一种可扩展输入范围的比较器电路制造技术

本发明专利技术提供了一种可扩展输入范围的比较器电路，包括：第一级比较电路，连接供电电压VCC，用于将差分电压转换成差分电流；第二级比较电路，连接第一级比较电路，用于将差分电流进行镜像和比较；第一级比较电路和第二级比较电路的第一公共端连接至差分信号的正端电压VP，第二公共端连接至负端电压VN；第三级比较电路，上端连接第二级比较电路，下端接至电路参考地GND，用于将第一级比较电路和第二级比较电路的差分输出电压的供电电压VCC～正端电压VP或负端电压VN的电压阈，转换到正常的供电电压VCC～电路参考地GND的电压阈。本发明专利技术支持正负压比较器输入，扩展常规比较器的输入范围，具有共模输入范围宽，集成度高，灵活度高等特点。特点。特点。

【技术实现步骤摘要】
一种可扩展输入范围的比较器电路


[0001]本公开涉及集成电路
，尤其涉及一种可扩展输入范围的比较器电路。

技术介绍

[0002]传统比较器电路如图1所示，其中Vb提供尾电流源偏置电压，设MOS管的阈值电压为VTH，MOS管漏源两端的电压为VDS，MOS管栅源两端的电压为VGS，则保证PM1管没有进入截止区的条件为：VP+V
THPM1
≤VCC
‑
V
DSPM3
；即：VP≤VCC
‑
V
DSPM3
‑
V
THPM1
；保证PM1管没有进入线性区的条件为：VP+V
THPM1
≥V
GSNM1
，即：VP≥V
GSNM1
‑
V
THPM1
。
[0003]综上所述，比较器VP的输入范围为：VGSNM1
‑
VTHPM1≤VP≤VCC
‑
VDSPM3
‑
VTHPM1。通常而言，如果PMOS管和NMOS管的阈值电压相等或接近，则VP的最小输入电压范围是接近于0的。因此，当比较器两端的输入电压接近于0或者为负电压时，传统比较器就不能很好的比较二者的大小，甚至不能比较二者的大小，从而导致比较器电路失效。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本公开实施例提供一种可扩展输入范围的比较器电路，该比较器电路采用浮地架构，支持正负压比较器输入，扩展常规比较器的输入范围，在比较器的输入范围较低或者为负压时，比较器的输入差分对管依然处在饱和区，具有最大的Gm跨导值，从而保证比较器的翻转速率不受影响，具有共模输入范围宽，集成度高，灵活度高等特点。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]一种可扩展输入范围的比较器电路，包括：
[0007]第一级比较电路，所述第一级比较电路连接供电电压VCC，用于将差分电压转换成差分电流；
[0008]第二级比较电路，所述第二级比较电路连接所述第一级比较电路，用于将所述差分电流进行镜像和比较；
[0009]其中，所述第一级比较电路和所述第二级比较电路的第一公共端经过电阻R1连接至差分信号的正端电压VP，第二公共端经过电阻R2连接至差分信号的负端电压VN；
[0010]所述比较器电路还包括第三级比较电路，所述第三级比较电路的上端连接所述第二级比较电路，下端接至电路参考地GND，用于将所述第一级比较电路和第二级比较电路的差分输出电压的供电电压VCC～正端电压VP或负端电压VN的电压阈，转换到正常的供电电压VCC～电路参考地GND的电压阈。
[0011]进一步地，所述第一级比较电路包括MOS管PM1、MOS管PM2、MOS管PM9、MOS管NM1、MOS管NM2、MOS管NM3和MOS管NM4，所述MOS管PM9的源极接入供电电压VCC，漏极分别连接所述MOS管PM1和MOS管PM2的源极，所述MOS管PM1的漏极连接所述MOS管NM1的漏极和栅极、所述MOS管NM2的栅极，以及所述MOS管NM3的漏极，所述MOS管PM2的漏极连接所述MOS管NM4的漏极和栅极、所述MOS管NM3的栅极，以及所述MOS管NM2的漏极，所述MOS管NM1、MOS管NM2、MOS管NM3和MOS管NM4的源极分别连接至所述第一公共端。
[0012]进一步地，所述MOS管PM9的栅极连接尾电流源偏置电压。
[0013]进一步地，所述MOS管PM1的栅极连接差分信号的正端电压VP，所述MOS管PM2的栅极连接差分信号的负端电压VN。
[0014]进一步地，所述第二级比较电路包括由MOS管PM3、MOS管PM4、MOS管PM5、MOS管PM6、MOS管NM5、MOS管NM6、MOS管NM7和MOS管NM8构成的电流镜，所述第一级比较电路的差分输出电压V1连接至所述MOS管NM5和所述MOS管NM8的栅极，所述第一级比较电路的差分输出电压V2连接至所述MOS管NM6和所述MOS管NM7的栅极，所述MOS管NM5、MOS管NM6、MOS管NM7和MOS管NM8的漏极分别连接所述MOS管PM3、MOS管PM4、MOS管PM5和MOS管PM6的漏极，形成镜像，所述MOS管NM5、MOS管NM6、MOS管NM7和MOS管NM8的源极分别连接至所述第二公共端。
