一种迟滞宽度可编程的迟滞比较器制造技术

本发明专利技术公开了一种迟滞宽度可编程的迟滞比较器及其实现方法，包括输入控制逻辑、迟滞阈值控制逻辑、正负跳变阈值选择逻辑和混合折叠式共源共栅结构等模块；在测试模式下，该迟滞比较器通过配置迟滞阈值控制逻辑和正负跳变阈值选择逻辑，获得全参考电压范围内的正负跳变迟滞能力；在正常工作模式下，迟滞比较器基于不同参考电压选择相应折叠式共源共栅结构，配置相应的迟滞阈值，保证迟滞比较器在轨到轨参考电压范围内正常工作。本发明专利技术具有迟滞能力可测试、迟滞宽度可编程，轨到轨参考电压工作范围，对参考电压产生模块隔离度好以及抗干扰性强等特性，体现出较大的使用灵活性，适用于数模接口芯片设计领域。

【技术实现步骤摘要】
一种迟滞宽度可编程的迟滞比较器
本专利技术主要涉及数模混合电路设计领域，尤其指一种迟滞宽度可编程的迟滞比较器结构，该结构使得内置迟滞能力测试和迟滞宽度编程的宽输入范围的高灵活性迟滞比较器设计成为现实。
技术介绍
作为数模混合集成电路中的常见模块之一，比较器被广泛应用于数模接口芯片设计领域，处理各种电压或者电流信号的比较工作，其设计好坏直接影响系统的性能。因此，为了增强比较器的抗干扰能力，经常将比较器设计为迟滞比较器。迟滞比较器主要采用改变比较器的输出正负跳变的阈值电压技术，消除噪声干扰引起的输出错误跳变，实现对带有噪声的输入信号进行正确响应。这种改变输出正负跳变阈值的技术称为迟滞技术，一般要求迟滞电压必须大于或等于最大噪声幅度。传统的迟滞比较器电路主要采用采用外部正反馈中心电压水平移动的同相双稳态电路实现，其电路结构如图1所示，其中图1所示的迟滞比较器采用在负输入端提供参考电压VREF来实现传输特性中心点位置的改变，具体如下：对应的正跳变阈值电压可以表示为：对应的负跳变阈值电压可以表示为：其中VOH和VOL分别表示比较器输出电压的最大值和最小值。但上述表达式成立的条件是Vin和Vref相等，当应用在低频或者直流环境中是没有问题，但当Vin为高频信号时，迟滞比较器要求运放的增益很高，具有很高的增益带宽积，而这在很多情况下很难实现，因此该类迟滞比较器使用范围具有很大的限制；另外，由于上述迟滞比较器的正负跳变阈值和电阻R1、R2、输出电压的最大最小值以及参考电压相关，同时R1和R2的取值大小将影响迟滞比较器的增益值，故其迟滞能力有限，而且该类型的迟滞比较器的迟滞能力不能直接测试，增加了使用时输出结果的未知性，同时该比较器还表现出使用范围较窄的缺点。为了解决上述技术问题，本专利技术提出了一种带迟滞宽度可编程的迟滞比较器。该比较器包括输入控制逻辑、迟滞阈值控制逻辑、正负跳变阈值选择逻辑和混合折叠式共源共栅结构，其中在测试模式下，输入控制逻辑使得迟滞比较器参考电压输入端与输出端短接，实现对输入电压跟随功能，通过配置迟滞阈值控制逻辑、正负跳变阈值选择逻辑和混合折叠式共源共栅结构，获得不同差分输入对结构对应的正负跳变的迟滞阈值精度和范围；在正常工作模式下，输入控制逻辑关闭测试通路，开启VREF到比较器参考电压输入端的工作通路，根据参考电压选择相应的差分输入对的折叠式共源共栅结构，通过配置迟滞阈值实现相应的迟滞能力，保证迟滞比较器在对应的参考电压条件下正常工作；所述迟滞比较器只需要对全参考电压范围进行一次迟滞能力测试，同时根据实际迟滞能力需求设置迟滞阈值，即可保证后续所有的比较工作均能够在合适迟滞能力的条件下工作；同时采用混合折叠式共源共栅结构，使得该迟滞比较器可以在全参考电压范围内的进行工作。
技术实现思路
本专利技术要主要解决的问题在于：针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种带迟滞宽度可编程的迟滞比较器，该比较器内置迟滞阈值电压测试技术，能够对较大范围的迟滞阈值电压进行测试，实现迟滞比较器迟滞阈值电压简易、快速测试需求；同时该结构采用了迟滞阈值可编程技术，针对不同的应用平台实现良好的噪声抑制效果；最后该结构采用了混合折叠式共源共栅结构，增大迟滞比较器的增益，保证全参考电压范围实现迟滞比较功能；采用输入Buffer隔离技术，降低了参考电压输入端电荷馈通对其产生模块的影响。为解决上述技术问题，本专利技术提出的解决方案为：一种带迟滞宽度可编程的迟滞比较器，其特征在于：包括输入控制逻辑、迟滞阈值控制逻辑、正负跳变阈值选择逻辑和混合折叠式共源共栅结构；上述的迟滞比较器，其特征在于：包括迟滞能力测试和正常工作两种模式；在测试模式下，输入控制逻辑使得迟滞比较器参考电压输入端与输出端短接，实现对输入电压跟随功能，通过配置迟滞阈值控制逻辑、正负跳变阈值选择逻辑和混合折叠式共源共栅结构，获得不同差分输入对结构对应的正负跳变的迟滞阈值精度和范围；在正常工作模式下，输入控制逻辑关闭测试通路，开启VREF到比较器参考电压输入端的工作通路，根据参考电压选择相应的差分输入对的折叠式共源共栅结构，通过配置迟滞阈值实现相应的迟滞能力，保证迟滞比较器在对应的参考电压条件下正常工作；上述的输入控制逻辑，其特征在于：包括VREF的输入Buffer、测试模式和正常工作模式的选通逻辑；其中输入Buffer实现正常工作时对输入参考电压VREF的隔离，降低比较器正常工作时参考电压输入端的寄生效应对参考电压产生模块的零极点分布特性的影响，保证参考电压的稳定性；选通逻辑实现对比较器差分输入对管、测试模式和正常工作模式的控制；上述的选通逻辑，其特征在于：当测试模式使能时，TEST_EN信号为高电平，使得VREF的输入通路断开，配置差分输入对管的选择信号SEL_N和SEL_P实现不同差分输入对管的迟滞比较器的参考电压输入端与其输出端短接，实现输入电压跟随功能；当正常工作模式使能时，TEST_EN信号为低电平，使得VOUT与参考电压输入端的连接断开，配置差分输入对管选择信号SEL_N和SEL_P实现迟滞比较器的参考电压输入端选择VREF信号，通过比较输入信号与参考信号的电压值之差与阈值电压的关系产生相应的输出，实现迟滞比较器的正常工作；上述的迟滞阈值控制逻辑，其特征在于：包括选通开关和Nbit数控电阻；其中当选择PMOS差分输入对管的折叠式共源共栅结构时，S6开关闭合，通过控制S3/S3_N、S4/S4_N以及Nbit数控电阻实现对迟滞比较器输出正负跳变的迟滞阈值精度和范围的测试（测试模式）、配置（正常工作模式）；当选择NMOS差分输入对管的折叠式共源共栅结构时，S5开关闭合，通过控制S1/S1_N、S2/S2_N以及Nbit数控电阻实现对迟滞比较器输出正负跳变的迟滞阈值精度和范围的测试（测试模式）、配置（正常工作模式）；上述的正负跳变阈值选择逻辑，其特征在于：包括测试模式和正常工作模式；在测试模式下，TEST_EN为高电平，选择模块（MUX）选择HYST_ORIENT信号，通过配置HYST_ORIENT信号为高电平，实现迟滞比较器正跳变的迟滞能力测试；当配置HYST_ORIENT信号为低电平，实现迟滞比较器负跳变的迟滞能力的测试；在正常工作模式下，选择模块（MUX）选择VOUT信号，此时迟滞比较的正负跳变阈值跟随VOUT发生变化；当VOUT为高电平时，下一次跳变为负跳变，选择负跳变迟滞阈值；当VOUT为低电平时，下一次跳变为正跳变，选择正跳变迟滞阈值；上述的混合折叠式共源共栅结构，其特征在于：根据迟滞比较器参考电压的工作范围选择合适的差分输入对，实现迟滞比较器全参考电压范围工作；与现有技术相比，本专利技术的优点在于：1、具有迟滞阈值电压测试简易的特性。与传统的比较器相比，本专利技术内置测试技术，通过配置输入控制逻辑，实现迟滞比较器输出和参考电压输入端短接，通过改变迟滞方向和迟滞能力，即可获得不同差分输入对结构的正负迟滞阈值电压精度和范围，大大简化了迟滞阈值电压的测试难度。2、具有迟滞宽度电压可编程的特性。与传统的比较器相比，本专利技术采用了迟滞阈值电压编程技术，通过选通开关和Nbit数控电阻，可实现不同迟滞宽度的迟滞比较器。3、具有轨到轨参考电压工作范围的特性。与传统的比较器相比，本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种迟滞宽度可编程的迟滞比较器，其特征在于：包括输入控制逻辑、迟滞阈值控制逻辑、正负跳变阈值选择逻辑和混合折叠式共源共栅结构。

