电压比较器及电子设备的制作方法

本申请涉及集成电子器件技术领域，具体而言，涉及一种电压比较器及电子设备。

背景技术：

随着集成电子技术的发展，市面上出现了各种型号的被应用于运算放大器电路、比较器电路等集成电路中的电压比较器件。目前，大多数电压比较器件存在正极电平输入引脚(in+)及负极电平输入引脚(in-)，这类电压比较器件在被应用到具体的集成电路中，且电平输入电压为零(例如，in+引脚与in-引脚处输入的电平相同，或in+引脚与in-引脚均未输入电平)时，通常会由于自身半导体特性而输出数值不确定的电平电压，影响该集成电路的功能实现。

技术实现要素：

为了克服现有技术中的上述不足，本申请的目的在于提供一种电压比较器及电子设备，其能够隐藏负极电平输入引脚，节省器件制造成本，并在电平输入电压为零时稳定输出数值确定的电平电压，以确保该电压比较器所在集成电路的功能实现。

就比较器而言，本申请实施例提供一种电压比较器，所述电压比较器包括供电输入引脚、正极电平输入引脚、接地端引脚、电平输出引脚、第一恒流源、第二恒流源、差分放大电路、镜像电流源电路、分压电路及开关导通电路；

所述差分放大电路的供电输入端经所述第一恒流源与所述供电输入引脚电性连接，其中所述供电输入引脚用于外接供电电源；

所述差分放大电路的第一电平输入端与所述正极电平输入引脚电性连接，其中所述正极电平输入引脚用于接收输入的正极信号电平；

所述分压电路的输入端与所述供电输入引脚电性连接，所述分压电路的接地端与所述接地端引脚电性连接，所述分压电路的分压输出端与所述差分放大电路的第二电平输入端电性连接，用于向所述第二电平输入端提供分压得到的电压；

所述差分放大电路的第一输出端与所述镜像电流源电路的第一输入端电性连接，所述差分放大电路的第二输出端与所述镜像电流源电路的第二输入端电性连接，所述镜像电流源电路的接地端与所述接地端引脚电性连接；

所述开关导通电路的第一输入端经所述第二恒流源与所述供电输入引脚电性连接，所述开关导通电路的第二输入端与所述镜像电流源电路的第二输入端电性连接，所述开关导通电路的接地端与所述接地端引脚电性连接，所述开关导通电路的输出端与所述电平输出引脚电性连接。

可选地，在本申请实施例中，上述差分放大电路包括正极电平比较支路及负极电平比较支路；

所述正极电平比较支路和所述负极电平比较支路各自对应的第一输入端及第二输入端均与所述第一恒流源电性连接；

所述正极电平比较支路的第三输入端与所述正极电平输入引脚电性连接；

所述负极电平比较支路的第三输入端与所述分压电路的分压输出端电性连接；

所述正极电平比较支路的输出端与所述镜像电流源电路的第一输入端电性连接，所述负极电平比较支路的输出端与所述镜像电流源电路的第二输入端电性连接。

可选地，在本申请实施例中，上述正极电平比较支路包括第一二极管、第二二极管、第一三极管及第二三极管；

所述第一二极管的阳极与所述第一三极管的基极电性连接，并与所述正极电平输入引脚电性连接；

所述第一二极管的阴极与所述第一三极管的发射极电性连接，所述第二二极管的阴极与所述第一三极管的发射极电性连接，所述第二三极管的基极与所述第一三极管的发射极电性连接，所述第一三极管的集电极接地；

所述第二二极管的阳极与所述第一恒流源电性连接，所述第二三极管的发射极与所述第一恒流源电性连接，所述第二三极管的集电极与所述镜像电流源电路的第一输入端电性连接。

可选地，在本申请实施例中，上述负极电平比较支路包括第三二极管、第四二极管、第三三极管及第四三极管；

所述第三二极管的阳极与所述第三三极管的基极电性连接，并与所述分压电路的分压输出端电性连接；

所述第三二极管的阴极与所述第三三极管的发射极电性连接，所述第四二极管的阴极与所述第三三极管的发射极电性连接，所述第四三极管的基极与所述第三三极管的发射极电性连接，所述第三三极管的集电极接地；

