一种比较器电路和电子设备的制作方法

1.本实用新型涉及集成电路设计技术领域，具体涉及一种比较器电路和电子设备。


背景技术：

2.现有比较器作为接收器，需要发送设备增加功耗，提高接收信号的幅度，来达到千兆高频信号的接收，而对于不能增加功耗的发送设备，常规比较器接收的信号将失真
3.传统方案是输入级采用轨到轨结构，具有宽的共模输入范围，第二级为反相器实现的电平转换电路，但因为传统方案中nmos管与pmpos管为高压管，从而导致管子面积较大，进而使得寄生电容较大，带宽有限。


技术实现要素：

4.本实用新型针对现有技术中的缺点，提供了一种比较器电路和电子设备，具有共模输入范围宽的优点，突破了传统比较器电路寄生电容较大的瓶颈。
5.为了解决上述技术问题，本实用新型通过下述技术方案得以解决：
6.一种比较器电路，包括第一高压输入级电路、第二高压输入级电路、第一低压输出级电路和第二低压输出级电路，所述第一高压输入级电路的输出端与第一低压输出级电路的输入端相连，所述第二高压输入级电路的输出端与第二低压输出级电路的输入端相连，所述第一低压输出级电路的输出端与第二低压输出级电路的输出端相连，且所述第一高压输入级电路与第二高压输入级电路为互补的差分输入级。
7.可选的，所述第一高压输入级电路接收第一差分电压信号并输出第一差分电流信号，所述第一高压输入级电路包括第一nmos管和第二nmos管，所述第一nmos管的栅极连接第一输入端，所述第一nmos管的源极与第二nmos管的源极相连，所述第二nmos管的栅极连接第二输入端，所述第一nmos管的漏极和第二nmos管的漏极均与第一低压输出级电路相连，所述第一nmos管的衬底与第二nmos管的衬底相连后接地设置，且所述第一nmos管和第二nmos管均为高压管。
8.可选的，所述第一低压输出级电路包括输出电路一和输出电路二，所述第一差分电压信号包括差分电压子信号一和差分电压子信号二，所述第一差分电流信号包括差分电流子信号一和差分电流子信号二，所述输出电路一接收差分电流子信号一，所述输出电路二接收差分电流子信号二。
9.可选的，所述输出电路一包括第三pmos管、第四pmos管、第三nmos管和第四nmos管，所述第三pmos管的漏极与栅极相连后连接第四pmos管的栅极，所述第三pmos管的源极与第四pmos管的源极相连后连接低压电源，所述第四pmos管的漏极与第三nmos管的漏极相连，所述第三nmos管的漏极与栅极相连后与第四nmos管的栅极相连，所述第三nmos管的源极与第四nmos管的源极相连后接地设置，所述第四nmos管的漏极输出，且所述第三pmos管、第四pmos管、第三nmos管和第四nmos管均为低压管。
10.可选的，所述输出电路二包括第五pmos管和第六pmos管，所述第五pmos管的漏极
与栅极相连后连接第六pmos管的栅极，所述第五pmos管的源极与第六pmos管的源极相连后连接低压电源，所述第六pmos管的漏极输出，且所述第五pmos管和第六pmos管均为低压管。
11.可选的，所述第二高压输入级电路接收第二差分电压信号并输出第二差分电流信号，所述第二高压输入级电路包括第一pmos管和第二pmos管，所述第一pmos管的栅极连接第三输入端，所述第一pmos管的源极与第二pmos管的源极相连，所述第二pmos管的栅极连接第四输入端，所述第一pmos管的漏极和第二pmos管的漏极均与第二低压输出级电路相连，所述第一pmos管的衬底与第二pmos管的衬底相连后连接高压电源，且所述第一pmos管和第二pmos管均为高压管。
12.可选的，所述第二低压输出级电路包括输出电路三和输出电路四，所述第二差分电压信号包括差分电压子信号三和差分电压子信号四，所述第二差分电流信号包括差分电流子信号三和差分电流子信号四，所述输出电路三接收差分电流子信号三，所述输出电路三接收差分电流子信号四。
13.可选的，所述输出电路三包括第五nmos管、第六nmos管、第七pmos管和第八pmos管，所述第五nmos管的漏极与栅极相连后连接第六nmos管的栅极，所述第五nmos管的源极与第六nmos管的源极相连后接地设置，所述第六nmos管的漏极连接所述第七pmos管的漏极，所述第七pmos管的漏极与栅极相连后与第八pmos管的栅极相连，所述第七pmos管的源极与第八pmos的源极相连后连接低压电源，所述第八pmos管的漏极输出，且所述第五nmos管、第六nmos管、第七pmos管和第八pmos管均为低压管。
