專利名稱：具有磁滯特性的電壓比較器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有磁滯特性的電壓比較器，更具體地，涉及一種具有磁滯特性的電壓比較器，其中增加了由少量元件構(gòu)成的基準(zhǔn)電壓改變部分，以便可以設(shè)計(jì)出免受輸入噪音干擾的電壓比較器，并且磁滯電壓的大小可以精確設(shè)定，并且通過改變電阻值可以簡(jiǎn)單地改變磁滯電壓的大小。
背景技術(shù)：
一般來說，電壓比較器將輸入電壓與基準(zhǔn)電壓相比較，并且放大二者間的差異，以便輸出高電平或低電平信號(hào)。由于傳統(tǒng)的電壓比較器不具有對(duì)輸出補(bǔ)償噪音的功能，所以在其上附加有單獨(dú)的模擬或數(shù)字補(bǔ)償電路。
作為附加于電壓比較器的用以解決噪音問題的電路，已經(jīng)提供了具有磁滯特性的施密特(Schmitt)觸發(fā)電路。然而，施密特觸發(fā)電路在確定正閾值電壓Vth+和負(fù)閾值電壓Vth-時(shí)對(duì)過程變量(process variation)敏感。
最近，將電壓比較器本身設(shè)計(jì)為具有磁滯特性。
在將輸入電壓與基準(zhǔn)電壓相比較之后，如果輸入電壓大于基準(zhǔn)電壓，則具有磁滯特性的電壓比較器輸出高電平或低電平的信號(hào)。也就是說，電壓比較器用于比較輸入信號(hào)。
具有磁滯特性的電壓比較器具有兩個(gè)輸出發(fā)生變化的點(diǎn)，即，高基準(zhǔn)電壓和低基準(zhǔn)電壓。
為了實(shí)現(xiàn)免受噪音干擾的電壓比較器，應(yīng)該將電壓比較器設(shè)計(jì)為具有磁滯特性。因此，如果該磁滯特性根據(jù)過程(process)而發(fā)生改變，電壓比較器本身就會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤，從而損壞整個(gè)半導(dǎo)體的可靠性。
圖1是示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的電壓比較器100的電路圖。如圖1所示，傳統(tǒng)的電壓比較器100由下列部件構(gòu)成由輸入電壓Vin驅(qū)動(dòng)的第一和第二晶體管101和102、由基準(zhǔn)電壓Vref驅(qū)動(dòng)的第三和第四晶體管103和104、與第二和第三晶體管102和103以及接地端子相連接以產(chǎn)生電壓降的電壓降單元105、與第二晶體管102和接地端子相連接以便被電壓降單元105產(chǎn)生的電壓驅(qū)動(dòng)的第五晶體管106、與第五晶體管106和接地端子相連接以便被電源電壓驅(qū)動(dòng)的第六晶體管107、以及與第一、第四、第五、和第六晶體管101、104、106和107以及第二和第三晶體管102和103的公共端(commonterminal)相連接以保持電流的恒量的偏流部件108。
第一至第四晶體管101至104由PNP晶體管構(gòu)成，而第五和第六晶體管106和107由NPN晶體管構(gòu)成。
電壓降單元105由以電流鏡像關(guān)系(current mirror relationship)連接的第七和第八晶體管105a和105b組成，第七和第八晶體管105a和105b由NPN晶體管構(gòu)成。
當(dāng)具有這種結(jié)構(gòu)的電壓比較器100對(duì)輸入電壓Vin和基準(zhǔn)電壓Vref進(jìn)行比較以便輸出高電平或低電平信號(hào)時(shí)，該過程在圖2中示出，下面將詳細(xì)說明。
圖2是示出了具有與之相應(yīng)的輸出信號(hào)的傳統(tǒng)的電壓比較器的工作過程的圖表。圖2中(A)示出了該電壓比較器按照時(shí)間的輸入電壓Vin和基準(zhǔn)電壓Vref。圖2中(B)示出了該電壓比較器按照時(shí)間的輸出信號(hào)Vout。
