带迟滞功能的电流比较器制造技术

带迟滞功能的电流比较器，属于集成电路下电流比较器技术领域，本发明专利技术为解决传统电流比较器采用统一的阈值电流，且因响应速度过快，进而对尖峰电流夹带的噪声敏感，导致输出电平出现不必要的翻转，影响最终的判决结果的问题。本发明专利技术包括阈值电流控制单元1、反相器INV0、反相器INV1、NMOS晶体管MN1～MN5、NMOS晶体管MN9～MN10、PMOS晶体管MP3和电流源Ipeak_current；当尖峰电流夹杂噪声时，传统电流比较器将会较快的翻转电平，而带迟滞功能的电流比较器会较慢的对尖峰电流的变化做出响应。且每次翻转电平后都适应性切换电流阈值的大小。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于集成电路下电流比较器

技术介绍
在光纤通信集成电路的接收端，需要将光信号通过光电二极管转换为电流信号，再通过跨阻放大器将电流信号转换为电压信号。跨阻放大器性能要求是高带宽，低噪声，中等增益和较快的响应速度，其输出信号夹杂着噪声将一并传递给高增益的限幅放大器。为了使得限幅放大器放大符合电平标准的电信号，在限幅放大器中增加对输入信号噪声的判决电路，该判决电路中将包含电流比较器，精确地判别输入的是噪声还是符合电平标准的电信号，实现对限幅放大器主通路的关闭和开启控制。图1给出了传统的电流比较器的电路结构。图1中，电流比较器由PMOS晶体管MP1、NMOS晶体管MN1、NMOS晶体管MN3构成三个电流镜；PMOS晶体管MP2、NMOS晶体管MN2、NMOS晶体管MN4和电阻R0构成两对共源极放大器；和三对反相器组合成电流比较器。电流比较器的原理和结构：电流源I0向电路输入电流I0(＝阈值电流IH)，电流源Ipeak_current向电路输入由数据电平转换成的尖峰电流Ipeak，两者进行比较。阈值电流IH和尖峰电流Ipeak分别被NMOS晶体管MN1和PMOS晶体管MP1镜像到NMOS晶体管MN2和PMOS晶体管MP2的漏极。当Ipeak>IH时，多余的电流流入NMOS晶体管MN3的漏极并镜像到NMOS晶体管MN4的漏极，NMOS晶体管MN4的漏源电压VMN4,DS可以表示为：VMN4,DS＝VDD-R0(Ipeak-IH)(1)其中R0为电阻R0的阻值，VDD为直流工作电源。则NMOS晶体管MN4的漏极在输入尖峰电流Ipeak大于阈值电流IH情况下为低电平，通过三对反相器整型输出电压Vout为高电平。当Ipeak<IH时，将没有电流流过NMOS晶体管MN3的漏极，NMOS晶体管MN4的漏极不存在电流，通过公式(1)分析，尖峰电流Ipeak小于阈值电流IH的情况下，NMOS晶体管MN4的漏极电压VMN4,DS为高电平，通过三对反相器输出电压Vout低电平。实际应用中，电流比较器在对输入电流进行比较时采用统一的阈值电流，并且电流比较器的响应速度过快，那么它对尖峰电流夹带的噪声敏感，将会使得输出电平出现不必要的翻转，影响最终的判决结果。
技术实现思路
本专利技术目的是为了解决传统电流比较器采用统一的阈值电流，且因响应速度过快，进而对尖峰电流夹带的噪声敏感，导致输出电平出现不必要的翻转，影响最终的判决结果的问题，提供了一种带迟滞功能的电流比较器。本专利技术所述带迟滞功能的电流比较器包括阈值电流控制单元、反相器INV0、反相器INV1、NMOS晶体管MN1～MN5、NMOS晶体管MN9～MN10、PMOS晶体管MP3和电流源Ipeak_current；阈值电流控制单元的一号偏置电压信号输出端连接PMOS晶体管MP3的栅极；阈值电流控制单元的二号偏置电压信号输出端同时连接NMOS晶体管MN9的栅极和NMOS晶体管MN10的栅极；PMOS晶体管MP3的源极连接直流电源VDD；PMOS晶体管MP3的漏极同时连接NMOS晶体管MN1的漏极及栅极、NMOS晶体管MN2的栅极和NMOS晶体管MN3的栅极；NMOS晶体管MN