专利名称：一种阀值可调节的cmos迟滞比较器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种模拟比较器电路，特别是涉及一种CMOS工艺的 迟滞比较器电路。
背景技术：
迟滞比较器的工作原理如图l所示，应用非常广泛，在数据通讯的接 收过程中，通过迟滞比较器的迟滞特性，可以去除噪声的干扰，实现信号 波形的整形和波形变换；迟滞比较器也可以与电阻和电容一起，构成各种 振荡器和定时器。
在设计CMOS迟滞比较器时，通常使用施密特触发器电路，如图2所 示，该电路结构简单，但是他的迟滞宽度由内部的MOS管尺寸和所用的 工艺决定，因此， 一旦其内部参数确定下来，翻转阀值电压也就确定，且 不能进行调节。如果需调整施密特触发器电路阀值参数，就必须选择新的 比较器，给用户的使用造成不便，对于集成电路设计而言，则需要重新进 行设计，重新流片，造成设计的重复和资金的浪费。
随后出现了宽度可调的迟滞比较器，是在施密特触发器电路的基础上 进行改进，对其电流进行调节，但其高低翻转阀值电平受生产工艺、电源 电压和温度的影响，迟滞宽度不够精确，在实际的应用中存在较大的缺陷， 在应用中很难达到设计所需精度。
发明内容
为了克服现有迟滞比较器以上的不足，本实用新型提供了一种转换阀 值可调的CMOS迟滞比较器，该迟滞比较器可对高低转换阀值进行精确的 调节，受温度、电压和工艺的影响较小。
一种阀值可调节的CMOS迟滞比较器，包括: 一个用于实现电压比较的比较器2;
一个用于根据输入电压高低来选择参考电压的选择器3;以及 一个提供比较器2稳定高电平的偏置电路1;偏置电路1与比较器2相连，原始信号输入所述的比较器2并与参考 电压进行比较，比较结果输入至所述的选择器3，选择器3根据比较器2 输出的电平高低选择参考电压为高电平转换阀值或低电平转换阀值，并把 比较器2的比较结果进行取反后输出。
本实用新型中所述的一种阀值可调节的CMOS迟滞比较器，所述的比 较器2为两级开环比较器。
本实用新型中所述的比较器2的增益大于100db。
本实用新型中所述的选择器3包括
一个用于对所述比较器2的输出结果进行取反后输出的反向器G3，反 向器G3与比较器2的输出端相连，以及
一个根据所述比较器2的输出电平高低选择参考电压为高电平转换阀 值或低电平转换阀值，并负责将选择结果传送至所述比较器2中MOS管 M5栅极的二选一电路。
本实用新型中所述的二选一电路包括串联在比较器2的输出端和反 向器G3之间的反向器G1、 G2，以及MOS管M9、 MIO、 Mll、 M12;高 电平转换阀值分别输入M9、 Mil的漏极，低电平转换阀值分别输入MIO、 M12的漏极，M9、 M10的栅极和反向器G2、 G3之间的节点相连，Mll、 M12的栅极和G1、 G2之间的节点相连，M9、 MIO、 Mll、 M12的源极和 比较器2中MOS管M5的栅极相连。
本实用新型中所述的一种阔值可调节的CMOS迟滞比较器，其特征在 于所述的偏置电路1由MOS管Ml和电源I组成其中MOS管Ml的源 极与电源VDD相连，Ml和比较器2中M2、 M3成镜像连接，Ml的漏极 与电源I的正极相连，电源I的负极接地。
本实用新型中所述的一种阀值可调节的CMOS迟滞比较器，其特征在 于所述的偏置电路l可由带隙基准提供。
本实用新型中所述的一种阀值可调节的CMOS迟滞比较器，其特征在 于所述的偏置电路1可由DAC提供。
本实用新型的有益效果在于提供了一种可调节转换阀值的高精度迟 滞比较器，极大地提高了芯片设计的灵活性，在设计完成并生产流片后也 可以进行可配置的调节，从而大大的提高了芯片设计的成功率，在集成电路设计领域具有很大的通用性。
图1是迟滞特性原理图2是现有技术中施密特触发器电路图3是本实用新型的系统框图4是本实用新型的电路原理图。
具体实施方式
