一种应用于低功耗芯片的迟滞比较器电路制造技术

本实用新型专利技术公开一种应用于低功耗芯片的迟滞比较器电路，包括开环预放大电路，开环预放大电路用于将两个输入端的差分电压进行放大后输出到buffer电路，buffer电路是一个射随电路，将接收到的差分电压的共模电平降低一个PN结电压输出到过零比较器的输入，过零比较器的输出连接正反馈环路的输入，正反馈环路的输出反馈信号至开环预放大电路的输入端。本实用新型专利技术解决了现有技术中存在的比较器的迟滞随温度工艺等产生较大漂移，无法满足较高精度应用以及掉电后比较器输出状态无法保存的问题。

A hysteresis comparator circuit for low power chips

【技术实现步骤摘要】
一种应用于低功耗芯片的迟滞比较器电路
本技术属于集成电路
，涉及一种低功耗芯片的迟滞比较器电路。
技术介绍
现代生活中电子产品不断革新，芯片作为最核心的元件，应用上对其性能和功耗要求也越来越严格，因模拟芯片具有集成度高，工作温度范围广，响应速度快，输出稳定等特点，得到广泛应用。迟滞比较器是一个具有迟滞回环传输特性的比较器。迟滞比较器又可理解为加正反馈的单限比较器。对于单限比较器，如果输入信号Uin在门限值附近有微小的干扰，则输出电压就会产生相应的抖动(起伏)。在电路中引入正反馈可以克服这一缺点。现有的迟滞比较器的电路结构如图8所示，其中工作原理为：假设初始状态为V->>V+，输出为低电平，此时满足：输入信号Vin由大变小，小于V+时，输出跳变为高电平，此时满足：输入信号Vin由小再变大时，大于公式(2)中的V+时输出跳变为低电平。由上分析可以看出，迟滞比较器有两个门限电压。输入单方向变化时，输出只跳变一次。输入由大变小时，对应小的门限电压；输入由小变大时，对应大的门限电压。在两个门限电压之间，输出保持原来的输出。图9为现有技术中迟滞比较器的电压传输特性图，不难看出，当输出状态一旦转换后，只要在跳变电压值附近的干扰不超过两个阈值之差ΔU(ΔU＝U+-U-)，输出电压的值就将是稳定的。但随之而来的是分辨率降低。因为对迟滞比较器来说，它不能分辨差别小于ΔU的两个输入电压值。迟滞比较器加有正反馈可以加快比较器的响应速度，这是它的一个优点。除此之外，由于迟滞比较器加的正反馈很强，远比电路中的寄生耦合强得多，故迟滞比较器还可免除由于电路寄生耦合而产生的自激振荡。目前现有电路中存在以下问题：首先，现有的比较器为先放大再比较，该方法主要的问题在于比较器的迟滞随温度工艺等产生较大漂移，无法满足较高精度的应用。所以，基于以上的总结和分析需改变迟滞比较器的模块结构。其次，一旦比较器的输入电源掉电，再次上电时比较器的状态是随机的，可能是高电平，也可能是低电平，这对于芯片内部使用脉冲电源供电的低功耗应用来说，是不能接受的。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种低功耗芯片的迟滞比较器电路，解决了现有技术中存在的比较器的迟滞随温度工艺等产生较大漂移，无法满足较高精度应用以及掉电后比较器输出状态无法保存的问题。本技术所采用的技术方案是，一种低功耗芯片的迟滞比较器电路，包括开环预放大电路，开环预放大电路用于将两个输入端的差分电压进行放大后输出到buffer电路，buffer电路是一个射随电路，将接收到的差分电压的共模电平降低一个PN结电压输出到过零比较器的输入，过零比较器的输出连接正反馈环路的输入，正反馈环路的输出反馈信号至开环预放大电路的输入端。本技术的特点还在于，开环预放大电路包括第一负载电阻和第二负载电阻，第一负载电阻的一端和第二负载电阻的一端分别连接第一三极管的集电极和第二三极管的集电极；第一三极管的发射集和第二三极管的集电极均与第一电流源的正极连接，第一电流源的负极接地，第一三极管的基集为开环预放大电路的一个输入端HVP，第二三极管的基集为开环预放大电路的另一个输入端HVN。