[發(fā)明專利]一種翻轉(zhuǎn)點(diǎn)可調(diào)的比較器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011282933.6
• 申請(qǐng)日: 2020-11-17
• 公開（公告）號(hào): CN112202427B
• 公開（公告）日: 2023-04-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 甄少偉;楊濤;楊芮;吳東銘;張波
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H03K5/24
• 分類號(hào): H03K5/24
• 代理公司: 成都點(diǎn)睛專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51232
• 代理人: 葛啟函

一種翻轉(zhuǎn)點(diǎn)可調(diào)的比較器，包括比較模塊和跨阻放大器，比較模塊中第二NMOS管、第三NMOS管、第四NMOS管分別和第一NMOS管構(gòu)成電流鏡結(jié)構(gòu)，用于將第一電流源的電流進(jìn)行鏡像以提供偏置；第一NPN型三極管和第二NPN型三極管的基極作為比較器的兩個(gè)輸入端，發(fā)射極通過第五電阻連在一起并且分別連接第二電流源和第三電流源，通過調(diào)整第二電流源和第三電流源的電流值來調(diào)整比較器的翻轉(zhuǎn)點(diǎn)；另外通過增加第三PMOS管、第二PMOS管和第一PMOS管構(gòu)成的電流擺幅控制系統(tǒng)，使得輸出級(jí)電流擺幅不受尾電流大小限制，可以降低電路靜態(tài)功耗。跨阻放大器用于將輸出電流信息轉(zhuǎn)換為電壓信息，完成I?V的線性轉(zhuǎn)換。本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)電壓比較和電流比較，尤其適合作為DCR采樣的電流比較器。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于集成電路領(lǐng)域與開關(guān)電源領(lǐng)域，涉及一種翻轉(zhuǎn)點(diǎn)可調(diào)的比較器，能夠?qū)崿F(xiàn)電壓比較功能和電流比較功能，適合作為DCR采樣的電流比較器。

背景技術(shù)

開關(guān)電源的環(huán)路控制主要有電壓模控制和電流模控制兩種形式，其中電流模的環(huán)路控制方式與電壓模的控制方式相比有更多優(yōu)點(diǎn)，比如：面積小、低功耗、高速等。因此電流模控制在開關(guān)電源中被廣泛使用，而在電流模的控制中，電流比較器起著至關(guān)重要的作用，所以電流比較器的設(shè)計(jì)是十分值得重視的。在電流模的控制方式下，傳統(tǒng)的電流采樣技術(shù)有電阻采樣、SENSEFET采樣、電感直流電阻(Direct?Current?Resistance,DCR)采樣，其中由于DCR采樣方式可以有效地提高開關(guān)電源的效率，從而被廣泛應(yīng)用。

傳統(tǒng)的電流比較器通常由差分結(jié)構(gòu)組成，這種結(jié)構(gòu)常用到差分放大器，差分放大器的偏置電流和輸出級(jí)電流由尾電流源提供，但此時(shí)輸出級(jí)電流的擺幅會(huì)受到尾電流源大小的限制。電流比較器的兩個(gè)輸入一般分別是采樣電流和誤差放大器的輸出，但此時(shí)DCR采樣的峰值電流無法被有效的控制。針對(duì)傳統(tǒng)電流比較器存在的不足，需要提出新的電流比較器結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)傳統(tǒng)電流比較器存在的輸出級(jí)電流擺幅限制、DCR采樣的峰值電流無法被有效控制的不足之處，本發(fā)明提出了一種翻轉(zhuǎn)點(diǎn)可調(diào)的比較器，當(dāng)輸入信號(hào)為電流信號(hào)時(shí)，通過將電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)后輸入，實(shí)現(xiàn)電流比較功能，可以作為DCR采樣的電流比較器，通過在尾電流源上附加額外的控制電流源，線性控制電流比較器輸出翻轉(zhuǎn)點(diǎn)；增加了電流擺幅控制系統(tǒng)，使得輸出級(jí)電流擺幅不受尾電流大小限制，并且可以降低電路靜態(tài)功耗；輸出端通過跨阻放大器TIA(Trans-Impedance?Amplifier，跨阻放大器)結(jié)構(gòu)使得輸出電流信息轉(zhuǎn)換電壓信息，完成I-V的線性轉(zhuǎn)換。同時(shí)本發(fā)明提出的比較器也可以實(shí)現(xiàn)電壓比較功能，直接對(duì)輸入的電壓信號(hào)進(jìn)行比較。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種翻轉(zhuǎn)點(diǎn)可調(diào)的比較器，包括比較模塊和跨阻放大器，所述比較模塊包括第一電流源、第二電流源、第三電流源、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型三極管、第二NPN型三極管、第一電阻、第二電阻、第三電阻和第五電阻，

第一NMOS管的柵漏短接并連接第一電流源、第二NMOS管的柵極、第三NMOS管的柵極和第四NMOS管的柵極，其源極連接第二NMOS管的源極、第三NMOS管的源極、第四NMOS管的源極、第五NMOS管的源極和第六NMOS管的源極并接地；第二NMOS管、第三NMOS管、第四NMOS管分別和第一NMOS管構(gòu)成電流鏡結(jié)構(gòu)，用于將第一電流源的電流進(jìn)行鏡像以提供偏置；

第一NPN型三極管的基極作為所述比較器的第一輸入端，其集電極連接第七NMOS管的柵極并通過第一電阻后連接電源電壓，其發(fā)射極連接第二電流源、第二NMOS管的漏極和第五電阻的一端；第二NPN型三極管的基極作為所述比較器的第二輸入端，其集電極連接第八NMOS管的柵極并通過第二電阻后連接電源電壓，其發(fā)射極連接第三電流源、第三NMOS管的漏極和第五電阻的另一端；通過調(diào)整第二電流源和第三電流源的電流值調(diào)整所述比較器的翻轉(zhuǎn)點(diǎn)；