14.可选的，所述输出电路四包括第七nmos管和第八nmos管，所述第七nmos管的漏极与栅极相连后连接第八nmos管的栅极，所述第七nmos管的源极与所述第八nmos管的源极相连后接地设置，所述第八nmos管的漏极输出，且所述第七nmos管与第八nmos管均为低压管。
15.一种电子设备，所述电子设备包括如上述任意一项所述的比较器电路。
16.采用本实用新型提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：
17.通过第一高压输入级电路和第二高压输入级电路的差分输入级互补设置，使得输入级具有电源到地的共模输入范围，无论输入信号多大，比较器电路均能接收处理，同时通过输入级高压输入，输出级低压输出的方式，使得输出信号为低电平，无需设置高压转低压的电平转换电路，节省了电路面积，同时通过高压管与低压管混合使用的方法，极大限度地减少了寄生电容的产生。
附图说明
18.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1为本实施例一提出的一种比较器电路的电路图。
具体实施方式
20.下面结合实施例对本实用新型做进一步的详细说明，以下实施例是对本实用新型的解释而本实用新型并不局限于以下实施例。
21.实施例一
22.如图1所示，首先需要说明的是本实施例中，第一nmos管、第二nmos管、第三nmos管、第四nmos管、第五nmos管、第六nmos管、第七nmos管、第八nmos管以及第九nmos管在图1中依次用an1、an2、an3、an4、an5、an6、an7、an8、an9表示；第一pmos管、第二pmos管、第三pmos管、第四pmos管、第五pmos管、第六pmos管、第七pmos管、第八pmos管以及第九pmos管在图1中依次用ap1、ap2、ap3、ap4、ap5、ap6、ap7、ap8、ap9表示。
23.如图1所示，一种比较器电路，包括第一高压输入级电路、第二高压输入级电路、第一低压输出级电路和第二低压输出级电路，第一高压输入级电路的输出端与第一低压输出级电路的输入端相连，第二高压输入级电路的输出端与第二低压输出级电路的输入端相连，第一低压输出级电路的输出端与第二低压输出级电路的输出端相连，且第一高压输入级电路与第二高压输入级电路为互补的差分输入级，因为输出为同向，因此第一低压输出级电路和第二低压输出级电路直接相连驱动下一级，这样的输入级结构具有电源到地的共模输入范围。
24.其中，第一高压输入级电路接收第一差分电压信号并输出第一差分电流信号，第一高压输入级电路包括第一nmos管和第二nmos管，第一nmos管的栅极连接第一输入端，第一nmos管的源极与第二nmos管的源极相连，第二nmos管的栅极连接第二输入端，第一nmos管的漏极和第二nmos管的漏极均与第一低压输出级电路相连，第一nmos管的衬底与第二nmos管的衬底相连后接地设置，且第一nmos管和第二nmos管均为高压管。
25.进一步地，第一输入端为基准电压vref，第二输入端为比较电压vin，第一nmos管的源极与第二nmos管的源极相连后连接有第九nmos管，且连接在第九nmos管的漏极，而第九nmos管的栅极连接高压电源vddq，第九nmos管的源极接地设置，第九nmos管也为高压管，从而通过第一nmos管和第二nmos管将第一差分电压信号转换为第一差分电流信号，并输出给下一级。
26.第二高压输入级电路接收第二差分电压信号并输出第二差分电流信号，第二高压输入级电路包括第一pmos管和第二pmos管，第一pmos管的栅极连接第三输入端，第一pmos管的源极与第二pmos管的源极相连，第二pmos管的栅极连接第四输入端，第一pmos管的漏极和第二pmos管的漏极均与第二低压输出级电路相连，第一pmos管的衬底与第二pmos管的衬底相连后连接高压电源，且第一pmos管和第二pmos管均为高压管。
