比较电路、集成电路和电子设备的制作方法

1.本技术涉及微电子技术领域，尤其涉及比较电路、集成电路和电子设备。


背景技术：

2.比较电路被广泛应用于各种模拟电路中，例如bms(battery management system，电池管理)系统。比较电路常用于将输入信号与一个或多个预设的阈值信号进行比较。目前常见的比较电路由于器件的尺寸或电阻的不匹配，不可避免地会引入失调电压，失调电压被加载在最终被比较的信号上，影响输入比较电路的输入信号和阈值信号的比较结果，导致比较电路可能得到错误的比较结果。如何在比较电路引入失调电压的情况下防止误判，是本领域亟待解决的技术问题之一。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本技术实施例提供了比较电路、集成电路和电子设备，以解决比较电路在失调电压存在的情况下容易误判的问题。
4.根据本技术的一方面，提供了一种比较电路，包括：
5.采样模块，包括第一电容单元和第二电容单元，用于采样输入电压和参考电压，并根据输入电压和参考电压进行充电；
6.开关网络，与第一电容单元和第二电容单元分别连接，用于通过开关切换断开第一电容单元和第二电容单元的充电回路，并改变第一电容单元的第一端的电压和第二电容单元的第一端的电压；
7.比较模块，包括第一输入端和第二输入端，第一输入端连接于第一电容单元的第二端，第二输入端连接于第二电容单元第二端，比较模块用于在开关网络进行开关切换后，对第一输入端的电压和第二输入端的电压进行比较。
8.作为一些实施例，在开关网络进行开关切换前，比较模块的第一输入端和第二输入端分别接收第一参考电压；
9.在开关网络进行开关切换后，比较模块的第一输入端和第二输入端分别断开第一参考电压。
10.作为一些实施例，开关网络包括第一开关单元、第二开关单元、第三开关单元和第四开关单元；
11.第一开关单元和第三开关单元分别用于选择接收第一输入电压或第二输入电压，第二开关单元和第四开关单元分别用于选择接收第二参考电压或第三参考电压；
12.第一电容单元包括第一电容和第二电容，第一电容的第一极板连接于第一开关单元，第二电容的第一极板连接于第二开关单元，第一电容的第二极板和第二电容的第二极板连接于比较模块的第一输入端；
13.第二电容单元包括第三电容和第四电容，第三电容的第一极板连接于第三开关单元，第四电容的第一极板连接于第四开关单元，第三电容的第二极板和第四电容的第二极
板连接于比较模块的第二输入端；
14.其中，在开关网络进行开关切换前，第一开关单元选择接收第一输入电压，第二开关单元选择接收第二参考电压，第三开关单元选择接收第二输入电压，第四开关单元选择接收第三参考电压；
15.在开关网络进行开关切换后，第一开关单元选择接收第二输入电压，第二开关单元选接收第三参考电压，第三开关单元选择接收第一输入电压，第四开关单元选择接收第二参考电压。
16.作为一些实施例，开关网络还包括第五开关单元、第六开关单元，第五开关单元和第六开关单元分别用于选择接收第三输入电压或第四输入电压；
17.第一电容单元还包括第五电容，第五电容的第一极板连接于第五开关单元，第五电容的第二极板连接于比较模块的第一输入端；
18.第二电容单元还包括第六电容，第六电容的第一极板连接于第六开关单元，第六电容的第二极板连接于比较模块的第二输入端；
19.其中，第一开关单元和第三开关单元分时工作，在开关网络进行开关切换前，第一开关单元选择接收第一输入电压或第五开关单元选择接收第三输入电压；
20.在开关网络进行开关切换后，第一开关单元选择接收第二输入电压或第六开关单元选择接收第四输入电压。
21.作为一些实施例，开关网络包括第一开关单元和第二开关单元，第一开关单元用于选择性接收第一输入电压或第二输入电压，第二开关单元用于选择性接收第二参考电压或第三参考电压；
22.第一电容单元包括第一电容，第一电容的第一极板连接于第一开关单元；
23.第二电容单元包括第二电容，第二电容的第一极板连接于第二开关单元；
24.其中，在开关网络进行开关切换前，第一开关单元选择接收第一输入电压，第二开关单元选择接收第二参考电压；
25.在开关网络进行开关切换后，第一开关单元选择接收第二输入电压，第二开关单元选择接收第三参考电压。
26.作为一些实施例，开关网络包括第一开关单元和第二开关单元，第一开关单元用于选择性接收第一输入电压或第二参考电压，第二开关单元用于选择性接收第二输入电压或第三参考电压；
