[发明专利]多路比较器电路

说明书

技术领域

本发明涉及半导体器件领域，特别涉及比较器电路。

背景技术

比较器对两个或多个输入信号进行比较，以确定它们是否相等，或确定它们之间的大小关系及排列顺序。通常情况下，比较器将一个模拟电压信号与一个基准电压进行相比较，比较器的两路输入为模拟信号，输出则为电源或者地信号，当输入电压的差值增大或减小时，其输出保持恒定。

比较器电路已广泛应用于数模转换器（Digital Analog Converter，简称“DAC”）、模数转换器（Analog Digital Converter，简称“ADC”）、各种仪表电路、精密放大器等当中，就以模数转换器ADC为例，其中通常含有几十个比较器电路，因此实现能够完成多路比较、而且具有低功耗特性的比较器电路，对于实现多种电子系统的低功耗、小面积具有重要意义。

一般的，目前现有的互补型金属氧化物半导体（Complementary Metal-Oxide Semiconductor，简称“CMOS”）比较器可由图1所示，它主要包括第一级输入差分放大级1和第二级整形输出级2。第一级输入差分放大级1将输入待比较信号Vin和参考信号Vref进行比较放大，第二级整形输出级2将放大的信号进行整形输出，使得输出信号Vout为电源VDD或者地GND电压，以明显区分输入两者的大小，其中VB为偏置电压。利用该基于运算放大器的比较器构成多输入比较器的基本结构如图2所示。但是本发明的发明人发现，由于这种比较器是基于运算放大器的，不论输入信号是否需要比较，其电源到地一直存在着直流电流通路，功耗相对较大。且这种比较器不具备预放大功能，如果要对待输入信号或者参考信号进行放大后比较，则还要加入其他放大电路，这无疑会增加电路的复杂度和功耗。因此基于该运算放大器结构的多输入比较器，功耗和面积较大，电路复用程度不高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多路比较器电路，以很低的硬件代价实现对多路输入信号的比较，同时大大降低功耗。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式公开了一种多路比较器电路，包括输入选择电路和比较输出电路；

输入选择电路用于从多路信号中选择用于比较的一路输入信号和一路参考信号；

比较输出电路包括电源，第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七、第八金属氧化物半导体场效应晶体管（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor，简称“MOSFET”）；

第一、第二MOS管的源漏极的一极与电源连接，第一、第二MOS管的另一极相互连接，并与第三、第八MOS管的栅极和第五MOS管的源漏极的一极连接，并在该连接处输出第一比较信号；

第六MOS管的源漏极的一极与该第五MOS管的另一极连接，该第六MOS管的另一极与输入选择电路选择的输入信号连接；

第三、第四MOS管的源漏极的一极与电源连接，第三、第四MOS管的另一极相互连接，并与第二、第六MOS管的栅极和第七MOS管的源漏极的一极连接，并在该连接处输出第二比较信号；

第八MOS管的源漏极的一极与该第七MOS管的另一极连接，该第八MOS管的另一极与输入选择电路选择的参考信号连接；

第一、第四、第五、第七MOS管的栅极接相应的门控信号。

本发明实施方式与现有技术相比，主要区别及其效果在于：

在本发明中，多路比较器电路包括输入选择电路和比较输出电路，该输入选择电路可对多路输入信号进行选择，同时复用了上述比较输出电路，以很低的硬件代价实现了对多路输入信号的比较；该比较输出电路通过门控电流管对直流通路进行管理，可以在真正需要比较的时候将电路打开，大大降低了比较器电路的功耗。

进一步地，可根据实际情况设计输入选择电路中控制MOS管与栅极接输入信号或参考信号的MOS管的连接形式，并通过编程控制对各信号的选择，电路结构灵活。

进一步地，选择宽长比不同的MOS管分别作为栅极接输入信号或参考信号的MOS管或是将相同宽长比的MOS管并联，可实现对输入信号或参考信号的预放大功能。

进一步地，在比较输出电路中加入第九MOS管，使输出的比较信号在多路比较器电路不工作时处于稳定的电平，为下一次比较工作的开始做准备。

附图说明

图1是现有的CMOS比较器的结构示意图；

图2是基于图1中的CMOS比较器结构的多输入比较器的结构示意图；