專利名稱：比較兩個電源電壓的裝置和方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于比較兩個電源電壓的裝置和相應的方法，所述裝置包括兩個電源電壓的輸入端和一個輸出信號的輸出端。
背景技術：
集成電路形式的微電子元件在廣泛的技術領域得到了應用。為了提供能量，一個或更多的電源電壓被應用于這些元件。適當?shù)难b置被用于選擇和檢查正確的電源電壓。在公知的用于比較兩個電器設備電源電壓的裝置中，通過運算放大器比較兩個電源電壓的值?，F(xiàn)有裝置的缺點是，這樣的運算放大器只能用于確定第一電源電壓是否大于第二電源電壓。當用它比較第二電源電壓和第一電源電壓時，這些裝置就不能給出滿意的結果。
美國專利US2003/0128054 A1公開了一種用于比較兩個電壓的裝置，在這個裝置中，借助差分放大器和電流反射鏡比較兩個電壓。在這種情況下，這個裝置所用的電壓總是通過晶體管轉化為電流，并且在二極管形式的電流反射鏡處受到反射，從而相互比較兩個電流的值。流過二極管的電流或加在二極管上的電壓，或者是他們之間的差值之一，被作為輸出信號。
美國專利US2004/0032243 A1描述了一種比較兩個電源電壓的裝置，將該二電源電壓中的每一個加于這個裝置的一個輸入端。在這個裝置中，隨著一個電壓通過每個晶體管，可將PMOS和任意NMOS晶體管作為電流反射鏡。根據兩個電壓中哪個大，這個裝置的數(shù)字輸出端輸出信號0或1。這個裝置具有相對較為復雜的設計，并且需要大量晶體管和多個必須相互連接的元件。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種比較兩個電源電壓的裝置，它能可靠地確定兩個電源電壓中哪個大，并且它的設計簡單。此外，還公開了相應的方法。
通過權利要求1到6中說明的特征實現(xiàn)上述目的。
本發(fā)明的核心概念在于所述裝置本質上包括三個組件，即兩個相互轉換的電壓/電流轉換器，每個電壓/電流轉換器的下游側有一電流反射鏡，為被反射電流用的電流比較器和產生兩個數(shù)字信號的變換器，所述變換器安裝在輸出端的下游側。在這種情況下，兩個電源電壓中的每一個在電壓/電流轉換器中，以本領域技術人員公知的方式轉換成電流，然后，這些電流通過本領域技術人員公知的電流反射鏡而受到反射。這兩個轉換器彼此轉換，這樣，它們以同樣的方式產生電流。這意味當把同樣的電壓加給每個轉換器時，兩個轉換器中的每一個都會產生相同的電流強度。在這種情況下，這些電源電壓同時轉換成電流。然后，這些經反射的電流通過電流比較器，這個電流比較器比較這些電流強度，以便從中推論出電源電壓值的比。這個電流比較器本質上可以設計成任何已知的樣式，或者優(yōu)選地設計成下面描述的樣式。電流比較器的輸出端給出一個輸出信號，這個輸出信號已經可以用來推斷電流值的比或者電源電壓值的比。然而，依照本發(fā)明，由于這個輸出端自身不能具有足夠的驅動能力去讀取信號，所以把變換器連接在該輸出端的下游側。根據節(jié)點的電位，這個變換器以本質上為公知的方式在兩個輸出端產生兩個數(shù)字輸出信號，其中，當這兩個輸出端中的每一個為0或1時，就可推斷出兩個電源電壓中哪一個大的信息。
本發(fā)明的優(yōu)點在于，給電壓/電流轉換器和電流反射鏡以及電流比較器包含的晶體管以適宜的設計，可以設置多個非常準確的切換點。這意味著即便是電源電壓間微小的差別也能夠得到可靠的確認。此外，可以從兩個輸入端中的任一個將大的或者小的電源電壓提供給這個裝置，并且實現(xiàn)這個方法與兩個電源電壓中哪個大無關。
本發(fā)明的優(yōu)選實施例以從屬權利要求的形式被特定化。
所述電流比較器最好包括PMOS晶體管和NMOS晶體管。由于各個晶體管的特性已知，這就意味著，在兩個不同的晶體管中，根據不同的電源電壓或由此產生的電流，在任何情況下都產生不同的輸出信號，所產生的輸出信號依次通過連接晶體管的節(jié)點，所述節(jié)點用作輸出端。所述變換器連接在該輸出端的下游側。
按照一種優(yōu)選實施例，在各種情況下，為了得到清晰的輸出信號，在電壓/電流轉換器中產生的電流都以如下方式受到連接在變換器下游側的電流反射鏡的反射，所說的方式是使與第一電源電壓相關的電流流過PMOS晶體管，而與第二電源電壓相關的電流流過NMOS晶體管。
采用適當設計的晶體管，可使第二個電源電壓的電位表現(xiàn)在所述節(jié)點處，不然就使所述節(jié)點接地，這要取決于哪個電源電壓大。因此，該輸出端的信號是明顯不同的，以便保證下游側的變換器傳遞正確的數(shù)字結果。
為了比較兩個電源電壓的比值，建議可將晶體管的反射系數(shù)設定成在每種情況下，電壓/電流轉換器中所產生的電流都按此而受到反射。例如，可將晶體管的反射系數(shù)設定為從1∶1到1∶2。于是，可以從比如第二可變電源電壓大于第一電源電壓一半的時候開始來確定它?？梢岳斫猓谶@種情況下，使用的是具有線性特性的電壓/電流轉換器，這意味著在電壓/電流轉換器中所產生的電流與電源電壓成正比。
