[发明专利]一种可扩展输入范围的比较器电路

说明书

本发明提供了一种可扩展输入范围的比较器电路，包括：第一级比较电路，连接供电电压VCC，用于将差分电压转换成差分电流；第二级比较电路，连接第一级比较电路，用于将差分电流进行镜像和比较；第一级比较电路和第二级比较电路的第一公共端连接至差分信号的正端电压VP，第二公共端连接至负端电压VN；第三级比较电路，上端连接第二级比较电路，下端接至电路参考地GND，用于将第一级比较电路和第二级比较电路的差分输出电压的供电电压VCC～正端电压VP或负端电压VN的电压阈，转换到正常的供电电压VCC～电路参考地GND的电压阈。本发明支持正负压比较器输入，扩展常规比较器的输入范围，具有共模输入范围宽，集成度高，灵活度高等特点。

技术领域

本公开涉及集成电路技术领域，尤其涉及一种可扩展输入范围的比较器电路。

背景技术

传统比较器电路如图1所示，其中Vb提供尾电流源偏置电压，设MOS管的阈值电压为VTH，MOS管漏源两端的电压为VDS，MOS管栅源两端的电压为VGS，则保证PM1管没有进入截止区的条件为：VP+V_THPM1≤VCC-V_DSPM3；即：VP≤VCC-V_DSPM3-V_THPM1；保证PM1管没有进入线性区的条件为：VP+V_THPM1≥V_GSNM1，即：VP≥V_GSNM1-V_THPM1。

综上所述，比较器VP的输入范围为：VGSNM1-VTHPM1≤VP≤VCC-VDSPM3-VTHPM1。通常而言，如果PMOS管和NMOS管的阈值电压相等或接近，则VP的最小输入电压范围是接近于0的。因此，当比较器两端的输入电压接近于0或者为负电压时，传统比较器就不能很好的比较二者的大小，甚至不能比较二者的大小，从而导致比较器电路失效。

发明内容

有鉴于此，本公开实施例提供一种可扩展输入范围的比较器电路，该比较器电路采用浮地架构，支持正负压比较器输入，扩展常规比较器的输入范围，在比较器的输入范围较低或者为负压时，比较器的输入差分对管依然处在饱和区，具有最大的Gm跨导值，从而保证比较器的翻转速率不受影响，具有共模输入范围宽，集成度高，灵活度高等特点。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种可扩展输入范围的比较器电路，包括：

第一级比较电路，所述第一级比较电路连接供电电压VCC，用于将差分电压转换成差分电流；

第二级比较电路，所述第二级比较电路连接所述第一级比较电路，用于将所述差分电流进行镜像和比较；

其中，所述第一级比较电路和所述第二级比较电路的第一公共端经过电阻R1连接至差分信号的正端电压VP，第二公共端经过电阻R2连接至差分信号的负端电压VN；

所述比较器电路还包括第三级比较电路，所述第三级比较电路的上端连接所述第二级比较电路，下端接至电路参考地GND，用于将所述第一级比较电路和第二级比较电路的差分输出电压的供电电压VCC～正端电压VP或负端电压VN的电压阈，转换到正常的供电电压VCC～电路参考地GND的电压阈。

进一步地，所述第一级比较电路包括MOS管PM1、MOS管PM2、MOS管PM9、MOS管NM1、MOS管NM2、MOS管NM3和MOS管NM4，所述MOS管PM9的源极接入供电电压VCC，漏极分别连接所述MOS管PM1和MOS管PM2的源极，所述MOS管PM1的漏极连接所述MOS管NM1的漏极和栅极、所述MOS管NM2的栅极，以及所述MOS管NM3的漏极，所述MOS管PM2的漏极连接所述MOS管NM4的漏极和栅极、所述MOS管NM3的栅极，以及所述MOS管NM2的漏极，所述MOS管NM1、MOS管NM2、MOS管NM3和MOS管NM4的源极分别连接至所述第一公共端。

进一步地，所述MOS管PM9的栅极连接尾电流源偏置电压。