一种翻转点可调的比较器制造技术

一种翻转点可调的比较器，包括比较模块和跨阻放大器，比较模块中第二NMOS管、第三NMOS管、第四NMOS管分别和第一NMOS管构成电流镜结构，用于将第一电流源的电流进行镜像以提供偏置；第一NPN型三极管和第二NPN型三极管的基极作为比较器的两个输入端，发射极通过第五电阻连在一起并且分别连接第二电流源和第三电流源，通过调整第二电流源和第三电流源的电流值来调整比较器的翻转点；另外通过增加第三PMOS管、第二PMOS管和第一PMOS管构成的电流摆幅控制系统，使得输出级电流摆幅不受尾电流大小限制，可以降低电路静态功耗。跨阻放大器用于将输出电流信息转换为电压信息，完成I‑V的线性转换。本发明专利技术可以实现电压比较和电流比较，尤其适合作为DCR采样的电流比较器。

【技术实现步骤摘要】
一种翻转点可调的比较器
本专利技术属于集成电路领域与开关电源领域，涉及一种翻转点可调的比较器，能够实现电压比较功能和电流比较功能，适合作为DCR采样的电流比较器。
技术介绍
开关电源的环路控制主要有电压模控制和电流模控制两种形式，其中电流模的环路控制方式与电压模的控制方式相比有更多优点，比如：面积小、低功耗、高速等。因此电流模控制在开关电源中被广泛使用，而在电流模的控制中，电流比较器起着至关重要的作用，所以电流比较器的设计是十分值得重视的。在电流模的控制方式下，传统的电流采样技术有电阻采样、SENSEFET采样、电感直流电阻(DirectCurrentResistance,DCR)采样，其中由于DCR采样方式可以有效地提高开关电源的效率，从而被广泛应用。传统的电流比较器通常由差分结构组成，这种结构常用到差分放大器，差分放大器的偏置电流和输出级电流由尾电流源提供，但此时输出级电流的摆幅会受到尾电流源大小的限制。电流比较器的两个输入一般分别是采样电流和误差放大器的输出，但此时DCR采样的峰值电流无法被有效的控制。针对传统电流比较器存在的不足，需要提出新的电流比较器结构。
技术实现思路
针对传统电流比较器存在的输出级电流摆幅限制、DCR采样的峰值电流无法被有效控制的不足之处，本专利技术提出了一种翻转点可调的比较器，当输入信号为电流信号时，通过将电流信号转换为对应的电压信号后输入，实现电流比较功能，可以作为DCR采样的电流比较器，通过在尾电流源上附加额外的控制电流源，线性控制电流比较器输出翻转点；增加了电流摆幅控制系统，使得输出级电流摆幅不受尾电流大小限制，并且可以降低电路静态功耗；输出端通过跨阻放大器TIA(Trans-ImpedanceAmplifier，跨阻放大器)结构使得输出电流信息转换电压信息，完成I-V的线性转换。同时本专利技术提出的比较器也可以实现电压比较功能，直接对输入的电压信号进行比较。本专利技术的技术方案为：一种翻转点可调的比较器，包括比较模块和跨阻放大器，所述比较模块包括第一电流源、第二电流源、第三电流源、第一NMOS管、第二NMOS管、第三NMOS管、第四NMOS管、第五NMOS管、第六NMOS管、第七NMOS管、第八NMOS管、第九NMOS管、第一PMOS管、第二PMOS管、第三PMOS管、第一NPN型三极管、第二NPN型三极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻和第五电阻，第一NMOS管的栅漏短接并连接第一电流源、第二NMOS管的栅极、第三NMOS管的栅极和第四NMOS管的栅极，其源极连接第二NMOS管的源极、第三NMOS管的源极、第四NMOS管的源极、第五NMOS管的源极和第六NMOS管的源极并接地；第二NMOS管、第三NMOS管、第四NMOS管分别和第一NMOS管构成电流镜结构，用于将第一电流源的电流进行镜像以提供偏置；第一NPN型三极管的基极作为所述比较器的第一输入端，其集电极连接第七NMOS管的栅极并通过第一电阻后连接电源电压，其发射极连接第二电流源、第二NMOS管的漏极和第五电阻的一端；第二NPN型三极管的基极作为所述比较器的第二输入端，其集电极连接第八NMOS管的栅极并通过第二电阻后连接电源电压，其发射极连接第三电流源、第