比较器电路的制作方法

本发明涉及集成电路，特别涉及一种比较器电路。

背景技术：

1、比较器电路是一种常用的信号处理电路，能够将输入电压与参考电压进行比较，并将比较的结果输出，其输出的结果有逻辑高电平和逻辑低电平两种状态。在自动控制及自动测量系统中，常常将比较器电路应用于越限报警、模数转换以及各种非正弦波的产生和变化等，因而比较器电路广泛应用于通信、pc、消费、汽车和工业等领域。

2、许多应用场景下对比较器电路的响应速度有一定要求，例如在模数转换器中，比较器电路的性能能够决定模数转换器整体性能的优劣。现有技术大多采用增加功耗的方法提高比较器电路的响应速度，不仅限制了比较器电路的应用场景，还增加电路或者系统的整体功耗。

3、因此，期待一种改进的比较器电路，能够解决现有技术中响应速度快和功耗低不可兼得的问题。

技术实现思路

1、鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种响应速度快且功耗低的比较器电路。

2、根据本发明的一方面，提供一种比较器电路，包括：输入级电路，具有用于接收第一输入电压的第一输入端、用于接收第二输入电压的第二输入端以及与第一节点连接的输出端，所述输入级电路用于将所述第一输入电压和所述第二输入电压进行比较，并将比较信号提供至所述第一节点；输出级电路，与所述第一节点连接，用于根据所述第一节点的电位产生输出电压信号；以及反馈钳位电路，与所述输入级电路的第一输入端连接，用于根据所述输出电压信号对所述第一输入端反馈充电，以将所述第一输入电压钳位于预设电压范围下。

3、可选地，所述预设电压范围大于零且小于所述第二输入电压。

4、可选地，所述反馈钳位电路包括：第一晶体管，其第一端与所述输出电压信号连接，第二端与所述第一节点连接，控制端与偏置电压连接；第二晶体管，其第一端与所述输出电压信号连接，控制端与所述偏置电压连接；参考电流源，其第一端与所述第二晶体管的第二端连接，第二端接地；一电容，其第一端与所述第二晶体管和所述参考电流源的公共端连接，第二端接地；以及第三晶体管，其第一端与电源电压连接，控制端与所述电容的第一端连接，第二端与所述输入级电路的第一输入端连接，其中，所述第三晶体管导通时根据所述电源电压对所述输入级电路的第一输入端进行充电。

5、可选地，当流经所述第二晶体管的电流大于所述参考电流源的电流时，所述电容的第一端的电压上升，以导通所述第三晶体管，其中，流经所述第二晶体管的电流受控于所述输出电压信号。

6、可选地，所述输入级电路包括：第一电流源，所述第一电流源的第一端与所述电源电压连接；第四晶体管，所述第四晶体管的第一端连接至所述第一电流源的第二端，控制端即为接收所述第一输入电压的第一输入端；第五晶体管，所述第五晶体管的第一端连接至所述第一电流源的第二端，控制端即为接收所述第二输入电压的第二输入端；电流源负载，具有分别连接至所述第四晶体管和所述第五晶体管的电流端和接地端，其中，所述第五晶体管的第二端还与所述第一节点连接。可选地，所述电流源负载包括：第六晶体管，所述第六晶体管的第一端与所述第四晶体管的第二端连接，第二端接地；第七晶体管，所述第七晶体管的第一端与所述第五晶体管的第二端连接，第二端接地；其中，所述第六晶体管以及所述第七晶体管的控制端连接至所述第六晶体管的第一端。

7、可选地，所述输出级电路包括：第二电流源，所述第二电流源的第一端与所述电源电压连接；第八晶体管，所述第八晶体管的第一端与所述第二电流源的第二端连接，第二端接地，控制端连接至所述第一节点；其中，所述第八晶体管的第一端产生所述输出电压信号。

8、可选地，所述第一晶体管导通时，所述第一节点的电位被钳位在所述第八晶体管的栅源电压。

9、可选地，可通过设置所述电容的容值和/或所述参考电流源的参考电流，调整所述电容的充电电压及其电压上升速度。

10、可选地，被钳位的所述第一输入电压略小于所述第二输入电压，并且二者的差值能够使得被钳位的所述第一输入电压即使发生波动也不会达到或者超过所述第二输入电压。

11、本发明提供的比较器电路，在第一输入电压小于第二输入电压时，能够根据输出电压信号将第一输入电压反馈钳位在大于零小于第二输入电压的预设电压范围内，当第一输入电压大于第二输入电压时，第一输入电压无需从零开始升高，只需从被钳位的电平开始升高，上升至大于第二输入电压所需时间更短，输出电压信号翻转所需时间也更短，提高比较器电路的响应速度，且比较器电路没有额外功耗。

12、在一些实施例中，通过合理设置电路参数，第一输入电压被钳位在大于零小于第二输入电压的预设电压范围内，从而避免对第一输入端充电的过程中，第一输入电压大于第二输入电压导致输出电压信号误翻转的问题。

13、在一些实施例中，当第一输入电压小于第二输入电压时，反馈钳位电路将第一节点的电压钳位在第八晶体管的栅源电压，当第一输入电压大于第二输入电压时，第一节点的电压无需从零开始变化，进一步提高比较器电路的响应速度。

技术特征：

1.一种比较器电路，包括：

2.根据权利要求1所述的比较器电路，其中，所述预设电压范围大于零且小于所述第二输入电压。

3.根据权利要求1所述的比较器电路，其中，所述反馈钳位电路包括：

4.根据权利要求3所述的比较器电路，其中，当流经所述第二晶体管的电流大于所述参考电流源的电流时，所述电容的第一端的电压上升，以导通所述第三晶体管，

5.根据权利要求3所述的比较器电路，其中，所述输入级电路包括：

6.根据权利要求5所述的比较器电路，其中，所述电流源负载包括：

7.根据权利要求6所述的比较器电路，其中，所述输出级电路包括：

8.根据权利要求7所述的比较器电路，其中，所述第一晶体管导通时，所述第一节点的电位被钳位在所述第八晶体管的栅源电压。

9.根据权利要求3所述的比较器电路，可通过设置所述参考电流源的参考电流，调整所述电容第一端的电压及该电压上升速度。

10.根据权利要求1所述比较器电路，其中，被钳位的所述第一输入电压略小于所述第二输入电压，并且二者的差值能够使得被钳位的所述第一输入电压即使发生波动也不会达到或者超过所述第二输入电压。

技术总结
本发明公开了一种比较器电路，包括：输入级电路，具有用于接收第一输入电压的第一输入端、用于接收第二输入电压的第二输入端以及与第一节点连接的输出端，输入级电路用于将第一输入电压和第二输入电压进行比较，并将比较信号提供至第一节点；输出级电路，与第一节点连接，用于根据第一节点的电位产生输出电压信号；以及反馈钳位电路，与输入级电路的第一输入端连接，用于根据输出电压信号对第一输入端反馈充电，以将第一输入电压钳位于预设电压范围下，当第一输入电压大于第二输入电压时，第一输入电无需从零开始上升，只需从被钳位的电压开始上升，有效提高比较器电路的响应速度。

技术研发人员：肖飞,于翔
受保护的技术使用者：圣邦微电子（苏州）有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13