一种buffer电路包括第三三极管和第四三极管，第三三极管的集电极和第四三极管的集电极均与电源连接，第三三极管的发射极和第四三极管的发射极分别与第二电流源的正极和第三电流源的正极连接，第二电流源的负极和第三电流源的负极均接地，第三三极管的发射极为VAN端，第四三极管的发射极为VAP端；第三三极管的基集与第二负载电阻的一端连接，第四三极管的基集与第一负载电阻的一端连接。另一种buffer电路包括第三三极管和第四三极管，第三三极管的集电极和第四三极管的集电极均与电源连接，第三三极管的发射极和第四三极管的发射极分别与第三负载电阻的一端和第四负载电阻的一端连接，第三负载电阻的另一端和第四负载电阻的另一端均接地；第三三极管的发射极为VAN端，第四三极管的发射极为VAP端；第三三极管的基集与第二负载电阻的一端连接，第四三极管的基集与第一负载电阻的一端连接。过零比较器包括第五电阻，第五电阻的一端接电源，第五电阻的另一端分别连接有第五三极管的发射集和第六三极管的发射集，第五三极管的基集与VAN端连接，第六三极管的基集与VAP端连接；第五三极管的集电极分别与第七三极管的集电极和第二二极管的正极连接，第七三极管的集电极与第七三极管的发射极通过第二保持电容连接，第七三极管的发射极还与第二二极管的负极连接；第六三极管的集电极分别与第八三极管的集电极和第一二极管的正极连接，第八三极管的集电极与第八三极管的发射极通过第一保持电容连接，第八三极管的发射极还与第一二极管的负极连接；第六三极管的集电极还与第七三极管的基集通过第二限流电阻连接，第五三极管的集电极还与第八三极管的基集通过第一限流电阻连接，第七三极管的集电极与第八三极管集电极相连并接地。一种正反馈环路包括第六电阻和第七电阻，第六电阻的一端与电源连接，第六电阻的另一端分别与第一负载电阻的另一端和第九三极管的集电极连接，第七电阻的一端与电源连接，第七电阻的另一端分别与第二负载电阻的另一端和第十三极管的集电极连接，第九三极管的发射集与第十三极管的发射集均与第七电流源的正极连接，所述第七电流源36的负极接地，所述第七电流源的负极分别连接第十一三极管的集电极和第十二三极管的集电极；第十一三极管的发射集与电源通过第四电流源连接，第四电流源的正极与电源连接第十一三极管的发射集还与第十三极管的基集连接，第十一三极管的基集与第六三极管的集电极连接；第十二三极管的发射集与电源通过第五电流源连接，第五电流源的正极与电源连接第十二三极管的发射集还与第九三极管的基集连接，第十二三极管的基集与第五三极管的集电极连接。另一种正反馈环路，在上述正反馈环路的基础上，第九三极管的集电极还与第七电流源通过第六电流源连接，六电流源的负极与第七电流源的负极连接。本技术的有益效果是，一、本技术解决了迟滞随温度工艺等产生较大漂移，无法满足较高精度应用的问题。正反馈环路由独立的电流源和电阻组成，该电流和电阻的特性可根据应用场景独立生成，以抵消温度带来的影响。不会像传统结构那样受到器件迁移率等影响。二、本技术解决了迟滞比较器掉电，再上电时比较器输出状态随机的问题，其中第一保持电容25、第二保持电容26、第一限流电阻19和第二限流电阻20，当出现比较器掉电时，比较器的输出因为电容和限流电阻的存在，在掉电期间仍能够维持之前的状态。例如，在掉电前比较级的VCP端高于VCN端，在掉电期间，VCP端和VCN端同步放电，但在几乎相同的pA级别的放电电流下，VCP端高于VCN端的状况仍能够持续较长时间，使得再次上电时，比较级的输出有明确的状态。不会出现输入未变化而输出翻转的情况。附图说明图1是本技术一种应本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种应用于低功耗芯片的迟滞比较器电路，其特征在于，包括开环预放大电路(1)，所述开环预放大电路(1)用于将两个输入端的差分电压进行放大后输出到buffer电路(2)，所述buffer电路(2)是一个射随电路，将接收到的差分电压的共模电平降低一个PN结电压输出到过零比较器(3)的输入，所述过零比较器(3)的输出连接正反馈环路(4)的输入，所述正反馈环路(4)的输出反馈信号至开环预放大电路(1)的输入端。/n

