具背景校正功能的比较器与该比较器的背景校正方法技术

本发明专利技术利用由多个P输入端补偿晶体管所组成的第一晶体管阵列、由多个N输入端补偿晶体管所组成的第二晶体管阵列、一差动放大器单元、与一控制处理单元构成具背景校正功能的一个比较器。于该比较器的电路运作中，控制处理单元可以根据该差动放大器单元的输入‑输出电压转换曲线计算出该差动放大器单元的一输入电压偏移(input voltage offset)；进一步地，该控制处理单元可根据该差动放大器单元的输出信号而对应地输出一第一控制信号至该第一晶体管阵列进以开启n个P输入端补偿晶体管；或者，输出一第二控制信号至该第二晶体管阵列进以开启n个N输入端补偿晶体管，藉此方式消除该输入电压偏移。

Background correction method with background correction function and the background correction method of the comparator

The invention uses a first transistor array, end compensation transistor composed of a plurality of N input end, second transistor array compensation transistor composed of a differential amplifier, a control unit and processing unit consists of a comparator with background correction function by multiple input P. In the operation of the comparator circuit, the control unit can according to input and output voltage of the differential amplifier unit conversion curve to calculate the input offset voltage of the differential amplifier unit (input voltage offset); further, the control unit according to the output signal of the differential amplifier unit and corresponding output the first control signal to the first transistor array in order to open the n P input or output compensation transistor; a second control signal to the second transistor array to open the n N input compensation transistor, eliminating the input voltage offset thereby.