27.第一电容单元包括第一电容，第一电容的第一极板连接于第一开关单元；
28.第二电容单元包括第二电容，第二电容的第一极板连接于第二开关单元；
29.其中，在开关网络进行开关切换前，第一开关单元选择接收第一输入电压，第二开关单元选择接收第二输入电压；
30.在开关网络进行开关切换后，第一开关单元选择接收第二参考电压，第二开关单元选择接收第三参考电压。
31.作为一些实施例，开关网络包括第一开关单元和第二开关单元，第一开关单元和第二开关单元分别用于选择性接收单端输入电压或第二参考电压或第三参考电压；
32.第一电容单元包括第一电容，第一电容的第一极板连接于第一开关单元；
33.第二电容单元包括第二电容，第二电容的第一极板连接于第二开关单元；
34.其中，在开关网络进行开关切换前，第一开关单元选择接收单端输入电压，第二开关单元选择接收第二参考电压或第三参考电压；
35.在开关网络进行开关切换后，第一开关单元选择接收第二参考电压或第三参考电压，第二开关单元选择接收单端输入电压。
36.作为一些实施例，第一电容单元或第二电容单元包括至少一个可调电容。
37.作为一些实施例，第一电容单元和第二电容单元分别包括至少一个可调电容。
38.作为一些实施例，第一电容单元的容值和第二电容单元的容值相同。
39.作为一些实施例，比较模块包括第一运算放大器和共模反馈电路；开关网络还包括第一反馈开关和第二反馈开关；
40.第一运算放大器的同相输入端与第一电容单元的第二端连接，第一运算放大器的反相输入端与第二电容单元的第二端连接；
41.第一运算放大器的同相输出端通过第一反馈开关与反相输入端相连；第一运算放大器的反相输出端通过第二反馈开关与同相输入端相连；
42.共模反馈电路用于将第一运算放大器的同相输出端的电压和反相输出端的电压的共模电压调整为第一参考电压；
43.其中，在开关网络进行开关切换后，第一反馈开关和第二反馈开关断开。
44.作为一些实施例，共模负反馈电路还包括第二运算放大器；
45.第二运算放大器用于根据第一运算放大器的同相输出端及反相输出端的电压和第一参考电压，生成调节信号，并将调节信号输出到第一运算放大器的共模反馈点，以将第一运算放大器的同相输出端的电压和反相输出端的电压的共模电压调整为第一参考电压。
46.作为一些实施例，比较模块还包括锁存器；
47.在第一开关和第二开关断开时，第一运算放大器用于对第一输入端输入的第一电压和第二输入端输入的第二电压进行放大，将放大后的第一电压和放大后的第二电压输出至锁存器；
48.锁存器用于锁存放大后的第一电压和放大后的第二电压，对锁存的两个电压信号进行比较，并输出比较结果。
49.根据本技术的另一方面，提供了一种集成电路，包括上述任一项的比较电路。
50.根据本技术的另一方面，提供了一种电子设备，包括上述的集成电路。
51.本技术实施例中提供的一个或多个技术方案，能够利用电容通过充电的方式储存失调电压对应的电荷，根据电荷生成电容的极板电压，在进行比较时利用极板电压抵消失调电压对被比较的信号造成的电压偏移，从而解决失调电压导致误判的问题。
附图说明
52.在下面结合附图对于示例性实施例的描述中，本技术的更多细节、特征和优点被公开，在附图中：
53.图1a示出了根据本技术示例性实施例的一种比较电路的原理图；
54.图1b示出了根据本技术示例性实施例的又一种比较电路的原理图；
55.图2示出了根据本技术示例性实施例的另一种比较电路的原理图；
56.图3a示出了根据本技术示例性实施例的另一种比较电路的原理图；
57.图3b示出了根据本技术示例性实施例的另一种比较电路的原理图；
58.图4示出了根据本技术示例性实施例的另一种比较电路的原理图；
59.图5示出了根据本技术示例性实施例的另一种比较电路的原理图。
具体实施方式
60.下面将参照附图更详细地描述本技术的实施例。虽然附图中显示了本技术的某些实施例，然而应当理解的是，本技术可以通过各种形式来实现，而且不应该被解释为限于这里阐述的实施例，相反提供这些实施例是为了更加透彻和完整地理解本技术。应当理解的是，本技术的附图及实施例仅用于示例性作用，并非用于限制本技术的保护范围。
61.应当理解，本技术的方法实施方式中记载的各个步骤可以按照不同的顺序执行，和/或并行执行。此外，方法实施方式可以包括附加的步骤和/或省略执行示出的步骤。本技术的范围在此方面不受限制。
