低功耗动态阈值比较器接口电路及整流器、无线传感器制造技术

本发明专利技术涉及一种低功耗动态阈值比较器接口电路及整流器、无线传感器。该接口电路包括：输入端VIN、输出端VAUX、第一比较器电路11、第二比较器电路13、开关负载电路15及接地端GND；第二功率开关MNS电连接于输入端VIN与接地端GND之间且其控制端电连接至第二比较器电路13的输出端Vout2；第一比较器电路11的同相输入端Vinp1电连接至输出端VAUX且反相输入端Vinn1电连接至输入端VIN；第二比较器电路13的同相输入端Vinp2电连接至接地端GND且反相输入端Vinn2电连接至输入端VIN。本发明专利技术由动态阈值比较器电路和开关负载电路构成，采用双比较器结构，整体设计架构简单，能有效地减小电路所需工作电压，降低系统功耗，适用于中低功耗能量获取系统。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于集成电路
，具体涉及一种低功耗动态阈值比较器接口电路及整流器、无线传感器。
技术介绍
由于目前大部分的无线传感器采用传统的电池方式供给能量，而且无线传感器体积微小，自身携带的电池能量有限，不能满足长期工作需要。另一方面，随着越来越多的微功耗产品能耗己降到微瓦水平，使得微电子设备从环境中采集能量，实现自供电工作己成为可能。微能量获取作为一种新兴的能源技术，特别适用于需要长期监测、工作环境恶劣、电池不便更换等场合同，如汽车轮胎内的压力监测、飞机轮船的结构健康检测、火车轮轨轴承的健康检测，跟踪野生动物的全球定位装置，生物医学便携式或植入式健康设备应用等，是目前新型发电领域中的研究热点之一，研究表明环境中的微能量如振动能量等有高达到200μW/cm3的功率密度。因此采集微能量为低功耗设备供电有着很好的应用前景。其原理是利用一系列能量收集技术将环境中的微能量收集并转换成电能加以存储，从而为低功耗电子设备提供工作所需的能量，作为节约能源保护环境的重要手段，人们已经在多个领域展开了对微能量收集技术的研究和应用工作。由于微能量收集之后一般为交流电，故在实际电路中必须使用整流器先将交流电转换为直流电，然后对超级电容或可充电电池等储能元件进行充电，以供负载使用。整流器的接口电路作为微能量获取技术中的核心单元，负载将收集到的微能量由微小交流信号转换为可直接使用的直流信号，其本身必须要满足低压工作条件，且能够提供足够大的输出电压以最大化所获取的能量，为低压设备提供工作能量，同时，自身消耗的能量也要尽可能的小。因此，如何设计一种用于微能量获取的低功耗动态阈值比较器接口电路就变得极其重要。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种低功耗动态阈值比较器接口电路及整流器、无线传感器。本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案实现：本专利技术的一个实施例提供了一种低功耗动态阈值比较器接口电路10，包括：输入端VIN、输出端VAUX、第一比较器电路11、第二比较器电路13、开关负载电路15及接地端GND；其中，所述开关负载电路15包括第一功率开关MPS、第二功率开关MNS、负载电容CL及负载电阻RLOAD，所述第一功率开关MPS电连接于所述输入端VIN与所述输出端VAUX之间且其控制端电连接至所述第一比较器电路11的输出端Vout1，所述负载电容CL及负载电阻RLOAD并接后串接于所述输出端VAUX与所述接地端GND之间，所述第二功率开关MNS电连接于所述输入端VIN与所述接地端GND之间且其控制端电连接至所述第二比较器电路13的输出端Vout2；所述第一比较器电路11的同相输入端Vinp1电连接至所述输出端VAUX且反相输入端Vinn1电连接至所述输入端VIN；所述第二比较器电路13的同相输入端Vinp2电连接至所述接地端GND且反相输入端Vinn2电连接至所述输入端VIN。