所述第四二极管的阳极与所述第一恒流源电性连接，所述第四三极管的发射极与所述第一恒流源电性连接，所述第四三极管的集电极与所述镜像电流源电路的第二输入端电性连接。

可选地，在本申请实施例中，上述第一三极管、所述第二三极管、所述第三三极管及所述第四三极管均为pnp型三极管。

可选地，在本申请实施例中，上述镜像电流源电路包括第五三极管及第六三极管；

所述第五三极管的集电极与所述第二三极管的集电极电性连接，所述第五三极管的基极与所述第五三极管的集电极电性连接；

所述第六三极管的集电极与所述第四三极管的集电极电性连接，所述第六三极管的基极与所述第五三极管的基极电性连接；

所述第五三极管的发射极与所述第六三极管的发射极均与所述接地端引脚电性连接。

可选地，在本申请实施例中，上述开关导通电路包括第七三极管及第八三极管；

所述第七三极管的基极经所述第二恒流源与所述供电输入引脚电性连接；

所述第七三极管的集电极与所述电平输出引脚电性连接；

所述第八三极管的集电极与所述第七三极管的基极电性连接，所述第八三极管的基极与所述第六三极管的集电极电性连接；

所述第七三极管的发射极与所述第八三极管的发射极电性连接，并与所述接地端引脚电性连接。

可选地，在本申请实施例中，上述第五三极管、所述第六三极管、所述第七三极管及所述第八三极管均为npn型三极管。

可选地，在本申请实施例中，上述分压电路包括第一分压电阻及第二分压电阻；

所述第一分压电阻的一端与所述供电输入引脚电性连接，所述第一分压电阻的另一端与所述第二分压电阻的一端电性连接，所述第二分压电阻的另一端与所述接地端引脚电性连接，其中所述第二分压电阻的连接所述第一分压电阻的一端与所述差分放大电路的第二电平输入端电性连接。

就设备而言，本申请实施例提供一种电子设备，所述电子设备包括任意一种上述的电压比较器。

相对于现有技术而言，本申请具有以下有益效果：

本申请通过将差分放大电路的供电输入端经第一恒流源与供电输入引脚电性连接，将差分放大电路的第一电平输入端与正极电平输入引脚电性连接，将分压电路的输入端与供电输入引脚电性连接，将分压电路的分压输出端与差分放大电路的第二电平输入端电性连接，将分压电路的接地端与接地端引脚电性连接，而后将差分放大电路的第一输出端镜像电流源电路的第一输入端电性连接，将差分放大电路的第二输出端与镜像电流源电路的第二输入端电性连接，将镜像电流源电路的接地端与接地端引脚电性连接，并将开关导通电路的第一输入端经第二恒流源与供电输入引脚电性连接，将开关导通电路的第二输入端与镜像电流源电路的第二输入端电性连接，将开关导通电路的接地端与接地端引脚电性连接，最后将开关导通电路的输出端与电平输出引脚电性连接，从而得到隐藏了负极电平输入引脚的电压比较器，节省制造成本。本申请提供的电压比较器在被应用到集成电路中，且该电压比较器的正极电平输入引脚处输入的电压为零时，由供电输入引脚接入的供电电压直接通过所述分压电路向该差分放大电路的第二电平输入端提供数值固定的电压，使该电压比较器在所述电平输出引脚处稳定输出数值确定的电平电压，从而确保该电压比较器所在集成电路的功能实现。

为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举本申请较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对本申请保护范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请实施例提供的电压比较器的示意图之一；

图2为本申请实施例提供的电压比较器的示意图之二；

图3为本申请实施例提供的电压比较器的示意图之三；

图4为本申请实施例提供的电压比较器的示意图之四；

图5为本申请实施例提供的电压比较器的示意图之五；

图6为本申请实施例提供的电压比较器的示意图之六。

图标：100-电压比较器；110-差分放大电路；120-镜像电流源电路；130-分压电路；140-开关导通电路；111-正极电平比较支路；112-负极电平比较支路。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

