括第一比较支路和第二比较支路，所述第一比较支路用以接收所述外部输入信号，其中，所述第一比较支路串联有至少一个比较电阻，于每个比较电阻两端并联一传输控制门。

优选地，上述的一种比较器，其中：所述第一处理电路包括第七控制器，反相单元，所述第七控制器的栅极连接所述第二控制子支路的输出端，所述第七控制器的漏极连接所述反相单元。

优选地，上述的一种比较器，其中：所述第一控制子支路包括第一控制器、第二控制器和第三控制器；

所述第一控制器由PMOS管PM19形成，所述PM19的源极连接一用以输出第一恒流信号的恒流源；

所述第二控制器由PMOS管PM13形成，所述PM13的栅极连接外部输入信号，所述第二控制器的源极通过所述比较电阻连接所述PM19的漏极，所述PM13的漏极连接地；所述PM19结合串联的所述比较电阻形成所述第一比较支路；

第三控制器由PMOS管PM14形成，所述PM14的源极连接所述PM19的漏极，所述PM14的栅极用以接收所述标准电压；所述PM14的漏极形成所述第一控制子支路的输出端；所述PM14形成所述第二比较支路。

优选地，上述的一种比较器，其中：还包括一使能信号处理电路，所述使能信号处理电路由第一反相器形成。

优选地，上述的一种比较器，其中：所述第二控制子支路包括第四控制器、第五控制器和第六控制器；

所述第四控制器由PMOS管PM17形成，所述PM17的栅极用以接收所述使能信号，并于所述使能信号驱动所述第四控制器处于导通状态下输出驱动电压信号；

所述第五控制器由PMOS管PM11形成，所述PM11的栅极连接所述第一控制子支路输出端；

所述第六控制器由PMOS管PM12形成，所述PM12的栅极连接所述基准电压；所述PM12的漏极形成所述第二控制子支路的输出端。

优选地，上述的一种比较器，其中：所述第一处理电路包括第七控制器，所述反相单元，所述反相单元包括第二反相器、第三反相器，

所述第七控制器由NMOS管NM17的栅极连接所述第二控制子支路的输出端，所述NM17的漏极连接第二反相器的输入端；

所述第二反相器的输出端连接所述第三反相器的输入端，所述第三反相器的输出端形成所述第一处理电路的输出端。

优选地，上述的一种比较器，其中：还包括一滤波电路，所述滤波电路的一端连接第二控制子支路的输出端，所述滤波电路的另一端连接第二反相器的输入端。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

通过传输控制门调整第一比较支路中比较电阻的工作状态，则改变第一比较支路的开启阈值。于外部输入信号小于所述开启阈值的状态下，则所形成的所述驱动信号为高电平信号，于所述外部输入信号大于所述开启阈值的状态下，则所形成的所述驱动信号为低电平。进而灵活调整不同阈值电压的目的。相比较于普通比较器的固定阈值，本实用新型提供的比较器调节更为灵活，且本比较器的结构相对简单，有利于集成设计。另外该比较器结构简单所用到的器件面积较小，节省大量集成电路面积。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种比较器的方框结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种比较器的电路结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的一种比较器的电路结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

如图1所示，一方面，本实用新型提供一种比较器，其中：包括，

第一控制子支路，用以获取一外部输入信号，根据所述外部输入信号形成一驱动信号输出；进一步地，所述第一控制子支路由镜像比较电路形成，所述镜像比较电路包括第一比较支路和第二比较支路，所述第一比较支路用以接收所述外部输入信号，其中，所述第一比较支路包含有相互串联得至少一个比较电阻，于每个比较电阻两端并联一传输控制门。

进一步地，列举一种传输控制门的电路示意图，所述传输控制门的数量匹配所述比较电阻的数量，如图2、3所示，比较电阻包括比较电阻R1、比较电阻R2、比较电阻R3、比较电阻R4、比较电阻R5，传输控制门I19、传输控制门I23、传输控制门I22、传输控制门I24相互串联，其中传输控制门I19与比较电阻R1并联，传输控制门I23与比较电阻R2并联，传输控制门I22与比较电阻R3并联，传输控制门I24与比较电阻R4并联，例如，于传输控制门I19工作于导通状态，比较电阻R1被短路，此时第一比较支路的阻值为比较电阻R2、比较电阻R3、比较电阻R4、比较电阻R5的阻值之和。由于第一比较支路的阻值不同，则第一比较支路形成的电压也不相同。