三NMOS管的漏极和第五电阻的另一端；通过调整第二电流源和第三电流源的电流值调整所述比较器的翻转点；第三PMOS管的栅漏短接并连接第一PMOS管的栅极、第二PMOS管的栅极和第四NMOS管的漏极，其源极通过第三电阻后连接第九NMOS管的源极；第一PMOS管的漏极连接第五NMOS管的栅极和漏极以及第六NMOS管的栅极，其源极连接第七NMOS管的源极；第二PMOS管的漏极连接第六NMOS管的漏极并作为所述比较模块的输出端，其源极连接第八NMOS管的源极；第九NMOS管的栅极和漏极、第七NMOS管的漏极和第八NMOS管的漏极连接电源电压；所述跨阻放大器用于将所述比较模块输出端的信号转换为差分电压信号后作为所述比较器的输出信号。具体的，所述跨阻放大器包括第一反相器和第四电阻，第一反相器的输入端连接第四电阻的一端和所述比较模块的输出端并作为所述比较器的第二输出端，其输出端连接第四电阻的另一端并作为所述比较器的第一输出端，所述比较器的第一输出端和第二输出端输出所述差分电压信号作为所述比较器的输出信号。具体的，当所述比较器的输入信号为电压信号时，将输入的电压信号连接到所述比较器的第一输入端和第二输入端，所述比较器完成电压比较功能；当所述比较器的输入信号为电流信号时，将输入的电流信号转换为对应的电压信号后连接到所述比较器的第一输入端和第二输入端，所述比较器完成电流比较功能。具体的，将所述比较器作为开关电源电感直流电阻采样的电流比较器，所述开关电源的电感直流电阻采样网络包括电感、电容、第六电阻和第七电阻，电感一端连接第六电阻的一端和所述开关电源中上下功率管的连接点，另一端连接第七电阻的一端；电容的一端连接第六电阻的另一端和所述比较器的第一输入端，另一端连接第七电阻的另一端、所述开关电源的输出端和所述比较器的第二输入端；所述比较器中第二电流源为包含所述开关电源输出电压信息的电流，第三电流源的电流为一个恒定大小的电流减去第二电流源的电流。具体的，所述第一NMOS管分别和第二NMOS管、第三NMOS管、第四NMOS管构成的电流镜结构的镜像比都为1:1。本专利技术的有益效果为：本专利技术提出一种翻转点可调的比较器，通过在尾电流源上附加第二电流源和第三电流源作为额外的控制电流源实现线性控制比较器输出翻转点；本专利技术可以实现电压比较和电流比较，尤其适合作为DCR采样的电流比较器；另外通过增加第三PMOS管MP3、第二PMOS管MP2和第一PMOS管MP1构成的电流摆幅控制系统，使得输出级电流摆幅不受尾电流大小限制，可以降低电路静态功耗；输出端通过跨导放大器TIA结构使得输出电流信息转换为电压信息，完成I-V的线性转换。附图说明图1为本专利技术提出的一种翻转点可调的比较器的电路结构图。图2为实施例中将本专利技术提出的一种翻转点可调的比较器作为开关电源DCR采样中的电流比较器时的电路原理图。图3为实施例中将本专利技术提出的一种翻转点可调的比较器作为开关电源DCR采样中的电流比较器进行瞬态仿真时的仿真结果示意图。图4为开关电源中电感直流电阻(DCR)采样的原理图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细的描述。本专利技术提出的翻转点可调的比较器包括比较模块和跨阻放大器，其中如图1所示，比较模块包括第一电流源、第二电流源、第三电流源、第一NMOS管MN1、第二NMOS管MN2、第三NMOS管MN3、第四NMOS管MN4、第五NMOS管MN5、第六NMOS管MN6、第七NMOS管MN7、第八NMOS管MN8、第九NMOS管MN9、第一PMOS管MP1、第二PMOS管MP2、第三PMOS管MP3、第一NPN型三极管QN1、第二NPN型三极管QN2、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和第本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种翻转点可调的比较器，其特征在于，包括比较模块和跨阻放大器，所述比较模块包括第一电流源、第二电流源、第三电流源、第一NMOS管、第二NMOS管