1的源极、NMOS晶体管MN2的源极和NMOS晶体管MN3的源极共同连接GND；电流源Ipeak_current的负端同时连接NMOS晶体管MN2的漏极、NMOS晶体管MN4的漏极、NMOS晶体管MN10的漏极、NMOS晶体管MN5的栅极和反相器INV0的输入端；NMOS晶体管MN4的源极同时连接NMOS晶体管MN3的漏极和NMOS晶体管MN9的漏极；NMOS晶体管MN9的源极、NMOS晶体管MN10的源极、NMOS晶体管MN5的源极及漏极共同连接GND；NMOS晶体管MN4的栅极同时连接反相器INV0的输出端和反相器INV1的输入端，反相器INV1的输出端连接电流比较器的输出端Vout。优选地，阈值电流控制单元包括电流源I0、电流源I1、NMOS晶体管MN6～MN8、NMOS晶体管MN11、PMOS晶体管MP1～MP2、基准电阻R0、芯片外部引入电阻Rset和电压比较器A0；电流源I0的负端同时连接电压比较器A0的反相输入端和芯片外部引入电阻Rset的一端，芯片外部引入电阻Rset的另一端连接GND；电压比较器A0的同相输入端同时连接基准电阻R0的一端和NMOS晶体管MN11的源极，基准电阻R0的另一端连接GND；电压比较器A0的输出端连接NMOS晶体管MN11的栅极，NMOS晶体管MN11的漏极同时连接PMOS晶体管MP1的漏极及栅极、PMOS晶体管MP2的栅极和阈值电流控制单元的一号偏置电压信号输出端；PMOS晶体管MP1的源极和PMOS晶体管MP2的源极同时连接直流电源VDD；电流源I1的负端同时连接NMOS晶体管MN6的漏极及栅极和NMOS晶体管MN7的栅极；NMOS晶体管MN6的源极、NMOS晶体管MN7的源极和NMOS晶体管MN8的源极共同连接GND；NMOS晶体管MN7的漏极同时连接PMOS晶体管MP2的漏极、NMOS晶体管MN8的漏极及栅极和阈值电流控制单元的二号偏置电压信号输出端。优选地，基准电阻R0为芯片内固化的电阻；芯片外部引入电阻Rset的阻值由芯片使用人员更换，以确定芯片外部引入电阻Rset的阻值大于基准电阻R0的阻值或小于基准电阻R0的阻值。优选地，确定芯片外部引入电阻Rset的阻值满足条件Rset<R0的情况下，当电流比较器输出高电平时，阈值电流IH切换为IH＝IMN2，IMN2为NMOS晶体管MN2支路电流；当电流比较器输出低电平时，阈值电流IH切换为IH＝IMN2+IMN4，IMN4为NMOS晶体管MN4支路电流。优选地，确定芯片外部引入电阻Rset的阻值满足条件Rset>R0的情况下，当电流比较器输出高电平时，阈值电流IH切换为IH＝IMN2+IMN10，IMN2为NMOS晶体管MN2支路电流，IMN10为NMOS晶体管MN10支路电流；当电流比较器输出低电平时，阈值电流IH切换为IH＝IMN2+IMN4+IMN10，IMN4为NMOS晶体管MN4支路电流。优选地，当尖峰电流Ipeak>IH时，电流比较器延时输出高电平，且进行阈值电流切换；当尖峰电流Ipeak<IH时，电流比较器延时输出低电平，且进行阈值电流切换。本专利技术的有益效果是：提出带有迟滞功能的电流比较器具有不同的阈值电流，能够减小对尖峰电流夹杂噪声的敏感程度，能稳定的输出电平，不轻易翻转。这些结论已经通过仿真得到验证。图2给出了传统电流比较器瞬态仿真结果。图中曲线peak_current为尖峰电流曲线，曲线OUT为输出电平。图2给出两组两个周期内仿真结果，M14～M17是四个高低电平跳变点，可以看出传统电流比较器的尖峰电流上升到19.137uA输出电平由低电平翻转为高电平，尖峰电流下降到18.975uA输出电平由高电平翻转为低电平，两尖峰电流差值为0.162uA。图4给出了带迟滞功能的电流比较器瞬态仿真结果。图中曲线peak_current为尖峰电流曲线，曲线OUT为输出电平。图4给出两组两个周期内仿真结果，M28～M31是四个高低电平跳变点，可以看出带迟滞功本文档来自技高网...