首先，當(dāng)輸入電壓Vin小于基準(zhǔn)電壓Vref時(shí)(即在區(qū)間A)，由于PNP晶體管的特性，使得第二晶體管102接通，而第三晶體管103斷開。然后，電壓比較器100的偏流I1a流入I2a。因此，在電壓降單元105內(nèi)產(chǎn)生電壓降，以便將恒定的電壓施加在第五晶體管106的發(fā)射極上。此時(shí)，由于該電壓大于第五晶體管106的閾值電壓，所以使得第五晶體管106接通。
因此，第六晶體管107的發(fā)射極接收第五晶體管106的集電極-發(fā)射極電壓。由于該電壓(約0.1V)小于第六晶體管107的閾值電壓，所以使得第六晶體管107斷開。
然后，電壓比較器100的輸出端接收電源電壓VDD，以便相應(yīng)地輸出高電平信號(hào)(如圖2中(B)所示)。
當(dāng)輸入電壓Vin大于基準(zhǔn)電壓Vref時(shí)(即在區(qū)間B)，由于PNP晶體管的特性，使得第二晶體管102斷開，而第三晶體管103接通。然后，電壓比較器100的偏流I1a流入I3a。在這種情況下，在電壓降單元105內(nèi)不產(chǎn)生電壓降，并且沒有施加可以接通第五晶體管106的發(fā)射極電壓。因此，第五晶體管106斷開。
因此，第六晶體管107的發(fā)射極接收電壓比較器100的電源電壓VDD。然后，第六晶體管107接通，以便將低電平信號(hào)輸出到電壓比較器100的輸出端(如圖2中(B)所示)。
圖3是示出了傳統(tǒng)的電壓比較器中相應(yīng)于輸入噪音的輸出信號(hào)的圖表。圖3中(A)示出了在輸入電壓Vin大于基準(zhǔn)電壓Vref的區(qū)間內(nèi)產(chǎn)生噪音時(shí)的輸入電壓Vin和基準(zhǔn)電壓Vref。圖3中(B)示出了產(chǎn)生噪音時(shí)的輸出信號(hào)。
在穩(wěn)定的電壓比較器中，即使在輸入電壓Vin大于基準(zhǔn)電壓Vref的區(qū)間的輸入電壓Vin中產(chǎn)生噪音C，該電壓比較器的輸出仍保持在低電平。然而，如圖3所示，上述傳統(tǒng)的電壓比較器響應(yīng)于噪音C，以致輸出高電平信號(hào)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)在于提供了一種具有磁滯特性的電壓比較器，其中附加了由少量元件構(gòu)成的基準(zhǔn)電壓改變部分，以便可以設(shè)計(jì)出免受輸入噪音干擾的電壓比較器，并且磁滯電壓的大小可以精確設(shè)定并可以通過改變電阻值簡(jiǎn)單地加以改變。
本發(fā)明的總的發(fā)明構(gòu)思的其它方面和優(yōu)勢(shì)將在下面的說明中部分地闡明，并且部分地通過該說明而顯而易見，或者可以通過實(shí)施本發(fā)明的總的發(fā)明構(gòu)思來獲知。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，具有磁滯特性的電壓比較器包括將輸入電壓與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較以便輸出高電平或低電平信號(hào)的比較部分；以及當(dāng)從比較部分輸出低電平信號(hào)時(shí)改變基準(zhǔn)電壓的基準(zhǔn)電壓改變部分。
該比較部分包括由輸入電壓和基準(zhǔn)電壓驅(qū)動(dòng)的切換部分；與該切換部分和接地端子連接以便產(chǎn)生電壓降的電壓降單元；與該電壓降單元連接以便通過輸出端輸出高電平或低電平信號(hào)的信號(hào)輸出部分；以及與該切換部分和信號(hào)輸出部分連接以便保持電流恒量的偏流部分。
該切換部分包括由輸入電壓驅(qū)動(dòng)的第一和第二晶體管；以及由基準(zhǔn)電壓驅(qū)動(dòng)的第三和第四晶體管。