所述第一控制子支路的工作原理：所述传输控制门接受外部的传输控制信号，于所述传输控制信号的作用下驱动所述传输控制门短路与之并联的比较电阻，示意性地，于所述传输控制信号控制传输控制门工作于导通状态下，与该所述传输控制门并联的比较电阻被短路，反之于所述传输控制信号控制传输控制门工作于断路状态下，与该传输控制门并联的比较电阻处于工作状态。通过控制比较电阻的工作状态，则改变第一比较支路的开启阈值。于外部输入信号小于所述开启阈值的状态下，则所形成的所述驱动信号为高电平信号，于所述外部输入信号大于所述开启阈值的状态下，则所形成的所述驱动信号为低电平。如图3所示，驱动信号由net1节点输出。

第二控制子支路，输入端连接所述第一控制子支路的输出端，用以接收所述驱动信号，并根据所述驱动信号结合一标准信号形成一比较控制信号输出。比较控制信号可由net3节点输出。

上述的第二控制子支路的工作原理是：示意性地，所述标准信号可为300mV基准电压，当驱动信号电压大于300mV基准电压时，第二控制子支路输出为高电平信号，即比较控制信号为高电平。当驱动信号电压小于300mV基准电压时，第二控制子支路输出为低电平信号，即比较控制信号为低电平。需要说明的是：标准信号的电压可以根据实际情况调整，此处300mV仅为一种列举事例。

第一处理电路，所述第一处理电路的一端连接所述第二控制子支路的输出端(即net3节点)，用以根据所述比较控制信号形成一处理信号输出。进一步地，第一处理电路包括第七控制器，反相单元，所述第七控制器NM17的栅极连接所述第二控制子支路的输出端，所述NM17的漏极连接所述第二反相器I20。于所述第七控制器NM17获取到低电平信号的状态处于断开状态，第二反相器I20的输入端获取到高电平信号，经过第二反相器I20、第三反相器I21处理后形成高电平信号输出，于所述第七控制器NM17获取到高电平的状态下工作于导通状态，此时第二反相器I20获取到低电平信号，即第二反相器的输出端为高电平信号，经过第三反相器I21处理后形成低电平信号输出。

需要说明的是，第二反相器I20、第三反相器I21相互串联，即于接收到低电平信号的状态下，低电平信号经过第二反相器I20、第三反相器I21处理后再次形成低电平信号输出。第二反相器I20会将低信号进行反转，而第三反相器I21则会将这个反转的信号再次反向，即回到原始的信号方向上。同时，由于第二反相器I20、第三反相器I21都是运算放大器，可以对电平信号做放大处理。

上述的技术方案，通过传输控制门调整第一比较支路中比较电阻的工作状态，则改变第一比较支路的开启阈值。于外部输入信号小于所述开启阈值的状态下，则所形成的所述驱动信号为高电平信号，于所述外部输入信号大于所述开启阈值的状态下，则所形成的所述驱动信号为低电平。进而灵活调整不同阈值电压的目的。相比较于普通比较器的固定阈值，本实用新型提供的比较器调节更为灵活，且本比较器的结构相对简单，有利于集成设计。

作为进一步优选实施方案，上述的一种比较器，其中还包括一信号放大电路，所述信号放大电路的输入端用以接收第二恒流信号I2，输出端连接所述第一控制子支路的输出端，用以于获取到所述驱动信号的状态下对所述驱动信号做放大处理并输出至第二控制子支路。进一步地，所述信号放大电路至少包括两个NMOS管串联形成的放大支路，所述放大支路的一端连接所述第一控制子支路的输出端，于第二恒流信号驱动所述放大支路工作于放大状态下，所述放大支路对所述驱动信号做放大处理。

作为进一步优选实施方案，上述的一种比较器，其中：所述第一控制子支路还包括第一控制器支路，具体地，

第一控制器，所述第一控制器的输入端连接一用以输出第一恒流信号的恒流源，所述第一控制器的控制端用以接收一使能信号，并于所述使能信号驱动所述第一控制器处于导通状态下形成第一恒流信号输出；示意性地，第一控制器可由PMOS管形成，如图3所示，第一控制器可为PM19，所述PM19的源极连接第一恒流信号I1，所述PM19的栅极连接使能信号en_b，所述PM19的漏极形成所述第一控制器的输出端；于所述使能信号为低电平的状态下，所述使能信号驱动PM19工作于导通状态，此时PM19的漏极输出第一恒流信号I1。

