专利名称：电压比较器的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及用于把输入电压与基准电压进行比较的一种电压比较器，所说的电压比较器包括进行比较的装置；时钟信号受控开关装置，连接到所说的进行比较的装置用于在该时钟信号转换时激励该进行比较的比较装置；以及用于进行确定的装置，用于确定一个比较的结束的并且用于控制该开关装置在确定一个比较的结束时断开该进行比较的装置的激励。这种类别的电压比较器可从欧洲专利申请1,026,826中得知。
这种比较器对于移动产品的电池监视尤其有益。在这种产品中最重要的是一方面要以足够的精确度监视该电池电量，另一方面该电压比较器自身从该电池汲取的电流要尽可能地小。一种最小化该比较器的耗电的方法是以降低的偏流操作该比较器，但是这将是以失去测量的精确度为代价的。另一方法是间歇地操作该比较器。例如这可以通过仅在具有小占空因周期的1KHz时钟信号的″高″状态启动该比较器而实现，以便该比较运算实际仅在1ms时钟周期的一较小部分期间出现。
该方法的一个缺陷是，当所说的部分太小时，在比较还没有结束时比较器就断开，使得导致不正确的结果。另一方面，当其中比较器被启动该部分太高时，则不必要地加大比较器的功耗。为了克服这种缺陷，已有技术的电压比较器包括有确定比较结束刹间的装置，以便在到达该刹间时断开该比较器。
在上述种类的电压比较器中，是通过本专业中称之为″能带隙″的电压发生器方便地获得该基准电压。这样的基准电压大约等于1.2V并且基本上与温度无关。但是，这意味着该输入电压只能是与1.2V比较。本发明寻求在保持电压比较器的低功耗的同时避免这种局限性，并且本发明的电压比较器的特征因此在于一个分压器，用于把输入电压分割为将要被比较的电压，该开关装置包括与该分压器串联连接的一个开关，用于在该比较装置被去除激励时禁止经该分压器的电流流动。以此方式，该分压器的功耗能够被最小化到仅为一个非开关电压分压器的功耗的一小部分。该低功耗还允许使用一个低电阻的分压器，该低电阻的分压器具有的优点是，由该分压器占用的印模区域较小。
根据本发明的电压比较器的进一步的特征在于所说的开关装置包括一个施密特(Schmitt)触发器，其输入端由控制与所说的该分压器串联连接的所说的开关的信号所控制，并且其输出控制该比较装置的激励和激励的去除。该施密特触发器的用途是保证所说的开关被完全″导通″，并且结果是其阻抗在该比较装置实施操作以前足够低。
本发明的电压比较器的更进一步特征还在于所说的比较装置具有两个实质完全相同的输出端，在比较装置被去除激励时所说的开关装置被用于把不同电压强制到所说的输出端，并且一个″异″门连接到所说的两个输出端，在这两个输出端电压基本上相等时用于确定比较的结束，并且用于通过一个时钟控制锁存器控制该比较装置的激励的去除以及该分压器的断开。这一方案提供了一种简单而可靠的装置用于确定该比较操作的结果。
将参照附图描述本发明，该附图示出了根据本发明的电压比较器的概要电路图。
该图的电压比较器包括两个NMOS晶体管T1和T2，其源电极被互连到一个共同电流源I。晶体管T1的栅电极连接到被检测为Vs的一个电压而该晶体管T2的栅电极被连接到基准电压Vr。该晶体管T1的漏极电流经过PMOS晶体管T3、T4的第一电流镜而被镜像，随后是由NMOS晶体管T5、T6的第二电流镜和晶体管T5和NMOS晶体管T7的第三电流镜所镜像。晶体管T2的漏极电流经过PMOS晶体管T8、T9的第四电流镜和所说的晶体管T8和PMOS晶体管T10的第五电流镜所镜像。晶体管T6和T9的漏极互连构成一个输出节点N1，而晶体管T7和T10的漏极互连构成第二输出节点N2。第二输出节点耦合到时钟控制的具有时钟输入c和输出端q的锁存器L1的输入d。输出端q耦合到电压比较器的输出O。可以看到，节点N1和N2构成两个输出级的输出端，除开关S1和S2以外，结构上完全相同并且其产生的输出电压将终结在同一个值。当出现这种情形时，可以认为比较结束，并且可以安全地切断该比较器。
节点N1和N2每一个都分别通过施密特触发器M1和M2连接到″异″门X的一个输入端。″异″门X的输出端通过第三施密特触发器M3和反相器W复位一个第二时钟控制的锁存器L2。与锁存器L1相同，锁存器L2也包括输入端d、输出端q、时钟输入以及一个复位输入r。输入端d被连接到正电源电压。当时钟输入c出现上升沿时，锁存器将以输入端d发送正电压到其输出端q，并且当复位输入r从反相器W接收一个″高″值时，该锁存器的输出端q将返回到″低″值。
图1的电压比较器还包括开关S1、S2、S3和S4，通过第四施密特触发器M4由锁存器L2的输出端q控制。图中没有示出施密特触发器和开关之间的连接。当锁存器L2复位时，开关S1把节点N1连接到正电源，而当L2复位时，开关S2把节点N2连接到负电源。因此，异门X的输入之一是″高″值而另一输入是″低″值，使得该异门的输出是″高″值。当锁存器L2复位时，开关S3把比较器晶体管T1和T2的源电极与电流源I的互连断开，并且开关S4把电流镜像器晶体管T5、T6和T7的栅电极连接到负电源。
