专利名称：具有调整输入信号位准的磁滞电路装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种信号侦测的磁滞电路装置；特别是一种具有调整信号位准且能降低制造成本的磁滞电路装置。
背景技术：
如图1所示，为一具有二个输入端(分别为一输入电压VIN及一参考电压VR)及一输出电压VO的比较器，当输入电压VIN大于参考电压VR时，则输出电压VO为高电位；反之，输出电压VO为低电位。
如图2所示，显示图1中比较器的输入电压VIN、参考电压VR及输出电压VO间的关系。图中参考电压VR为一直流电压，VIN为含有杂讯的输入电压，当时间在t0前，因输入电压VIN大于参考电压VR，故输出电压VO为0；当时间介于t0与t1间，因输入电压VIN小于参考电压VR，故输出电压VO为1；而当时间在t1与t2之间时，因杂讯的影响而使输入电压VIN大于参考电压VR，故输出电压VO为0，而此时电压状态的改变由于杂讯的影响而造成输出电压VO的误判；在时间t2后，因输入电压VIN小于参考电压VR，故输出电压VO为1。
传统解决上述因杂讯所造成输出误判现象，是利用比较器内部电路加上正回馈机制来制造磁滞现象，以达到抗杂讯的功用。如图3所示，为一现有的磁滞比较电路装置，其中包含四个p型金属氧化物半导体(PMOS)晶体管、两个n型金属氧化物半导体(NMOS)晶体管及一个定直流电流源IA。所有PMOS晶体管P1、P2、P3及P4的源极(source)共同耦合至系统电压源VDD。P1的栅极(gate)、P3的栅极及漏极(drain)、P2的漏极、与N1的漏极共同电性地耦合在一起。P2的栅极、P4的栅极及漏极、P1的漏极、与N2的漏极共同电性地耦合在一起。N1与N2的源极则共同耦合至电流源IA的输入端，IA的输出端则接地。N2的栅极为比较器的正输入端VR及N1的栅极为比较器的负输入端VIN。若PMOS晶体管大小P1大于P3且P2大于P4，则此磁滞比较电路装置具有磁滞效应。此种现象已为现有此技术领域的人士所熟知，故不在此赘述。然而，由于金属氧化物半导体晶体管中的迁移率(mobility)、临界电压(threshold voltage)与栅极氧化层厚度容易受到制程与温度的变动而变动，故磁滞量(即高、低临界电压的差值)不易控制，且不可随使用者需求而变动。
基于上述背景技术的缺点，一种现有利用比较器的外部电路来控制定磁滞量的磁滞电路装置于是产生。参考图4所示，为一现有的磁滞电路装置100，其包括一临界电压产生器110、一开关120及一比较器130。此磁滞电路装置100用来侦测一输入信号VIN及一参考信号VR并输出一数字信号VO。其中临界电压产生器110用来接收参考电压VR并输出一高临界电压VRH及一低临界电压VRL。开关120的输入耦合至临界电压产生器110的高临界电压VRH及低临界电压VRL，并接收数字信号VO以选择高临界电压VRH或低临界电压VRL做为开关120的输出信号VT。若数字信号VO位于低电位时，开关120的输出信号VT为低临界电压VRL；若数字信号VO位于高电位时，开关120的输出信号VT则为高临界电压VRH。比较器130耦合至开关120，其正输入端接收开关120的输出信号VT，及负输入端接收输入信号VIN。根据开关120的输出信号VT及输入信号VIN的大小来决定比较器130输出的数字信号VO。
参考图5所示，当数字信号VO为低电位时，开关120的输出信号VT为低临界电压VRL，然后，经由比较器130对输出信号VT及输入信号VIN做一比较，当输入信号VIN大于低临界电压VRL时，比较器130输出的数字信号VO继续保持低电位；当输入信号VIN小于低临界电压VRL时，则数字信号VO由低电位转变为高电位。此时若输入信号VIN有杂讯，只要杂讯小于迟滞量(VRH-VRL)，则输出的结果不受影响。之后，因数字信号VO转变为高电位，导致开关120的输出信号VT转变为高临界电压VRH，此时输入信号VIN远小于高临界电压VRH，因此，数字信号VO继续保持高电位。由于此处开关120适时的选择高临界电压VRH及低临界电压VRL，并适时的改变比较器130的判断电压位准，因此，避免输入信号VIN的杂讯干扰。