【技术保护点】
带迟滞功能的电流比较器，其特征在于，包括阈值电流控制单元(1)、反相器INV0、反相器INV1、NMOS晶体管MN1～MN5、NMOS晶体管MN9～MN10、PMOS晶体管MP3和电流源Ipeak_current；阈值电流控制单元(1)的一号偏置电压信号输出端连接PMOS晶体管MP3的栅极；阈值电流控制单元(1)的二号偏置电压信号输出端同时连接NMOS晶体管MN9的栅极和NMOS晶体管MN10的栅极；PMOS晶体管MP3的源极连接直流电源VDD；PMOS晶体管MP3的漏极同时连接NMOS晶体管MN1的漏极及栅极、NMOS晶体管MN2的栅极和NMOS晶体管MN3的栅极；NMOS晶体管MN1的源极、NMOS晶体管MN2的源极和NMOS晶体管MN3的源极共同连接GND；电流源Ipeak_current的负端同时连接NMOS晶体管MN2的漏极、NMOS晶体管MN4的漏极、NMOS晶体管MN10的漏极、NMOS晶体管MN5的栅极和反相器INV0的输入端；NMOS晶体管MN4的源极同时连接NMOS晶体管MN3的漏极和NMOS晶体管MN9的漏极；NMOS晶体管MN9的源极、NMOS晶体管MN10的源极、NMOS晶体管MN5的源极及漏极共同连接GND；NMOS晶体管MN4的栅极同时连接反相器INV0的输出端和反相器INV1的输入端，反相器INV1的输出端连接电流比较器的输出端Vout。...

【技术特征摘要】
1.带迟滞功能的电流比较器，其特征在于，包括阈值电流控制单元(1)、反相器INV0、反相器INV1、NMOS晶体管MN1～MN5、NMOS晶体管MN9～MN10、PMOS晶体管MP3和电流源Ipeak_current；阈值电流控制单元(1)的一号偏置电压信号输出端连接PMOS晶体管MP3的栅极；阈值电流控制单元(1)的二号偏置电压信号输出端同时连接NMOS晶体管MN9的栅极和NMOS晶体管MN10的栅极；PMOS晶体管MP3的源极连接直流电源VDD；PMOS晶体管MP3的漏极同时连接NMOS晶体管MN1的漏极及栅极、NMOS晶体管MN2的栅极和NMOS晶体管MN3的栅极；NMOS晶体管MN1的源极、NMOS晶体管MN2的源极和NMOS晶体管MN3的源极共同连接GND；电流源Ipeak_current的负端同时连接NMOS晶体管MN2的漏极、NMOS晶体管MN4的漏极、NMOS晶体管MN10的漏极、NMOS晶体管MN5的栅极和反相器INV0的输入端；NMOS晶体管MN4的源极同时连接NMOS晶体管MN3的漏极和NMOS晶体管MN9的漏极；NMOS晶体管MN9的源极、NMOS晶体管MN10的源极、NMOS晶体管MN5的源极及漏极共同连接GND；NMOS晶体管MN4的栅极同时连接反相器INV0的输出端和反相器INV1的输入端，反相器INV1的输出端连接电流比较器的输出端Vout。2.根据权利要求1所述带迟滞功能的电流比较器，其特征在于，阈值电流控制单元(1)包括电流源I0、电流源I1、NMOS晶体管MN6～MN8、NMOS晶体管MN11、PMOS晶体管MP1～MP2、基准电阻R0、芯片外部引入电阻Rset和电压比较器A0；电流源I0的负端同时连接电压比较器A0的反相输入端和芯片外部引入电阻Rset的一端，芯片外部引入电阻Rset的另一端连接GND；电压比较器A0的同相输入端同时连接基准电阻R0的一端和NMOS晶体管MN11的源极，基准电阻R0的另一端连接GND；电压比较器A0的输出端连接NMOS晶体管MN11的栅极，NMOS晶体管M...

【专利技术属性】
技术研发人员：李景虎，吴阳吉，涂航辉，陈福洁，
申请(专利权)人：福建亿芯源半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35