27.进一步地，第三输入端也为基准电压vref，第四输入端也为比较电压vin，第一pmos管和第二pmos管的源极相连后连接有第九pmos管，且连接在第九pmos管的漏极，而第九pmos管的源极连接高压电源vddq，第九pmos管的栅极接地设置，第九pmos管也为高压管，从而通过第一pmos管和第二pmos管将第二差分电压信号转换为第二差分电流信号，并输出给下一级。
28.具体地，第一nmos管与第二nmos管组成nmos差分对，第一pmos管和第二pmos管组成pmos差分对，从而由nmos差分对和pmos差分对共同组成了互补的差分输入级，因为输出为同向，所以可以直接相连驱动下一级，并且这样的输入级电路结构使得电路具有电源到地的共模输入范围，使得共模输入范围更宽。
29.另一方面，第一低压输出级电路包括输出电路一和输出电路二，第一差分电压信号包括差分电压子信号一和差分电压子信号二，第一差分电流信号包括差分电流子信号一
和差分电流子信号二，输出电路一接收差分电流子信号一，输出电路二接收差分电流子信号二，第二低压输出级电路包括输出电路三和输出电路四，第二差分电压信号包括差分电压子信号三和差分电压子信号四，第二差分电流信号包括差分电流子信号三和差分电流子信号四，输出电路三接收差分电流子信号三，输出电路三接收差分电流子信号四。
30.具体地，电路在进行比较前，第一nmos管将差分电压子信号一转换为差分电流子信号一，并传输给输出电路一，输出电路一接收差分电流子信号一；第二nmos管将差分电压子信号二转换为差分电流子信号二，并传输给输出电路二，输出电路二接收差分电流子信号二；第一pmos管将差分电压子信号三转换为差分电流子信号三，并传输给输出电路三，输出电路三接收差分电流子信号三；第二pmos管将差分电压子信号四转换为差分电流子信号四，并传输给输出电路四，输出电路四接收差分电流子信号四。
31.其中，输出电路一包括第三pmos管、第四pmos管、第三nmos管和第四nmos管，第一nmos管的漏极与第三pmos管的源极相连，第三pmos管的漏极与栅极相连后连接第四pmos管的栅极，第三pmos管的源极与第四pmos管的源极相连后连接低压电源，第四pmos管的漏极与第三nmos管的漏极相连，第三nmos管的漏极与栅极相连后与第四nmos管的栅极相连，第三nmos管的源极与第四nmos管的源极相连后接地设置，第四nmos管的漏极输出out，且第三pmos管、第四pmos管、第三nmos管和第四nmos管均为低压管，其中，第三pmos管与第四pmos管形成一组电流镜。
32.输出电路二包括第五pmos管和第六pmos管，第二nmos管的漏极与第五pmos管的源极相连，第五pmos管的漏极与栅极相连后连接第六pmos管的栅极，第五pmos管的源极与第六pmos管的源极相连后连接低压电源，第六pmos管的漏极输出，即第六pmos管的漏极与第四nmos管的源极相连后输出out，且第五pmos管和第六pmos管均为低压管，其中，第五pmos管和第六pmos管形成电流镜。
33.进一步地，通过高压管作为输入，低压管作为输出的混合使用方式，使得输入信号电压范围为高压范围，输出信号电压范围降到低压范围，例如，高压范围可以为0～1.8v，低压范围为0～1.1v，即vddq＝1.8v，vdd＝1.1v，进而电路能够在相同幅度的输入信号，不需要更高的增益就能完成信号比较，且由于低压管的管子尺寸相对于高压管尺寸更小，相应的寄生参数较小，因此可以最大限度减少寄生电容的产生，并达到高带宽的目的。
34.输出电路三包括第五nmos管、第六nmos管、第七pmos管和第八pmos管，第一pmos管的源极与第五nmos管的漏极相连，第五nmos管的漏极与栅极相连后连接第六nmos管的栅极，第五nmos管的源极与第六nmos管的源极相连后接地设置，第六nmos管的漏极连接第七pmos管的漏极，第七pmos管的漏极与栅极相连后与第八pmos管的栅极相连，第七pmos管的源极与第八pmos的源极相连后连接低压电源vdd，第八pmos管的漏极输出out，且第五nmos管、第六nmos管、第七pmos管和第八pmos管均为低压管，其中，第五nmos管和第六nmos管形成电流镜。