图3是本实用新型一种阀值可调节的CMOS迟滞比较器的优选实施方 式的系统框图，该阀值可调节的CMOS迟滞比较器由偏置电路l、比较器 2、选择器3组成。偏置电路1提供给比较器2稳定的高电平，原始信号输 入比较器2与参考电压比较，若原始信号Vin比参考电压大则输出电平Vout 为低电平到选择器3;相反若原始信号Vin(其他你査找一下)比参考电压 小则输出高电平到选择器3。
高电平转换阀值原始信号Vin的电压在由低变高时，采用的翻转阀 值电压，即当电压由低变高的过程中，当电压大于高电平转换阀值时，输 出电平Vout发生翻转由原来的低电平变为高电平。
低电平转换阀值若原始信号Vin的电压在由高变低时，采用的翻转 阀值电压，即当电压由高变低的过程中，当电压小于低电平转换阀值时， 输出电平Vout发生翻转由原来的高电平变为低电平。
选择器3根据比较器2输出的电平高低来选择参考电压为高电平转换 阀值或为低电平转换阀值。若比较器2输出为高电平，则选择器3选择低 电平转换阀值作为参考电压输回至比较器2;相反若比较器2输出为低电 平，则选择器3选择高电平转换阀值作为参考电压输回至比较器2;并且 选择器3把比较器2输出的信号进行取反后输出。
图4是本实用新型的完整电路图，其结构如下，MOS管Ml的源极和 电源VDD相连，偏置电路1中MOS管Ml的漏极和电源I的一端相连， 电源I的另一端接地。比较器2中M2、 M3与Ml成镜像连接，MOS管 M4、 M5、 M6、 M7、 M8组成两级开环比较器，M2、 M3提供高电平给两 级开环比较器。若原始信号Vin和参考电压分别输入MOS管M4和M5 的栅极，MOS管M4的源极分别连接M6的漏极、栅极和M7的栅极。M5的源极分别连接M7的漏极和M8的栅极，M6和M7的源极接地。M3的 漏极与M8的漏极相连，M8的源极接地。M3的源极的输出信号依次经过 反向器Gl、 G2、 G3后输出。MOS管M9、 MIO、 Mll、 M12和反相器 Gl、 G2组成二选一电路；该电路选择高电平转换阀值或低电平转换阀值 为参考电压。高电平转换阀值分别输入MOS管M9、 Mil的漏极。低电平 转换阀值分别输入MOS管MIO、 M12的漏极。MOS管M9、 MIO、 Mll、 M12的源极与比较器2的MOS管M5的栅极相连。MOS管M9、 M10的 栅极和反向器G2、 G3之间的漏极相连。MOS管Mll、 M12的栅极和反 向器G1、 G2之间的漏极相连。
本实用新型的工作原理如下当原始信号Vin的电压从最小值变大时， 若原始信号Vin的电压为低电位，由于比较器的反向特性，使A点的电位 处于高电平，选择器3中的二选一电路选择低电平转换阀值传输至M5的 栅极，这时，电路的输出端输出Vout为低电平；随着输入端的电压增大， 当原始信号Vin达到或超过低电平转换阀值后，比较器发生翻转，使A点 的电位变为低电平，输出电平Vout则由低电平转换为高电平，同时，二选 一电路选择高电平转换阀值传输至到比较器2中MOS管M5的栅极。
当原始信号Vin的电压从高电平向低电平变化时，原始信号Vin的电 压为高，由于比较器的反向作用，使A点的电位处于低电平，选择器3中 的二选一电路选择高电平转换阀值为比较电压传输至M5的栅极，这时输 出电平Vout为高电平，原始信号Vin的电压逐渐降低，当降到低于高电平 转换阀值后，比较器发生翻转，使A点的电位变为高，同时使二选一电路 选择低电平转换阀值传输至比较器2中MOS管M5的栅极，输出电平Vout 则由高电平转换为低电平。
以上过程完成了一次滞回比较。在本电路的实现过程中，偏置电路1 提供的偏置电压也可以由带隙基准(bandgap)提供的电压代替，高电平转 换阀值和低电平转换阀值也可以由外部输入或由带隙基准产生，也可以由 DAC提供以便于进行调节，本实用新型性能受比较器2的增益影响最大， 其增益的设计一般选择大于100db。
