一种带迟滞功能的电压比较器的制作方法

本发明涉及电力电子，具体涉及一种带迟滞功能的电压比较器。

背景技术：

1、电压比较器是集成电路中的一个基本模块，广泛应用于模数转换电路、高速采样电路、振荡器等电路中。其作用将输入信号与参考信号进行比较，并将其比较结果转换成逻辑电平输出。但传统的电压比较器具有输出电压范围小、带载能力不强的缺点，且信号处理速度慢，没有迟滞功能，比较器电路的输出信号容易反复的跳变而造成后续电路的逻辑错误。

技术实现思路

1、因此，本发明要解决的技术问题在于解决现有技术中电压比较器不具备迟滞功能，导致输出信号反复跳变的问题，从而提供一种带迟滞功能的电压比较器。

2、为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、本发明提供一种带迟滞功能的电压比较器，包括：电压比较电路、第一级迟滞电路、第二级迟滞电路及输出电路，其中，电压比较电路，其与第一级迟滞电路、第二级迟滞电路及第一外接电源连接，其用于比较输入电压及参考电压的大小后，输出比较结果；第一级迟滞电路，其与第二级迟滞电路及输出电路连接；输出电路，其用于基于比较结果调整输出电路的开关状态后，控制输出电路输出输出电压；当输入电压的波动范围在第一预设区间内时，第一级迟滞电路输出的比较结果大小不变；当输入电压的波动范围超过第一预设区间时，通过控制第二级迟滞电路切换开关状态，调节电压比较电路中的电流，从而控制第一级迟滞电路的输入电压的波动范围在第一级迟滞电路的阈值电压区间内，使得第一级迟滞电路输出的比较结果大小不变；通过调节输出电路的阻值调整调节输出电压的大小。

4、本发明提供的电压比较器，当输入电压波动较小、未超过第一预设区间时，第一级迟滞电路不跳变、输出稳定的比较结果；当输入电压波动超过第一预设区间时，为防止第一级迟滞电路跳变，通过切换第二级迟滞电路的开关状态调整流经比较电路的电流，从而使输入电压的波动幅度稳定在第一预设区间内，使第一级迟滞电路输出的比较结果大小不变；第二级迟滞电路增大了迟滞电压范围，当输入电压在更大的范围内波动时，第一级迟滞电路不会跳变，保证输出电路能不受输入电压波动的影响稳定输出输出电压，大幅度提高了电压比较器的稳定性。并且可以通过调节输出电路的阻值调整调节输出电压的大小，扩大了电压比较器的输出电压范围，能够为多种电压等级的负载供电，提高了电压比较器的带载能力。

5、在一种可选的实施方式中，电压比较电路包括：偏置电路及电压比较支路，其中，偏置电路，其与电压比较支路、第二级迟滞电路及第一外接电源连接，其输入端输入第一偏置电压，其用于基于第一偏置电压导通，并建立外接电源与电压比较支路的连接后，外接电源为电压比较支路提供稳定的工作电压；电压比较支路，其与第一级迟滞电路及第二级迟滞电路连接，其用于比较输入电压及参考电压的大小后，输出比较结果。

6、本发明提供的电压比较器，偏置电路能够控制外接电源为电压比较支路提供合适的工作点及稳定的工作电压，保证电压比较支路保持最佳工作状态，从而输出精确的比较结果。

7、在一种可选的实施方式中，偏置电路包括：第一开关m1，其控制端及第一端均与第二级迟滞电路连接，其第一端还与第一外接电源连接，其第二端与电压比较支路连接，其控制端输入第一偏置电压。

8、在一种可选的实施方式中，电压比较支路包括：第二开关m3、第三开关m4、第四开关m5及第五开关m6，其中，第二开关m3，其控制端输入输入电压，其第一端与第一开关m1的第二端及第三开关m4的第一端连接，其第二端与第四开关m5的第一端、第四开关m5的控制端及第五开关m6的控制端连接；第三开关m4，其控制端输入参考电压，其第二端与第五开关m6的第一端、第一级迟滞电路及第二级迟滞电路连接；第四开关m5，其第二端与第五开关m6的第二端及第一级迟滞电路连接后接地。