35.输出电路四包括第七nmos管和第八nmos管，第二pmos管的源极与第七nmos管的漏极相连，第七nmos管的漏极与栅极相连后连接第八nmos管的栅极，第七nmos管的源极与第八nmos管的源极相连后接地设置，第八nmos管的漏极输出，即第八nmos管的源极与第八pmos管的漏极相连后输出out，且第七nmos管与第八nmos管均为低压管，其中，第七nmos管和第八nmos管形成电流镜。
36.由于第一pmos管和第二pmos管的输入信号最高为1.8v，因此第一pmos管和第二pmos管采用高压管，同时电源电压采用vddq＝1.8v，因为第五nmos管和第七nmos管采用二极管的连接方式，所以第五nmos管和第七nmos管的栅极电压与漏极电压被钳位到0.7v左右，不会有过压的危险，保证了电路的安全使用。
37.更进一步地，vref接到参考电位vddq/2＝0.9v，vin接输入信号，此时对于第一高压输入级电路，当输入信号为高电位时，第二nmos管电流变大，第五pmos管和第六pmos管的电流也变大，且由于第一nmos管的栅极接到参考电位vref，所以第一nmos管、第三pmos管、第四pmos管、第三nmos管和第四nmos管的电流不变，进而输出out电压升高，也就是当vin为高电位时，out输出高；而对于第二高压输入级电路，当输入信号为高电位时，第二pmos管的电流变小，第七nmos管和第八nmos管的电流也变小，且由于第一pmos管的栅极接到参考电位vref，所以第一pmos管、第五nmos管、第六nmos管、第七pmos管和第八pmos管的电流不变，进而输出out电压升高，也就是当vin为高电位时，out输出高。
38.另一方面，对于第一高压输入级电路而言，当输入信号为低电位时，第二nmos管的电流变小，第五pmos管和第六pmos管的电流也变小，且由于第一nmos管的栅极接到参考电位vref，所以第一nmos管、第三pmos管、第四pmos管、第三nmos管和第四nmos管的电流不变，进而输出out电压降低，也就是当vin为低电位时，out输出低；而对于第二高压输入级电路，当输入信号为低电位时，第二pmos管的电流变大，第七nmos管和第八nmos管的电流也变大，且由于第一pmos管的栅极接到参考电位vref，所以第一pmos管、第五nmos管、第六nmos管、第七pmos管和第八pmos管的电流不变，进而输出out电压降低，也就是vin为低电位时，out输出低，从而在保证电路具有较小的寄生电容以及高带宽的同时，完成了电位的比较。
39.实施例二
40.一种电子设备，电子设备包括如实施例一所述的比较器电路，本实施例所说的电子设备可以为ddr存储器，比较器电路包括第一高压输入级电路、第二高压输入级电路、第一低压输出级电路和第二低压输出级电路，第一高压输入级电路的输出端与第一低压输出级电路的输入端相连，第二高压输入级电路的输出端与第二低压输出级电路的输入端相连，第一低压输出级电路的输出端与第二低压输出级电路的输出端相连，且第一高压输入级电路与第二高压输入级电路为互补的差分输入级。
41.以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型任何形式上和实质上的限制，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型方法的前提下，还将可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本实用新型的保护范围。凡熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，当可利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本实用新型的等效实施例；同时，凡依据本实用新型的实质技术对上述实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变，均仍属于本实用新型的技术方案的范围内。