专利名称：四输入端比较器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种比较器，尤其涉及一种具有四个输入端的比较器，并且适于在单 片式集成电路芯片中使用。
背景技术：
在模拟集成电路领域，比较器的应用非常广泛。比较器是通过将两个电压进行比 较并且输出高低电平信号供后级电路处理。传统的比较器如图1所示，比较器由第一级和第二级组成，第一级由输入对管Ml 和M2、负载对管M3和M4、以及电流源Ibl构成，第二级由MOS管M5以及电流源Ib构成。比 较电压分别连接至M1、M2的栅极，从图1中看，即第一输入电压Vin输入至Ml的栅极，第二 输入电压Vip输入至M2的栅极。传统比较器的输入比较电压Vin和Vip都是相对于同一个电位(Vgnd)的，这种比较 器是对Vin-Vgnd和Vig-Vgnd两个电压差进行比较。当Vin-Vgnd = Vip-Vgnd，即当Vin = Vip时比较器输出电压v。ut翻转。如果不考虑比较 器的电源电位Vdd以及地电位Vgnd，传统比较器的输入电压有两个Vin和Vip，因此可以称传统 电压比较器为双输入端电压比较器，亦可表示为如图2所示。在实际应用过程中，图2所示的比较器的其中一个输入端连接到基准电压V&，另 一端连接到需要检测的电压。由于传统比较器两个输入端都是相对于同一个电位，因此当需要检测的电压的相 对电位改变时，对应的基准电压VMf也同样需要改变。例如在多节锂离子电池应用方案中，需要对多节电池电压进行检测，采用传统比 较器的实现方法是需要在每节电池之间提供一个基准电压，然后将多节电池的分压与对应 的基准电压相比较。例如如图3所示，由于是四节电池，因此需要四个基准电压。图3中 VCl VC4分别代表四节电池的正输入端，Vdl Vd4分别代表四节电池各自的分压，V,efl Vref4分别代表每一节电池对应的基准电压，满足关系式Vref4-Vgnd = Vref3-Vc4 = Vref2-Vc3 = Vrefl-Vc2这种实现方式存在一定的局限性(1)每一节电池需要一个基准电压，随着电池数量的增加，基准源电路也随之增 加，对应芯片的面积和成本会随之增加。(2)每节电池之间的基准源电路的不匹配性(Mismatch)会引入额外的误差，对整 体的精度会带来影响。
发明内容
本发明的目的在于解决上述问题，提供了一种四输入端比较器，具有四个输入端， 当应用在类似多节电池方案中时只需要一个基准源，节省了芯片面积和成本，提高了电路 性能。
本发明的技术方案为本发明揭示了一种四输入端比较器，包括第一 MOS管和第二 MOS管，其中第一 MOS管的栅极连接第一输入电压，第二 MOS管 的栅极连接第二输入电压，第一MOS管的源极连接第三输入电压，第二MOS管的源极连接第 四输入电压；第三MOS管和第四MOS管，其中第三MOS管的栅极和漏极短接，第三MOS管的源极 连接电源电压，第三MOS管的漏极连接第一 MOS管的漏极，第四MOS管的栅极和第三MOS管 的栅极相连，第四MOS管的源极连接电源电压，第四MOS管的漏极连接第二MOS管的漏极且 是四输入端比较器的输出。根据本发明的四输入端比较器的一实施例，第一MOS管和第二MOS管的尺寸相同， 第三MOS管和第四MOS管的尺寸相同。根据本发明的四输入端比较器的一实施例，该四输入端比较器还包括第五MOS管，其栅极连接第四MOS管的漏极，其源极连接电源电压，其漏极连接一 电流源且是四输入端比较器的输出，电流源的另一端接地。根据本发明的四输入端比较器的一实施例，第一 MOS管的源极连有第一电阻，第 二 MOS管的源极连有第二电阻。根据本发明的四输入端比较器的一实施例，第一 MOS管的源极接地。本发明还揭示了一种四输入端比较器，包括第一 MOS管和第二 MOS管，其中第一 MOS管的栅极连接第一输入电压，第二 MOS管 的栅极连接第二输入电压，第一MOS管的源极连接第三输入电压，第二MOS管的源极连接第 四输入电压；第三MOS管和第四MOS管，其中第三MOS管的漏极和栅极短接，第三MOS管的源极 接地，第三MOS管的漏极连接第一 MOS管的漏极，第四MOS管的栅极和第三MOS管的栅极相 连，第四MOS管的源极接地，第四MOS管的漏极连接第二 MOS管的漏极且是四输入端比较器 的输出。根据本发明的四输入端比较器的一实施例，第一MOS管和第二MOS管的尺寸相同， 第三MOS管和第四MOS管的尺寸相同。