一種新型低功耗比較器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種新型低功耗比較器電路及其實(shí)現(xiàn)方法，所述的比較器電路包括輸入端、電流鏡有源負(fù)載和尾電流源；所述比較器的實(shí)現(xiàn)方法包括如下步驟：首先將一路參考電壓和兩路待比較電壓作為輸入信號，兩路比較器進(jìn)行比較后通過輸出端將結(jié)果輸出。本發(fā)明僅采用七個(gè)MOS管（三個(gè)PMOS管、四個(gè)NMOS管或四個(gè)PMOS管、三個(gè)NMOS管）實(shí)現(xiàn)，簡化了電路結(jié)構(gòu)，具有低功耗、低成本、高可靠性的特性。
【專利說明】一種新型低功耗比較器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明主要涉及時(shí)鐘振蕩器設(shè)計(jì)領(lǐng)域，尤其指一種電壓比較器電路結(jié)構(gòu)。

【背景技術(shù)】
[0002]在時(shí)鐘產(chǎn)生電路中，片內(nèi)RC振蕩器因其成本低、實(shí)現(xiàn)簡單、容易集成，且非常容易調(diào)諧的特點(diǎn)得到了廣泛的應(yīng)用。比較器作為時(shí)鐘產(chǎn)生模塊的核心電路，其性能決定輸出時(shí)鐘的很多指標(biāo)。新型低功耗比較器主要實(shí)現(xiàn)對RC振蕩器中電容兩端的充電電壓與參考電壓進(jìn)行比較，產(chǎn)生一個(gè)隨電容充電變壓變化的高低脈沖波形。
[0003]傳統(tǒng)電壓比較器電路請參閱圖1。圖1中電壓比較器只有一組輸入，比較器由兩個(gè)PMOS管和三個(gè)NMOS管構(gòu)成，其中PMOS管M2的柵漏短接并接PMOS管M3的柵極和NMOS管M5的漏極，源極接電源(VDD)5PMOS管M3的柵極接PMOS管M2的柵極，源極接電源(VDD)，漏極接輸出端V。；NM0S管M5的柵極接參考電壓輸入端(VKEF)，源極接NMOS管M7的漏極，漏極接PMOS管M2的漏極；NM0S管M6的柵極接待比較電壓輸入端(Vi),源極接NMOS管M7的漏極，漏極接輸出端V。；^0S管M7柵極接外部偏置電壓輸入端(\^)，源極接電源地(6冊)，漏極接NMOS管M6的源極。
[0004]傳統(tǒng)的電壓比較器與本發(fā)明中的新型電壓比較器相比存在兩個(gè)缺陷:傳統(tǒng)電壓比較器只有兩個(gè)輸入端，當(dāng)兩個(gè)輸入信號和同一個(gè)參考電壓相比較時(shí)，需要兩個(gè)比較器同時(shí)工作，這就增加了電路的功耗和電路的面積，從而增加了成本。同時(shí)，兩個(gè)獨(dú)立的比較器又增加了電路的不匹配因素，而這會(huì)影響了電路的可靠性等性能。
[0005]針對傳統(tǒng)電壓比較器電路結(jié)構(gòu)存在的設(shè)計(jì)缺陷，設(shè)計(jì)人員采用兩個(gè)比較器的巧妙融合來實(shí)現(xiàn)兩個(gè)比較器的同時(shí)工作(圖2所示)。為降低電路的功耗，兩個(gè)電壓比較器電路由原來的10個(gè)MOS管簡化為7個(gè)實(shí)現(xiàn)。具體改進(jìn)如下:刪去一個(gè)電壓比較器，保留的電壓比較器輸入?yún)⒖茧妷憾吮３植蛔?，待比較電壓輸入端Vi作為第一待比較電壓輸入端Vil，輸出端V。作為第一輸出端Vqi，在保留的電壓比較器上增加PMOS管Ml，Ml的柵極接原PMOS管M2的柵極，源極接電源VDD，漏極接第二輸出端Vtj2 ;增加NMOS管M4，其柵極接第二待比較電壓輸入端\2，源極接原NMOS管M7的漏極，漏極接第二輸出端\2。
