一種小面積低功耗高速電流比較器的制造方法
【專利摘要】提供一種小面積低功耗高速電流比較器，晶體管M1、M2、M3和M4組成提高輸出阻抗和鏡像電流精度的共源共柵電流鏡結(jié)構(gòu)，其中晶體管M2和M4的柵極和漏極連接在一起形成二極管連接方式，晶體管M5和M6組成電流鏡結(jié)構(gòu)，其中晶體管M5的柵極和漏極連接在一起形成二極管連接方式，再連接到M6的柵極，將輸入電流Iin鏡像到由晶體管M1、M3和晶體管M6組成的電流支路，晶體管M1的漏極和M3的源極相連，晶體管M3的漏極和晶體管M6的漏極相連，同時(shí)，閾值電流Ith也被鏡像到由晶體管M1、M3和晶體管M6組成的電流支路。本實(shí)用新型靜態(tài)電流為輸入電流和閾值電流之和，無需消耗額外電流，功耗較低。
【專利說明】一種小面積低功耗高速電流比較器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種小面積低功耗高速電流比較器，主要應(yīng)用于模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)和電源芯片限流保護(hù)電路。

【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)電流比較器，如圖1所示，其電路包括電阻Ra、電阻Rb和一個(gè)電壓比較器，其中Ra = Rb。輸入電流Iin和閾值電流Ith分別通過電阻Ra和電阻Rb轉(zhuǎn)換成電壓Va和電壓VB，然后這兩個(gè)電壓分別連接到一個(gè)電壓比較器(運(yùn)算放大器)的負(fù)相端和正相端進(jìn)行比較，從而得到輸出電壓V。#。當(dāng)輸入電流大于閾值電流時(shí)，Va大于Vb，輸出電壓為低電位。當(dāng)輸入電流小于閾值電流時(shí)，Va小于Vb，輸出電壓為高電位。該結(jié)構(gòu)為電壓模式，基于運(yùn)算放大器的電流比較器較易實(shí)現(xiàn)。但是，存在下述缺點(diǎn):一是該電流比較器中需要采用一個(gè)運(yùn)算放大器，因此增加了功耗和芯片面積；二是該電流比較器的反應(yīng)速度受限于運(yùn)算放大器自身的帶寬和速度，增大了運(yùn)算放大器的設(shè)計(jì)難度；三是該電流比較器的精度受電阻精度和運(yùn)算放大器失調(diào)電壓影響。上述缺陷，
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]本實(shí)用新型解決的技術(shù)問題:提供一種小面積低功耗高速電流比較器，其工作在電流模式下，相比傳統(tǒng)的電壓模式，反應(yīng)速度更快。另外，該電路不需要運(yùn)算放大器和電阻，結(jié)構(gòu)簡單，易實(shí)現(xiàn)，采用的晶體管個(gè)數(shù)較少，大大減小了芯片面積，并且該電路的靜態(tài)電流為輸入電流和閾值電流之和，無需消耗額外電流，功耗較低。
[0004]本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案:一種小面積低功耗高速電流比較器，NMOS晶體管札、Μ2、Μ3和M4組成提高輸出阻抗和鏡像電流精度的共源共柵電流鏡結(jié)構(gòu)，其中NMOS晶體管M2和^的柵極和漏極連接在一起形成二極管連接方式，PMOS晶體管M5和M6組成電流鏡結(jié)構(gòu)，其中PMOS晶體管M5的柵極和漏極連接在一起形成二極管連接方式，再連接到M6的柵極，將輸入電流Iin鏡像到由NMOS晶體管Mp M3和PMOS晶體管M6組成的電流支路，NMOS晶體管M1的漏極和M3的源極相連，NMOS晶體管M3的漏極和PMOS晶體管M6的漏極相連，同時(shí)，閾值電流Ith也被鏡像到由NMOS晶體管Mp M3和PMOS晶體管M6組成的電流支路。
[0005]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn):
[0006]1、工作在電流模式下，相比傳統(tǒng)的電壓模式，反應(yīng)速度更快；