根据本发明的四输入端比较器的一实施例，该四输入端比较器还包括第五MOS管，其栅极连接第四MOS管的漏极，其源极接地，其漏极连接一电流源且 是四输入端比较器的输出，电流源的另一端接电源电压。根据本发明的四输入端比较器的一实施例，第一 MOS管的源极连有第一电阻，第 二 MOS管的源极连有第二电阻。根据本发明的四输入端比较器的一实施例，第二 MOS管的栅极连接一基准电压。本发明又揭示了一种四输入端比较器，包括第一三极管和第二三极管，其中第一三极管的基极连接第一输入电压，第二三极 管的基极连接第二输入电压，第一三极管的发射极连接第三输入电压，第二三极管的发射 极连接第四输入电压；第三三极管和第四三极管，其中第三三极管的基极和集电极短接，第三三极管的 发射极连接电源电压，第三三极管的集电极连接第一三极管的集电极，第四三极管的基极 和第三三极管的基极相连，第四三极管的发射极连接电源电压，第四三极管的集电极和第二三极管的集电极相连且是四输入端比较器的输出。根据本发明的四输入端比较器的一实施例，第一三极管和第二三极管的尺寸相 同，第三三极管和第四三极管的尺寸相同。根据本发明的四输入端比较器的一实施例，该四输入端比较器还包括第五三极管，其基极连接第四三极管的集电极，其发射极连接电源电压，其集电极 连接一电流源且是四输入端比较器的输出，电流源的另一端接地。根据本发明的四输入端比较器的一实施例，第一三极管的发射极连有第一电阻， 第二三极管的发射极连有第二电阻。本发明另外揭示了一种四输入端比较器，包括第一三极管和第二三极管，其中第一三极管的基极连接第一输入电压，第二三极 管的基极连接第二输入电压，第一三极管的发射极连接第三输入电压，第二三极管的发射 极连接第四输入电压；第三三极管和第四三极管，其中第三三极管的集电极和基极短接，第三三极管的 集电极连接第一三极管的集电极，第三三极管的发射极接地，第四三极管的基极和第三三 极管的基极相连，第四三极管的发射极接地，第四三极管的集电极与第二三极管的集电极 相连且是四输入端比较器的输出。根据本发明的四输入端比较器的一实施例，第一三极管和第二三极管的尺寸相 同，第三三极管和第四三极管的尺寸相同。根据本发明的四输入端比较器的一实施例，该四输入端比较器还包括第五三极管，其基极连接第四三极管的集电极，其发射极接地，其集电极连接一电 流源且是四输入端比较器的输出，电流源的另一端接电源电压。根据本发明的四输入端比较器的一实施例，第一三极管的发射极连有第一电阻， 第二三极管的发射极连有第二电阻。本发明对比现有技术有如下的有益效果本发明的比较器具有第一 MOS管、第二 MOS管、第三MOS管和第四MOS管，其中第一 MOS管和第二 MOS管的栅极分别连接第一输入电 压和第二输入电压，第一 MOS管和第二 MOS管的源极分别连接第三输入电压和第四输入电 压。第三MOS管和第四MOS管构成电流镜结构，第三MOS管构成二极管连接方式，第三MOS 管的漏极连接至第一 MOS管的漏极，第四MOS管的漏极连接至第二 MOS管的漏极且为比较 器的输出。对比现有技术，在上述的多节电池方案中，本发明可以直接将各串的电池电压与 低压下的同一个基准电压进行比较，因此只需要一个基准电压源电路，节省了多个基准源， 从而节省了芯片成本，提高了电路的性能。
图1是传统比较器内部电路的示意图。图2是传统的两输入端比较器的示意图。图3是采用传统比较器实现多节电池电压检测方式的示意图。图4是本发明的四输入端比较器的第一实施例的电路图。图5是本发明的四输入端比较器的第二实施例的电路图。图6是本发明的四输入端比较器的示意图。
图7是本发明的四输入端比较器的第三实施例的电路图。图8是采用本发明实现多节电池电压检测方式的示意图。图9是图7比较器翻转过程中各个电平变化的示意图。图10是本发明的四输入端比较器的第四实施例的电路图。图11是本发明的四输入端比较器的第五实施例的电路图。图12是本发明的四输入端比较器的第六实施例的电路图。图13是本发明的四输入端比较器的第七实施例的电路图。图14是本发明的四输入端比较器的第八实施例的电路图。图15是本发明的四输入端比较器的第九实施例的电路图。图16是本发明的四输入端比较器的第十实施例的电路图。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。四输入端比较器的第一实施例图4示出了本发明的四输入端比较器的第一实施例的电路。请参见图4，本实施例 的四输入端比较器包括第一 MOS管Ml、第二 MOS管M2、第三MOS管M3和第四MOS管M4。