62.本文使用的术语“包括”及其变形是开放性包括，即“包括但不限于”。术语“基于”是“至少部分地基于”。术语“一个实施例”表示“至少一个实施例”；术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”；术语“一些实施例”表示“至少一些实施例”。其他术语的相关定义将在下文描述中给出。需要注意，本技术中提及的“第一”、“第二”等概念仅用于对不同的装置、模块或单元进行区分，并非用于限定这些装置、模块或单元所执行的功能的顺序或者相互依存关系。
63.需要注意，本技术中提及的“一个”、“多个”的修饰是示意性而非限制性的，本领域技术人员应当理解，除非在上下文另有明确指出，否则应该理解为“一个或多个”。
64.本技术实施方式中的多个装置之间所交互的消息或者信息的名称仅用于说明性的目的，而并不是用于对这些消息或信息的范围进行限制。
65.以下参照附图描述本技术的方案，图1a示出了根据本技术示例性实施例的比较电路的原理框图，该比较电路包括采样模块1、开关网络2和比较模块3：
66.采样模块1，包括第一电容单元11和第二电容单元12，用于采样输入电压和参考电压，并根据输入电压和参考电压进行充电；
67.开关网络2，与第一电容单元11和第二电容单元12分别连接，用于通过开关切换断开第一电容单元11和第二电容单元12的充电回路，并改变第一电容单元11的第一端的电压和第二电容单元12的第一端的电压；
68.比较模块3，包括第一输入端和第二输入端，第一输入端连接于第一电容单元11的第二端，第二输入端连接于第二电容单元12第二端，比较模块3用于在开关网络2进行开关切换后，对第一输入端的电压和第二输入端的电压进行比较。
69.其中，本技术示例性实施例的比较电路的工作可以包括采样阶段和比较阶段。
70.在开关网络进行开关切换前，比较电路处于采样阶段，通过输入电压和参考电压对第一电容单元11、第二电容单元12充电，以实现对输入电压和参考电压的采样。
71.在开关切换进行开关切换后，比较电路处于判决阶段，比较模块3对第一输入端和第二输入端的电压进行比较。
72.由于开关切换后，第一电容单元11和第二电容单元12的充电回路被切断，而且第一电容单元11的第一端的电压和第二电容单元12的第一端的电压均发生改变，使得第一电
容单元11的第二端的电压(即比较模块3的第一输入端的电压)和第二电容单元12的第二端的电压(即比较模块3的第二输入端的电压)也随之发生改变，因此判决阶段比较模块3是对第一输入端和第二输入端改变后的电压进行比较。
73.本技术实施例中，比较模块3的第一输入端和第二输入端分别连接有对应的电容单元，能够存储失调电压，通过开关网络切断电容单元的充电回路，并利用电容单元在开关切换前后的电荷守恒，抵消失调电压对比较模块的阈值的影响，从而避免对输入信号和阈值信号的比较结果造成影响，解决由于失调电压导致的比较器误判问题。
74.在一些应用场景下，本技术实施例的比较电路可以应用于bms系统，可以用于确定电池的电量。电池在存储有不同的电量时，输出的电压在不同的电压阈值(即参考电压)范围内，通过将电池输出的电压与多个电压阈值进行比较，能够确定电池中存储的大致电量。
75.在一些实施例中，上述参考电压包括第一参考电压。在开关网络2进行开关切换前，比较模块3的第一输入端和第二输入端分别接收第一参考电压；在开关网络2进行开关切换后，比较模块3的第一输入端和第二输入端分别断开第一参考电压。通过断开对第一参考电压的接收，从而断开所述第一电容单元和所述第二电容单元的充电回路，使得第一电容单元的第二端的电压和所述第二电容单元的第二端的电压分别发生变化。
76.作为一种实施方式，比较电路可以包括运算放大电路，用于在比较之前对输入电压进行放大。可以利用运算放大电路的输出共模电压作为第一参考电压。
77.作为一些实施例，比较模块3包括第一运算放大器和共模反馈电路；开关网络2还包括第一反馈开关和第二反馈开关；第一运算放大器的同相输入端与第一电容单元11的第二端连接，第一运算放大器的反相输入端与第二电容单元12的第二端连接；第一运算放大器的同相输出端通过第一反馈开关与反相输入端相连；第一运算放大器的反相输出端通过第二反馈开关与同相输入端相连；共模反馈电路用于将第一运算放大器的同相输出端的电压和反相输出端的电压的共模电压调整为第一参考电压；其中，在开关网络2进行开关切换后，第一反馈开关和第二反馈开关断开。