第二控制器，所述第二控制器的控制端连接外部输入信号，所述第二控制器的输入端通过所述比较电阻连接所述第一控制器的输出端，所述第二控制器的输出端连接地；所述第二控制器结合串联的所述比较电阻形成所述第一比较支路；示意性，第二控制器可由PMOS管形成，例如第二控制器PM13，第二控制器PM13的栅极连接外部输入信号，第二控制器PM13的源极连接所述比较电阻，所述PM13的漏极接地，于所述第一恒流信号的作用下，所述比较电阻上形成第二控制器PM13的源极电压，该源极电压信号匹配开启阈值，即源极电压不同，则对应的开启阈值电压不同。简言之，比较电阻的阻值不同，形成的源极电压不同，进而导致开启阈值不相同。

第三控制器，所述第三控制器的输入端连接所述第一控制器的输出端，所述第三控制器的控制端用以接收所述标准电压；所述第三控制器的输出端形成所述第一控制子支路的输出端；所述第三控制器形成所述第二比较支路；示意性地，第三控制器可由PMOS管形成，如图3所示，第三控制器可为第三控制器PM14，第三控制器PM14的栅极连接标准电压，所述PM14的源极连接所述PM19的漏极，所述PM14的漏极形成所述第一控制子支路的输出端；进一步的，标准电压可为0V。

具体工作原理是：

于使能信号en_b为高电平信号时，第一控制器PM19处于截止状态，此时第一恒流信号无法输出，于使能信号en_b为低电平信号时，第一控制器PM19处于导通状态，此时第一恒流信号通过第一控制器输出至第一比较支路和第二比较支路。于串联的比较电阻未被短路的状态下，恒流信号于串联的所述比较电阻上形成电压，即相当于第二控制器输入端形成有电压，该电压可被理解为开启阈值电压，于第二控制器PM13控制端的电压信号电压小于开启阈值电压，第二控制器PM13导通，则第一控制子支路输出高电平。于第二控制器PM13控制端的电压信号大于开启阈值电压，则第一控制子支路输出低电平。

作为进一步优选实施方案，上述的一种比较器，还包括一使能信号处理电路，所述使能信号处理电路由第一反相器I18形成，第一反相器I18的输入端接受外部初始使能信号en，对所述初始使能信号en做反向处理以形成所述使能信号en_b。通过第一反相器I18对所述初始使能信号en做整形处理，剔除杂波信号，以使得所述使能信号en实现预定的控制目的。

作为进一步优选实施方案，上述的一种比较器，其中：所述第二控制子支路包括第四控制器、第五控制器和第六控制器；

所述第四控制器的控制端用以接收所述使能信号，并于所述使能信号驱动所述第四控制器处于导通状态下输出驱动电压信号；示意性地，第四控制器可由PMOS管形成，如图3所示，第四控制器为PM17，所述第四控制器PM17的栅极连接所述使能信号，所述PM17的源极连接电压信号vdd。于所述使能信号驱动所述第四控制器PM17工作于导通状态下，所述PM17的漏极输出驱动电压信号vdd。

所述第五控制器的控制端连接所述第一控制子支路输出端，所述第五控制器形成所述第三比较支路；示意性地，所述第五控制器可由PMOS管形成，如图3所示，第五控制器为PM11，第五控制器PM11的栅极连接所述第一控制子支路输出端，于所述第四控制器为PM17工作于导通状态，所述第五控制器PM11的源极接受所述驱动电压信号vdd。

第六控制器，所述第六控制器的控制端连接所述基准电压；所述第六控制器的输出端形成所述第二控制子支路的输出端；所述第六控制器形成所述第四比较支路；所述第三比较支路结合所述第四比较支路形成所述第二电流镜支路。示意性地，第六控制器可由PMOS管形成，如图3所示，所述第六控制器为PM12，所述第六控制器PM12的栅极连接所述基准电压；所述PM12的源极连接所述PM11的源极，所述PM12的漏极形成所述第二控制子支路的输出端。