第一 MOS管Ml的栅极连接第一输入电压Vin，第二 MOS管M2的栅极连接第二输入 电压Vip，第一 MOS管Ml的源极连接第三输入电压Vl，第二 MOS管M2的源极连接第四输入 电压V2。第三MOS管M3和第四MOS管M4构成电流镜的连接方式。具体而言，第三MOS管 M3的栅极和漏极短接(在图4中标注为用m连线M3的栅极和漏极，从而构成二极管连接 方式)，第三MOS管M3的源极连接电源电压VDD，第三MOS管M3的漏极连接第一 MOS管Ml 的漏极。第四MOS管M4的栅极和第三MOS管M3的栅极相连，第四MOS管M4的源极连接电 源电压VDD，第四MOS管M4的漏极连接第二 MOS管M2的漏极，而且第四MOS管M4的漏极的 输出就是比较器的输出(在图4中标注为由N2引出比较器的输出)。对于四输入端比较器而言，以上的电路已经可以构成一个最基本的四输入端比较 器。为了更好的实现其效果，在上述电路的基础上还可以增加一个第五MOS管M5和一个 电流源Ib，第五MOS管M5的栅极连接第四MOS管M4的漏极(在图4中示为连接N2)，第五 MOS管M5的源极连接电源电压VDD。第五MOS管M5的漏极连接电流源Ib，且漏极引出为比 较器的输出(比较器的输出在图4中标注为V。ut)，电流源Ib的另一端接地。在一种较佳的实施方式中，第一 MOS管Ml和第二 MOS管M2的尺寸相同，第三MOS 管M3和第四MOS管M4的尺寸相同。这种四输入端比较器的表现形式如图6所示，其除了输入电压Vin和Vip之外，还有 输入电压Vl和V2，这是本发明相对传统比较器所增加的两个输入端。这种四输入端比较器 是对Vin-Vl和Vip-V2两个电压差的比较，当Vin-Vl = Vip-V2时，比较器输出电压V。ut翻转。四输入端比较器的第二实施例图5示出了本发明的四输入端比较器的第二实施例的电路。请参见图5，本实施例 的四输入端比较器包括第一 MOS管Ml、第二 MOS管M2、第三MOS管M3、第四MOS管M4以 及两个电阻Rl和R2。
第一 MOS管Ml的栅极连接第一输入电压Vin，第二 MOS管M2的栅极连接第二输入 电压Vip，第一 MOS管Ml的源极通过电阻Rl连接第三输入电压VI，第二 MOS管M2的源极通 过电阻R2连接第四输入电压V2。第三MOS管M3和第四MOS管M4构成电流镜的连接方式。具体而言，第三MOS管 M3的栅极和漏极短接(在图5中标注为用m连线M3的栅极和漏极，从而构成二极管连接 方式)，第三MOS管M3的源极连接电源电压VDD，第三MOS管M3的漏极连接第一 MOS管Ml 的漏极。第四MOS管M4的栅极和第三MOS管M3的栅极相连，第四MOS管M4的源极连接电 源电压VDD，第四MOS管M4的漏极连接第二 MOS管M2的漏极，而且第四MOS管M4的漏极的 输出就是比较器的输出(在图5中标注为由N2引出比较器的输出)。对于四输入端比较器而言，以上的电路已经可以构成一个最基本的四输入端比较 器。为了更好的实现其效果，在上述电路的基础上还可以增加一个第五MOS管M5和一个 电流源Ib，第五MOS管M5的栅极连接第四MOS管M4的漏极(在图5中示为连接N2)，第五 MOS管M5的源极连接电源电压VDD。第五MOS管M5的漏极连接电流源Ib，且漏极引出为比 较器的输出(比较器的输出在图5中标注为V。ut)，电流源Ib的另一端接地。在一种较佳的实施方式中，第一 MOS管Ml和第二 MOS管M2的尺寸相同，第三MOS 管M3和第四MOS管M4的尺寸相同。在一种较佳的实施方式中，电阻Rl和R2的阻值相同。这种四输入端比较器的表现形式如图6所示，其除了输入电压Vin和Vip之外，还有 输入电压Vl和V2，这是本发明相对传统比较器所增加的两个输入端。这种四输入端比较器 是对Vin-Vl和Vip-V2两个电压差的比较，当Vin-Vl = Vip-V2时，比较器输出电压V。ut翻转。四输入端比较器的第三实施例图7示出了本发明的四输入端比较器的第三实施例的电路。请参见图7，本实施例 的四输入端比较器包括第一 MOS管Ml、第二 MOS管M2、第三MOS管M3和第四MOS管M4。第一 MOS管Ml的栅极连接第一输入电压Vin，第二 MOS管M2的栅极连接第二输入 电压Vip，第一 MOS管Ml的源极接地(Vgnd),第二 MOS管M2的源极连接第四输入电压V2。第三MOS管M3和第四MOS管M4构成电流镜的连接方式。具体而言，第三MOS管 M3的栅极和漏极短接(在图7中标注为用m连线M3的栅极和漏极，从而构成二极管连接 方式)，第三MOS管M3的源极连接电源电压VDD，第三MOS管M3的漏极连接第一 MOS管Ml 的漏极。