[0006]對于改進(jìn)后的新型電壓比較器，MOS管Ml、M2、M4和M5實(shí)現(xiàn)對第一組輸入電壓進(jìn)行比較并輸出結(jié)果的功能，MOS管M2、M3、M5和M6實(shí)現(xiàn)對第二組輸入電壓進(jìn)行比較并輸出結(jié)果的功能。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明要解決的問題在于:針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種新型低功耗電壓比較器，該電壓比較器電路實(shí)現(xiàn)了兩組電壓同時(shí)比較，同時(shí)具有低功耗、低成本以及高可靠性的特性。
[0008]所述的比較器電路包括輸入端、電流鏡有源負(fù)載和尾電流源；所述比較器的實(shí)現(xiàn)方法包括如下步驟:首先將一路參考電壓和兩路待比較電壓作為輸入信號，兩路比較器進(jìn)行比較后通過輸出端將結(jié)果輸出。本發(fā)明僅采用七個(gè)MOS管(三個(gè)PMOS管、四個(gè)NMOS管或四個(gè)PMOS管、三個(gè)NMOS管)實(shí)現(xiàn)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1是傳統(tǒng)的電壓比較器器電路的示意圖；
圖2是本發(fā)明新型低功耗電壓比較器電路的示意圖；
圖3是本發(fā)明新型低功耗電壓比較器電路的另一種實(shí)現(xiàn)電路示意圖圖4是本發(fā)明新型低功耗電壓比較器電路實(shí)施例的示意圖一；
圖5是本發(fā)明新型低功耗電壓比較器電路實(shí)施例的示意圖二；
圖6是本發(fā)明新型低功耗電壓比較器電路實(shí)施例的示意圖三；
圖7是本發(fā)明新型低功耗電壓比較器電路實(shí)施例的示意圖四；
圖8是本發(fā)明新型低功耗電壓比較器電路理想的輸出波形；
圖9是本發(fā)明新型低功耗電壓比較器電路實(shí)際的輸出波形；
圖中附圖標(biāo)記為:VREF—參考電壓輸入端；Vbias—偏置電壓輸入端；VDD—電源；X—MOS管工作在截止區(qū)，與其相連的節(jié)點(diǎn)斷開；11、]\12、]\0、]\18—?]\?)5管；14、]\15、]\16、]\17—匪05管；
Vil、Vi2一待比較電壓輸入端;V01、V02一輸出端；+—輸入電壓大于參考電壓；--輸入電壓小于參考電壓。

【具體實(shí)施方式】
[0010]以下將結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0011]請參閱圖2，圖2是本發(fā)明新型低功耗電壓比較器電路的示意圖。圖2所示的新型低功耗電壓比較器電路在實(shí)現(xiàn)時(shí)，首先將公共參考電壓從輸入端Vkef輸入，兩路待比較的輸出電壓信號分別從輸入端Vil和Vi2輸入,如果輸入電壓信號大于參考電壓,則相應(yīng)的輸出端輸出低電平，如果輸入電壓信號小于參考參考電壓，則相應(yīng)的輸出端輸出高電平。
[0012]本發(fā)明新型電壓比較器電路的實(shí)施例一請參閱圖4，假定從輸入端Vil輸入的電壓低于參考電壓，從輸入端Vi2輸入的電壓高于參考電壓，那么M6會(huì)處在飽和區(qū),輸出端VtJ2會(huì)輸出一個(gè)比較低的電平。隨著輸入電壓Vil從O電位到慢慢接近參考電壓，M4會(huì)從截止?fàn)顟B(tài)慢慢變?yōu)閬嗛撝祵?dǎo)通狀態(tài)，相當(dāng)于斷開狀態(tài)，輸出端Vw會(huì)輸出一個(gè)比較高的電平。
[0013]本發(fā)明新型電壓比較器電路的實(shí)施例二請參閱圖5，假定從輸入端Vil和Vi2輸入的電壓都高于參考電壓，那么Μ5和Μ6會(huì)處在飽和區(qū),輸出端Vqi和Vq2會(huì)輸出一個(gè)比較低的電平。