下面结合附图，对本申请的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

请参照图1，是本申请实施例提供的电压比较器100的示意图之一。在本申请实施例中，所述电压比较器100通过隐藏现有比较器件中的负极电平输入引脚(in-)来节省制造成本，并可在电平输入电压为零时稳定输出数值确定的电平电压，从而确保应用有该电压比较器100的集成电路能够正常实现其功能。其中，所述电压比较器100包括供电输入引脚vin、正极电平输入引脚in+、接地端引脚gnd、电平输出引脚out、第一恒流源i1、第二恒流源i2、差分放大电路110、镜像电流源电路120、分压电路130及开关导通电路140。

在本实施例中，所述差分放大电路110的供电输入端经所述第一恒流源i1与所述供电输入引脚vin电性连接，其中所述供电输入引脚vin用于外接供电电源以接收外部输入的供电电压，所述差分放大电路110用于克服零点漂移。在本实施例的一种实施方式中，所述供电输入引脚vin外接5v的供电电压。

在本实施例中，所述差分放大电路110的第一电平输入端与所述正极电平输入引脚in+电性连接，其中所述正极电平输入引脚in+用于接收输入的正极信号电平。

在本实施例中，所述分压电路130的输入端与所述供电输入引脚vin电性连接，所述分压电路130的接地端与所述接地端引脚gnd电性连接，所述分压电路130的分压输出端与所述差分放大电路110的第二电平输入端电性连接。当所述电压比较器100被接入到集成电路中时，所述供电输入引脚vin接入的供电电压将直接被所述分压电路130进行分压，并由该分压电路130向该差分放大电路110的第二电平输入端提供分压得到的电压。

在本实施例中，所述差分放大电路110的第一输出端与所述镜像电流源电路120的第一输入端电性连接，所述差分放大电路110的第二输出端与所述镜像电流源电路120的第二输入端电性连接，所述镜像电流源电路120的接地端与所述接地端引脚gnd电性连接。其中，所述差分放大电路110的第一输出端与所述第一电平输入端对应，所述差分放大电路110的第二输出端与所述第二电平输入端对应，所述镜像电流源电路120用于针对不同放大级提供合适的偏置电流，以确定每个放大级所对应的静态工作点。

在本实施例中，所述开关导通电路140的第一输入端经所述第二恒流源i2与所述供电输入引脚vin电性连接，所述开关导通电路140的第二输入端与所述镜像电流源电路120的第二输入端电性连接，所述开关导通电路140的接地端与所述接地端引脚gnd电性连接，所述开关导通电路140的输出端与所述电平输出引脚out电性连接，以使所述开关导通电路140根据正极信号电平电压与所述分压电路130提供的电压之间的偏置情况，从所述电平输出引脚out处输出合适数值的电平电压。

在本实施例中，当所述电压比较器100被应用于集成电路中，且该电压比较器100的正极电平输入引脚in+处输入的电压为零时，所述供电输入引脚vin接入的供电电压将直接被所述分压电路130进行分压，并由该分压电路130向该差分放大电路110的第二电平输入端提供分压得到的电压。此时所述镜像电流源电路120将只受从所述差分放大电路110的第二输出端输出的电压影响，同时该差分放大电路110的第二输出端也将直接向所述开关导通电路140输出数值确定的电压，使所述开关导通电路140接收到的电平电压数值固定，从而在所述电平输出引脚out处稳定输出数值确定的电平电压，确保应用有该电压比较器100的集成电路能够正常实现其功能。

可选地，请参照图2，是本申请实施例提供的电压比较器100的示意图之二。在本申请实施例中，所述差分放大电路110包括正极电平比较支路111及负极电平比较支路112。

其中，所述正极电平比较支路111和所述负极电平比较支路112各自对应的第一输入端及第二输入端均与所述第一恒流源i1电性连接，即所述正极电平比较支路111的第一输入端及第二输入端与所述负极电平比较支路112的第一输入端及第二输入端相互连接以作为所述差分放大电路110的供电输入端。