第四MOS管M4的栅极和第三MOS管M3的栅极相连，第四MOS管M4的源极连接电 源电压VDD，第四MOS管M4的漏极连接第二 MOS管M2的漏极，而且第四MOS管M4的漏极的 输出就是比较器的输出(在图7中标注为由N2引出比较器的输出)。对于四输入端比较器而言，以上的电路已经可以构成一个最基本的四输入端比较 器。为了更好的实现其效果，在上述电路的基础上还可以增加一个第五MOS管M5和一个 电流源Ib，第五MOS管M5的栅极连接第四MOS管M4的漏极(在图7中示为连接N2)，第五 MOS管M5的源极连接电源电压VDD。第五MOS管M5的漏极连接电流源Ib，且漏极引出为比 较器的输出(比较器的输出在图7中标注为V。ut)，电流源Ib的另一端接地。在一种较佳的实施方式中，第一 MOS管Ml和第二 MOS管M2的尺寸相同，第三MOS 管M3和第四MOS管M4的尺寸相同。和图4的第一实施例相比，本实施例唯一的区别在于第一MOS管Ml的源极接地而不是图4所示的接第三输入电压Vl。在实际应用中，可将第一 MOS管Ml的栅极连接基准电
压 Vref °因此第一实施例中Vin-Vl = Vip-V2的等式就可以简化为Vref = Vip_V2，因此只要 提供一个稳定的V2电压，就可以将高电压Vip与低电压Vref进行直接比较，如图7所示。在图7所示的电路中，当Vip-V2 > Vref-Vgnd时，流过第一 MOS管Ml的电流比流过第 二 MOS管M2的电流小，第四MOS管M4镜像第三MOS管M3的电流，所以第四MOS管M4的电 流比第二 MOS管M2的电流小，N2点的电压被下拉，第五MOS管M5强导通，V。ut输出高电平 VDD。当Vip-V2 = Vref-Vgnd时，流过第一 MOS管Ml的电流等于流过第二 MOS管M2的电 流，第四MOS管M4镜像第三MOS管M3的电流，所以第四MOS管M4的电流等于第二 MOS管 M2的电流，N2点电压处于中间状态，第五MOS管M5电流等于Ib，Vout开始由高电平VDD往 低电平Vgnd转变。当Vip-V2 < Vref-Vgnd时，流过第一 MOS管Ml的电流大于流过第二 MOS管M2的电 流，第四MOS管M4镜像第三MOS管M3的电流，所以第四MOS管M4的电流大于第二 MOS管 M2的电流，N2点的电压被拉高到VDD，第五MOS管M5关闭，V。ut输出低电平V-。比较器翻转过程中各个电平的变化如图9所示。对本实施例进行进一步的延伸可实现多节电池电压的检测。在图8中，VCl VC4 分别代表四节电池的正输入端，Vdl Vd4分别代表四节电池各自的分压，V,ef代表基准电 压，满足以下关系式时比较器翻转Vref-Vgnd = Vd4-Vgnd = Vd3-Vc4 = Vd2-Vc3 = Vdl-Vc2相比传统比较器的实现方法，本发明可以直接将各串的电池电压与低压下的同一 个基准电压进行比较，所以只需要一个基准电压源电路，节省了多个基准源，从而节省了芯 片成本，提高了电路性能。四输入端比较器的第四实施例图10示出了本发明的四输入端比较器的第四实施例的电路。请参见图10，本实 施例的四输入端比较器包括第一 MOS管Ml、第二 MOS管M2、第三MOS管M3、第四MOS管M4 以及电阻Rl和R2。第一 MOS管Ml的栅极连接第一输入电压Vin(在实际应用中可令第一 MOS管Ml的 栅极连接基准电压Vref)，第二 MOS管M2的栅极连接第二输入电压Vip，第一 MOS管Ml的源 极通过电阻Rl接地(Vgnd)，第二 MOS管M2的源极通过电阻R2连接第四输入电压V2。第三MOS管M3和第四MOS管M4构成电流镜的连接方式。具体而言，第三MOS管 M3的栅极和漏极短接(在图10中标注为用m连线M3的栅极和漏极，从而构成二极管连接 方式)，第三MOS管M3的源极连接电源电压VDD，第三MOS管M3的漏极连接第一 MOS管Ml 的漏极。第四MOS管M4的栅极和第三MOS管M3的栅极相连，第四MOS管M4的源极连接电 源电压VDD，第四MOS管M4的漏极连接第二 MOS管M2的漏极，而且第四MOS管M4的漏极的 输出就是比较器的输出(在图10中标注为由N2引出比较器的输出)。对于四输入端比较器而言，以上的电路已经可以构成一个最基本的四输入端比较 器。