[其他]一种高速集成电压比较强

说明书

本发明涉及一种高速集成电压比较器电路。

集成电压比较器是模/数变换的基本功能器件。对高速电压比较器电路性能主要的要求是：输出响应快，并要求增益高、频带宽、功耗低。因此，可以采用一个综合的技术指标即优值D来全面地衡量一种电压比较器电路的性能。D定义为：

D＝（V_s·t^R·P_c）^-1

式中：V_s-保证电路正常输出电平的输入信号电压;

t^R-电路的输出信号响应时间;

P_c-电路的静态直流功率损耗。

迄今为止，高速集成电压比较器电路存在着一个普遍性的问题是：所有采用恒流源偏置的差动放大电路作为输入放大级的高速电压比较器在大信号输入时，都由于输入差动放大器存在时间延迟现象，导致输出响应缓慢。这种时间延迟在许多场合限制了电压比较器的作用，而在许多场合则是不允许的。

已有技术的典型电压比较器有：

①发表于IEEEJournalofsolid-statecircuits，Volsc-17NO3，1982的一种高速电压比较器，这种电路存在着功耗大的缺点，而且设有特殊的措施解决在大信号输入时，由于输入差动放大器存在的时间延迟，导致的输出响应缓慢。

②BG307，它是仿美国第一代同类产品μA710电路制成的。该电路的缺点是信号响应时间t^R长。

③J630，它是北京半导体器件研究所研制的，其原理与美国的μA711相同。该电路采取了一些抗饱和措施，使t^R有所减小，但效果仍不理想。

④FBC01，这一电路全部采用了差分对，避免了各放大管进入饱和工作区，从而大大缩短了电路输出响应时间，但功耗较大。该电路与BG307、J630都在射极跟随器输出级的恒流管基极处接地，故当输出低电平时，该管仍要进入饱和工作状态，从而导致高电平输出响应时间延迟。

⑤CS01，由江苏常熟半导体器件厂试制。该电路将美国LM360系列高速差动比较器中的第二级放大电路用作其输入放大级，以一个并联反馈放大电路作为输入差动放大器的有源负载，从而展宽了输入放大器的频带。但该电路还存在增益太低，输出电压的摆幅不够等问题。

针对上述问题，规定本发明的任务是：设计并研制一种高速集成电压比较器，（现将该电压比较器电路命名为HIC01），其设计指标如下：

①当工作频率大于10MHZ时，电路总增益的大于1000倍（60dB）;

②电路的输出信号响应时间t^R小于20ns;

③电路输出高电平V^OH大于3V，输出低电平V^OL小于OV;

④电路的共模输入电压范围大于3V～+3V;

⑤供电电源为V^CC＝+6V，V^EE＝-6V，电路的静态直流功率损耗P_c小于100mW。

以下结合附图说明本发明的高速电压比较器电路的实质特点和优异性能。

图一是发表于IEEEJournaiofsolid-statecircuits杂志的已有技术高速电压比较器电路原理图。

图二是本发明的高速集成电压比较器电路图。

图三是已有技术和本发明对方波信号输入的输出响应波形。

图四是已有技术和本发明交流小信号频率响应曲线。