該信號(hào)輸出部分包括與第二晶體管和接地端子連接以便被該電壓降單元產(chǎn)生的電壓所驅(qū)動(dòng)的第五晶體管；以及與第五晶體管和接地端子連接以便被電源電壓驅(qū)動(dòng)的第六晶體管。
第一至第四晶體管為PNP晶體管，而第五和第六晶體管為NPN晶體管。
該電壓降單元由以電流鏡像關(guān)系連接的第七和第八晶體管組成。
第七和第八晶體管為NPN晶體管。
該基準(zhǔn)電壓改變部分包括與第三和第四晶體管連接的第九晶體管；與第九晶體管串聯(lián)連接的第一電阻；以及與第一電阻、接地端子、以及第五和第六晶體管的公共端連接的第十晶體管。
當(dāng)輸入電壓小于基準(zhǔn)電壓時(shí)，第二晶體管和第五晶體管接通，且第三晶體管和第六晶體管斷開，以使該比較部分通過輸出端輸出高電平信號(hào)。
該基準(zhǔn)電壓改變部分的第十晶體管斷開。
當(dāng)輸入電壓大于基準(zhǔn)電壓時(shí)，該比較部分的第三晶體管和第六晶體管接通，且第二晶體管和第五晶體管斷開，以便該比較部分通過輸出端輸出低電平信號(hào)。
該基準(zhǔn)電壓改變部分的第九和第十晶體管被接通。
該第一電阻是其值可以變化的可變電阻。
為了保護(hù)第六晶體管，在第五晶體管的集電極和第十晶體管的基極之間連接有第二電阻，在第五晶體管的集電極和第六晶體管的基極之間連接有第三電阻。


本發(fā)明的總的發(fā)明構(gòu)思的這些和/或其它的方面和優(yōu)勢(shì)將從以下結(jié)合附圖的具體實(shí)施例的描述中變得顯而易見并更加易于理解，附圖中圖1是示出了傳統(tǒng)的電壓比較器的電路圖；圖2是示出了傳統(tǒng)的電壓比較器的工作過程和與之相應(yīng)的輸出信號(hào)的圖表；圖3是示出了傳統(tǒng)的電壓比較器中相應(yīng)于輸入噪音的輸出信號(hào)的圖表；圖4是示出了根據(jù)本發(fā)明的電壓比較器的電路圖；圖5是示出了根據(jù)本發(fā)明的電壓比較器的磁滯特性的圖表；以及圖6是示出了相應(yīng)于該電壓比較器的輸入噪音的輸出信號(hào)的圖表。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在將詳細(xì)參照本發(fā)明的總的發(fā)明構(gòu)思的具體實(shí)施方式
，其實(shí)施例在附圖中示出，其中，始終以相同的附圖標(biāo)號(hào)表示相同的部件。下面結(jié)合

這些實(shí)施方式，以便解釋本發(fā)明的總的發(fā)明構(gòu)思。
在下文中將結(jié)合附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。
圖4是示出根據(jù)本發(fā)明的電壓比較器的電路圖。如圖4所示，該電壓比較器包括比較部分400，將輸入電壓Vin與基準(zhǔn)電壓Vref進(jìn)行比較，以便輸出高電平或低電平信號(hào)；以及基準(zhǔn)電壓改變部分411，當(dāng)從比較部分400輸出低電平信號(hào)時(shí)，其改變基準(zhǔn)電壓Vref。
比較部分400包括由輸入電壓Vin和基準(zhǔn)電壓Vref驅(qū)動(dòng)的切換部分401；與切換部分401和接地端子連接以便產(chǎn)生電壓降的電壓降單元405；與電壓降部分405連接以便通過輸出端輸出高電平或低電平信號(hào)的信號(hào)輸出部分402；以及與切換部分401和信號(hào)輸出部分402連接以便保持電流恒量的偏流部分408。
切換部分401包括被輸入電壓Vin驅(qū)動(dòng)的第一和第二晶體管401a和401b、以及被基準(zhǔn)電壓Vref驅(qū)動(dòng)的第三和第四晶體管401c和401d。