为了更好的实现其效果，在上述电路的基础上还可以增加一个第五MOS管M5和一个电 流源Ib，第五MOS管M5的栅极连接第四MOS管M4的漏极(在图10中示为连接N2)，第五MOS管M5的源极连接电源电压VDD。第五MOS管M5的漏极连接电流源Ib，且漏极引出为比 较器的输出(比较器的输出在图10中标注为V。ut)，电流源Ib的另一端接地。在一种较佳的实施方式中，第一 MOS管Ml和第二 MOS管M2的尺寸相同，第三MOS 管M3和第四MOS管M4的尺寸相同。在一种较佳的实施方式中，电阻Rl和R2的阻值相同。四输入端比较器的第五实施例图11示出了本发明的四输入端比较器的第五实施例的电路。请参见图11，本实施 例的四输入端比较器相对于前述实施例的四输入端比较器，其输入对管(也就是第一 MOS 管Ml和第二 MOS管M2)是PMOS管，而负载对管(也就是第三MOS管M3和第四MOS管M4) 是NMOS管。本实施例的四输入端比较器包括第一 MOS管Ml、第二 MOS管M2、第三MOS管M3、 第四MOS管M4、电阻Rl和R2。第一 MOS管Ml的栅极连接第一输入电压Vin，第二 MOS管M2的栅极连接第二输入 电压Vip，第一 MOS管Ml的源极通过电阻Rl连接第三输入电压VI，第二 MOS管M2的源极通 过电阻R2连接第四输入电压V2。第三MOS管M3和第四MOS管M4构成电流镜的连接方式。具体而言，第三MOS管 M3的栅极和漏极短接(在图11中标注为用m连线M3的栅极和漏极，从而构成二极管连 接方式)，第三MOS管M3的源极接地(Vgnd)，第三MOS管M3的漏极连接第一 MOS管Ml的漏 极。第四MOS管M4的栅极和第三MOS管M3的栅极相连，第四MOS管M4的源极接地(Vgnd), 第四MOS管M4的漏极连接第二 MOS管M2的漏极，而且第四MOS管M4的漏极的输出就是比 较器的输出(在图11中标注为由N2引出比较器的输出)。对于四输入端比较器而言，以上的电路已经可以构成一个最基本的四输入端比较 器。为了更好的实现其效果，在上述电路的基础上还可以增加一个第五MOS管M5和一个电 流源Ib，第五MOS管M5的栅极连接第四MOS管M4的漏极(在图11中示为连接N2)，第五 MOS管M5的源极接地。第五MOS管M5的漏极连接电流源Ib，且漏极引出为比较器的输出 (比较器的输出在图11中标注为V。ut)，电流源Ib的另一端接电源电压VDD。在一种较佳的实施方式中，第一 MOS管Ml和第二 MOS管M2的尺寸相同，第三MOS 管M3和第四MOS管M4的尺寸相同。在一种较佳的实施方式中，电阻Rl和R2的阻值相同。四输入端比较器的第六实施例图12示出了本发明的四输入端比较器的第六实施例。请参见图12，本实施例的四 输入端比较器和第五实施例一样，其输入对管(也就是第一 MOS管Ml和第二 MOS管M2)是 PMOS管，而负载对管(也就是第三MOS管M3和第四MOS管M4)是NMOS管。本实施例的四输入端比较器包括第一 MOS管Ml、第二 MOS管M2、第三MOS管M3、 第四MOS管M4。第一 MOS管Ml的栅极连接第一输入电压Vin，第二 MOS管M2的栅极连接第二输入 电压Vip (在实际应用中令第二输入电压Vip为基准电压V,ef)，第一 MOS管Ml的源极连接第 三输入电压VI，第二 MOS管M2的源极连接第四输入电压V2。第三MOS管M3和第四MOS管M4构成电流镜的连接方式。具体而言，第三MOS管M3的栅极和漏极短接(在图12中标注为用m连线M3的栅极和漏极，从而构成二极管连 接方式)，第三MOS管M3的源极接地(Vgnd)，第三MOS管M3的漏极连接第一 MOS管Ml的漏 极。第四MOS管M4的栅极和第三MOS管M3的栅极相连，第四MOS管M4的源极接地(Vgnd), 第四MOS管M4的漏极连接第二 MOS管M2的漏极，而且第四MOS管M4的漏极的输出就是比 较器的输出(在图12中标注为由N2引出比较器的输出)。对于四输入端比较器而言，以上的电路已经可以构成一个最基本的四输入端比较 器。为了更好的实现其效果，在上述电路的基础上还可以增加一个第五MOS管M5和一个电 流源Ib，第五MOS管M5的栅极连接第四MOS管M4的漏极(在图12中示为连接N2)，第五 MOS管M5的源极接地。第五MOS管M5的漏极连接电流源Ib，且漏极引出为比较器的输出 (比较器的输出在图12中标注为V。ut)，电流源Ib的另一端接电源VDD。在一种较佳的实施方式中，第一 MOS管Ml和第二 MOS管M2的尺寸相同，第三MOS 管M3和第四MOS管M4的尺寸相同。