在本专利技术的一个实施例中，所述第一比较器电路11包括电源端VDD、第一正压开关P1、第二正压开关P2、第三正压开关P3、第四正压开关P4、第五正压开关P5、第一负压开关N1、第二负压开关N2、第三负压开关N3、第四负压开关N4；其中，所述第一正压开关P1、所述第一负压开关N1及所述第三负压开关N3串接后电连接于所述电源端VDD与所述接地端GND之间；所述第二正压开关P2和所述第二负压开关N2串接后电连接于所述电源端VDD和所述第一负压开关N1与所述第三负压开关N3串接形成的节点a1处之间；所述第一正压开关P1的控制端电连接至所述第二正压开关P2的控制端；所述第一负压开关N1及所述第三负压开关N3的控制端均电连接至所述第一比较器电路11的反相输入端Vinn1；所述第二负压开关N2的控制端电连接至所述第一比较器电路11的同相输入端Vinp1；所述第三正压开关P3与所述第四正压开关P4串接后电连接于所述电源端VDD和所述第二正压开关P2与所述第二负压开关N2串接形成的节点b1处之间；所述第三正压开关P3与所述第四正压开关P4的控制端均电连接至所述第二正压开关P2与所述第二负压开关N2串接形成的节点b1处；所述第五正压开关P5与所述第四负压开关N4串接后电连接于所述电源端VDD和所述接地端GND之间，所述第五正压开关P5与所述第四负压开关N4的控制端均电连接至所述第一比较器电路11的反相输入端Vinn1；所述第一比较器电路11的输出端Vout1分别电连接至所述第三正压开关P3与所述第四正压开关P4串接形成的节点处及所述第五正压开关P5与所述第四负压开关N4串接形成的节点处。在本专利技术的一个实施例中，所述第二比较器电路13包括电源端VDD、第六正压开关P6、第七正压开关P7、第八正压开关P8、第九正压开关P9、第十正压开关P10、第五负压开关N5、第六负压开关N6、第七负压开关N7、第八负压开关N8；其中，所述第六正压开关P6、所述第五负压开关N5及所述第七负压开关N7串接后电连接于所述电源端VDD与所述接地端GND之间；所述第七正压开关P7和所述第六负压开关N6串接后电连接于所述电源端VDD和所述第五负压开关N5与所述第七负压开关N7串接形成的节点a2处之间；所述第六正压开关P6的控制端电连接至所述第七正压开关P7的控制端；所述第五负压开关N5及所述第七负压开关N7的控制端均电连接至所述第二比较器电路13的反相输入端Vinn2；所述第六负压开关N6的控制端电连接至所述第二比较器电路13的同相输入端Vinp2；所述第八正压开关P8与所述第九正压开关P9串接后电连接于所述电源端VDD和所述第七正压开关P7与所述第六负压开关N6串接形成的节点b2处之间；所述第八正压开关P8与所述第九正压开关P9的控制端均电连接至所述第七正压开关P7与所述第六负压开关N6串接形成的节点b2处；所述第十正压开关P10与所述第八负压开关N8串接后电连接于所述电源端VDD和所述接地端GND之间，所述第十正压开关P10与所述第八负压开关N8的控制端均电连接至所述第二比较器电路13的反相输入端Vinn2；所述第二比较器电路13的输出端Vout2分别电连接至所述第八正压开关P8与所述第九正压开关P9串接形成的节点处及所述第十正压开关P10与所述第八负压开关N8串接形成的节点处。在本专利技术的一个实施例中，所述第一正压开关P1、所述第二正压开关P2、所述第三正压开关P3、所述第四正压开关P4、所述第五正压开关P5、所述第六正压开关P6、所述第七正压开关P7、所述第八正压开关P8、所述第九正压开关P9及所述第十正压开关P10均为PMOS管，且其控制端均为PMOS管的栅极。在本专利技术的一个实施例中，所述第一负压开关N1、所述第二负压开关N2、所述第三负压开关N3、所述第四负压开关N4、所述第五负压开关N5、第六负压开关N6、第七负压开关N7、第八负压开关N8均为NMOS管，且其控制端均为NMOS管的栅极。在本专利技术的一个实施例中，所述第一功率开关MPS为PMOS管且其控制端为PMOS管的栅极，所述第二功率开关MNS为NMOS管且其控制端为NMOS管的栅极。本专利技术另一实施例提供了一种整流器，包括上述实施例中任一所述的接口电路10。