信號(hào)輸出部分402包括與第二晶體管401b和接地端子連接以便被電壓降單元405產(chǎn)生的電壓驅(qū)動(dòng)的第五晶體管402a、以及與第五晶體管402a和接地端子連接以便被電源電壓VDD所驅(qū)動(dòng)的第六晶體管402b。
第一至第四晶體管401a至401d由PNP晶體管構(gòu)成，而第五和第六晶體管402a和402b由NPN晶體管構(gòu)成。
電壓降單元405由以電流鏡像關(guān)系連接的第七和第八晶體管405a和405b構(gòu)成。第七和第八晶體管405a和405b由NPN晶體管構(gòu)成。
基準(zhǔn)電壓改變部分411包括與第三和第四晶體管401c和401d連接的第九晶體管412；與第九晶體管412串聯(lián)連接的第一電阻413；以及與第一電阻413、接地端子、以及第五和第六晶體管406和407的公共端連接的第十晶體管414。
第一電阻413是其值可以變化的可變電阻。通過改變?cè)摽勺冸娮璧闹?，可以精確地設(shè)定并且簡(jiǎn)易地改變下面將要說明的磁滯電壓的大小。
只有當(dāng)施加于第六晶體管402b的電壓大于第六晶體管402b的閾值電壓(通常為0.7V)時(shí)，才接通第六晶體管402b。因此，當(dāng)將總電源電壓VDD施加于第六晶體管402b的發(fā)射極時(shí)，由于施加了大于第六晶體管402b的標(biāo)準(zhǔn)電壓的電壓，所以會(huì)損壞第六晶體管402b。因此，在第五晶體管402a的集電極和第十晶體管414的基極之間連接有第二電阻409，以及在第五晶體管402a的集電極和第六晶體管402b的基極之間連接有第三電阻410，從而防止將過電壓施加給第六晶體管402b的發(fā)射極。
當(dāng)具有這種構(gòu)造的電壓比較器對(duì)輸出電壓Vin與基準(zhǔn)電壓Vref進(jìn)行比較以輸出高電平或低電平信號(hào)時(shí)，該過程將描述如下。
首先，如果輸入電壓Vin小于基準(zhǔn)電壓Vref，由于PNP晶體管的特性，使得第二晶體管401b接通，且第三晶體管401c斷開。然后，電壓比較器的偏流I1b流入I2b。因此，在電壓降單元405中產(chǎn)生電壓降，以便將恒定的電壓施加在第五晶體管402a的發(fā)射極上。此時(shí)，由于該電壓的大小大于第五晶體管402a的閾值電壓的大小，所以第五晶體管402a接通。
因此，第六晶體管402b的發(fā)射極接收第五晶體管402a的集電極-發(fā)射極電壓。由于該電壓(通常約為0.1V)小于第六晶體管402b的閾值電壓，所以第六晶體管402b斷開。此時(shí)，第六晶體管402b的發(fā)射極連接至第十晶體管414的發(fā)射極。因此，將第五晶體管402a的集電極-發(fā)射極電壓施加于第十晶體管414的發(fā)射極上，以使第十晶體管414也斷開。因此，當(dāng)輸入電壓Vin小于基準(zhǔn)電壓Vref時(shí)，基準(zhǔn)電壓改變部分411對(duì)電壓比較器根本沒有影響。
另一方面，當(dāng)輸入電壓Vin大于基準(zhǔn)電壓Vref時(shí)，由于PNP晶體管的特性，使得第二晶體管401b斷開，且第三晶體管401c接通。然后，電壓比較器的偏流I1b流入I3b，從而在電壓降單元405中不產(chǎn)生電壓降。因此，由于并不施加能夠接通第五晶體管402a的發(fā)射極電壓，所以第五晶體管402a是斷開的。
因此，第六晶體管402b的發(fā)射極接收該電壓比較器的電源電壓VDD。然后，第六晶體管402b接通以將低電平信號(hào)輸出到該電壓比較器的輸出端。
此時(shí)，由于第六晶體管402b的發(fā)射極與第十晶體管414的發(fā)射極相連，該電源電壓VDD也施加在第十晶體管414的發(fā)射極上。然后，第十晶體管414接通。