所述正极电平比较支路111的第三输入端与所述正极电平输入引脚in+电性连接，以将所述正极电平比较支路111的第三输入端作为所述第一电平输入端。

所述负极电平比较支路112的第三输入端与所述分压电路130的分压输出端电性连接，以将所述负极电平比较支路112的第三输入端作为所述第二电平输入端。

所述正极电平比较支路111的输出端与所述镜像电流源电路120的第一输入端电性连接，以将所述正极电平比较支路111的输出端作为所述差分放大电路110的第一输出端。

所述负极电平比较支路112的输出端与所述镜像电流源电路120的第二输入端电性连接，以将所述负极电平比较支路112的输出端作为所述差分放大电路110的第二输出端。

可选地，请参照图3，是本申请实施例提供的电压比较器100的示意图之三。在本申请实施例中，所述正极电平比较支路111包括第一二极管d1、第二二极管d2、第一三极管q1及第二三极管q2。

所述第一二极管d1的阳极与所述第一三极管q1的基极电性连接，并与所述正极电平输入引脚in+电性连接。其中，所述第一二极管d1的阳极与所述第一三极管q1的基极相互连接形成所述正极电平比较支路111的第三输入端。

所述第一二极管d1的阴极与所述第一三极管q1的发射极电性连接，所述第二二极管d2的阴极与所述第一三极管q1的发射极电性连接，所述第二三极管q2的基极与所述第一三极管q1的发射极电性连接，所述第一三极管q1的集电极接地。

所述第二二极管d2的阳极与所述第一恒流源i1电性连接，以将所述第二二极管d2的阳极作为所述正极电平比较支路111的第一输入端。

所述第二三极管q2的发射极与所述第一恒流源i1电性连接，以将所述第二三极管q2的发射极作为所述正极电平比较支路111的第二输入端。

所述第二三极管q2的集电极与所述镜像电流源电路120的第一输入端电性连接，以将所述第二三极管q2的集电极作为所述正极电平比较支路111的输出端。

在本申请实施例中，所述负极电平比较支路112包括第三二极管d3、第四二极管d4、第三三极管q3及第四三极管q4。

其中，所述第三二极管d3的阳极与所述第三三极管q3的基极电性连接，并与所述分压电路130的分压输出端电性连接。其中，所述第三二极管d3的阳极与所述第三三极管q3的基极相互连接形成所述负极电平比较支路112的第三输入端。

所述第三二极管d3的阴极与所述第三三极管q3的发射极电性连接，所述第四二极管d4的阴极与所述第三三极管q3的发射极电性连接，所述第四三极管q4的基极与所述第三三极管q3的发射极电性连接，所述第三三极管q3的集电极接地。

所述第四二极管d4的阳极与所述第一恒流源i1电性连接，以将所述第四二极管d4的阳极作为所述负极电平比较支路112的第一输入端。

所述第四三极管q4的发射极与所述第一恒流源i1电性连接，以将所述第四三极管q4的发射极作为所述负极电平比较支路112的第二输入端。

所述第四三极管q4的集电极与所述镜像电流源电路120的第二输入端电性连接，以将所述第四三极管q4的集电极作为所述负极电平比较支路112的输出端。

在本实施例中，所述第一三极管q1、所述第二三极管q2、所述第三三极管q3及所述第四三极管q4均为pnp型三极管。

可选地，请参照图4，是本申请实施例提供的电压比较器100的示意图之四。在本申请实施例中，所述镜像电流源电路120包括第五三极管q5及第六三极管q6。

所述第五三极管q5的集电极与所述第二三极管q2的集电极电性连接，所述第五三极管q5的基极与所述第五三极管q5的集电极电性连接，所述第六三极管q6的集电极与所述第四三极管q4的集电极电性连接，所述第六三极管q6的基极与所述第五三极管q5的基极电性连接。所述第五三极管q5的发射极与所述第六三极管q6的发射极均与所述接地端引脚gnd电性连接。其中，所述镜像电流源电路120通过所述第五三极管q5的集电极与所述第五三极管q5的基极相互连接形成对应的第一输入端，所述镜像电流源电路120将所述第六三极管q6的集电极作为对应的第二输入端，所述镜像电流源电路120通过所述第五三极管q5的发射极与所述第六三极管q6的发射极相互连接形成对应的接地端。