四输入端比较器的第七实施例图13示出了本发明的四输入端比较器的第七实施例。请参见图13，本实施例相对 于前述实施例的区别在于，用BJT管(三极管)替换了原来的MOS管。本实施例的四输入端比较器包括第一三极管Q1、第二三极管Q2、第三三极管Q3 和第四三极管Q4。第一三极管Ql的基极连接第一输入电压Vin，第二三极管Q2的基极连接第二输入 电压Vip，第一三极管Ql的发射极连接第三输入电压VI，第二三极管Q2的发射极连接第四 输入电压V2。第三三极管管Q3和第四三极管Q4构成电流镜的连接方式。具体而言，第三三极管 Q3的基极和集电极短接(在图13中标注为用m连线Q3的基极和集电极，从而构成二极管 连接方式)，第三三极管Q3的发射极接电源电压VDD，第三三极管Q3的集电极连接第一三 极管Ql的集电极。第四三极管Q4的基极和第三三极管Q3的基极相连，第四三极管Q4的 发射极接电源电压VDD，第四三极管Q4的集电极连接第二三极管Q2的集电极，而且第四三 极管Q4的集电极的输出就是比较器的输出(在图13中标注为由N2引出比较器的输出)。对于四输入端比较器而言，以上的电路已经可以构成一个最基本的四输入端比较 器。为了更好的实现其效果，在上述电路的基础上还可以增加一个第五三极管Q5和一个电 流源Ib，第五三极管Q5的基极连接第四三极管Q4的集电极(在图13中示为连接N2)，第 五三极管Q5的发射极接电源电压VDD。第五三极管Q5的集电极连接电流源Ib，且集电极 引出为比较器的输出(比较器的输出在图13中标注为V。ut)，电流源Ib的另一端接地。在一种较佳的实施方式中，第一三极管Ql和第二三极管Q2的尺寸相同，第三三极 管Q3和第四三极管Q4的尺寸相同。四输入端比较器的第八实施例图14示出了本发明的四输入端比较器的第八实施例。请参见图14，和图13的实 施例一样，本实施例用BJT管(三极管)替换了原来的MOS管。本实施例的四输入端比较器包括第一三极管Q1、第二三极管Q2、第三三极管Q3、 第四三极管Q4、电阻Rl和R2。第一三极管Ql的基极连接第一输入电压Vin 第二三极管Q2的基极连接第二输入电压Vip，第一三极管Ql的发射极通过电阻Rl连接第三输入电压Vl，第二三极管Q2的发射 极通过电阻R2连接第四输入电压V2。第三三极管管Q3和第四三极管Q4构成电流镜的连接方式。具体而言，第三三极管 Q3的基极和集电极短接(在图14中标注为用m连线Q3的基极和集电极，从而构成二极管 连接方式)，第三三极管Q3的发射极接电源电压VDD，第三三极管Q3的集电极连接第一三 极管Ql的集电极。第四三极管Q4的基极和第三三极管Q3的基极相连，第四三极管Q4的 发射极接电源电压VDD，第四三极管Q4的集电极连接第二三极管Q2的集电极，而且第四三 极管Q4的集电极的输出就是比较器的输出(在图14中标注为由N2引出比较器的输出)。对于四输入端比较器而言，以上的电路已经可以构成一个最基本的四输入端比较 器。为了更好的实现其效果，在上述电路的基础上还可以增加一个第五三极管Q5和一个电 流源Ib，第五三极管Q5的基极连接第四三极管Q4的集电极(在图14中示为连接N2)，第 五三极管Q5的发射极接电源电压VDD。第五三极管Q5的集电极连接电流源Ib，且集电极 引出为比较器的输出(比较器的输出在图14中标注为V。ut)，电流源Ib的另一端接地。在一种较佳的实施方式中，第一三极管Ql和第二三极管Q2的尺寸相同，第三三极 管Q3和第四三极管Q4的尺寸相同。在一种较佳的实施方式中，电阻Rl和R2的阻值相同。四输入端比较器的第九实施例图15示出了本发明的四输入端比较器的第九实施例。请参见图15，本实施例的四 输入端比较器包括第一三极管Q1、第二三极管Q2、第三三极管Q3和第四三极管Q4。 第一三极管Ql的基极连接第一输入电压Vin，第二三极管Q2的基极连接第二输入 电压Vip (在实际应用中可令第二输入电压为基准电压Vref)，第一三极管Ql的发射极连接第 三输入电压Vl，第二三极管Q2的发射极连接第四输入电压V2。第三三极管管Q3和第四三极管Q4构成电流镜的连接方式。具体而言，第三三极 管Q3的基极和集电极短接(在图15中标注为用m连线Q3的基极和集电极，从而构成二 极管连接方式)，第三三极管Q3的发射极接地(Vgnd)，第三三极管Q3的集电极连接第一三 极管Ql的集电极。第四三极管Q4的基极和第三三极管Q3的基极相连，第四三极管Q4的 发射极接地，第四三极管Q4的集电极连接第二三极管Q2的集电极，而且第四三极管Q4的 集电极的输出就是比较器的输出(在图15中标注为由N2引出比较器的输出)。