【技术实现步骤摘要】
具背景校正功能的比较器与该比较器的背景校正方法
本专利技术是关于电子电路的
，尤指一种具背景校正功能的比较器与应用于该比较器之中的一种背景校正方法。
技术介绍
除了运算放大器(OperationalAmplifier,OPA)以外，比较器(comparator)被广泛应用于不同的为电子电路之中，例如：模拟/数字转换电路、数字/模拟转换电路、电源开关调节电路(switchingpowerregulator)、电平检测器(leveldetector)、波形产生器、与施密特触发器(Schmitttrigger)等。请参阅图1，显示现有技术的一种比较器的电路架构图；并且，请同时参阅图2，现有技术的比较器的零阶转换曲线图。如图所示，该比较器1’主要由配置为开回路组态的一运算放大器10’所构成，且该运算放大器10’的正输入端与负输入端用以分别接收一第一输入信号VinP’与一第二输入信号VinN’。由于运算放大器10’的开回路增益非常高，因此即使由该第一输入信号VinP’与该第二输入信号VinN’所组成的差动信号的很微小，运算放大器10’的输出信号Vout’仍会趋于正饱和或负饱和。其中，正饱和的输出信号Vsat与负饱和的输出信号-Vsat被视为逻辑准位的“1”与“0”。熟悉电子电路设计的工程人员皆熟知的是，现有技术的比较器1’非常容易受到输入电压偏移(InputVoltageOffset)的影响。请参阅图3，现有技术的比较器的零阶转换曲线图。如图3所示，由于比较器1’主要由开回路组态的运算放大器10’所构成，因此晶体管元件的不匹配(devicemismatch)、工艺参数的漂移(processparametervariations)以及环境温度皆会导致比较器1’的转换曲线发生输入电压偏移的现象。在一般的应用电路中，输入电压偏移的容许范围在5mV至20mV之间；然而，在特殊电路的应用中，例如宽带光通信电路(broadbandopticalcommunications)，则要求输入电压偏移必须低于0.1mV。有鉴于此，本案的专利技术人极力加以研究专利技术，而终于研发完成本专利技术的一种具背景校正功能的比较器与一种比较器的背景校正方法。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种具背景校正功能的比较器。本专利技术特别地利用由多个P输入端补偿晶体管所组成的第一晶体管阵列、由多个N输入端补偿晶体管所组成的第二晶体管阵列、一差动放大器单元、与一控制处理单元构成一比较器。并且，于该比较器的电路运作中，控制处理单元可以根据该差动放大器单元的一输入-输出电压转换曲线计算出该差动放大器单元的一输入电压偏移(inputvoltageoffset)；进一步地，该控制处理单元可以根据该差动放大器单元的一输出信号而对应地输出一第一控制信号至该第一晶体管阵列进以开启n个P输入端补偿晶体管；或者，输出一第二控制信号至该第二晶体管阵列进以开启n个N输入端补偿晶体管，藉此方式消除该输入电压偏移。为了达成上述本专利技术的主要目的，本案的专利技术人提供一种具背景校正功能的比较器，包括：一差动放大器单元，配置为开回路组态，并具有由一第一输入晶体管与一第二输入晶体管所构成的一差动输入电路；一第一晶体管阵列，包括彼此相互并联的多个P输入端补偿晶体管，且每一个P输入端补偿晶体管皆与该第一输入晶体管并联；一第二晶体管阵列，包括彼此相互并联的多个N输入端补偿晶体管，且每一个N输入端补偿晶体管皆与该第二输入晶体管并联；以及一控制处理单元，耦接至该差动放大器单元的一输出端、该第一晶体管阵列、与该第二晶体管阵列，用以接收该差动放大器单元的一输出信号；其中，该控制处理单元可根据该差动放大器单元的一输入-输出电压转换曲线计算出该差动放大器单元的一输入电压偏移；并且，根据该差动放大器单元的所输出的该输出信号，该控制处理单元能够对应地输出一控制信号至该第一晶体管阵列或该第二晶体管阵列，进以开启n个P输入端补偿晶体管或n个N输入端补偿晶体管，藉此方式消除输入电压偏移。本专利技术的另一目的在于提供一种比较器的背景校正方法，其中该方法应用于由一第一晶体管阵列、一第二晶体管阵列、一差动放大器单元、与一控制处理单元构成的一比较器电路中。如此，藉由本专利技术所提出的方法(软件/固件/硬件)的辅助，该比较器电路中的控制处理单元能够每隔一段时间便对该差动放大器单元执行输入电压偏移的检测与消除程序，进以确保该比较器的电路精准度。为了达成上述本专利技术的主要目的，本案的专利技术人提供一种比较器的背景校正方法，包括以下步骤：(1)通过该控制处理单元检测是否该比较器的一输出信号为一高准位信号，若是，则执行步骤(3)；若否，则执行步骤(2)；(2)该控制处理单元输出一第一控制信号至该第一晶体管阵列以逐一地开启该多个P输入端补偿晶体管之中的n个，直至该输出信号被检测为该高准位信号之后即执行步骤(4)；(3)该控制处理单元输出一第二控制信号至该第二晶体管阵列以逐一地开启该多个N输入端补偿晶体管之中的n个，直至该输出信号被检测为一低准位信号之后即执行步骤(4)；(4)完成该差动放大器单元的该输入电压偏移(InputVoltageOffset)的消除程序；(5)等待一校正中断时间经过；(6)清除该第一控制信号与该第二控制信号，并重复执行步骤(1)。附图说明图1显示现有技术的一种比较器的电路架构图；图2显示现有技术的比较器的零阶转换曲线图；图3显示现有技术的比较器的零阶转换曲线图；图4显示本专利技术的一种具背景校正功能的比较器的第1实施例的架构图；图5显示差动放大器单元、第一晶体管阵列、与第二晶体管阵列的内部电路架构图；图6显示具背景校正功能的比较器的第2实施例的架构图；图7显示差动放大器单元的内部电路架构图；图8显示差动放大器单元、第一晶体管阵列与第二晶体管阵列的内部电路图所示；图9显示差动放大器单元的内部电路架构图；图10A与图10B显示本专利技术的一种比较器的背景校正方法的步骤流程图；图11显示显示步骤(S2)的细部步骤流程图；图12显示比较器的背景校正操作的时序图；图13显示显示步骤(S3)的细部步骤流程图；图14显示比较器的背景校正操作的时序图。其中，附图标记：<本专利技术>1比较器10差动放大器单元11第一晶体管阵列12第二晶体管阵列13控制处理单元Qi1第一输入晶体管Qi2第二输入晶体管101差动输入电路102第一电流源103偏压电路104主动负载电路105输出电路106第二电流源VinP第一输入信号VinN第二输入信号QP1第一个P输入端补偿晶体管QPn第n个P输入端补偿晶体管11a第一开关单元SWP1第一个P输入端开关元件SWPn第n个P输入端开关元件QN1第一个N输入端补偿晶体管QNn第n个N输入端补偿晶体管12a第二开关单元SWN1第一个N输入端开关元件SWNn第n个N输入端开关元件Vout输出信号Cal_P第一偏移电压消除信号Cal_N第二偏移电压消除信号14第一组合逻辑译码器15第二组合逻辑译码器Ctrl_P第一控制信号Ctrl_N第二控制信号Q1第一晶体管Q2第二晶体管Q3第三晶体管Q4第四晶体管Q5第五晶体管Q6第六晶体管107磁滞电路Q7第七晶体管Q8第八晶体管Q9第九晶体管Q10第十晶体管Q1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具背景校正功能的比较器，其特征在于，包括：一差动放大器单元，配置为开回路组态，并具有由一第一输入晶体管与一第二输入晶体管所构成的一差动输入电路；一第一晶体管阵列，包括彼此相互并联的多个P输入端补偿晶体管，且每一个P输入端补偿晶体管皆与该第一输入晶体管并联；一第二晶体管阵列，包括彼此相互并联的多个N输入端补偿晶体管，且每一个N输入端补偿晶体管皆与该第二输入晶体管并联；以及一控制处理单元，耦接至该差动放大器单元的一输出端、该第一晶体管阵列、与该第二晶体管阵列，用以接收该差动放大器单元的一输出信号；其中，该控制处理单元可根据该差动放大器单元的一输入‑输出电压转换曲线计算出该差动放大器单元的一输入电压偏移；并且，根据该差动放大器单元的所输出的该输出信号，该控制处理单元对应地输出一偏移电压消除信号至该第一晶体管阵列或该第二晶体管阵列，进以开启n个P输入端补偿晶体管或n个N输入端补偿晶体管，藉此方式消除输入电压偏移。