可选地，请参照图5，是本申请实施例提供的电压比较器100的示意图之五。在本申请实施例中，所述开关导通电路140包括第七三极管q7及第八三极管q8。

其中，所述第七三极管q7的基极经所述第二恒流源i2与所述供电输入引脚vin电性连接，以将所述第七三极管q7的基极作为所述开关导通电路140的第一输入端。

所述第七三极管q7的集电极与所述电平输出引脚out电性连接，以将所述第七三极管q7的集电极作为所述开关导通电路140的输出端。

所述第八三极管q8的集电极与所述第七三极管q7的基极电性连接，所述第八三极管q8的基极与所述第六三极管q6的集电极电性连接，以将所述第八三极管q8的基极作为所述开关导通电路140的第二输入端。

所述第七三极管q7的发射极与所述第八三极管q8的发射极电性连接，并与所述接地端引脚gnd电性连接，以将相互连接的所述第七三极管q7的发射极与所述第八三极管q8的发射极，作为所述开关导通电路140的接地端。

在本实施例中，所述第五三极管q5、所述第六三极管q6、所述第七三极管q7及所述第八三极管q8均为npn型三极管。

可选地，请参照图6，是本申请实施例提供的电压比较器100的示意图之六。在本申请实施例中，所述分压电路130包括第一分压电阻r1及第二分压电阻r2。

其中，所述第一分压电阻r1的一端与所述供电输入引脚vin电性连接，所述第一分压电阻r1的另一端与所述第二分压电阻r2的一端电性连接，所述第二分压电阻r2的另一端与所述接地端引脚gnd电性连接，其中所述第二分压电阻r2的连接所述第一分压电阻r1的一端与所述差分放大电路110的第二电平输入端电性连接。此时，所述分压电路130将所述第一分压电阻r1的连接所述供电输入引脚vin的一端作为对应的输入端，将所述第二分压电阻r2的连接所述接地端引脚gnd的一端作为对应的接地端，将所述第二分压电阻r2的连接所述第一分压电阻r1的一端作为对应的分压输出端。

本申请提供一种电子设备，所述电子设备包括上述的电压比较器100，所述电子设备通过应用有所述电压比较器100的集成电路，实现其具体的功能。

综上所述，本申请通过将差分放大电路的供电输入端经第一恒流源与供电输入引脚电性连接，将差分放大电路的第一电平输入端与正极电平输入引脚电性连接，将分压电路的输入端与供电输入引脚电性连接，将分压电路的分压输出端与差分放大电路的第二电平输入端电性连接，将分压电路的接地端与接地端引脚电性连接，而后将差分放大电路的第一输出端镜像电流源电路的第一输入端电性连接，将差分放大电路的第二输出端与镜像电流源电路的第二输入端电性连接，将镜像电流源电路的接地端与接地端引脚电性连接，并将开关导通电路的第一输入端经第二恒流源与供电输入引脚电性连接，将开关导通电路的第二输入端与镜像电流源电路的第二输入端电性连接，将开关导通电路的接地端与接地端引脚电性连接，最后将开关导通电路的输出端与电平输出引脚电性连接，从而得到隐藏了负极电平输入引脚的电压比较器，节省制造成本。本申请提供的电压比较器在被应用到集成电路中，且该电压比较器的正极电平输入引脚处输入的电压为零时，由供电输入引脚接入的供电电压直接通过所述分压电路向该差分放大电路的第二电平输入端提供数值固定的电压，使该电压比较器在所述电平输出引脚处稳定输出数值确定的电平电压，从而确保该电压比较器所在集成电路的功能实现。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。