参考图6所示，其为图4中临界电压产生器110的电路图。其中包含一输入的电压，即参考电压VR，及两个输出的电压，分别为高临界电压VRH及低临界电压VRL。临界电压产生器110中并包含两个并联的电流源组(分别称为第一电流源组112及第二电流源组114)、一个缓冲器116及两个电阻器R1及R2。其中第一电流源组112并联至电阻器R1的一端，且此端为临界电压产生器110的输出之一，即高临界电压VRH。输入的参考电压VR输入至缓冲器116，缓冲器116的输出则与电阻器R1的另一端及另电阻器R2相连。电阻器R2的另一端为临界电压产生器110的另一输出，即低临界电压VRL，并且连接至第二电流源组114，而第二电流源组114的另一端则接地。
上述现有的临界电压产生器110的电路设计，可使迟滞量不受外在环境的影响而控制其为一定值，并且免除因杂讯而造成输出误判的现象。但是此种设计因其内含缓冲器及多组电流源，因而占去大量的芯片面积而消耗过多的操作功率，导致生产成本增加。
发明内容
鉴于上述技术背景中，传统的磁滞电路装置所产生的诸多缺点，本发明提出一种磁滞电路装置，其特征在于消除杂讯的干扰、缩小芯片的面积及节省电路操作时的耗能程度。据此，本发明的目的即在应用一磁滞电路来产生可调整的信号位准，因而可以依据杂讯的大小来调整高临界电压及低临界电压，藉以消除杂讯的干扰，解决在杂讯的环境下比较器误判的问题。并且本发明可大量的缩小芯片面积并节省额外的操作功率，进而降低制造成本。
为达上述目的，本发明提供一种具有调整输入信号位准的磁滞电路装置，包括一临界电压产生器，其一端与一输入信号耦合，其另一端有数个输出端，分别输出数个不同电压值；一开关，其一端与该临界电压产生器的数个输出端耦合，并根据一数字信号由另一端输出一开关输出信号；及一比较器，其有一第一输入端用以接收该开关输出信号，并有一第二输入端与一参考信号耦合，并由一输出端输出该数字信号。
本发明的一较佳实施例提供一种具有调整输入信号位准的磁滞电路装置。其中包含一临界电压产生器，用来接收一输入信号并输出一高临界电压和一低临界电压。其中临界电压产生器包含一第一电流源及一第二电流源，用来提供此磁滞电路装置产生不同的高、低临界电压值以供选择。并且，在第一电流源及第二电流源间并包含数个串联的电阻器。此外，临界电压产生器还包含一第一多路复用器及一第二多路复用器，其数个输入端分别耦合至数个电阻器的两端以提供不同的高、低临界电压输入，并利用可编程的第一及第二选择控制线来选择输出不同的高、低临界电压。其次，此磁滞电路装置还包含一开关，其耦合至临界电压产生器用来接收高、低临界电压并根据一数字信号以决定其开关输出信号。另外，此磁滞电路装置并包含一比较器，用来接收开关输出信号及一参考信号并输出数字信号。
图1为一现有的比较器示意图，其正、负输入端分别为参考电压VR及输入电压VIN，而输出端为VO；图2为当输入电压VIN含有杂讯时，因而造成比较器输出电压VO误判的现象；图3为一现有的比较器的电路结构图；图4为一现有的磁滞电路装置的电路结构图；图5为一现有的磁滞电路装置中输入电压VIN、高临界电压VRH、低临界电压VRL及比较器输出的数字信号VO的关系图；
图6为在图3中现有的磁滞电路装置中临界电压产生器110的电路结构图；图7为根据本发明的一较佳实施例的磁滞电路装置的电路结构图；图8为根据本发明的一较佳实施例的磁滞电路装置的高临界电压VINH、低临界电压VINL、参考信号VR及比较器输出的数字信号VO的关系图；图9为在图7中根据本发明的一较佳实施例的磁滞电路装置中临界电压产生器210的电路结构图。