78.具体地，运算放大器能够在进行比较前，对用于比较的电压信号进行放大，因而提高比较的准确度。共模反馈电路的作用是为运算放大器提供稳定的输出共模电压，从而在第一反馈开关和第二反馈开关导通时，为第一电容单元11和第二电容单元12充电提供充电回路。第一电容单元11的第二端的电压即第一运算放大器的同相输入端的电压，第二电容单元12的第二端的电压即第一运算放大器的反相输入端的电压。共模负反馈电路用于使第一运算放大器的同相输入端的电压和反相输入端的电压调整为第一参考电压，则可以让第一电容单元11根据第一输入电压与第一参考电压的压差充电，第二电容单元12根据第二输入电压与第一参考电压的压差充电。开关网络2进行开关切换后，可以断开共模反馈电路，断开充电回路。
79.在一些实施例中，如图2所示，共模负反馈电路还包括第二运算放大器；第二运算放大器用于根据第一运算放大器的同相输出端及反相输出端的电压和第一参考电压，生成调节信号，并将调节信号输出到第一运算放大器的共模反馈点，以将第一运算放大器的同相输出端的电压和反相输出端的电压的共模电压调整为第一参考电压。
80.本技术实施例提供一种共模反馈电路能够稳定地生成共模信号，通过本实施例生成的共模信号更准确，利用该共模信号采样输入电压和参考电压更准确，因而比较电路的
比较结果更准确。
81.在一些实施例中，比较模块3还包括锁存器；在第一开关和第二开关断开时，第一运算放大器用于对第一输入端输入的第一电压和第二输入端输入的第二电压进行放大，将放大后的第一电压和放大后的第二电压输出至锁存器；锁存器用于锁存放大后的第一电压和放大后的第二电压，对锁存的两个电压信号进行比较，并输出比较结果。
82.具体地，开关网络2进行开关切换后，第一电容单元11和第二电容单元12的充电回路是断开的，因而第一电容单元11和第二电容单元12中的电荷是守恒的，并且第一运算放大器工作在开环放大状态下，可以对第一输入端和第二输入端输入的电压进行放大，然后由后级的锁存器对放大后的信号进行锁存和比较。
83.可选地，待比较的输入电压可以是差分信号，也可以是单端信号。比较电路所使用的参考电压还包括第二参考电压和第三参考电压。其中第二参考电压和第三参考电压中的任意一个可以为阈值电压vref，另一个为参考地电压gnd。为了便于说明，以下均以第二参考电压为vref、第三参考电压为gnd为例，
84.结合附图对本技术实施例的比较电路进行详细说明。
85.1.输入电压为差分信号
86.在一些实施例中，如图1a所示，开关网络2包括第一开关单元21和第二开关单元22，第一开关单元21用于选择性接收第一输入电压srp或第二输入电压srn，第二开关单元用于选择性接收第二参考电压或第三参考电压；第一电容单元11包括第一电容111，第一电容111的第一极板连接于第一开关单元21；第二电容单元12包括第二电容，第二电容的第一极板连接于第二开关单元；其中，在开关网络2进行开关切换前，第一开关单元21选择接收第一输入电压，第二开关单元22选择接收第二参考电压；在开关网络2进行开关切换后，第一开关单元21选择接收第二输入电压，第二开关单元22选择接收第三参考电压。
87.其中，第一输入电压srp和第二输入电压srn构成了一对差分的输入电压，待比较的对象为srp与srn的差值，即srp-srn。第二参考电压可以是阈值电压vref，第三参考电压可以是地电压gnd。阈值电压是可以更改的，这样比较电路可以用于判断输入电压与不同的阈值电压之间的关系。图1a中的比较电路通过一个电容采样输入电压，通过另一个电容采样参考电压。
88.具体地，在图1a中，在采样阶段，通过控制开关网络2，分别形成对第一电容单元11和第二电容单元12进行充电的充电回路。例如图1a中，在对电容充电的时候，clk_p的控制信号控制对应的开关导通，clk_n的控制信号控制对应的开关断开。此时，第一电容单元11的第一端用于接收第一输入电压srp，第二电容单元12的第一端用于接收第二参考电压vref；另外，第二端的电压运算放大器的反馈环路导通，使得运算放大器的第一输入端和第二输入端的电压均等于运算放大器的输出共模电压vcm，即第一电容单元11的第二端的电压和第二电容单元12的第二端的电压等于运算放大器的输出共模电压vcm。因此，在不考虑失调电压的情况下，第一电容单元11的第二端的电荷量为(vcm-srp)c1，第二电容单元12的第二端的电荷量为(vcm-vref)c2。其中，c1为第一电容单元11的容值，c2为第一电容单元11的容值。
