[发明专利]一种具有宽电压输入范围的差分电压检测电路

说明书

本发明公开了一种具有宽电压输入范围的差分电压检测电路，包括：P型输入级模块，用于接受电压差分输入信号，并转换成单端输出电流；P型偏置模块，用于为P型输入级模块内的晶体管提供偏置电压及电压钳位保护；N型偏置模块，用于为P型偏置模块和P型输入级模块提供偏置电流；N型输出级模块，N型偏置模块为N型输出级模块提供偏置电压或偏置电流，N型输出级模块根据单端输出电流和偏置参考电流的差值，输出表征差分输入信号的相对电压水平的信号。本申请能够将两个差分输入电压信号进行检测并输出信号，能实现宽输入电压范围，可以有效降低电路的输入失调电压，还能够用作高压比较器和高压运算放大器，实用性强。

技术领域

本发明涉及集成电路技术领域，尤其涉及一种具有宽电压输入范围的差分电压检测电路。

背景技术

比较器或运算放大器是在很多应用中使用的常见电路类型，在一些应用中，要求比较器或运算放大器的输入电压范围较宽，譬如差分输入信号可能是100伏以内的任意电压，输入信号的差模电压则会是-100伏至+100伏，这就要求比较器或者运放放大器的信号输入端能够承受100伏的电压输入范围。

由于半导体器件生产技术的改进，导致更低的器件工作电源电压和更小的阈值电压。常规的低压MOS晶体管的vgs和vds一般只能承受几伏(常规5V较多)的耐压，其阈值电压绝对值一般为0.7V左右。高压半导体制程工艺中会提供低压mos晶体管，还会提供高压dmos器件和漏端扩展高压mos器件，这两种高压mos器件的vds都可以承受几十伏甚至上百伏的电压，但是它们的vgs都只能承受几伏的耐压。

本领域通常认为，超过5伏，达到几十伏甚至上百伏的电压范围为宽电压范围。然而，现有技术中的电压比较器或运算放大器的电压输入范围一般均不超过5伏。

如何利用高压半导体工艺制程，设计并制造在宽共模输入电压与宽差模输入电压下都可以正常工作的电压比较器或运算放大器，对于电路设计师而言是一个重大的技术挑战。

发明内容

本申请实施例通过提供一种具有宽电压输入范围的差分电压检测电路，解决了现有技术中电压比较器或运算放大器的电压输入范围较窄的技术问题，其可以在宽共模输入电压范围内工作，也能在宽差模输入电压范围内工作，同时具有较小的输入失调电压。

本申请实施例提供了一种具有宽电压输入范围的差分电压检测电路，包括：

P型输入级模块，用于接受电压差分输入信号，并将所述电压差分输入信号转换成单端输出电流；

P型偏置模块，与所述P型输入级模块连接，用于为所述P型输入级模块内的晶体管提供偏置电压及电压钳位保护；

N型偏置模块，与所述P型偏置模块和所述P型输入级模块连接，用于为所述P型偏置模块提供电流偏置，并为所述P型输入级模块提供偏置参考电流；

N型输出级模块，与所述P型输入级模块和所述N型偏置模块连接，所述N型偏置模块为所述N型输出级模块提供偏置电压或偏置电流，所述N型输出级模块根据所述P型输入级模块的单端输出电流和所述偏置参考电流的差值，输出表征所述差分输入信号的相对电压水平的信号。

优选地，所述P型输入级模块包括第一P型晶体管和第二P型晶体管，第一P型晶体管的栅极和第二P型晶体管的栅极、第一P型晶体管的漏极相连，第一P型晶体管的源极与第三P型晶体管的源极连接，第一P型晶体管的漏极连接所述N型偏置模块；

第二P型晶体管的源极与第四P型晶体管的源极连接，第二P型晶体管的漏极与第五P型晶体管的源极连接；第三P型晶体管的栅极、第四P型晶体管的栅极、第五P型晶体管的栅极均连接所述P型偏置模块；

第三P型晶体管的漏极与第一电压输入信号相连，第四P型晶体管的漏极与第二电压输入信号相连，第一电压输入信号与第二电压输入信号构成差分输入信号。