图中符号说明100 磁滞电路装置110 临界电压产生器112 第一电流源组114 第二电流源组116 缓冲器120 开关130 比较器200 磁滞电路装置210 临界电压产生器212 第一电流源214 第二电流源216 第一多路复用器218 第二多路复用器220 开关230 低通滤波器240 比较器具体实施方式
上述已将本发明的内容作一摘要说明，以下将结合附图对本发明作更进一步的详细说明。本发明所沿用的现有技术，在此仅作重点式的引用，以助本发明的阐述。而且下述文中对本发明的相关附图及其说明并不应受限于本实施例，反而其意图在涵盖有关本发明精神及在附属权利要求书的范围中所定义的发明范围所有可替代、修正的及类似的案件。
如图7所示，其为依照本发明的一较佳实施例所建构的磁滞电路装置的电路结构图。在描述此图的详细结构之前，须强调的是，此处所提供的图并非在限制本发明的范围及精神。在图7中，磁滞电路装置200包括一临界电压产生器210、一开关220、一低通滤波器230及一比较器240。此磁滞电路装置200用来接收一输入信号VIN及一参考信号VR并输出一数字信号VO。其中临界电压产生器210用来接收输入信号VIN并输出一高临界电压VINH及一低临界电压VINL。开关220耦合至临界电压产生器210，并用来接收一回馈的数字信号VO，以选择高临界电压VINH或低临界电压VINL作为其开关输出信号VT。若数字信号VO位于低电位时，开关输出信号VT为高临界电压VINH；若数字信号VO位于高电位时，则开关输出信号VT为低临界电压VINL。低通滤波器230的输入端耦合至开关220的开关输出信号VT，其输出端则连接至比较器240的一输入端，参考信号VR则连接至比较器240的另一输入端。根据参考信号VR及低通滤波器输出信号来决定比较器240输出的数字信号VO。需强调的是，在此发明中亦可不连接此低通滤波器230，而达到相同的效果。
参考图8所示，当数字信号VO为低电位时，开关输出信号VT为高临界电压VINH，然后经过低通滤波器230去除开关220的电荷注入效应(charge injection)而连接于比较器240的一输入端，再经由比较器240对高临界电压VINH及参考信号VR做一比较，当高临界电压VINH大于参考信号VR时，比较器240输出的数字信号VO继续保持低电位；当高临界电压VINH小于参考信号VR时，则数字信号VO由低电位转变为高电位。同时开关220切换输出低临界电压VINL，若低临界电压VINL有杂讯，只要杂讯小于迟滞量(VINH-VINL)，则低临界电压VINL仍小于参考信号VR，则输出的结果不受影响。因此，本发明的磁滞电路装置可有效地免除杂讯的干扰。
参考图9所示，其为临界电压产生器210的电路图。其中包含一输入的电压，此处为输入信号VIN，及两个输出的电压，分别为高临界电压VINH及低临界电压VINL。临界电压产生器210中并包含两个电流源，分别为第一电流源212及第二电流源214。另外，包含两个多路复用器，分别为第一多路复用器216及第二多路复用器218。此外，有八个电阻器R1、R2至R8串联于第一电流源212及第二电流源214之间。其中第一电流源212的输入端连接至系统的电压源(VDD)，而其输出则连接至电阻器R1-R4，其中电阻器R1、R2、R3及R4相串联，以形成一分流电路分别连接至第一多路复用器216，作为第一多路复用器216的四个不同电压值的输入，并且可经由一具有可编程(Programming)功能的第一选择控制线来选择该四个输入电压值之一作为第一多路复用器216的输出，而此输出即为高临界电压VINH。另外，输入信号VIN连接于电阻器R4的另一端及R5的一端，而R5、R6、R7及R8则互相串连至一起，电阻器R8的另一端则连接至第二电流源214的输入端，而第二电流源214的输出端则接地。R5、R6、R7及R8亦形成一分流电路分别连接至第二多路复用器218，作为第二多路复用器218的四个不同电压值的输入，并且可由一具有可编程功能的第二选择控制线来选择该四个输入电压值之一做为第二多路复用器218的输出，而此输出即为低临界电压VINL。由上述可知，本发明的磁滞电路装置提供多种不同的高、低临界电压以供选择，因此，迟滞量可随选择不同的高、低临界电压值而做调整。