最好使用來比較兩個電源電壓的裝置與一集成電路相關聯(lián)，或者集成在后者當中，為的是把從外部提供給集成電路的電源電壓的值與傳送的相應輸出信號比較，這對本領域技術人員來說是顯而易見的。因此，就能夠選擇適于所要應用的電源電壓，如對電子元件供能的電源?？蓪⒈景l(fā)明的裝置和方法用于越來越多地使用的含有安置在芯片上的集成電路的智能卡以及其他情況，借助于此，可以實現(xiàn)或控制智能卡的各種不同的功能。為了這樣的目的，可將智能卡插入閱讀器，并使芯片暴露在來自閱讀器的各種電源電壓下。


下面將參照附圖中所示的實施例進一步描述本發(fā)明，然而，本發(fā)明不僅限于此。
圖1表示所述裝置的示意圖。
圖中標記清單1 輸入端2 輸入端3 電壓/電流轉換器4 電壓/電流轉換器5 電流反射鏡6 電流反射鏡7 電流比較器8 輸出端9 變換器10 輸出端11 輸出端100 裝置Vi電源電壓Ii電流具體實施方式
裝置100用于比較兩個電源電壓V1，V2，圖1示出該裝置，它具有兩個分別用于加給電源電壓V1，V2的輸入端1，2。在兩個相互轉換的電壓/電流轉換器3，4中，自電源電壓V1，V2分別產生電流I1，I2，為了能夠直接從電流I1，I2的值中推斷出電壓V1，V2，其中所述轉換器3，4最好是線性的。在各種情況下都把電流反射鏡5，6安裝在該轉換器3，4的下游側，以本領域技術人員公知的方式由晶體管組成這些電流反射鏡。
經反射的電流I3，I4在電流比較器7中以實質上為公知的方式關于它們的值相互比較，其中，電流比較器7最好具有用于第一電流I3或者第一電壓V1的PMOS晶體管和用于第二電流I4或者第二電壓V2的NMOS晶體管，在任何情況下，它們都通過這些晶體管。這兩個晶體管通過一個節(jié)點相互連接。因此，在位于電流比較器7的輸出端8的節(jié)點上表現(xiàn)出電源電壓V2的電位或者接地電位，這取決于電源電壓V1，V2哪個大。
變換器9被連在輸出端8或者節(jié)點的下游側，在各種情況下，根據所述節(jié)點處的電位，這個變換器通過兩個數(shù)字輸出端10，11輸出0或1。因此，可以從這些輸出端10，11的值推斷出電源電壓V1，V2值的比。
如果電流反射鏡5，6中的晶體管的反射系數(shù)被設定為是可變的，也可以推導電源電壓V1，V2的相對比值。如果，例如通過改變數(shù)字輸出信號，而將第一電流反射鏡5中的晶體管到第二電流反射鏡6中的晶體管的反射系數(shù)被設定為從1∶1到1∶2，則可以在電源電壓V2大于電源電壓V1的一半時，確定上述比值。
權利要求
1.一種用于比較兩個電源電壓(V1，V2)的裝置(100)，包括兩個電源電壓(V1，V2)的輸入端(1，2)和輸出信號的輸出端(8)，其特征在于，所述裝置(100)具有兩個相互轉換的電壓/電流轉換器(3，4)和兩個分別相關的電流反射鏡(5，6)，為反射電流(I3，I4)所用的電流比較器(7)，以及帶有兩個數(shù)字輸出端(10，11)的變換器(9)布置在所述輸出端(8)處。
2.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述電流比較器(7)包含PMOS晶體管和NMOS晶體管。
3.如權利要求2所述的裝置，其特征在于，所述反射電流(I3)可通過所述PMOS晶體管，而另一反射電流(I4)可通過所述NMOS晶體管。
4.如權利要求1到3任一項所述的裝置，其特征在于，在所述電流比較器(7)的輸出端(8)處可以產生所述電位(V2)或地電位。
5.如權利要求1到4任一項所述的裝置，其特征在于，所述電流反射鏡(5，6)的反射系數(shù)是可被設定的。
6.一種比較兩個電源電壓(V1，V2)的方法，其中，在裝置(100)中所述電源電壓(V1，V2)被加于兩個輸入端(1，2)，并在其輸出端(8)輸出信號，所述方法的特征在于，所述電源電壓(V1，V2)在兩個相互轉換的電壓/電流轉換器(3，4)中被轉換成電流(I1，I2)，并且這些電流在兩個電流反射鏡(5，6)處被反射，形成電流(I3，I4)，這些反射的電流在電流比較器中被比較，并在輸出端(8)處在帶有兩個數(shù)字輸出端(10，11)的變換器(9)中產生數(shù)字輸出信號。
7.如權利要求6所述的方法，其特征為在所述電流比較器(7)中，所述電流(I3，I4)通過PMOS晶體管和NMOS晶體管。
8.如權利要求7所述的方法，其特征為第一反射電流(I3)通過所述PMOS晶體管，而第二反射電流(I4)通過所述NMOS晶體管。
9.如權利要求6到8中任一項所述的方法，其特征為在所述電流比較器(7)的輸出端(8)處產生所述電源電壓(V2)的電位或地電位。
10.如權利要求6到9中任一項所述的方法，其特征為所述電流反射鏡(5，6)的反射系數(shù)是可被設定的。
全文摘要
一種用于比較兩個電源電壓(V
文檔編號G05F3/26GK101053155SQ200580037436
公開日2007年10月10日 申請日期2005年8月30日 優(yōu)先權日2004年9月2日
發(fā)明者馬丁·坎德 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司