因此，電流流過第九晶體管412、第一電阻413、和第十晶體管414。第三晶體管401c的發(fā)射極電壓可以由第九晶體管412的發(fā)射極-基極電壓VBE、施加在第一電阻413兩側(cè)的電壓VR1、以及第十晶體管414的集電極-基極電壓Vsat的總和來表示。從這時(shí)起，基準(zhǔn)電壓變成VBE+VR1+Vsat(下文稱為Vref′)。圖5是示出根據(jù)本發(fā)明的電壓比較器的磁滯特性的圖表。圖6是示出在根據(jù)本發(fā)明的電壓比較器中相應(yīng)于輸入噪音的輸出信號(hào)的圖表。圖6中(A)示出當(dāng)在輸入電壓Vin大于基準(zhǔn)電壓Vref的區(qū)間內(nèi)產(chǎn)生噪音時(shí)的輸入電壓Vin和基準(zhǔn)電壓Vref，而圖6中(B)示出了產(chǎn)生該噪音時(shí)的輸出信號(hào)。如圖5所示，當(dāng)輸出信號(hào)從高電平向低電平變化時(shí)，基準(zhǔn)電壓是基準(zhǔn)電壓Vref，但是當(dāng)輸出信號(hào)從低電平向高電平變化時(shí)，基準(zhǔn)電壓變成基準(zhǔn)電壓Vref′。
當(dāng)輸出信號(hào)從高電平向低電平變化時(shí)，只有在輸入電壓Vin小于基準(zhǔn)電壓Vref′的情況下才輸出高電平信號(hào)。因此，根據(jù)本發(fā)明的電壓比較器具有磁滯特性。此外，如圖6所示，當(dāng)產(chǎn)生小于磁滯電壓大小(Vref和Vref′間的差值)的噪音E時(shí)，該電壓比較器保持并不相應(yīng)于噪音E的低電平輸出。
在根據(jù)本發(fā)明的具有磁滯特性的電壓比較器中，在電路內(nèi)附加有由少量元件構(gòu)成的基準(zhǔn)電壓改變部分，其使得能夠設(shè)計(jì)出免受輸入噪音干擾的電壓比較器。
由于利用可變電阻構(gòu)成基準(zhǔn)電壓改變部分，所以該磁滯電壓的大小可以精確地設(shè)定，并且可以通過改變電阻的值而方便地加以改變。
雖然已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的總的發(fā)明構(gòu)思的幾個(gè)具體實(shí)施例，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)明了，在不偏離本發(fā)明的總的發(fā)明構(gòu)思的原則和精神的情況下，可以對(duì)這些具體實(shí)施例進(jìn)行修改，本發(fā)明的總的發(fā)明構(gòu)思的范圍由所附權(quán)利要求及其等同物所限定。
權(quán)利要求
1.一種具有磁滯特性的電壓比較器，包括比較部分，將輸入電壓和基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，以便輸出高電平或低電平信號(hào)；以及基準(zhǔn)電壓改變部分，在從所述比較部分輸出低電平信號(hào)時(shí)改變所述基準(zhǔn)電壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有磁滯特性的電壓比較器，其中所述比較部分包括由所述輸入電壓和基準(zhǔn)電壓驅(qū)動(dòng)的切換部分；與所述切換部分和接地端子連接以產(chǎn)生電壓降的電壓降單元；與所述電壓降單元連接以通過輸出端輸出高電平或低電平信號(hào)的信號(hào)輸出部分；以及與所述切換部分和所述信號(hào)輸出部分連接以保持電流恒量的偏流部分。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有磁滯特性的電壓比較器，其中所述切換部分包括由所述輸入電壓驅(qū)動(dòng)的第一和第二晶體管；以及由所述基準(zhǔn)電壓驅(qū)動(dòng)的第三和第四晶體管。