[发明专利]施密特触发器电压比较器

说明书

本公开涉及一种施密特触发器电压比较器电路，其包括：电压参考输入端；电流源，其具有连接到电压参考输入端的第一电压控制的电流源和连接到信号输入端的第二电压控制的电流源，以用于将信号输入转换为输入电流并将电压参考输入转换为参考电流；电流镜，其输入端连接到第一电压控制的电流源的输出端，以被配置和布置为使第一电流的方向反向，并且电流镜的输出端连接到第二电压控制的电流源的输出端；以及时序控制器，其用于生成数字信号以控制第一多个开关和第二多个开关，其中，第一多个开关控制第一电压控制的电流源和第二电压控制的电流源，并且第二多个开关控制电流镜。

技术领域

本公开涉及一种电压比较器。具体地，本公开涉及一种施密特 触发器电压比较器，更具体地，涉及一种包括这种施密特触发器电压 比较器的集成电路。

背景技术

施密特触发器(Schmitt trigger)是一种常见的电子电路，其用 于各种应用，诸如集成电路领域中的模数转换和电平检测。

施密特触发器是具有正反馈的电子电路。以反相施密特触发器 为例，当反相施密特触发器的输入电压升高时，输出电平保持高电平， 直到输入信号超过高阈值电压VT+(也称为Vih)为止。当反相施密 特触发器的输入电压下降时，输出电平保持低电平，直到输入信号超 过低阈值电压VT-(也称为Vil)为止。阈值电压VT+(或Vih)和 VT-(或Vil)之间的差称为滞后电压。通常，已知的施密特触发器 电路包括反相器功能和用于设置相应的阈值电压VT-和VT+的阈值 设置功能。然而，已知的施密特触发器存在以下问题：它们不具有参 考输入，这会使设置相应的阈值电压VT-和VT+变得困难。阈值电压 由构成施密特触发器架构的尺寸和(用于制造部件的工艺变化)来确 定，这些变化会导致阈值电压的不确定和不希望有的变化，因为阈值 电压会随着工艺、电压、温度(PVT)而发生很大变化。此外，已知 的施密特触发器存在以下问题：当电源电压变化时，阈值电压VT+ 和VT-与电源电压之比可能不稳定。这种施密特触发器产生的滞后不 是很精确，因为阈值电压VT+和VT-完全取决于电源电压VDD和晶 体管阈值电压Vth，并且可能会导致PVT变化，特别是在阈值电压 扩展时，即，在VT+从VDD的50％增加至例如VDD的80％时。同 样地，当VT-从VDD的50％降低至例如VDD的20％时，也会出现 相同的缺点。

存在使用一个或多个电压比较器的包括施密特触发器功能的几 种拓扑。使用电压比较器的优点是可以独立于上述工艺、电压、温度 (PVT)问题而设置阈值电压。例如，可以连接非常准确的外部参考， 例如可以使用分压器。

然而，使用电压比较器的拓扑的缺点是它们消耗DC电流。通 常，任何模拟电路都消耗电流(从几nA到mA)，电流越大意味着 精度越高，并且准确度越高，同样地，电流越小，精度越低，并且准 确度越低。面临的挑战是如何开发具有零电流消耗的高精度和高准确度的模拟电路。

此外，电阻式分压器的缺点是相对于电源而设置阈值电压，这 也是连续的DC电流消耗。

发明内容

各种示例实施例针对诸如上述问题和/或其他问题，这些问题通 过以下关于电压比较器的公开变得显而易见，该电压比较器能够在宽 范围的电源电压VDD内操作，并且当输入电压处于最大值或零VDD 时没有DC电流消耗。这产生了能够进行超低功率操作和高精度操作 的电压比较器。另外，在某些示例实施例中，本公开的各方面还涉及 可变阈值电压VT+、VT-电压比较器。在本公开的上下文中，没有 DC电流消耗意味着零静态电流，即0Amps。