[0015]进一步地，所述第三级比较电路包括MOS管PM7、MOS管PM8、MOS管NM9和MOS管NM10，所述第二级比较电路的差分输出电压V3连接至所述MOS管NM10的栅极，所述第二级比较电路的差分输出电压V4连接至所述MOS管NM9的栅极，所述NM9的漏极连接所述MOS管PM7的漏极和所述MOS管PM8的栅极，所述MOS管NM10的漏极连接所述MOS管PM8的漏极、所述MOS管PM7的栅极和所述比较器电路的输出，所述MOS管NM9和MOS管NM10的源极连接至所述电路参考地GND。
[0016]进一步地，所述MOS管NM1的宽长比小于所述MOS管PM1的宽长比。
[0017]进一步地，所述MOS管NM1的阈值电压小于所述MOS管PM1的的阈值电压。
[0018]进一步地，所述MOS管PM1、MOS管PM2、MOS管PM3、MOS管PM4、MOS管PM5、MOS管PM6、MOS管PM7、MOS管PM8、MOS管PM9均为P型MOS晶体管。
[0019]进一步地，所述MOS管NM1、MOS管NM2、MOS管NM3、MOS管NM4、MOS管NM5、MOS管NM6、MOS管NM7、MOS管NM8、MOS管NM9和MOS管NM10均为N型MOS晶体管。
[0020]本专利技术的可扩展输入范围的比较器电路，相比于传统的比较器电路，本专利技术可以实现比较器较低的输入电压甚至负压，极大的扩展了比较器的输入范围，在比较器的输入范围较低或者为负压时，比较器的输入差分对管依然处在饱和区，具有最大的Gm跨导值，从而保证比较器的翻转速率不受影响，具有共模输入范围宽，集成度高，灵活度高等特点。
附图说明
[0021]为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0022]图1为传统的比较器电路；
[0023]图2为本专利技术实施例中可扩展输入范围的比较器电路结构。
具体实施方式
[0024]下面结合附图对本公开实施例进行详细描述。
[0025]以下通过特定的具体实例说明本公开的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本公开的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。本公开还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可扩展输入范围的比较器电路，其特征在于，包括：第一级比较电路，所述第一级比较电路连接供电电压VCC，用于将差分电压转换成差分电流；第二级比较电路，所述第二级比较电路连接所述第一级比较电路，用于将所述差分电流进行镜像和比较；其中，所述第一级比较电路和所述第二级比较电路的第一公共端经过电阻R1连接至差分信号的正端电压VP，第二公共端经过电阻R2连接至差分信号的负端电压VN；所述比较器电路还包括第三级比较电路，所述第三级比较电路的上端连接所述第二级比较电路，下端接至电路参考地GND，用于将所述第一级比较电路和第二级比较电路的差分输出电压的供电电压VCC～正端电压VP或负端电压VN的电压阈，转换到正常的供电电压VCC～电路参考地GND的电压阈。2.根据权利要求1所述的可扩展输入范围的比较器电路，其特征在于，所述第一级比较电路包括MOS管PM1、MOS管PM2、MOS管PM9、MOS管NM1、MOS管NM2、MOS管NM3和MOS管NM4，所述MOS管PM9的源极接入供电电压VCC，漏极分别连接所述MOS管PM1和MOS管PM2的源极，所述MOS管PM1的漏极连接所述MOS管NM1的漏极和栅极、所述MOS管NM2的栅极，以及所述MOS管NM3的漏极，所述MOS管PM2的漏极连接所述MOS管NM4的漏极和栅极、所述MOS管NM3的栅极，以及所述MOS管NM2的漏极，所述MOS管NM1、MOS管NM2、MOS管NM3和MOS管NM4的源极分别连接至所述第一公共端。3.根据权利要求2所述的可扩展输入范围的比较器电路，其特征在于，所述MOS管PM9的栅极连接尾电流源偏置电压。4.根据权利要求2所述的可扩展输入范围的比较器电路，其特征在于，所述MOS管PM1的栅极连接差分信号的正端电压VP，所述MOS管PM2的栅极连接差分信号的负端电压VN。5.根据权利要求2至4任一项所述的可扩展输入范围的比较器电路，其特征在于，所述第二级比较电路包括由MOS管PM3、MOS管PM4、MOS管PM5、MOS管PM6、MOS管NM5、MOS管NM6、MOS管NM7和M...

【专利技术属性】
技术研发人员：张识博，恽廷华，丁万新，
申请(专利权)人：上海川土微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：