89.其中，clk_p对应的开关和clk_n对应的开关不同时导通。例如，当clk_p对应的开关和clk_n对应的开关均通过同种类型的mos管实现时，clk_p的控制信号和clk_n可以是两
个不交叠的时钟信号，即当clk_p是高电平时，clk_n是低电平；当clk_p是低电平时，clk_n是高电平。
90.采样阶段结束后，通过控制开关网络2，断开对电容的充电回路，利用电荷守恒的原理，使得电容形成新的极板电压，即第一电容单元11的第二端的电压和第二电容单元12的第二端的电压发生变化。新的极板电压与受失调电压影响后的输入电压和参考电压相关。
91.在判决阶段，例如图1a中，开关切换后clk_p的控制信号控制对应的开关断开，clk_n的控制信号控制对应的开关导通，使得第一电容单元11的第一端接收第二输入电压srn，第二电容单元12的第一端接收第三参考电压gnd。
92.将开关切换后运算放大器的第一输入端的电压记为vp，开关切换后运算放大器的第二输入端的电压记为vn。则第一电容单元11的第二端的电荷量为(vp-srn)c1，第二电容单元12的第二端的电荷量为(vn-gnd)c2。
93.由于开关网络2中的开关切换后，断开电容的充电回路，因而开关切换前后电容中的电荷守恒。因此图1a中，在不考虑失调电压的情况下，开关变换前后满足以下公式：
94.(vcm-srp)c1＝(vp-srn)c1；
95.(vcm-vref)c2＝(vn-gnd)c2。
96.其中，gnd＝0，根据以上公式可以得到：
97.vp＝vcm-(srp-srn)；
98.vn＝vcm-vref；
99.vp-vn＝vref-(srp-srn)。
100.在不考虑失调电压的情况下，当vp-vn＝0时，比较器的输出发生翻转，即当vp-vn＝0时，srp-srn的值为比较器的阈值，即比较器的阈值等于vref。
101.实际应用时，由于存在失调电压vos，比较器的输出在vp-vn＝vos时才发生翻转，因此当vp-vn＝vos时，srp-srn的值才是比较器的实际阈值。
102.为了方便说明，将失调电压vos的影响等效作用于比较模块的第一输入端，则开关变换前后满足以下公式：
103.(vcm-srp
±
vos)c1＝(vp-srn)c1；
104.(vcm-vref)c2＝(vn-gnd)c2。
105.令gnd＝0，根据以上公式可以得到：
106.vp＝vcm-(srp-srn)+vos；
107.vn＝vcm-vref；
108.vp-vn＝vref-(srp-srn)+vos。
109.当vp-vn＝vos时，srp-srn＝vref，即比较器的阈值仍然等于vref，避免了失调电压vos对比较器的阈值电压的影响。
110.由于本技术实施例能够通过电容将比较电路的失调电压对应的电荷存储起来，在比较电路的判决阶段，利用电容的电荷守恒和电压变化，抵消比较电路的失调电压对比较结果的影响，因而能够得到更准确的比较结果。
111.当输入电压为差分信号时，比较电路也可以有其他输入信号的方式。
112.在一些实施例中，如图1b所示，开关网络2包括第一开关单元21和第二开关单元
22，第一开关单元21用于选择性接收第一输入电压srp或第二参考电压vref，第二开关单元22用于选择性接收第二输入电压srn或第三参考电压gnd；第一电容单元11为一个电容，第一电容单元11的电容的第一极板连接于第一开关单元21；第二电容单元12为一个电容，第一电容单元12的电容的第一极板连接于第二开关单元22；其中，在开关网络2进行开关切换前，第一开关单元21选择接收第一输入电压，第二开关单元22选择接收第二输入电压；在开关网络2进行开关切换后，第一开关单元21选择接收第二参考电压，第二开关单元22选择接收第三参考电压。
113.根据图1b所示的信号输入方式，在不考虑失调电压的情况下，开关变换前后满足以下公式：
114.(vcm-srp)c1＝(vp-vref)c1；
115.(vcm-srn)c2＝(vn-gnd)c2。
116.则vp-vn＝vref-(srp-srn)，当vp-vn＝0时，srp-srn＝vref，即比较电路的阈值等于阈值电压vref。
117.仍假设失调电压vos的影响作用于比较模块的第一输入端，在考虑失调电压的情况下，开关变换前后满足以下公式：
118.(vcm-srp+vos)c1＝(vp-vref)c1；