[0014]本發(fā)明新型電壓比較器電路的實(shí)施例一請參閱圖6，假定從輸入端Vil輸入的電壓高于參考電壓，從輸入端Vi2輸入的電壓低于參考電壓，那么Μ4會(huì)處在飽和區(qū),輸出端Vra會(huì)輸出一個(gè)比較低的電平。隨著輸入電壓Vi2從O電位到慢慢接近參考電壓，Μ6會(huì)從截止?fàn)顟B(tài)慢慢變?yōu)閬嗛撝祵?dǎo)通狀態(tài)，相當(dāng)于斷開狀態(tài)，輸出端Vre會(huì)輸出一個(gè)比較高的電平。
[0015]本發(fā)明新型電壓比較器電路的實(shí)施例一請參閱圖7，假定從輸入端Vil和Vi2輸入的電壓都低于參考電壓，那么隨著輸入電壓從O電位到慢慢接近參考電壓，Μ4和Μ6會(huì)從截止?fàn)顟B(tài)慢慢變?yōu)閬嗛撝祵?dǎo)通狀態(tài)，相當(dāng)于斷開狀態(tài)，輸出端Vm和Vre會(huì)輸出一個(gè)比較高的電平。
[0016]以上各圖的電路既可以采用NMOS管實(shí)現(xiàn)，也可以采用PMOS管或者雙極型器件(如NPN型晶體管或PNP型晶體管)實(shí)現(xiàn)。以上各圖所示的電路僅為示例，將Vil、Vi2、Vq1、Vq2、Vkef簡單地替換所引起的電路變化亦屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以權(quán)力要求書為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種新型低功耗比較器電路及其實(shí)現(xiàn)方法，實(shí)現(xiàn)電路有兩種，其中一種實(shí)現(xiàn)電路的特征在于:它包括PMOS管祖、]?2、]\0，匪05管14、]\15、]\16、]\17，其中PMOS管Ml的柵極接PMOS管M2的柵極，源極接電源(VDD)，漏極接輸出端VQ2 ；PM0S管M2的柵漏短接并接PMOS管Ml的柵極，同時(shí)接到NMOS管M5的漏極，源極接電源(VDD)5PMOS管M3的柵極接PMOS管M2的柵極，源極接電源(VDD)，漏極接輸出端(Vqi)5NMOS管M4柵極接輸入端(Vi2)，源極接NMOS管M7的漏極，漏極接輸出端(VQ2) ;NM0S管M5的柵極接參考電壓(VKEF)，源極接NMOS管M7的漏極，漏極接PMOS管M2的漏極；NM0S管M6的柵極接輸入端(Vil )，源極接NMOS管M7的漏極，漏極接輸出端(Vra ) ；NM0S管M7的柵極接外部偏置電壓(Vbias)，源極接電源地(GND )，漏極接NMOS管M4的源極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型低功耗比較器電路，其特征在于采用兩組差分輸入對管，電流鏡有源負(fù)載和一路尾電流源的電路實(shí)現(xiàn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的新型低功耗比較器電路，其特征在于所述的兩組輸入差分對管共用一個(gè)輸入端，公共端接參考電壓，每一個(gè)待比較的電壓輸入端對應(yīng)一個(gè)輸出端， 尾電流源的柵極電壓來自外部電路提供的電壓偏置。
【文檔編號】H03K5/22GK104202022SQ201410435979
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年9月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月1日
【發(fā)明者】沈磊 申請人:長沙景嘉微電子股份有限公司