9、在一种可选的实施方式中，第一级迟滞电路包括：第六开关m7、单端迟滞比较器及反相器，其中，第六开关m7，其控制端与第五开关m6的第一端及第二级迟滞电路连接，其第一端与单端迟滞比较器的输入端及第二级迟滞电路连接，其第二端接地；单端迟滞比较器，其输出端与反相器的输入端连接；反相器，其输出端与第二级迟滞电路及输出电路连接，其用于将比较结果反相后控制第二级迟滞电路切换开关状态；当输入电压的波动范围在第一预设区间内时，第六开关m7关断、单端迟滞比较器输出的比较结果大小不变；当输入电压的波动范围超过第一预设区间时，第六开关m7导通，通过控制第二级迟滞电路切换开关状态，调节电压比较支路中的电流，从而控制第六开关(m7)的第一端电压的波动范围在第一级迟滞电路的阈值电压区间内，使得第一级迟滞电路输出的比较结果大小不变。

10、本发明提供的电压比较器，单端迟滞比较器能够在输入端电压波动不超过自身阈值电压区间时输出保持不变，能够抑制输入端的干扰，保证输出端信号的稳定。

11、在一种可选的实施方式中，单端迟滞比较器包括：第七开关p1、第八开关p2、第九开关p3、第十开关n2、第十一开关n1、第十二开关n3、第一电阻r1及第二电阻r2，其中，第七开关p1，其第一端与第二外接电源连接，其第二端与第八开关p2的第一端及第九开关p3的第一端连接，其控制端与第八开关p2的控制端、第十开关n2的控制端、第十一开关n1的控制端及第六开关m7的第一端连接；第八开关p2，其第二端与第十开关n2的第一端、第九开关p3的控制端、第十二开关n3的控制端及反相器的输入端连接；第九开关p3，其第二端通过第一电阻r1接地；第十开关n2，其第二端与第十一开关n1的第一端及第十二开关n3的第一端连接；第十一开关n1，其第二端通过第二电阻r2接地；第十二开关n3，其第二端与第二外接电源连接。

12、在一种可选的实施方式中，通过调节第九开关p3与第七开关p1宽长比的比值，调节单端迟滞比较器的阈值电压区间的低阈值电压；通过调节第十一开关n1与第十二开关n3宽长比的比值，调节单端迟滞比较器的阈值电压区间的高阈值电压。

13、在一种可选的实施方式中，单端迟滞比较器的阈值电压区间的高阈值电压vh的计算公式如下：

14、

15、其中，vh为单端迟滞比较器的阈值电压区间的高阈值电压；m1是第十一开关n1与第十二开关n3宽长比的比值；vdd是第二外接电源电压，vthn是第十一开关n1与第十二开关n3的阈值电压；单端迟滞比较器的阈值电压区间的低阈值电压的计算公式如下：

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17、其中，vl为单端迟滞比较器的阈值电压区间的低阈值电压；m2是第九开关p3与第七开关p1宽长比的比值；vthp是第七开关p1与第九开关p3的阈值电压。

18、在一种可选的实施方式中，第二级迟滞电路包括：第十三开关m2、第十四开关m9及第十五开关m8，其中，第十三开关m2，其第一端与第十四开关m9的第一端、电压比较电路及第一外接电源连接，其控制端与第十四开关m9的控制端及电压比较电路连接，其第二端与第十五开关m8的第一端连接；第十四开关m9，其第二端与单端迟滞比较器的输入端连接；第十五开关m8，其控制端与反相器的输出端连接，其第二端与第六开关m7的控制端连接。

19、在一种可选的实施方式中，输出电路包括：第十六开关q1、第十七开关q2、第十八开关q3、第十九开关q4、第二十开关q5、第二十一开关q6、第二十二开关q7、第二十三开关q8、第二十四开关q9、第三电阻r3、第四电阻r4、第五电阻r5及第六电阻r6，其中，第十六开关q1，其控制端与第十七开关q2的控制端连接后输入第二偏置电压，其第一端与第三电阻r3的第一端连接，其第二端与第二十开关q5的第一端连接；第十七开关q2，其第一端与第四电阻r4的第一端连接，其第二端与第二十一开关q6的第一端、第二十二开关q7的第一端、第二十二开关q7的控制端及第二十三开关q8的控制端连接；第十八开关q3，其第一端与第五电阻r5的第一端连接，其控制端与其第二端及第十九开关q4的控制端连接，其第二端与第二十三开关q8的第一端连接；第十九开关q4，其第一端与第三电阻r3的第二端、第四电阻r4的第二端、第五电阻r5的第二端及第一外接电源连接，其第二端与第二十四开关q9的第一端连接后输出输出电压；第二十开关q5，其控制端输入第三偏置电压，其第二端与第二十一开关q6的第二端、第六电阻r6的第一端、第二十三开关q8的第二端及第二十四开关q9的第二端连接后接地；第二十一开关q6，其控制端与反相器的输出端及第二十四开关q9的控制端连接；第二十二开关q7，其第二端与第六电阻r6的第二端连接。