[發(fā)明專利]施密特觸發(fā)器電壓比較器

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011297082.2
• 申請(qǐng)日: 2020-11-18
• 公開（公告）號(hào): CN112838846A
• 公開（公告）日: 2021-05-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 沃爾特·特爾卡里奧;邁克爾·斯圖肯博姆;吉薩納德·阿薩姆
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 安世有限公司
• 主分類號(hào): H03K3/3565
• 分類號(hào): H03K3/3565;H03K5/24
• 代理公司: 北京天昊聯(lián)合知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11112
• 代理人: 張娜;李榮勝

本公開涉及一種施密特觸發(fā)器電壓比較器電路，其包括：電壓參考輸入端；電流源，其具有連接到電壓參考輸入端的第一電壓控制的電流源和連接到信號(hào)輸入端的第二電壓控制的電流源，以用于將信號(hào)輸入轉(zhuǎn)換為輸入電流并將電壓參考輸入轉(zhuǎn)換為參考電流；電流鏡，其輸入端連接到第一電壓控制的電流源的輸出端，以被配置和布置為使第一電流的方向反向，并且電流鏡的輸出端連接到第二電壓控制的電流源的輸出端；以及時(shí)序控制器，其用于生成數(shù)字信號(hào)以控制第一多個(gè)開關(guān)和第二多個(gè)開關(guān)，其中，第一多個(gè)開關(guān)控制第一電壓控制的電流源和第二電壓控制的電流源，并且第二多個(gè)開關(guān)控制電流鏡。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開涉及一種電壓比較器。具體地，本公開涉及一種施密特 觸發(fā)器電壓比較器，更具體地，涉及一種包括這種施密特觸發(fā)器電壓 比較器的集成電路。

背景技術(shù)

施密特觸發(fā)器(Schmitt trigger)是一種常見的電子電路，其用 于各種應(yīng)用，諸如集成電路領(lǐng)域中的模數(shù)轉(zhuǎn)換和電平檢測(cè)。

施密特觸發(fā)器是具有正反饋的電子電路。以反相施密特觸發(fā)器 為例，當(dāng)反相施密特觸發(fā)器的輸入電壓升高時(shí)，輸出電平保持高電平， 直到輸入信號(hào)超過高閾值電壓VT+(也稱為Vih)為止。當(dāng)反相施密 特觸發(fā)器的輸入電壓下降時(shí)，輸出電平保持低電平，直到輸入信號(hào)超 過低閾值電壓VT-(也稱為Vil)為止。閾值電壓VT+(或Vih)和 VT-(或Vil)之間的差稱為滯后電壓。通常，已知的施密特觸發(fā)器 電路包括反相器功能和用于設(shè)置相應(yīng)的閾值電壓VT-和VT+的閾值 設(shè)置功能。然而，已知的施密特觸發(fā)器存在以下問題：它們不具有參 考輸入，這會(huì)使設(shè)置相應(yīng)的閾值電壓VT-和VT+變得困難。閾值電壓 由構(gòu)成施密特觸發(fā)器架構(gòu)的尺寸和(用于制造部件的工藝變化)來確 定，這些變化會(huì)導(dǎo)致閾值電壓的不確定和不希望有的變化，因?yàn)殚撝?電壓會(huì)隨著工藝、電壓、溫度(PVT)而發(fā)生很大變化。此外，已知 的施密特觸發(fā)器存在以下問題：當(dāng)電源電壓變化時(shí)，閾值電壓VT+ 和VT-與電源電壓之比可能不穩(wěn)定。這種施密特觸發(fā)器產(chǎn)生的滯后不 是很精確，因?yàn)殚撝惦妷篤T+和VT-完全取決于電源電壓VDD和晶 體管閾值電壓Vth，并且可能會(huì)導(dǎo)致PVT變化，特別是在閾值電壓 擴(kuò)展時(shí)，即，在VT+從VDD的50％增加至例如VDD的80％時(shí)。同 樣地，當(dāng)VT-從VDD的50％降低至例如VDD的20％時(shí)，也會(huì)出現(xiàn) 相同的缺點(diǎn)。

存在使用一個(gè)或多個(gè)電壓比較器的包括施密特觸發(fā)器功能的幾 種拓?fù)洹Ｊ褂秒妷罕容^器的優(yōu)點(diǎn)是可以獨(dú)立于上述工藝、電壓、溫度 (PVT)問題而設(shè)置閾值電壓。例如，可以連接非常準(zhǔn)確的外部參考， 例如可以使用分壓器。

然而，使用電壓比較器的拓?fù)涞娜秉c(diǎn)是它們消耗DC電流。通 常，任何模擬電路都消耗電流(從幾nA到mA)，電流越大意味著 精度越高，并且準(zhǔn)確度越高，同樣地，電流越小，精度越低，并且準(zhǔn) 確度越低。面臨的挑戰(zhàn)是如何開發(fā)具有零電流消耗的高精度和高準(zhǔn)確度的模擬電路。

此外，電阻式分壓器的缺點(diǎn)是相對(duì)于電源而設(shè)置閾值電壓，這 也是連續(xù)的DC電流消耗。

發(fā)明內(nèi)容

各種示例實(shí)施例針對(duì)諸如上述問題和/或其他問題，這些問題通 過以下關(guān)于電壓比較器的公開變得顯而易見，該電壓比較器能夠在寬 范圍的電源電壓VDD內(nèi)操作，并且當(dāng)輸入電壓處于最大值或零VDD 時(shí)沒有DC電流消耗。這產(chǎn)生了能夠進(jìn)行超低功率操作和高精度操作 的電壓比較器。另外，在某些示例實(shí)施例中，本公開的各方面還涉及 可變閾值電壓VT+、VT-電壓比較器。在本公開的上下文中，沒有 DC電流消耗意味著零靜態(tài)電流，即0Amps。