119.(vcm-srn)c2＝(vn-gnd)c2。
120.则vp-vn＝vref-(srp-srn)+vos，当vp-vn＝vos时，srp-srn＝vref，即比较电路的阈值等于阈值电压vref，因此避免了失调电压vos对比较器的阈值电压产生影响。
121.2.输入电压为单端信号
122.在一些实施例中，如图3a和图3b和所示，开关网络2包括第一开关单元21和第二开关单元22，第一开关单元21和第二开关单元22分别用于选择性接收单端输入电压srp或第二参考电压vref或第三参考电压gnd；第一电容单元11为一个电容，第一电容单元11的电容的第一极板连接于第一开关单元21；第二电容单元12为一个电容，第一电容单元12的电容的第一极板连接于第二开关单元22；其中，在开关网络2进行开关切换前，第一开关单元21选择接收单端输入电压，第二开关单元22选择接收第二参考电压或第三参考电压；在开关网络2进行开关切换后，第一开关单元21选择接收第二参考电压或第三参考电压，第二开关单元22选择接收单端输入电压。
123.根据图3a所示的信号输入方式，在不考虑失调电压的情况下，开关变换前后满足以下公式：
124.(vcm-srp)c1＝(vp-vref)c1；
125.(vcm-vref)c2＝(vn-srp)c2。
126.则vp-vn＝2vref-2srp，当vp-vn＝0时，vref-srp＝0，即比较器的阈值等于阈值电压vref。
127.仍假设失调电压vos的影响作用于比较模块的第一输入端，在考虑失调电压的情况下，开关变换前后满足以下公式：
128.(vcm-srp+vos)c1＝(vp-vref)c1；
129.(vcm-vref)c2＝(vn-srp)c2。
130.则vp-vn＝2vref-2srp+vos，当vp-vn＝vos时，srp＝vref，即比较电路的阈值等于
阈值电压vref，正好消除了失调电压vos的影响。
131.根据图3b所示的信号输入方式，在不考虑失调电压的情况下，开关变换前后满足以下公式：
132.(vcm-srp)c1＝(vp-gnd)c1；
133.(vcm-vref)c2＝(vn-srp)c2。
134.令gnd＝0，则vp-vn＝vref-2srp，当vp-vn＝0时，srp＝1/2vref，即比较电路的阈值等于阈值电压vref的一半。
135.仍假设失调电压vos的影响作用于比较模块的第一输入端，在考虑失调电压的情况下，开关变换前后满足以下公式：
136.(vcm-srp+vos)c1＝(vp-gnd)c1；
137.(vcm-vref)c2＝(vn-gnd)c2。
138.则vp-vn＝vref-2srp+vos，当vp-vn＝vos时，srp＝1/2vref，即比较电路的阈值仍等于阈值电压vref的一半，正好消除了失调电压vos的影响。
139.上述实施例解决失调电压的问题的方法相互类似。
140.在一些实施例中，每个电容单元可以包括两个电容，此时电容单元不但可以用于存储失调电压，以解决失调电压的问题，还可以用于将输入电压与更精准比例放大的参考电压进行比较。
141.作为一些实施例，如图4所示，开关网络2包括第一开关单元21、第二开关单元22、第三开关单元23和第四开关单元24；第一开关单元21和第三开关单元23分别用于选择接收第一输入电压srp或第二输入电压srn，第二开关单元22和第四开关单元24分别用于选择接收第二参考电压vref或第三参考电压gnd；第一电容单元11包括第一电容111和第二电容112，第一电容111的第一极板连接于第一开关单元21，第二电容112的第一极板连接于第二开关单元22，第一电容111的第二极板和第二电容112的第二极板连接于比较模块3的第一输入端；第二电容单元22包括第三电容121和第四电容122，第三电容121的第一极板连接于第三开关单元23，第四电容122的第一极板连接于第四开关单元24，第三电容121的第二极板和第四电容122的第二极板连接于比较模块3的第二输入端；其中，在开关网络2进行开关切换前，第一开关单元21选择接收第一输入电压，第二开关单元22选择接收第二参考电压，第三开关单元23选择接收第二输入电压，第四开关单元24选择接收第三参考电压；在开关网络2进行开关切换后，第一开关单元21选择接收第二输入电压，第二开关单元22选接收第三参考电压，第三开关单元23选择接收第一输入电压，第四开关单元24选择接收第二参考电压。
