一种集成消失调、抗干扰的比较器电路制造技术

本实用新型专利技术公开了一种集成消失调、抗干扰的比较器电路，属于电子技术领域。该电路包括输入放大单元、偏置单元、比较放大单元和整形输出单元，偏置单元为输入放大单元和比较放大单元提供直流偏置；输入放大单元采用隔直电容以及自动调零电路，只传输交流小信号，运放的直流失调以及低频1/f噪声被隔断，同时利用周期性的重复自动校零技术消除输入失调电压；比较放大单元利用米勒电容，以牺牲工作带宽的代价来实现低通滤波，阻止高频噪声的传递；整形输出单元采用内部正反馈来实现比较窗口的迟滞，从而提高了比较器的抗噪声能力。

A comparator circuit with integrated vanishing resistance and interference immunity

The utility model discloses a comparator circuit with integrated vanishing resistance and anti-interference, which belongs to the field of electronic technology. The circuit comprises an input unit, amplifier bias unit, a comparison amplifying unit and shaping output unit, the bias unit input amplifier unit and a comparison amplifying unit with DC bias; the amplification of the input unit by blocking capacitor and auto zero circuit, transmission only AC small signal amplifier, DC offset and low frequency noise 1/f is cut off, and the use of repeat automatic periodic zero technology to eliminate the input offset voltage; a comparison amplifying unit using the Miller capacitance, at the expense of the cost of bandwidth to achieve low-pass filtering, prevent the transmission of high frequency noise shaping; output unit with internal positive feedback to realize the comparison window comparator hysteresis, which improves the anti noise ability.

【技术实现步骤摘要】
一种集成消失调、抗干扰的比较器电路
本技术涉及一种集成比较器，特别是一种消除失调电压和在噪声环境下的单转换方面性能出色的集成两级开环比较器，属于电子