、第三NMOS管、第四NMOS管、第五NMOS管、第六NMOS管、第七NMOS管、第八NMOS管、第九NMOS管、第一PMOS管、第二PMOS管、第三PMOS管、第一NPN型三极管、第二NPN型三极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻和第五电阻，/n第一NMOS管的栅漏短接并连接第一电流源、第二NMOS管的栅极、第三NMOS管的栅极和第四NMOS管的栅极，其源极连接第二NMOS管的源极、第三NMOS管的源极、第四NMOS管的源极、第五NMOS管的源极和第六NMOS管的源极并接地；第二NMOS管、第三NMOS管、第四NMOS管分别和第一NMOS管构成电流镜结构，用于将第一电流源的电流进行镜像以提供偏置；/n第一NPN型三极管的基极作为所述比较器的第一输入端，其集电极连接第七NMOS管的栅极并通过第一电阻后连接电源电压，其发射极连接第二电流源、第二NMOS管的漏极和第五电阻的一端；第二NPN型三极管的基极作为所述比较器的第二输入端，其集电极连接第八NMOS管的栅极并通过第二电阻后连接电源电压，其发射极连接第三电流源、第三NMOS管的漏极和第五电阻的另一端；通过调整第二电流源和第三电流源的电流值调整所述比较器的翻转点；/n第三PMOS管的栅漏短接并连接第一PMOS管的栅极、第二PMOS管的栅极和第四NMOS管的漏极，其源极通过第三电阻后连接第九NMOS管的源极；第一PMOS管的漏极连接第五NMOS管的栅极和漏极以及第六NMOS管的栅极，其源极连接第七NMOS管的源极；第二PMOS管的漏极连接第六NMOS管的漏极并作为所述比较模块的输出端，其源极连接第八NMOS管的源极；第九NMOS管的栅极和漏极、第七NMOS管的漏极和第八NMOS管的漏极连接电源电压；/n所述跨阻放大器用于将所述比较模块输出端的信号转换为差分电压信号后作为所述比较器的输出信号。/n...

【技术特征摘要】
1.一种翻转点可调的比较器，其特征在于，包括比较模块和跨阻放大器，所述比较模块包括第一电流源、第二电流源、第三电流源、第一NMOS管、第二NMOS管、第三NMOS管、第四NMOS管、第五NMOS管、第六NMOS管、第七NMOS管、第八NMOS管、第九NMOS管、第一PMOS管、第二PMOS管、第三PMOS管、第一NPN型三极管、第二NPN型三极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻和第五电阻，
第一NMOS管的栅漏短接并连接第一电流源、第二NMOS管的栅极、第三NMOS管的栅极和第四NMOS管的栅极，其源极连接第二NMOS管的源极、第三NMOS管的源极、第四NMOS管的源极、第五NMOS管的源极和第六NMOS管的源极并接地；第二NMOS管、第三NMOS管、第四NMOS管分别和第一NMOS管构成电流镜结构，用于将第一电流源的电流进行镜像以提供偏置；
第一NPN型三极管的基极作为所述比较器的第一输入端，其集电极连接第七NMOS管的栅极并通过第一电阻后连接电源电压，其发射极连接第二电流源、第二NMOS管的漏极和第五电阻的一端；第二NPN型三极管的基极作为所述比较器的第二输入端，其集电极连接第八NMOS管的栅极并通过第二电阻后连接电源电压，其发射极连接第三电流源、第三NMOS管的漏极和第五电阻的另一端；通过调整第二电流源和第三电流源的电流值调整所述比较器的翻转点；
第三PMOS管的栅漏短接并连接第一PMOS管的栅极、第二PMOS管的栅极和第四NMOS管的漏极，其源极通过第三电阻后连接第九NMOS管的源极；第一PMOS管的漏极连接第五NMOS管的栅极和漏极以及第六NMOS管的栅极，其源极连接第七NMOS管的源极；第二PMOS管的漏极连接第六NMOS管的漏极并作为所述比较模块的输出端，其源极连接第八NMOS管的源极；第九NMOS管的栅极和漏极、第七NMO...

【专利技术属性】
技术研发人员：甄少伟，杨涛，杨芮，吴东铭，张波，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51