对于四输入端比较器而言，以上的电路已经可以构成一个最基本的四输入端比较 器。为了更好的实现其效果，在上述电路的基础上还可以增加一个第五三极管Q5和一个电 流源Ib，第五三极管Q5的基极连接第四三极管Q4的集电极(在图15中示为连接N2)，第 五三极管Q5的发射极接地。第五三极管Q5的集电极连接电流源Ib，且集电极引出为比较 器的输出(比较器的输出在图15中标注为V。ut)，电流源Ib的另一端接电源电压VDD。在一种较佳的实施方式中，第一三极管Ql和第二三极管Q2的尺寸相同，第三三极 管Q3和第四三极管Q4的尺寸相同。四输入端比较器的第十实施例图16示出了本发明的四输入端比较器的第十实施例。请参见图16，本实施例的四 输入端比较器包括第一三极管Q1、第二三极管Q2、第三三极管Q3、第四三极管Q4、电阻Rl 和R2。
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第一三极管Ql的基极连接第一输入电压Vin，第二三极管Q2的基极连接第二输入 电压Vip (在实际应用中可令第二输入电压Vip为基准电压VMf)，第一三极管Ql的发射极通 过电阻Rl连接第三输入电压VI，第二三极管Q2的发射极通过电阻R2连接第四输入电压 V2。第三三极管管Q3和第四三极管Q4构成电流镜的连接方式。具体而言，第三三极 管Q3的基极和集电极短接(在图16中标注为用m连线Q3的基极和集电极，从而构成二 极管连接方式)，第三三极管Q3的发射极接地(Vgnd)，第三三极管Q3的集电极连接第一三 极管Ql的集电极。第四三极管Q4的基极和第三三极管Q3的基极相连，第四三极管Q4的 发射极接地，第四三极管Q4的集电极连接第二三极管Q2的集电极，而且第四三极管Q4的 集电极的输出就是比较器的输出(在图16中标注为由N2引出比较器的输出)。对于四输入端比较器而言，以上的电路已经可以构成一个最基本的四输入端比较 器。为了更好的实现其效果，在上述电路的基础上还可以增加一个第五三极管Q5和一个电 流源Ib，第五三极管Q5的基极连接第四三极管Q4的集电极(在图16中示为连接N2)，第 五三极管Q5的发射极接地。第五三极管Q5的集电极连接电流源Ib，且集电极引出为比较 器的输出(比较器的输出在图16中标注为V。ut)，电流源Ib的另一端接电源电压VDD。在一种较佳的实施方式中，第一三极管Ql和第二三极管Q2的尺寸相同，第三三极 管Q3和第四三极管Q4的尺寸相同。在一种较佳的实施方式中，电阻Rl和R2的阻值相同。综合上述的实施例可以看出，本发明的四输入端比较器的两个输入端是相对于不 同的电位，当需要检测的电压的相对电位改变时，对应的基准电压Vref无需改变。在如背景 技术所述的多节锂离子电池应用方案等类似的应用场合中，相比传统比较器的实现方法， 本发明可以直接将各串的电池电压与低压下的同一个基准电压进行比较，所以只需要一个 基准电压源电路，节省了多个基准源，从而节省了芯片成本，提高了电路的性能。上述实施例是提供给本领域普通技术人员来实现或使用本发明的，本领域普通技 术人员可在不脱离本发明的发明思想的情况下，对上述实施例做出种种修改或变化，因而 本发明的保护范围并不被上述实施例所限，而应该是符合权利要求书提到的创新性特征的 最大范围。
权利要求
一种四输入端比较器，包括第一MOS管和第二MOS管，其中第一MOS管的栅极连接第一输入电压，第二MOS管的栅极连接第二输入电压，第一MOS管的源极连接第三输入电压，第二MOS管的源极连接第四输入电压；第三MOS管和第四MOS管，其中第三MOS管的栅极和漏极短接，第三MOS管的源极连接电源电压，第三MOS管的漏极连接第一MOS管的漏极，第四MOS管的栅极和第三MOS管的栅极相连，第四MOS管的源极连接电源电压，第四MOS管的漏极连接第二MOS管的漏极且是四输入端比较器的输出。
2.根据权利要求1所述的四输入端比较器，其特征在于，第一MOS管和第二MOS管的尺 寸相同，第三MOS管和第四MOS管的尺寸相同。
3.根据权利要求1所述的四输入端比较器，其特征在于，该四输入端比较器还包括 第五MOS管，其栅极连接第四MOS管的漏极，其源极连接电源电压，其漏极连接一电流源且是四输入端比较器的输出，电流源的另一端接地。
4.根据权利要求1 3中任一项所述的四输入端比较器，其特征在于，第一MOS管的源 极连有第一电阻，第二 MOS管的源极连有第二电阻。