此处需注意与图6不同的是本发明中临界电压产生器210接收输入信号VIN；而图6中，临界电压产生器110的输入信号为参考信号VR。本发明中迟滞量可随选择不同的高、低临界电压值而做调整。此外，在本发明中临界电压产生器210的设计要比图6的结构利用数目较少的电流源，并且未使用任何的缓冲器，因而大量减少芯片的面积及耗能程度，进而降低制造成本。
以上所述仅为本发明的具体实施例，并非用以限定本发明的保护范围；凡其它未脱离本发明所揭示的精神下所完成的等效改变或修饰，均应包含在权利要求书的范围内。
权利要求
1.一种具有调整输入信号位准的磁滞电路装置，其特征在于，包括一临界电压产生器，其一端与一输入信号耦合，其另一端有数个输出端，分别输出数个不同电压值；一开关，其一端与该临界电压产生器的数个输出端耦合，并根据一数字信号由另一端输出一开关输出信号；及一比较器，其有一第一输入端用以接收该开关输出信号，并有一第二输入端与一参考信号耦合，并由一输出端输出该数字信号。
2.如权利要求1所述的具有调整输入信号位准的磁滞电路装置，其中，上述的临界电压产生器更进一步包括一第一电流源，其一端与一电压源耦合；一第二电流源，其一端与一接地点耦合；数个串联电阻器，该数个串联电阻器的一端与该第一电流源的另一端相耦合，而该数个串联电阻器的另一端则与该第二电流源的另一端耦合，其中该数个串联电阻器更与该输入信号耦合，并将该数个串联电阻器等分成一第一串联电阻部份及一第二串联电阻部份；一第一多路复用器，其一端与该第一串联电阻部份相耦合，并可通过一第一选择控制线来选择一输出电压，作为该第一多路复用器的输出；及一第二多路复用器，其一端与该第二串联电阻部份相耦合，并可通过一第二选择控制线来选择一输出电压，作为该第二多路复用器的输出。
3.如权利要求2所述的具有调整输入信号位准的磁滞电路装置，其中，该数个串联电阻器具有相同的电阻值。
4.如权利要求2所述的具有调整输入信号位准的磁滞电路装置，其中，该第一选择控制线及该第二选择控制线可传递一可编程信号。
5.如权利要求2所述的具有调整输入信号位准的磁滞电路装置，其中，该第一多路复用器的输出为一高临界电压信号。
6.如权利要求2所述的具有调整输入信号位准的磁滞电路装置，其中，该第二多路复用器的输出为一低临界电压信号。
7.如权利要求1所述的具有调整输入信号位准的磁滞电路装置，其中，上述的参考信号为一直流电流信号。
8.如权利要求1所述的具有调整输入信号位准的磁滞电路装置，其中，当该数字信号在高电位时，该开关输出一低临界电压信号。
9.如权利要求1所述的具有调整输入信号位准的磁滞电路装置，其中，当该数字信号在低电位时，该开关输出一高临界电压信号。
10.如权利要求1所述的具有调整输入信号位准的磁滞电路装置，其中，更包括一低通滤波器连接在该开关与该比较器的第一输入端之间，用来消除该开关的电荷注入效应。
全文摘要
本发明涉及一种具有调整输入信号位准的磁滞电路装置，其中包含一临界电压产生器、一开关及一比较器，临界电压产生器接收输入信号并输出一高临界电压及一低临界电压，开关则用来接收高临界电压及低临界电压，并根据此磁滞电路装置的数字信号来决定一开关输出信号，比较器中一输入端接开关输出信号，而另一输入端则接收参考信号，最后输出此磁滞电路装置的数字信号，此磁滞电路装置借助外部电路来产生高、低临界电压位准，因此，通过选择高、低临界电压位准来去除输入信号的杂讯而解决比较器误判的问题，同时此装置的设计可缩小芯片面积并节省电路操作的功率，因而降低其制造成本。
文档编号H03K17/56GK1547325SQ200310118760
公开日2004年11月17日 申请日期2003年12月2日 优先权日2003年12月2日
发明者刘智民 申请人:威盛电子股份有限公司