技术介绍
比较器广泛应用于模拟信号到数字信号的转换过程中。在模拟到数字的转换过程中，首先必须对输入进行采样，接着经过采样的信号通过比较器以决定模拟信号的数字值。最简单的情况，比较器可以看为1位的模数转换器。在比较器设计中，特别困难的问题就是输入失调电压，即输入差过零时，输出没有发生变化，如果直到输入电压之差达到一定值时，输出才发生变化，这个时候的输入之差就被定义为输入失调电压。如果失调电压能够被预测，则不会有任何问题，但是在给定设计的情况下，一个电路和另一个电路的失调将随即改变。在诸如高精度模数转换器以及微量传感系统中需要专门对失调电压进行特殊处理。一般典型的处理方案都是利用斩波技术来实现，但是该技术方案存在因为时钟馈通引起的电荷注入等问题,这种方案可能会产生新的失调。另外，通常情况下，比较器工作于噪声环境中，并且在阈值点检测信号变化。如果比较器足够快，且噪声的幅度足够大的话，其输出端也将存在噪声。这种情况下，我们希望对比较器的传输特性进行修改，比较通用的做法是增加迟滞电路。即比较器输入从负值开始向正值变化时，输出不变，直至输入达到正向转折点时，比较器输出才开始变化。一旦输出变化，实际转折点才被改变。当输入向负值减小时，输出保持不变，直至输入达到负向转折点，比较器输出才开始转换。在噪声环境中，阈值点附件的噪声使得比较器的输出充满着噪声，添加迟滞电路可以很好的改进比较器的输出特性。需要注意的是迟滞电压必须等于或大于最大噪声幅度。现有迟滞电路通常采用比较器结构外接无源器件或者比较器内部增加一组多器件正反馈结构的方式来实现。外接无源器件的方式使得应用复杂，体积较大，成本提高；而多器件的正反馈结构一般反馈通路中器件数较多，会使得设计难度增加，版图实现面积较大。
技术实现思路
本技术的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种集成消失调、抗干扰的比较器电路，利用隔直电容、自动校零技术以及迟滞电路有效消除失调电压以及增加抗噪能力。本技术的技术解决方案是：一种集成消失调、抗干扰的比较器电路，该包括输入放大单元、偏置单元、比较放大单元和整形输出单元；输入放大单元将外部输入的差分信号进行放大输出至比较放大单元，比较放大单元将放大后的差分信号转换成单端信号并放大，将放大后的单端信号与阈值比较，比较结果输出到整形输出单元，整形输出单元将比较结果进行整形后输出，偏置单元为输入放大单元和比较放大单元提供直流偏置；所述输入放大单元包括P型MOS管MP1、MP11、MP12和N型MOS管MN1、MN2、MN3、MN4以及电容C1、C2、C3、C4、C5、C6组成；差分输入端INA和INB分别与电容C1、C2的一端相连，电容C1的另一端连接MP11的栅端、MN1的漏端，电容C2的另一端连接MP12的栅端、MN2的漏端，MP11、MP12的源端相连并与MP1管的漏端相连，MP1的栅端与偏置信号线BIAS相连，MP1的源端与电源线VCC相连，MP11的漏端与MN3的源端相连，MP12的漏端与MN4的源端相连，MN3、MN4的栅端相连，MN3、MN4的源端分别与地线GND相连，MN1和MN2的栅端同时与消失调时钟信号INP相连，MN1的源端与电容C5的一端、MP11的漏端以及MN3的漏端相连于节点L1，MN2的源端与电容C6的一端、MP12的漏端以及MN4的漏端相连于节点L2，电容C5、C6的另一端与地线GND相连，MN3、MN4的栅端相连于节点L3，节点L1和节点L2的信号为输入放大单元的输出。所述输入放大单元还包括阈值调节输入端INC、IND，电容C3，C4，阈值调节输入端INC和IND分别与电容C3和C4的一端相连，C3的另一端与C1的另一端并联连接至P型MOS管MP11的栅端，C4的另一端与C2的另一端并联连接至P型MOS管MP12的栅端，通过调节INC、IND的电压幅值调整比较器的阈值。所述INP为周期性方波信号，其频率与差分输入信号频率相同。所述偏置单元包含P型MOS管MP2、MP3、MP4，N型MOS管MN5、MN6、MN7、MN8、MN9、MN10、MN11、MN12组成；MP2、MP3、MP4的栅端均与偏置信号线BIAS相连，MP2、MP3、MP4的源端与电源线VCC相连，MP2的漏端与MN8的漏端相连，MN8的源端与MN5的漏端和栅端以及输入放大单元的节点L3相连，MN5的源端与地线GND相连，MN8的栅端、MN9的源端、MN6的漏端和栅端相连，MN6的源端与地线GND相连，MN9的漏端与MP3的漏端相连，MN9的栅端与MN7的漏端和栅端、MN10的源端、MN11的源端、MN12的源端相连，MN7的源端与地线GND相连，MN10的栅端和漏端、MN11的栅端、MN12的栅端、MP4的漏端相连，MN11的漏端与输入放大单元的节点L1相连，为输入放大单元提供直流偏置，MN12的漏端与输入放大单元的节点L2相连，为比较放大单元提供直流偏置。所述偏置单元中所有P型MOS管的栅长相等，所有N型MOS管的栅长相等。所述比较放大单元包括P型MOS管MP5、MP6、MP13、MP14，N型MOS管MN13、MN14、MN15和电容C7组成；MP5的栅端与MP6的栅端和偏置信号线BIAS相连，MP5和MP6的源端与电源线VCC相连，MP13的栅端与输入放大单元的节点L1相连，MP14的栅端与输入放大单元的节点L2相连，MP13和MP14的源端、MP5的源端相连，MP13的漏端与MN13的漏端和栅端相连，MP14的漏端与MN14的漏端、电容C7的一端、MN15的栅端相连，MN13、MN14的源端与地线GND相连，MN15的源端与地线GND相连，MN15的漏端、电容C7的一端与MP6的漏端相连于节点L4，作为比较放大单元的输出。所述整形输出单元包括P型MOS管MP7、MP8、MP9，N型MOS管MN16、MN17、MN18、MN19；MN16和MN17的栅端与比较放大单元的节点L4相连，MN16、MN17的源端与地线GND相连，MN6的漏端与MP7的漏端、MN20的漏端、MP8和MN18的栅端相连，MP7的栅端与偏置信号线BIAS相连，MP7的源端与电源线VCC相连，MN17的漏端与MN20的源端相连，MN20的栅端与MP9和MN19的栅端、MN18和MP8的漏端相连，MN18、MN19的源端与地线GND相连，MP8和MP9的源端与电源线VCC相连，MN19与MP9的漏端相连，作为整形输出单元的输出。所述整形输出单元通过调节MP7的镜像电流I0大小、MN17与MN16的宽长比比值、MN16的宽长比来调节整迟滞窗口大小，所述迟滞窗口大小为：其中，I0为通过MP7的镜像电流，n为MN17与MN16的宽长比比值，为MN16的宽长比，Vs为该比较器的迟滞窗口，μn为电子迁移率，cox单位栅电容系数。本技术与现有技术相比的有益效果是：(1)、本技术输入放大单元采用隔直电容过滤外部输入信号，结合自动校零技术，实现只传输交流小信号，前级直流失调以及低频1/f噪声被本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种集成消失调、抗干扰的比较器电路，其特征在于包括输入放大单元、偏置单元、比较放大单元和整形输出单元；输入放大单元将外部输入的差分信号进行放大输出至比较放大单元，比较放大单元将放大后的差分信号转换成单端信号并放大，将放大后的单端信号与阈值比较，比较结果输出到整形输出单元，整形输出单元将比较结果进行整形后输出，偏置单元为输入放大单元和比较放大单元提供直流偏置；所述输入放大单元包括P型MOS管MP1、MP11、MP12和N型MOS管MN1、MN2、MN3、MN4以及电容C1、C2、C3、C4、C5、C6组成；差分输入端INA和INB分别与电容C1、C2的一端相连，电容C1的另一端连接MP11的栅端、MN1的漏端，电容C2的另一端连接MP12的栅端、MN2的漏端，MP11、MP12的源端相连并与MP1管的漏端相连，MP1的栅端与偏置信号线BIAS相连，MP1的源端与电源线VCC相连，MP11的漏端与MN3的源端相连，MP12的漏端与MN4的源端相连，MN3、MN4的栅端相连，MN3、MN4的源端分别与地线GND相连，MN1和MN2的栅端同时与消失调时钟信号INP相连，MN1的源端与电容C5的一端、MP11的漏端以及MN3的漏端相连于节点L1，MN2的源端与电容C6的一端、MP12的漏端以及MN4的漏端相连于节点L2，电容C5、C6的另一端与地线GND相连，MN3、MN4的栅端相连于节点L3，节点L1和节点L2的信号为输入放大单元的输出。...