本专利技术又一实施例提供了一种无线传感器，包括整流器，其本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低功耗动态阈值比较器接口电路(10)，其特征在于，包括：输入端(VIN)、输出端(VAUX)、第一比较器电路(11)、第二比较器电路(13)、开关负载电路(15)及接地端(GND)；其中，所述开关负载电路(15)包括第一功率开关(MPS)、第二功率开关(MNS)、负载电容(CL)及负载电阻(RLOAD)，所述第一功率开关(MPS)电连接于所述输入端(VIN)与所述输出端(VAUX)之间且其控制端电连接至所述第一比较器电路(11)的输出端(Vout1)，所述负载电容(CL)与负载电阻(RLOAD)并接后串接于所述输出端(VAUX)与所述接地端(GND)之间，所述第二功率开关(MNS)电连接于所述输入端(VIN)与所述接地端(GND)之间且其控制端电连接至所述第二比较器电路(13)的输出端(Vout2)；所述第一比较器电路(11)的同相输入端(Vinp1)电连接至所述输出端(VAUX)且反相输入端(Vinn1)电连接至所述输入端(VIN)；所述第二比较器电路(13)的同相输入端(Vinp2)电连接至所述接地端(GND)且反相输入端(Vinn2)电连接至所述输入端(VIN)。

【技术特征摘要】
1.一种低功耗动态阈值比较器接口电路(10)，其特征在于，包括：输入端(VIN)、输出端(VAUX)、第一比较器电路(11)、第二比较器电路(13)、开关负载电路(15)及接地端(GND)；其中，所述开关负载电路(15)包括第一功率开关(MPS)、第二功率开关(MNS)、负载电容(CL)及负载电阻(RLOAD)，所述第一功率开关(MPS)电连接于所述输入端(VIN)与所述输出端(VAUX)之间且其控制端电连接至所述第一比较器电路(11)的输出端(Vout1)，所述负载电容(CL)与负载电阻(RLOAD)并接后串接于所述输出端(VAUX)与所述接地端(GND)之间，所述第二功率开关(MNS)电连接于所述输入端(VIN)与所述接地端(GND)之间且其控制端电连接至所述第二比较器电路(13)的输出端(Vout2)；所述第一比较器电路(11)的同相输入端(Vinp1)电连接至所述输出端(VAUX)且反相输入端(Vinn1)电连接至所述输入端(VIN)；所述第二比较器电路(13)的同相输入端(Vinp2)电连接至所述接地端(GND)且反相输入端(Vinn2)电连接至所述输入端(VIN)。2.根据权利要求 1所述的接口电路(10)，其特征在于，所述第一比较器电路(11)包括电源端(VDD)、第一正压开关(P1)、第二正压开关(P2)、第三正压开关(P3)、第四正压开关(P4)、第五正压开关(P5)、第一负压开关(N1)、第二负压开关(N2)、第三负压开关(N3)、第四负压开关(N4)；其中，所述第一正压开关(P1)、所述第一负压开关(N1)及所述第三负压开关(N3)串接后电连接于所述电源端(VDD)与所述接地端(GND)之间；所述第二正压开关(P2)与所述第二负压开关(N2)串接后电连接于所述电源端(VDD)和所述第一负压开关(N1)与所述第三负压开关(N3)串接形成的节点(a1)处之间；所述第一正压开关(P1)的控制端电连接至所述第二正压开关(P2)的控制端；所述第一负压开关(N1)及所述第三负压开关(N3)的控制端均电连接至所述第一比较器电路(11)的反相输入端(Vinn1)；所述第二负压开关(N2)的控制端电连接至所述第一比较器电路(11)的同相输入端(Vinp1)；所述第三正压开关(P3)与所述第四正压开关(P4)串接后电连接于所述电源端(VDD)和所述第二正压开关(P2)与所述第二负压开关(N2)串接形成的节点(b1)处之间；所述第三正压开关(P3)与所述第四正压开关(P4)的控制端均电连接至所述第二正压开关(P2)与所述第二负压开关(N2)串接形成的节点(b1)处；所述第五正压开关(P5)与所述第四负压开关(N4)串接后电连接于所述电源端(VDD)和所述接地端(GND)之间，所述第五正压开关(P5)与所述第四负压开关(N4)的控制端均电连接至所述第一比较器电路(11)的反相输入端(Vinn1)；所述第一比较器电路(11)的输出端(Vout1)分别电连接至所述第三正压开关(P3)与所述第四正压开关(P4)串接形成的节点处及所述第五正压开关(P5)与所述第四负压开关(N4)串接形成的节点处。3.根据权利要求 1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李娅妮，庞光艺，汤子月，朱樟明，杨银堂，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61