当第一控制子支路输出电压大于300mV基准电压时，第二控制子支路输出为高电平，该高电平驱动第七控制器NM17导通，则第一个子反相器I20的输入端电压被拉低，进而第一处理器的输出为低电平信号。反之当第一控制子支路输出电压小于300mV基准电压时，第二控制子支路输出为低电平。该低电平控制第七控制器NM17断路，则第一个子反相器I20的输入端电压被驱动电压VDD拉高，进而第一处理器的输出为高电平信号。

作为进一步优选实施方案，上述的一种比较器，还包括一滤波电路，所述滤波电路的一端连接第二控制子支路的输出端，所述滤波电路的另一端连接第二反相器的输入端，进一步地，所述滤波电路由NMOS管形成，如图3所示所述滤波电路NM21，所述滤波电路NM21的栅极连接net4节点。通过增加该滤波电容，可以滤掉比较控制信号的毛刺信号避免了电路的误触发。进一步提高比较器的抗干扰能力。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种比较器，其特征在于：包括，

第一控制子支路，用以获取一外部输入信号，根据所述外部输入信号形成一驱动信号输出；

第二控制子支路，输入端连接所述第一控制子支路的输出端，用以接收所述驱动信号，并根据所述驱动信号结合一标准信号形成一比较控制信号输出；

第一处理电路，所述第一处理电路的一端连接所述第二控制子支路的输出端，用以根据所述比较控制信号形成一处理信号输出，

其中第一控制子支路包括第一比较支路，所述第一比较支路包含有串联的至少一个比较电阻。

2.根据权利要求1所述的一种比较器，其特征在于：还包括一信号放大电路，所述信号放大电路的输入端用以接收第二恒流信号，输出端连接所述第一控制子支路的输出端，用以于获取到所述驱动信号的状态下对所述驱动信号做放大处理并输出至第二控制子支路。

3.根据权利要求1所述的一种比较器，其特征在于：所述第一控制子支路包括所述第一比较支路和第二比较支路，所述第一比较支路用以接收所述外部输入信号，其中，所述第一比较支路串联有至少一个比较电阻，于每个比较电阻两端并联一传输控制门。

4.根据权利要求1所述的一种比较器，其特征在于：所述第一处理电路包括第七控制器，反相单元，所述第七控制器的栅极连接所述第二控制子支路的输出端，所述第七控制器的漏极连接所述反相单元。

5.根据权利要求3所述的一种比较器，其特征在于：所述第一控制子支路包括第一控制器、第二控制器和第三控制器；

所述第一控制器由PMOS管PM19形成，所述PM19的源极连接一用以输出第一恒流信号的恒流源；

所述第二控制器由PMOS管PM13形成，所述PM13的栅极连接外部输入信号，所述第二控制器的源极通过所述比较电阻连接所述PM19的漏极，所述PM13的漏极连接地；所述PM19结合串联的所述比较电阻形成所述第一比较支路；

第三控制器由PMOS管PM14形成，所述PM14的源极连接所述PM19的漏极，所述PM14的栅极用以接收一基准电压；所述PM14的漏极形成所述第一控制子支路的输出端；所述PM14形成所述第二比较支路。

6.根据权利要求5所述的一种比较器，其特征在于：还包括一使能信号处理电路，所述使能信号处理电路由第一反相器形成。

7.根据权利要求6所述的一种比较器，其特征在于：所述第二控制子支路包括第四控制器、第五控制器和第六控制器；

所述第四控制器由PMOS管PM17形成，所述PM17的栅极用以接收所述使能信号，并于所述使能信号驱动所述第四控制器处于导通状态下输出驱动电压信号；

所述第五控制器由PMOS管PM11形成，所述PM11的栅极连接所述第一控制子支路输出端；

所述第六控制器由PMOS管PM12形成，所述PM12的栅极连接所述基准电压；所述PM12的漏极形成所述第二控制子支路的输出端。

8.根据权利要求4所述的比较器，其特征在于：所述第一处理电路包括第七控制器，所述反相单元，所述反相单元包括第二反相器、第三反相器，

所述第七控制器由NMOS管NM17的栅极连接所述第二控制子支路的输出端，所述NM17的漏极连接第二反相器的输入端；

所述第二反相器的输出端连接所述第三反相器的输入端，所述第三反相器的输出端形成所述第一处理电路的输出端。

9.根据权利要求8所述一种比较器，其特征在于：还包括一滤波电路，所述滤波电路的一端连接第二控制子支路的输出端，所述滤波电路的另一端连接第二反相器的输入端。