工作中，当锁存器L2的时钟输入c出现上升沿时，其输出端q将通过施密特触发器M4打开该开关S1、S2和S4，并且关闭该开关S3，如图所示。这将使得比较器进入工作，两个节点N1和N2将不再分别保持在正、负电源电压。当将要检测的电压Vs高于基准电压Vr时，镜像到T6的T1的漏极电流将下拉节点N1的电压，直至该电压等于节点N2的电压。另一方面，当电压Vs低于基准电压Vr时，镜像到T10的T2的漏极电流将上推该节点N2的电压，直至该电压等于节点N1的电压。在两种情况中的最后结果都是该两个节点电压相等，使得异门的输出落到″低″值。这将通过施密特触发器M3在反相器W的输出给出一个″高″值。该″高″值将复位锁存器L2，这一锁存器的输出变成″低″值，并且这将禁动该比较电路，直到时钟输入的一个新的上升沿出现为止。结果，当比较操作结束时，将关闭比较器并且停止任何进一步的功耗。一个普通比较器工作中通常汲取的偏流是2μA。在最糟情况中的比较时间是5μs。当每一1000μs执行一次比较时，则比较器的平均耗电被降低到2μA/200＝10nA。可以注意到，CMOS技术中的施密特触发器、″异″门和锁存器，就像在此技术中的其它门电路那样，在从″低″到″高″的过渡期间仅汲取很短的电流峰值，反之亦然。
如在该介绍中解释的那样，基准电压Vr常常具有1.2V的定值。为了能够比较多个电压电平，图1的电压比较器包括一个分压器D，具有多个串联连接的电阻R1、R2、R3、R4、R5，以及分别桥接该电阻R2、R3和R4的开关S5、S6和S7。而且，与该分压器串联的是一个开关S8，连接在电阻R5和负电源终端(地)之间。其值必须由电压比较器监视的电压Vin被加到电阻R1，并且从电阻R4和R5的互连得到被加到晶体管T1的栅电极的电压Vs。控制单元U控制开关S5、S6和S7的位置，以使能够设置几个比较电平。当然，当仅需要一个比较电平时，能够省却开关S5、S6和S7并且以单一电阻替代电阻R1到R4。
开关S8由锁存器L2的输出控制，基本上与对开关S1到S4的控制同时发生。因此，当比较器从电源断开时，也停止电流通过该分压器，使得不再由被监视的电池加载。这是该图示出的比较器的一个很重要的特征。利用300kΩ的分压器和将要监视的3V的电压Vin，通过分压器的电流是10μA，即基本上多于比较器的工作电流。通过基本上在断开比较器的同时断开该分压器，使得通过该分压器的平均电流以与该比较器的平均电流的相同的系数(例如200)降低。分压器的电阻值还可以被降低，例如从300kΩ降低到100kΩ，以便降低印模区。在这些成分部件当中电阻分压器是该IC中的最耗印模区的部件。因此，分压器的开关将同时地降低该印模区(例如以因数3)以及电流消耗(例如以接近70的一个因数)。
可以分别跨越晶体管T6和T10的源一漏路径连接两个电容器(没示出)。它们防止紧接比较器的触发之后的节点N1和N2到同一个值的任何寄生同时偏置，因为这种偏置将导致错误的检测。
必须特别注意施密特触发器M4的功能。该施密特触发器保证在加到开关S8的开关电压已经达到一个足够高的值之前不接通该比较器。结果是保证在该比较器变成工作时该阻性分压器被充分″导通″。该施密特触发器还保证该比较器的切换在一个很短的时间周期中完成，使得其立即充分工作。例如，如果电源电压是3V，则当加到开关S8的开关电压将达到几乎3V，例如2.5V时，加到开关S1-S4的开关电压将从0V切换到3V。
出于类似的原因，引入了施密特触发器M1到M3。施密特触发器M1和M2保证该节点N1和N2在关闭该比较器之前实际上达到一个相等值。这是伴随上述的电容器的一个附加安全保证。施密特触发器M3保证在比较器关闭之前该节点N2的输出有效地存储在锁存器L1中。
权利要求
1.一种用于将输入电压与基准电压进行比较的电压比较器，所说的电压比较器包括比较装置(T1至T10)；连接到所说的比较装置的时钟信号控制的开关装置(S1至S4)，用于在该时钟信号的改变时激励该比较装置；用于进行确定的装置(M1、M2、X、M3、V)，用于确定一个比较的结束并且用于控制该开关装置(S1至S4)，以便当确定一个比较的结束时去除对该比较装置的激励；特征在于一个分压器(D)，用于分割将要被比较的输入电压，该开关装置包括一个与该分压器(D)串联连接的开关(S8)，用于当该比较装置被去除激励时禁止电流流经该分压器。
2.如权利要求1的电压比较器，特征在于所说的开关装置包括一个施密特触发器(M4)，其输入端由控制与所说的该分压器串联连接的所说的开关(S8)的信号所控制，并且其输出控制该比较装置的激励和激励的去除。
3.如权利要求1或2的电压比较器，特征在于所说的比较装置具有两个基本相同的输出端(N1，N2)，在比较装置被去除激励时所说的开关装置被用于把不同电压强加到所说的输出端，并且一个″异″门(X)连接到所说的两个输出端，在这两个输出电压基本上相等时用于确定一个比较的结束，并且用于通过一个时钟控制的锁存器(L2)控制该比较装置的激励的去除以及该分压器的断开。
全文摘要
一种电压比较器，具有比较装置，在时钟沿出现时被激励并且当比较操作完成时被去除激励。比较装置之前有一个分压器(D)用于分割将要被比较的电压，和一个与该分压器串联的开关(S
文档编号H03K5/08GK1639976SQ03805237
公开日2005年7月13日 申请日期2003年2月10日 优先权日2002年3月5日
发明者G·德克雷莫西 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司