5.根据权利要求4所述的四输入端比较器，其特征在于，第一MOS管的源极接地。
6.一种四输入端比较器，包括第一 MOS管和第二 MOS管，其中第一 MOS管的栅极连接第一输入电压，第二 MOS管的栅 极连接第二输入电压，第一MOS管的源极连接第三输入电压，第二MOS管的源极连接第四输 入电压；第三MOS管和第四MOS管，其中第三MOS管的漏极和栅极短接，第三MOS管的源极接地， 第三MOS管的漏极连接第一 MOS管的漏极，第四MOS管的栅极和第三MOS管的栅极相连，第 四MOS管的源极接地，第四MOS管的漏极连接第二 MOS管的漏极且是四输入端比较器的输出。
7.根据权利要求6所述的四输入端比较器，其特征在于，第一MOS管和第二 MOS管的尺 寸相同，第三MOS管和第四MOS管的尺寸相同。
8.根据权利要求6所述的四输入端比较器，其特征在于，该四输入端比较器还包括 第五MOS管，其栅极连接第四MOS管的漏极，其源极接地，其漏极连接一电流源且是四输入端比较器的输出，电流源的另一端接电源电压。
9.根据权利要求6 8中任一项所述的四输入端比较器，其特征在于，第一MOS管的源 极连有第一电阻，第二 MOS管的源极连有第二电阻。
10.根据权利要求9所述的四输入端比较器，其特征在于，第二MOS管的栅极连接一基 准电压。
11.一种四输入端比较器，包括第一三极管和第二三极管，其中第一三极管的基极连接第一输入电压，第二三极管的 基极连接第二输入电压，第一三极管的发射极连接第三输入电压，第二三极管的发射极连 接第四输入电压；第三三极管和第四三极管，其中第三三极管的基极和集电极短接，第三三极管的发射 极连接电源电压，第三三极管的集电极连接第一三极管的集电极，第四三极管的基极和第三三极管的基极相连，第四三极管的发射极连接电源电压，第四三极管的集电极和第二三 极管的集电极相连且是四输入端比较器的输出。
12.根据权利要求11所述的四输入端比较器，其特征在于，第一三极管和第二三极管 的尺寸相同，第三三极管和第四三极管的尺寸相同。
13.根据权利要求11所述的四输入端比较器，其特征在于，该四输入端比较器还包括 第五三极管，其基极连接第四三极管的集电极，其发射极连接电源电压，其集电极连接一电流源且是四输入端比较器的输出，电流源的另一端接地。
14.根据权利要求11 13中任一项所述的四输入端比较器，其特征在于，第一三极管 的发射极连有第一电阻，第二三极管的发射极连有第二电阻。
15.一种四输入端比较器，包括第一三极管和第二三极管，其中第一三极管的基极连接第一输入电压，第二三极管的 基极连接第二输入电压，第一三极管的发射极连接第三输入电压，第二三极管的发射极连 接第四输入电压；第三三极管和第四三极管，其中第三三极管的集电极和基极短接，第三三极管的集电 极连接第一三极管的集电极，第三三极管的发射极接地，第四三极管的基极和第三三极管 的基极相连，第四三极管的发射极接地，第四三极管的集电极与第二三极管的集电极相连 且是四输入端比较器的输出。
16.根据权利要求15所述的四输入端比较器，其特征在于，第一三极管和第二三极管 的尺寸相同，第三三极管和第四三极管的尺寸相同。
17.根据权利要求15所述的四输入端比较器，其特征在于，该四输入端比较器还包括 第五三极管，其基极连接第四三极管的集电极，其发射极接地，其集电极连接一电流源且是四输入端比较器的输出，电流源的另一端接电源电压。
18.根据权利要求15 17中任一项所述的四输入端比较器，其特征在于，第一三极管 的发射极连有第一电阻，第二三极管的发射极连有第二电阻。
全文摘要
本发明公开了一种四输入端比较器，具有四个输入端，当应用在类似多节电池方案中时只需要一个基准源，节省了芯片面积和成本，提高了电路性能。其技术方案为比较器具有第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管和第四MOS管，其中第一MOS管和第二MOS管的栅极分别连接第一输入电压和第二输入电压，第一MOS管和第二MOS管的源极分别连接第三输入电压和第四输入电压。第三MOS管和第四MOS管构成电流镜结构，第三MOS管构成二极管连接方式，第三MOS管的漏极连接至第一MOS管的漏极，第四MOS管的漏极连接至第二MOS管的漏极且为比较器的输出。
文档编号H03K5/22GK101902215SQ20101024272
公开日2010年12月1日 申请日期2010年8月2日 优先权日2010年8月2日
发明者白胜天, 罗彦, 邢巍, 陈建兴 申请人:中颖电子有限公司