[發明專利]一種準確遲滯的比較器和制備方法

有效

• 申請號: 201010220791.0
• 申請日: 2010-06-24
• 公開（公告）號: CN101938267A
• 公開（公告）日: 2011-01-05
• 發明（設計）人: 貝赫扎德·穆赫塔斯米
• 申請（專利權）人: 萬國半導體股份有限公司
• 主分類號: H03K5/22
• 分類號: H03K5/22
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 王敏杰

技術領域

本發明涉及電路領域，更確切地說，本發明涉及用于設計一種模擬信號的比較器和制備方法。

背景技術

模擬信號的比較器是各種模擬電路中常見的功能性構造塊。遲滯信號比較器在其參考信號附近具有一個遲滯回線，通常可用于反饋電子控制電路中，以避免沒有這種遲滯回線時控制信號在其目標值附近不必要的過度振蕩。

圖1表示Ricon-Mora等人發明的名稱為“準確、快速以及用戶可編程的遲滯比較器”的原有技術的專利號為6,229,350的美國專利(下文稱作美國6,229,350)。圖1表示原有技術的遲滯比較器1，圖2表示其信號輸入/輸出(I/O)特性2。圖2適用于任何遲滯比較器。原有技術的遲滯比較器1的關鍵I/O信號，為一對輸入信號VIN_A和VIN_B以及一個2-電平輸出信號VOT。對于本領域的技術人員，參照輸入信號VIN_B，圖2所示的VOT與VIN_A的關系圖的特點表示，在VIN_A＝VIN_B附近，有一個遲滯窗V_hys＝2＊ΔV的電平躍遷。

原有技術的遲滯比較器1的以下主要功能塊互相耦合在一起：

一個差分輸入級，用于將輸入信號對VIN_A和VIN_B差分轉換成中間電流信號。

一個總和節點和一個輸出增益級，用于將中間電流信號轉換并放大成末級2-電平輸出信號VOT。

一個可轉向偏移電流產生器，用于通過其電流轉向開關，產生偏移電流并將偏移電流注入到差分輸入級，從而在VOT與VIN_A特性關系中，產生V_hys的遲滯窗。還含有一個信號轉換器，將VOT轉換成可轉向偏移電流產生器內部所需要的差分控制信號。注意：通過可轉向偏移電流產生器所使用的一個“V_控制”信號，V_hys還可以允許用戶編程。

電流鏡，來自于電流源“I_BIAS”，用于為差分輸入級和可轉向偏移電流產生器提供所需的多個偏移電流。

本領域的技術人員已知，原有技術的遲滯比較器1的遲滯窗V_hys由以下的方程式決定：

V_hys＝2ΔV＝I_(偏移)/G_m(輸入)＝V_控制????(1)

其中

I_(偏移)＝G_m(輸入)＊V_控制???????????????(2)

K_np＝電子/空穴的遷移率＊C_ox????????????(4)

在上述方程式中，G_m(輸入)指在差分輸入級內部的差分晶體管對Q2和Q5的跨導。G_m(偏移)指在可轉向偏移電流產生器內部的差分晶體管Q16、Q17、Q26和Q27的跨導。G_m指一般的晶體管的跨導。V_GS和V_th分別指一般的晶體管的柵極-源極電壓和閾值電壓。K_np指晶體管中易受各種制備過程的偏差影響的器件參數。C_ox為單位面積上的柵極氧化物電容。

確切地說，遲滯比較器應按照緊密度容差來制備，并對溫度等外界環境的變化表現出低敏感度。從上述方程式(1)-(4)可以看出，V_hys的百分比變化遵循G_m(輸入)和G_m(偏移)的百分比變化。此外，晶體管對(例如在Q2和Q5之間)中，G_m的任何不匹配都會另外引起V_hys的變化。盡管雙極晶體管和MOS晶體管都存在這種現象，但是在CMOS晶體管中V_hys的變化程度尤為明顯。與雙極晶體管不同，CMOS晶體管的G_m很小，而且并不匹配。在原有技術中，要獲得良好的匹配以及很大的跨導，每個差分CMOS晶體管Q16、Q17、Q26、Q27的尺寸，必須與每個輸入CMOS晶體管Q2、Q5的尺寸類似。這意味著，為了實現一個簡單的比較器功能，就需要消耗很大的集成電路(IC)晶片面積，此方法不僅昂貴而且難以實施。因此，必須制備一種不需要消耗很大的集成電路晶片面積，帶有準確的遲滯窗V_hys的簡單的遲滯比較器。

發明內容