在芯片的设计中，本实用新型提供了一种稳定可调节的高精度迟滞比 较器，极大地提高了芯片设计的灵活性，在设计完成并生产流片后也可以 进行可配置的调节，从而大大的提高了芯片设计的成功率，在集成电路设计领域具有很大的通用性。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细 说明，不能认定实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型 所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下， 还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。
权利要求1、 一种阀值可调节的CMOS迟滞比较器，包括 一个用于实现电压比较的比较器(2);一个用于根据输入电压高低来选择参考电压的选择器(3);以及一个提供比较器(2)稳定高电平的偏置电路(1);偏置电路(1)与比较器(2)相连，原始信号输入所述的比较器(2) 并与参考电压进行比较，比较结果输入至所述的选择器(3)，选择器(3) 根据比较器(2)输出的电平高低选择参考电压为高电平转换阀值或低电平 转换阀值，并把比较器(2)的比较结果进行取反后输出。
2、 根据权利要求l所述的一种阀值可调节的CMOS迟滞比较器，其 特征在于所述的比较器(2)为两级开环比较器。
3、 根据权利要求2所述的一种阀值可调节的CMOS迟滞比较器，其 特征在于所述的比较器(2)的增益大于100db。
4、 根据权利要求1至3任一所述的一种阀值可调节的CMOS迟滞比 较器，其特征在于所述的选择器(3)包括一个用于对所述比较器(2)的输出结果进行取反后输出的反向器G3， 反向器G3与比较器(2)的输出端相连，以及一个根据所述比较器(2)的输出电平高低选择参考电压为高电平转换 阀值或低电平转换阀值，并负责将选择结果传送至所述比较器(2)中MOS 管M5栅极的二选一电路。
5、 根据权利要求4所述的一种阀值可调节的CMOS迟滞比较器，其 特征在于所述的二选一电路包括串联在比较器(2)的输出端和反向器 G3之间的反向器G1、 G2，以及MOS管M9、 MIO、 Mll、 M12;高电平 转换阀值分别输入M9、M11的漏极，低电平转换阀值分别输入M10、M12 的漏极，M9、 M10的栅极和反向器G2、 G3之间的节点相连，Mll、 M12 的栅极和G1、 G2之间的节点相连，M9、 M10、 Mll、 M12的源极和比较 器(2)中MOS管M5的栅极相连。
6、 根据权利要求1所述的一种阀值可调节的CMOS迟滞比较器，其 特征在于所述的偏置电路(1)由MOS管Ml和电源I组成其中MOS 管M1的源极与电源VDD相连，Ml和比较器(2)中M2、 M3成镜像连 接，Ml的漏极与电源I的正极相连，电源I的负极接地。
7、 根据权利要求1所述的一种阀值可调节的CMOS迟滞比较器，其特征在于所述的偏置电路(1)可为带隙基准。
8、 根据权利要求1所述的一种阀值可调节的CMOS迟滞比较器，其特征在于所述的偏置电路(1)可为DAC。
专利摘要本实用新型公开了一种阀值可调节的CMOS迟滞比较器，包括一个用于实现电压比较的比较器2、一个用于根据输入电压高低来选择参考电压的选择器3以及一个提供比较器2稳定高电平的偏置电路1；偏置电路1与比较器2相连；原始信号输入所述的比较器2与参考电压比较，其比较结果输入至所述的选择器3，选择器3根据比较器2输出的电平高低，选择参考电压为高电平转换阀值或低电平转换阀值，并把比较器2比较的结果进行取反后输出。本实用新型提供了一种可调节转换阀值的高精度迟滞比较器，极大地提高了芯片设计的灵活性，在设计完成并生产流片后也可以进行可配置的调节，从而大大的提高了芯片设计的成功率，在集成电路设计领域具有很大的通用性。
文档编号H03K5/22GK201156726SQ20082009209
公开日2008年11月26日 申请日期2008年2月3日 优先权日2008年2月3日
发明者刘敬波, 刘茂生, 岭 石, 胡江鸣 申请人:深圳艾科创新微电子有限公司