【技术特征摘要】
1.一种迟滞宽度可编程的迟滞比较器，其特征在于：包括输入控制逻辑、迟滞阈值控制逻辑、正负跳变阈值选择逻辑和混合折叠式共源共栅结构。2.如权利要求1所述的迟滞比较器，其特征在于：包括迟滞能力测试和正常工作两种模式；在测试模式下，输入控制逻辑使得迟滞比较器参考电压输入端与输出端短接，实现对输入电压跟随功能，通过配置迟滞阈值控制逻辑、正负跳变阈值选择逻辑和混合折叠式共源共栅结构，获得不同差分输入对结构对应的正负跳变的迟滞阈值精度和范围；在正常工作模式下，输入控制逻辑关闭测试通路，开启VREF到比较器参考电压输入端的工作通路，根据参考电压选择相应的差分输入对的折叠式共源共栅结构，通过配置迟滞阈值实现相应的迟滞能力，保证迟滞比较器在对应的参考电压条件下正常工作。3.如权利要求1所述的输入控制逻辑，其特征在于：包括VREF的输入Buffer、测试模式和正常工作模式的选通逻辑；其中输入Buffer实现正常工作时对输入参考电压VREF的隔离，降低比较器正常工作时参考电压输入端的寄生效应对参考电压产生模块的零极点分布特性的影响，保证参考电压的稳定性；选通逻辑实现对比较器差分输入对管、测试模式和正常工作模式的控制。4.如权利要求3所述的选通逻辑，其特征在于：当测试模式使能时，TEST_EN信号为高电平，使得VREF的输入通路断开，配置差分输入对管的选择信号SEL_N和SEL_P实现不同差分输入对管的迟滞比较器的参考电压输入端与其输出端短接，实现输入电压跟随功能；当正常工作模式使能时，TEST_EN信号为低电平，使得VOUT与参考电压输入端的连接断开，配置差分输入对管选择信号S...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭斌，
申请(专利权)人：长沙景美集成电路设计有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43