一种可调阈值电流比较电路的制作方法

本发明涉及集成电路，具体涉及一种可调阈值电流比较电路。

背景技术：

1、现代电子系统中，对各种电学参数的监测是必不可少的。监测各种电子器件的工作状态不仅仅是为了系统的控制，更多是为了保证系统的安全工作。例如在汽车领域的功能安全要求中，失效率过高的单点失效需要额外的监测手段，以保证失效能被实时监测出来。除此之外，在芯片内部，为了保护芯片不受意外的板级脉冲干扰或损坏，一般也会设置各种片内，包括过流，过压，温度保护等等。有时候，这些保护措施也保证了错误的板级应用不会直接损坏芯片。

2、失效的判断，一般是设置一定的电压或者电流比较阈值，当超过某一个电压或者电流比较阈值时，输出一个标志信号，作为出现异常的警告。电压的比较比较简单方便，直接使用不同类型的比较器即可。电流比较则需要一定的折算和处理。通过一个较小的片外电阻将电流转化为电压信息并进行比较是一个解决方案。但是由于采样电流两端的电压范围不固定，这样处理会面对共模电压的挑战。为了保证电流比较器的通用性，其输入范围最好能达到轨至轨全输入范围。

3、另外，为了提高性能，控制系统可以动态调整峰值限值，为了达到这个目的，电流比较器也需要能够动态调整比较阈值。

4、为了达到上述所有目的，需要一个可以动态调节阈值的轨至轨电流比较器。

技术实现思路

1、本发明的目的是提出一种可调阈值电流比较电路，能够实现轨对轨的电压共模范围，以及动态调节电流比较阈值。

2、为了实现上述目的，本发明提供了一种可调阈值电流比较电路，包括：

3、第一比较器、第一转换电阻、第二转换电阻、浮动地产生模块、第一高压nmos管、第二高压nmos管、第二比较器、跨导放大器和比较输出模块；

4、所述第一比较器的正向输入端连接于所述第一高压nmos管的漏极和所述第一转换电阻的一端，负向输入端连接于所述第二高压nmos管的漏极和所述第二转换电阻的一端，所述第一转换电阻和所述第二转换电阻的另一端连接在采样电阻的两端；所述第一比较器的电源端连接于高压电源；

5、所述浮动地产生模块用于为所述第一比较器提供浮动地；

6、所述第二比较器的正向输入端连接于所述第一高压nmos管的源极，负向输入端连接于所述第二高压nmos管的源极；所述第二比较器的电源端、所述第一高压nmos管的栅极和所述第二高压nmos管的栅极均连接于低压电源；

7、所述跨导放大器用于将输入的控制电压和基准电压的差值转化为电流；所述跨导放大器的第一输出端连接于所述第一高压nmos管的源极，第二输出端连接于所述第二高压nmos管的源极；当所述控制电压大于所述基准电压时，所述第一输出端为所述跨导放大器的有效输出端，当所述控制电压小于所述基准电压时，所述第二输出端为所述跨导放大器的有效输出端；

8、所述比较输出模块的正向输入端连接于所述第二高压nmos管的源极，负向输入端用于输入短路参考电压，所述比较输出模块用于当所述第二高压nmos管的源极处的电压低于所述短路参考电压时，将所述第二比较器的输出作为所述电流比较电路的最终输出，当所述第二高压nmos管的源极处的电压高于所述短路参考电压时，将所述第一比较器的输出作为所述电流比较电路的最终输出。

9、可选方案中，所述比较输出模块包括：第三比较器、第一与非门、第二与非门、第三与非门和非门；

10、所述第三比较器的正向输入端连接于所述第二高压nmos管的源极，负向输入端用于输入短路参考电压；

11、所述第一比较器的输出端和所述第三比较器的输出端连接于所述第一与非门的两个输入端；

12、所述第三比较器的输出端连接于所述非门的输入端；

13、所述第二比较器的输出端和所述非门的输出端连接于所述第二与非门的两个输入端；

14、所述第一与非门的输出端和所述第二与非门的输出端连接于所述第三与非门的两个输入端，所述第三与非门的输出端作为所述电流比较电路的输出端。

15、可选方案中，所述跨导放大器包括：第一pmos管、第二pmos管、第三pmos管、第四pmos管、第五pmos管、第六pmos管、第一nmos管、第二nmos管、第三nmos管、第四nmos管、第五nmos管、第六nmos管、第七nmos管、第八nmos管、第九nmos管、第十nmos管、第一电阻和第二电阻；

16、所述第一pmos管的栅极用于输入所述控制电压，源极连接于所述第一电阻，漏极连接于所述第一nmos管的漏极；所述第二pmos管的栅极用于输入所述基准电压，源极连接于所述第二电阻，漏极连接于所述第二nmos管的漏极；所述第一电阻和所述第二电阻的另一端均连接于第二电流源；

17、所述第一nmos管、所述第四nmos管和所述第七nmos管的栅极共接；所述第二nmos管、所述第三nmos管和所述第八nmos管的栅极共接；所述第三nmos管的漏极连接于所述第三pmos管的漏极，所述第三pmos管和所述第四pmos管的栅极共接；所述第四pmos管、所述第四nmos管和所述第五nmos管的漏极共接；所述第五nmos管和所述第六nmos管的栅极共接，所述第六nmos管的漏极作为所述跨导放大器的第一输出端；