【技术特征摘要】
1.一种应用于低功耗芯片的迟滞比较器电路，其特征在于，包括开环预放大电路(1)，所述开环预放大电路(1)用于将两个输入端的差分电压进行放大后输出到buffer电路(2)，所述buffer电路(2)是一个射随电路，将接收到的差分电压的共模电平降低一个PN结电压输出到过零比较器(3)的输入，所述过零比较器(3)的输出连接正反馈环路(4)的输入，所述正反馈环路(4)的输出反馈信号至开环预放大电路(1)的输入端。


2.如权利要求1所述的一种应用于低功耗芯片的迟滞比较器电路，其特征在于，所述开环预放大电路(1)包括第一负载电阻(6)和第二负载电阻(7)，所述第一负载电阻(6)的一端和第二负载电阻(7)的一端分别连接第一三极管(8)的集电极和第二三极管(9)的集电极；所述第一三极管(8)的发射集和第二三极管(9)的集电极均与第一电流源(5)的正极连接，所述第一电流源(5)的负极接地；
所述第一三极管(8)的基集为开环预放大电路(1)的一个输入端HVP，所述第二三极管(9)的基集为开环预放大电路(1)的另一个输入端HVN。


3.如权利要求2所述的一种应用于低功耗芯片的迟滞比较器电路，其特征在于，所述buffer电路包括第三三极管(10)和第四三极管(11)，所述第三三极管(10)的集电极和第四三极管(11)的集电极均与电源连接，所述第三三极管(10)的发射极和第四三极管(11)的发射极分别与第二电流源(12)的正极和第三电流源(13)的正极连接，所述第二电流源(12)的负极和第三电流源(13)的负极均接地，所述第三三极管(10)的发射极为VAN端，所述第四三极管(11)的发射极为VAP端；
所述第三三极管(10)的基集与第二负载电阻(7)的一端连接，所述第四三极管(11)的基集与第一负载电阻(6)的一端连接。


4.如权利要求2所述的一种应用于低功耗芯片的迟滞比较器电路，其特征在于，所述buffer电路包括第三三极管(10)和第四三极管(11)，所述第三三极管(10)的集电极和第四三极管(11)的集电极均与电源连接，所述第三三极管(10)的发射极和第四三极管(11)的发射极分别与第三负载电阻(14)的一端和第四负载电阻(15)的一端连接，所述第三负载电阻(14)的另一端和第四负载电阻(15)的另一端均接地；所述第三三极管(10)的发射极为VAN端，所述第四三极管(11)的发射极为VAP端；
所述第三三极管(10)的基集与第二负载电阻(7)的一端连接，所述第四三极管(11)的基集与第一负载电阻(6)的一端连接。


5.如权利要求3或4所述的一种应用于低功耗芯片的迟滞比较器电路，其特征在于，所述过零比较器(3)包括第五电阻(...

【专利技术属性】
技术研发人员：张文伟，王晓飞，宋瑞潮，
申请(专利权)人：西安中科阿尔法电子科技有限公司，
类型：新型
国别省市：陕西;61