142.具体地，图4中与第一电容111相连的两个开关，与第二电容112相连的两个开关，与第三电容121相连的两个开关，与第四电容122相连的两个开关的切换方式可以类似。在需要对电容进行充电时，第一开关单元21选择接收第一输入电压，第二开关单元22选择接收第二参考电压，第三开关单元23选择接收第二输入电压，第四开关单元24选择接收第三参考电压。
143.作为一种实施方式，第一电容单元的容值和第二电容单元的容值可以相同。具体地，第一电容111的容值可以与第三电容121的容值相同，第二电容112的容值可以与第四电容122的容值相同。当然，第一电容单元的容值和第二电容单元的容值也可以不同。
144.为了方便说明，以第一电容111的容值与第四电容122的容值相同(均为c1)，第二电容112的容值与第三电容121的容值相同(均为c1)为例，则在不考虑失调电压的情况下，在进行开关切换之前，clk_p对应的开关闭合，clk_n对应的开关断开，第一电容111、第二电容112、第三电容121和第四电容122中存储的电荷可以满足以下公式：
145.q
p1
＝(vcm-srp)*c1+(vcm-vref)*c2；
146.q
n1
＝(vcm-srn)*c1+(vcm-gnd)*c2
147.其中，q
p
为第一电容111和第三电容121中存储的电荷(即运算放大器的同相输入端的电荷)，qn为第二电容112和第四电容122中存储的电荷(即与运算放大器的反相输入端的电荷)，vcm为共模参考电压即第一参考电压，vref为第二参考电压，c1为第一电容111、第三电容121的容值，c2为第二电容112、第四电容122的容值。srp为第一输入电压，srn为第二输入电压。
148.进行开关切换之后，clk_p对应的开关断开，clk_n对应的开关闭合。运算放大器的同相输入端的电荷q
p2
和反相输入端的电荷q
n2
分别为：
149.q
p2
＝(vp-srn)*c1+(vp-gnd)*c2；
150.q
n2
＝(vn-srp)*c1+(vn-vref)*c2。
151.其中，vp为开关切换后运算放大器的同相输入端的第一电压，vn为开关切换后运算放大器的反相输入端的第二电压，其余参量的定义如上所述。
152.令gnd＝0，根据开关切换前后节点的电荷守恒，q
p1
＝q
p2
，q
n1
＝q
n2
，可以推得：
[0153][0154][0155]
因而，
[0156]
在不考虑失调电压的情况下，当vp＝vn时，比较器发生翻转，此时srp-srn的值为比较器的阈值。令vp-vn＝0，可以得到即比较器的阈值为可见比较器的阈值与第二参考电压vref以及第一电容111、第二电容112、第三电容121和第四电容122的容值有关，因此可以通过调整一个或多个电容的容值来实现多阈值的比较器。由于电容的精度通常相对于电阻的精度更高，因而使用电容得到用于比较的阈值电压的精度比使用电阻得到不同档位的阈值电压的精度更高，用于比较时，比较的结果更准确。
[0157]
该电路也可以消除失调电压的影响，仍假设失调电压vos的影响作用于比较模块的第一输入端，在考虑失调电压的情况下，开关变换前后满足以下公式：
[0158]
开关切换前：
[0159]qp1
＝(vcm+vos-srp)*c1+(vcm+vos-vref)*c2；
[0160]qn1
＝(vcm-srn)*c1+(vcm-vos)*c2；
[0161]
开关切换后：
[0162]qp2
＝(vp-srn)*c1+(vp-gnd)*c2；
[0163]qn2
＝(vn-srp)*c1+(vn-vref)*c2。
[0164]
令gnd＝0，根据开关切换前后节点的电荷守恒，q
p1
＝q
p2
，q
n1
＝q
n2
，可以推得：
[0165][0166][0167][0168]
当vp-vn＝vos时，srp-srn的值为比较器的阈值。根据上式可知，无论vos是否存在，比较器的阈值没有发生变化，因而，能够去除失调电压对比较结果的影响。
[0169]
作为调整比较器阈值的一种实施方式，第一电容单元11和第二电容单元12中可以包括至少一个可调电容。可选地，第一电容单元11或第二电容单元12包括至少一个可调电容；或者，第一电容单元和第二电容单元分别包括至少一个可调电容。这样，可以在第二参考电压vref不变的情况下，调整电容的容值以得到不同的比较器阈值，从而实现多个档位的阈值比较。