【技术特征摘要】
1.一种具背景校正功能的比较器，其特征在于，包括：一差动放大器单元，配置为开回路组态，并具有由一第一输入晶体管与一第二输入晶体管所构成的一差动输入电路；一第一晶体管阵列，包括彼此相互并联的多个P输入端补偿晶体管，且每一个P输入端补偿晶体管皆与该第一输入晶体管并联；一第二晶体管阵列，包括彼此相互并联的多个N输入端补偿晶体管，且每一个N输入端补偿晶体管皆与该第二输入晶体管并联；以及一控制处理单元，耦接至该差动放大器单元的一输出端、该第一晶体管阵列、与该第二晶体管阵列，用以接收该差动放大器单元的一输出信号；其中，该控制处理单元可根据该差动放大器单元的一输入-输出电压转换曲线计算出该差动放大器单元的一输入电压偏移；并且，根据该差动放大器单元的所输出的该输出信号，该控制处理单元对应地输出一偏移电压消除信号至该第一晶体管阵列或该第二晶体管阵列，进以开启n个P输入端补偿晶体管或n个N输入端补偿晶体管，藉此方式消除输入电压偏移。2.如权利要求1项所述的具背景校正功能的比较器，其特征在于，该第一晶体管阵列更包括：一第一开关单元，包括彼此相互并联的多个P输入端开关元件，且该多个P输入端开关元件分别地串联至该多个P输入端补偿晶体管；其中，该控制处理单元藉由切换n个P输入端开关元件的方式开启n个P输入端补偿晶体管。3.如权利要求1所述的具背景校正功能的比较器，其特征在于，该差动放大器单元更包括：一第一电流源，耦接至该差动输入电路、该第一晶体管阵列与该第二晶体管阵列，用以提供一第一偏压电流；一偏压电路，耦接至该差动输入电路、该第一晶体管阵列与该第二晶体管阵列，用以提供一偏压；一主动负载电路，耦接至该偏压电路；一输出电路，耦接至该主动负载电路；及一第二电流源，耦接至该输出电路，用以提供一第二偏压电流。4.如权利要求1所述的具背景校正功能的比较器，其特征在于，该第一输入晶体管与该第二输入晶体管皆为一N型金氧半场效晶体管或一P型金氧半场效晶体管。5.如权利要求1项所述的具背景校正功能的比较器，其特征在于，该P输入端补偿晶体管与该N输入端补偿晶体管皆为一N型金氧半场效晶体管或一P型金氧半场效晶体管。6.如权利要求1所述的具背景校正功能的比较器，其特征在于，该多个P输入端补偿晶体管与该多个N输入端补偿晶体管皆具有特殊设计的一元件宽度与一元件长度，藉此方式固定该多个P输入端补偿晶体管与该N输入端补偿晶体管的一临界电压变异数。7.如权利要求2所述的具背景校正功能的比较器，其特征在于，该第二晶体管阵列更包括：一第二开关单元，包括彼此相互并联的多个N输入端开关元件，且该多个N输入端开关元件分别地串联至该多个N输入端补偿晶体管；其中，所述控制信号藉由切换n个N输入端开关元件的方式开启n个N输入端补偿晶体管。8.如权利要求3所述的具背景校正功能的比较器，其特征在于，更包括嵌于该主动负载电路的中的一磁滞电路，用以提升所述比较器的抗干扰能力。9.如权利要求6所述的具背景校正功能的比较器，其特征在于，该临界电压变异数由以下数学表达式计算而得：其中，AVth表示为有关于晶体管临界电压的面积比例常数；W表示为晶体管元件宽度；L表示...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄圣翔，李盛城，林秋培，
申请(专利权)人：敦宏科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71