[0007]2、該電路不需要運(yùn)算放大器和電阻，結(jié)構(gòu)簡單，易實(shí)現(xiàn)，采用的晶體管個(gè)數(shù)較少，從而大大減小了芯片面積；
[0008]3、該電路的靜態(tài)電流為輸入電流和閾值電流之和,無需消耗額外電流，因此功耗較低。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1為傳統(tǒng)電流比較器電路結(jié)構(gòu)圖；
[0010]圖2為本實(shí)用新型的電路結(jié)構(gòu)圖。

【具體實(shí)施方式】
[0011]下面結(jié)合附圖2描述本實(shí)用新型的一種實(shí)施例。
[0012]一種小面積低功耗高速電流比較器，Vdd為電源電壓，Ith為設(shè)定的閾值電流，Iin為輸入電流。NM0S晶體管Μρ M2、M3和M4組成提高輸出阻抗和鏡像電流精度的共源共柵電流鏡結(jié)構(gòu)，其中NM0S晶體管M2和M4的柵極和漏極連接在一起形成二極管連接方式，PM0S晶體管M5和M6組成電流鏡結(jié)構(gòu)，其中PM0S晶體管M5的柵極和漏極連接在一起形成二極管連接方式，再連接到M6的柵極，將輸入電流Iin鏡像到由NM0S晶體管Μ。M3和PM0S晶體管Μβ組成的電流支路，NM0S晶體管Mi的漏極和M3的源極相連，NM0S晶體管M3的漏極和PM0S晶體管M6的漏極相連，同時(shí)，閾值電流Ith也被鏡像到由NM0S晶體管Μρ M3和PM0S晶體管Μβ組成的電流支路。
[0013]當(dāng)輸入電流Iin和閾值電流Ith相等時(shí)，電路處于平衡狀態(tài)，輸出電壓V-為中間電位。當(dāng)輸入電流Iin大于閾值電流Ith時(shí)，NM0S晶體管M4的柵極電壓Va變高，使得通過M3的電流大于閾值電流Ith，從而輸出電壓變低直至地電位。此時(shí)，由于晶體管Mi和M3的源、漏極電壓差為0，所以通過電流為0。當(dāng)輸入電流Iin小于閾值電流Ith時(shí)，NM0S晶體管M4的柵極電壓\變低，使得通過M3的電流小于閾值電流Ith，從而輸出電壓升高直至電源電壓Vdd，此時(shí)，由于PM0S晶體管M6的源、漏極電壓差為0,所以通過電流為0?？梢钥吹?，在輸入電流Iin和閾值電流Ith不相等的情況下，該電路消耗的電流僅為閾值電流Ith和輸入電流Iin之和，中間的比較電流支路不消耗額外的電流。
[0014]上述實(shí)施例，只是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并非用來限制本實(shí)用新型實(shí)施范圍，故凡以本實(shí)用新型權(quán)利要求所述內(nèi)容所做的等效變化，均應(yīng)包括在本實(shí)用新型權(quán)利要求范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種小面積低功耗高速電流比較器，其特征在于=NMOS晶體管M1、M2、M3和M4組成提高輸出阻抗和鏡像電流精度的共源共柵電流鏡結(jié)構(gòu)，其中NMOS晶體管M2和M4的柵極和漏極連接在一起形成二極管連接方式，PMOS晶體管MjPM6組成電流鏡結(jié)構(gòu)，其中PMOS晶體管M5的柵極和漏極連接在一起形成二極管連接方式，再連接到M6的柵極，將輸入電流Iin鏡像到由NMOS晶體管Mp M3和PMOS晶體管M6組成的電流支路，NMOS晶體管M1的漏極和M3的源極相連，NMOS晶體管M3的漏極和PMOS晶體管M6的漏極相連，同時(shí)，閾值電流Ith也被鏡像到由NMOS晶體管Mp M3和PMOS晶體管M6組成的電流支路。
【文檔編號(hào)】H03K5/24GK204089754SQ201420568048
【公開日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2014年9月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月29日
【發(fā)明者】程艷, 劉小舟, 馬讓奎, 張蔚, 李波, 樊成雙 申請(qǐng)人:陜西寶成航空儀表有限責(zé)任公司