18、所述第五pmos管和所述第六pmos管的栅极共接，所述第五pmos管的漏极连接于所述第七nmos管的漏极；所述第六pmos管、所述第八nmos管和所述第九nmos管的漏极共接；所述第九nmos管和所述第十nmos管的栅极共接，所述第十nmos管的漏极作为所述跨导放大器的第二输出端；

19、所述第一nmos管、所述第二nmos管、所述第五nmos管、所述第九nmos管、所述第三pmos管和所述第五pmos管的栅极和漏极短接；

20、所述第一nmos管、所述第二nmos管、所述第三nmos管、所述第四nmos管、所述第五nmos管、所述第六nmos管、所述第七nmos管、所述第八nmos管、所述第九nmos管和所述第十nmos管的源极均接地；所述第三pmos管、所述第四pmos管、所述第五pmos管、所述第六pmos管的源极以及所述第二电流源的另一端均连接于所述低压电源；

21、当所述控制电压大于所述基准电压时，所述跨导放大器的电流由所述第一输出端输出，当所述控制电压小于所述基准电压时，所述跨导放大器的电流由所述第二输出端输出。

22、可选方案中，所述浮动地产生模块包括：第七pmos管、第八pmos管、第十一nmos管、电容、稳压二极管和上拉电阻；

23、所述第七pmos管的源极连接于所述稳压二极管的阳极和所述第十一nmos管的栅极；所述第七pmos管的栅极和漏极短接并连接于所述第八pmos管的栅极和所述上拉电阻的一端；所述第八pmos管的漏极接地，所述第八pmos管的源极连接于所述第十一nmos管的源极以及所述电容的一端，并作为所述浮动地产生模块的输出端；

24、所述稳压二极管的阴极、所述第十一nmos管的漏极、所述上拉电阻的另一端以及所述电容的另一端均连接于所述高压电源；所述上拉电阻与所述第七pmos管的栅极共接处连接于第一电流源，所述第一电流源的另一端接地。

25、可选方案中，所述第一比较器包括：第十二nmos管、第十三nmos管、第十四nmos管、第十五nmos管、第九pmos管、第十pmos管、第十一pmos管、第三电阻和第四电阻；

26、所述第十二nmos管的栅极连接于所述第一转换电阻，漏极连接于所述第十四nmos管的栅极和所述第三电阻的一端，所述第十二nmos管的源极和所述第十三nmos管的源极相接，并连接于第三电流源；

27、所述第十三nmos管的栅极连接于所述第二转换电阻，漏极连接于所述第十五nmos管的栅极和所述第四电阻的一端；

28、所述第十四nmos管的源极和所述第十五nmos管的源极相接，并连接于第四电流源；所述第十四nmos管的漏极连接于所述第九pmos管的漏极，所述第九pmos管的栅极与漏极短接并连接于所述第十pmos管的栅极；所述第十pmos管的漏极连接于所述第十五nmos管的漏极和所述第十一pmos管的栅极；

29、所述第十一pmos管的漏极连接于第五电流源，且连接处作为所述第一比较器的输出端；所述第三电流源、所述第四电流源和所述第五电流源的另一端均连接于所述浮动地产生模块的输出端；

30、所述第十一pmos管的源极、第十pmos管的源极、第九pmos管的源极、所述第三电阻的另一端和所述第四电阻的另一端均连接于所述高压电源。

31、可选方案中，所述第二比较器包括：第十六nmos管、第十七nmos管、第十八nmos管、第十二pmos管、第十三pmos管、第十四pmos管、第十五pmos管、第五电阻和第六电阻；

32、所述第十二pmos管的栅极连接于所述第一高压nmos管的源极，漏极连接于所述第十四pmos管的栅极和所述第五电阻的一端，所述第十二pmos管的源极和所述第十三pmos管的源极相接，并连接于第六电流源；

33、所述第十三pmos管的栅极连接于所述第二高压nmos管的源极，漏极连接于所述第十五pmos管的栅极和所述第六电阻的一端；

34、所述第十四pmos管的源极和所述第十五pmos管的源极相接，并连接于第七电流源；所述第十四pmos管的漏极连接于所述第十六nmos管的漏极，所述第十六nmos管的栅极与漏极短接并连接于所述第十七nmos管的栅极；所述第十七nmos管的漏极连接于所述第十五pmos管的漏极和所述第十八nmos管的栅极；

35、所述第十八nmos管的漏极连接于第八电流源，且连接处作为所述第二比较器的输出端；所述第六电流源、所述第七电流源和所述第八电流源的另一端均连接于所述低压电源；

36、所述第十八nmos管的源极、第十七nmos管的源极、第十六nmos管的源极、所述第五电阻的另一端和所述第六电阻的另一端均接地。

37、可选方案中，所述第八pmos管为高压管。

38、可选方案中，所述第一高压nmos管和所述第二高压nmos管均为高压ldmos管。

39、本发明的有益效果在于：

40、本发明第一比较器是处于浮动电源轨的比较器，第二比较器是低压比较器，使用具有不同共模输入范围的比较器，保证在0~vin的电压共模范围内能正确比较电流；该比较电路电流比较阈值正比于控制电压，方便实时调节；可同时实现正向和负向电流比较阈值比较。