【技术特征摘要】
1.一种集成消失调、抗干扰的比较器电路，其特征在于包括输入放大单元、偏置单元、比较放大单元和整形输出单元；输入放大单元将外部输入的差分信号进行放大输出至比较放大单元，比较放大单元将放大后的差分信号转换成单端信号并放大，将放大后的单端信号与阈值比较，比较结果输出到整形输出单元，整形输出单元将比较结果进行整形后输出，偏置单元为输入放大单元和比较放大单元提供直流偏置；所述输入放大单元包括P型MOS管MP1、MP11、MP12和N型MOS管MN1、MN2、MN3、MN4以及电容C1、C2、C3、C4、C5、C6组成；差分输入端INA和INB分别与电容C1、C2的一端相连，电容C1的另一端连接MP11的栅端、MN1的漏端，电容C2的另一端连接MP12的栅端、MN2的漏端，MP11、MP12的源端相连并与MP1管的漏端相连，MP1的栅端与偏置信号线BIAS相连，MP1的源端与电源线VCC相连，MP11的漏端与MN3的源端相连，MP12的漏端与MN4的源端相连，MN3、MN4的栅端相连，MN3、MN4的源端分别与地线GND相连，MN1和MN2的栅端同时与消失调时钟信号INP相连，MN1的源端与电容C5的一端、MP11的漏端以及MN3的漏端相连于节点L1，MN2的源端与电容C6的一端、MP12的漏端以及MN4的漏端相连于节点L2，电容C5、C6的另一端与地线GND相连，MN3、MN4的栅端相连于节点L3，节点L1和节点L2的信号为输入放大单元的输出。2.根据权利要求1所述的一种集成消失调、抗干扰的比较器电路，其特征在于：所述输入放大单元还包括阈值调节输入端INC、IND，电容C3，C4，阈值调节输入端INC和IND分别与电容C3和C4的一端相连，C3的另一端与C1的另一端并联连接至P型MOS管MP11的栅端，C4的另一端与C2的另一端并联连接至P型MOS管MP12的栅端，通过调节INC、IND的电压幅值调整比较器的阈值。3.根据权利要求1所述的一种集成消失调、抗干扰的比较器电路，其特征在于：所述INP为周期性方波信号，其频率与差分输入信号频率相同。4.根据权利要求1所述的一种集成消失调、抗干扰的比较器电路，其特征在于：所述偏置单元包含P型MOS管MP2、MP3、MP4，N型MOS管MN5、MN6、MN7、MN8、MN9、MN10、MN11、MN12组成；MP2、MP3、MP4的栅端均与偏置信号线BIAS相连，MP2、MP3、MP4的源端与电源线VCC相连，MP2的漏端与MN8的漏端相连，MN8的源端与MN5的漏端和栅端以及输入放大单元的节点L3相连，MN5的源端与地线GND相连，MN8的栅端、MN9的源端、MN6的漏端和栅端...

【专利技术属性】
技术研发人员：张建辉，柏晓鹤，宗宇，
申请(专利权)人：北京时代民芯科技有限公司，北京微电子技术研究所，
类型：新型
国别省市：北京,11