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的具有磁滯特性的電壓比較器，其中所述信號(hào)輸出部分包括與所述第二晶體管和接地端子連接以便被所述電壓降單元產(chǎn)生的電壓所驅(qū)動(dòng)的第五晶體管；以及與所述第五晶體管和接地端子連接以便被電源電壓所驅(qū)動(dòng)的第六晶體管。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的具有磁滯特性的電壓比較器，其中，所述第一至第四晶體管為PNP晶體管，并且所述第五和第六晶體管為NPN晶體管。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有磁滯特性的電壓比較器，其中，所述電壓降單元由以電流鏡像關(guān)系連接的第七和第八晶體管組成。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的具有磁滯特性的電壓比較器，其中，所述第七和第八晶體管為NPN晶體管。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的具有磁滯特性的電壓比較器，其中所述基準(zhǔn)電壓改變部分包括與所述第三和第四晶體管連接的第九晶體管；與所述第九晶體管串聯(lián)連接的第一電阻；以及與所述第一電阻、接地端子、以及所述第五和第六晶體管的公共端連接的第十晶體管。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的具有磁滯特性的電壓比較器，其中，當(dāng)所述輸入電壓小于所述基準(zhǔn)電壓時(shí)，所述第二晶體管和第五晶體管接通，且所述第三晶體管和第六晶體管斷開，以便使所述比較部分通過輸出端輸出高電平信號(hào)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的具有磁滯特性的電壓比較器，其中，所述基準(zhǔn)電壓改變部分的第十晶體管斷開。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的具有磁滯特性的電壓比較器，其中，當(dāng)所述輸入電壓大于所述基準(zhǔn)電壓時(shí)，所述比較部分的所述第三晶體管和第六晶體管接通，且所述第二晶體管和第五晶體管斷開，以便使所述比較部分通過輸出端輸出低電平信號(hào)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的具有磁滯特性的電壓比較器，其中，所述基準(zhǔn)電壓改變部分的所述第九和第十晶體管接通。
13.根據(jù)權(quán)利要求10或12所述的具有磁滯特性的電壓比較器，其中，所述第一電阻是其值可以變化的可變電阻。
14.根據(jù)權(quán)利要求10或12所述的具有磁滯特性的電壓比較器，其中，為了保護(hù)所述第六晶體管，在所述第五晶體管的集電極和所述第十晶體管的基極之間連接有第二電阻，并在所述第五晶體管的集電極和所述第六晶體管的基極之間連接有第三電阻。
全文摘要
本發(fā)明涉及具有磁滯特性的電壓比較器。該具有磁滯特性的電壓比較器包括將輸入電壓與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較以便輸出高電平或低電平信號(hào)的比較部分；以及在從該比較部分輸出低電平信號(hào)時(shí)改變?cè)摶鶞?zhǔn)電壓的基準(zhǔn)電壓改變部分。
文檔編號(hào)H03K5/24GK1909369SQ200610086548
公開日2007年2月7日 申請(qǐng)日期2006年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月2日
發(fā)明者孔正喆, 河昌佑, 閔丙云 申請(qǐng)人:三星電機(jī)株式會(huì)社