[0170]
具体地，第一电容111、第二电容112、第三电容121、第四电容122中的至少一个可以是电容网络。为了实现容值可调的功能，电容网络可以由多个相互并联的支路构成，每个支路中包括至少一个电容和开关。通过闭合或者断开每个支路的开关，能够控制整个电容网络的容值。
[0171]
作为一种示例，当c1＝c2时，作为一种示例，当c1＝c2时，类似于每个电容单元包括一个电容的情况。
[0172]
在一些实施例中，每个电容单元可以包括三个或三个以上的电容，以分别对不同的输入电压进行采样和比较。图5示出了根据本技术示例性实施例的另一种比较电路的原理图。开关网络2还包括第五开关单元25、第六开关单元26，第五开关单元25和第六开关单元26分别用于选择接收第三输入电压或第四输入电压，其中第三输入电压与第四输入电压为一对差分电压；第一电容单元11还包括第五电容113，第五电容113的第一极板连接于第五开关单元25，第五电容113的第二极板连接于比较模块3的第一输入端；第二电容单元12还包括第六电容123，第六电容123的第一极板连接于第六开关单元26，第六电容123的第二极板连接于比较模块3的第二输入端；其中，第一开关单元21和第三开关单元23分时工作，在开关网络2进行开关切换前，第一开关单元21选择接收第一输入电压srp1或第五开关单元25选择接收第三输入电压srp2；在开关网络2进行开关切换后，第一开关单元21选择接收第二输入电压srn1或第六开关单元26选择接收第四输入电压srn2。在图5中，在clk_p1对应的开关导通时，或者clk_p2对应的开关导通时，控制信号“clk_p1或clk_p2”对应的开关均导通。同样，clk_n1对应的开关导通时，或者clk_n2对应的开关导通时，控制信号“clk_n1或clk_n2”对应的开关均导通。其中clk_p1、clk_p2、clk_n1、clk_n2这四个控制信号互不交叠，即这四个控制信号分别对应的开关不同时导通。
[0173]
本技术实施例可以将两组差分形式的输入电压分别与阈值电压进行比较，每次比较一组。和上文中与单组差分输入电压进行比较，不仅能消除失调电压的影响和提高阈值电压精度，并且可以将两组或两组以上的输入分别与阈值电压进行比较。
[0174]
第一电容111、第二电容121、第三电容112和第四电容122，第一开关单元21、第二
开关单元22、第三开关单元23和第四开关单元24用于将一个差分信号(第一输入信号和第二输入信号)与比较器的阈值电压进行比较。第三电容112、第四电容122、第五电容113和第六电容123，第三开关单元23、第四开关单元24、第五开关单元25和第六开关单元26，用于将另一个差分信号(第三输入信号和第四输入信号构成)与比较器的的阈值电压进行比较。将第一输入信号和第二输入信号的信号与阈值电压进行比较时，第五开关单元25和第六开关单元26中所有的开关保持断开状态。将第三输入信号和第四输入信号的信号与阈值电压进行比较时，第一开关单元21和第二开关单元22中所有的开关保持断开状态。
[0175]
该电路消除失调电压影响和实现多阈值比较的原理与图4类似，本技术不再赘述。
[0176]
可以理解，当需要与阈值电压进行比较的输入信号数量增加时，还可以继续增加开关单元的数量和每个电容单元中的电容数量，本技术对开关单元的数量和每个电容单元中的电容数量不做限制。具体地，每增加一对差分输入信号，可以增加一对开关单元，并在每个电容单元中增加一个电容，其中增加的开关单元与电容的连接方式可以参考第五开关单元25与第五电容113的连接，以及第六开关单元26与第六电容123的连接。
[0177]
根据本技术的另一方面，提供了一种集成电路，包括上述任一项的比较电路。
[0178]
根据本技术的另一方面，提供了一种电子设备，包括上述的集成电路。
[0179]
以上对本技术所提供比较电路、集成电路和电子设备进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本技术的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本技术的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本技术的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本技术的限制。