高精度抗干擾比較器及方法和應(yīng)用該比較器的存儲結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利說明】高精度抗干擾比較器及方法和應(yīng)用該比較器的存儲結(jié)構(gòu) 【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及電子技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高精度抗干擾比較器及方法和應(yīng)用該比 較器的存儲器結(jié)構(gòu)。 【【背景技術(shù)】】
[0002] 在電路中，比較器是一種常用的功能單元。通常主要由放大器來實現(xiàn)。如圖1所 示，為一個最常用的比較器，它主要由放大器和反相器（非門）組成。放大器的輸入端分別 為參考電壓和輸入。參考電壓用來確定比較器比較的閾值，而輸入即為被比較器比較檢測 的信號。輸入信號經(jīng)放大器比較之后經(jīng)過兩個反相器整形后輸出。
[0003] 對于圖1中的現(xiàn)有比較器，因為實際工作中由于噪聲等的干擾，該比較器的輸出 可能會不穩(wěn)定，甚至會輸出錯誤的結(jié)果。因此為了解決上述問題，遲滯比較器被提出，如圖 2所示。遲滯比較器在參考電壓輸入端接入串聯(lián)的電阻R0、Rl和R2,同時輸出通過反饋回 路控制串聯(lián)電阻R2的接入狀態(tài)，從而就通過電阻RO、Rl和R2串聯(lián)電阻值的改變，就可以改 變比較器的閾值電壓。從而可以在一定程度上避免噪聲的干擾。
[0004] 但是，遲滯比較器也有缺點，遲滯比較器的比較電壓值是一個電壓范圍而不是一 個電壓值，因此遲滯比較器的精度就會低，同時它的抗干擾能力也是有限的。
[0005] 同時，在存儲器中進行數(shù)據(jù)的讀取時需要用到比較器。通常為了能夠讀出數(shù)據(jù)，存 儲器中讀取數(shù)據(jù)的比較器需要很高的靈敏度，但是，由于存儲器中的存儲單元中信號的不 確定性以及噪聲等的干擾，有時因為比較器的靈敏度太高可能會有誤動作產(chǎn)生。這樣會使 讀出的數(shù)據(jù)錯誤，影響存儲器的準確率，而讀出數(shù)據(jù)的準確率是衡量存儲器優(yōu)劣的一個非 常重要的指標。 【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0006] 本發(fā)明的目的在于提供一種高精度抗干擾比較器及方法和應(yīng)用該比較器的存儲 器結(jié)構(gòu)，以解決上述技術(shù)問題。
[0007] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0008] -種高精度抗干擾比較器，包括放大器以及調(diào)整模塊；放大器的輸入端連接參考 電壓信號線和輸入電壓信號線，放大器的輸出接調(diào)整模塊；調(diào)整模塊，用于調(diào)整放大器的靈 敏度，使放大器工作狀態(tài)靈敏度高于非工作狀態(tài)；或使放大器不工作狀態(tài)靈敏度低于工作 狀態(tài)。
[0009] 本發(fā)明進一步的改進在于：調(diào)整模塊為偏置電流改變模塊；偏置電流改變模塊， 用于根據(jù)放大器的輸出端信號改變放大器的輸入偏置電流，使放大器工作狀態(tài)的輸入偏置 電流小于非工作狀態(tài)的輸入偏置電流，進而使放大器工作狀態(tài)的放大倍數(shù)大于非工作狀態(tài) 的放大倍數(shù)，即使放大器工作狀態(tài)的靈敏度大于非工作狀態(tài)的靈敏度。
[0010] 本發(fā)明進一步的改進在于：偏置電流改變模塊為電流鏡，電流鏡的鏡像電流為放 大器提供偏置電流，電流鏡提供偏置電流的支路為兩路，一路固定接入，另一路通過開關(guān)接 入，所述開關(guān)的狀態(tài)由放大器的輸出控制。
[0011] 本發(fā)明進一步的改進在于：偏置電流改變模塊為共源共柵電流鏡，共源共柵電流 鏡的鏡像電流為放大器提供偏置電流，提供偏置電流支路中的共柵級MOS管的源級通過另 一開關(guān)連接到地，所述另一開關(guān)的狀態(tài)由放大器的輸出控制。
[0012] 本發(fā)明進一步的改進在于：所述開關(guān)為MOS管。
[0013] 本發(fā)明進一步的改進在于：調(diào)整模塊為放大器的一部分或者為外設(shè)電路。
[0014] 應(yīng)用高精度抗干擾比較器的存儲器結(jié)構(gòu)，包括高精度抗干擾比較器；還包括存儲 單元支路、參考支路和控制模塊；存儲單元支路包括存儲單元；在比較器的正相輸入端接 參考支路，用于生成參考電壓；在比較器的反相輸入端接存儲單元支路，用于生成輸入電 壓。
[0015] 本發(fā)明進一步的改進在于：
[0016] 存儲單元支路為：存儲單元依次接MOS管MN43和MOS管MMl，MOS管MMl的漏 極接比較器的反相輸入端，MMl的漏極通過電阻R41接到電源；MOS管MM3的源級接存儲 單元，MOS管MM3的漏極與MOS管MMl的源級相連；參考支路為：參考電流依次接MOS管 MN44和MOS管MM2, MOS管MM2的漏極接比較器的正相輸入端，同時MOS管MM2的漏極 通過電阻R42接到電源；MOS管MN44的源級接參考電流，MOS管MN44的漏極與MOS管MN42 的源級相連；鉗位MOS管MMl和MM2的柵極接鉗位信號，使能MOS管MM3和MN44分別接 第一使能信號和第二使能信號；所述控制模塊，用于在降低比較器的靈敏度后，在比較器的 進入下次正常工作狀態(tài)之前，通過控制偏置電流改變模塊將比較器的靈敏度提高到工作時 的狀態(tài)。
[0017] 本發(fā)明進一步的改進在于：存儲單元為RRAM存儲單元。
[0018] 本發(fā)明更進一步的改進在于：RRAM存儲單元是ITlR結(jié)構(gòu)。
[0019] -種比較器的高精度抗干擾方法，根據(jù)放大器的輸出結(jié)果進行判斷：
[0020] 當放大器由工作狀態(tài)轉(zhuǎn)為非工作狀態(tài)時，增大放大器的輸入偏置電流使放大器在 非工作狀態(tài)時的放大倍數(shù)降低，即降低放大器非工作狀態(tài)下的靈敏度；
[0021] 當放大器由非工作狀態(tài)轉(zhuǎn)為工作狀態(tài)時，降低放大器的輸入偏置電流使放大器在 工作狀態(tài)時的放大倍數(shù)提高，即提高放大器非工作狀態(tài)下的靈敏度。
[0022] 本發(fā)明進一步的改進在于：通過改變電流鏡的寬長比的比例增大或降低放大器輸 入偏置電流的大小。
[0023] 本發(fā)明進一步的改進在于：通過改變提供偏置電流的MOS管的柵源電壓增大或降 低放大器輸入偏置電流的大小。
[0024] 相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下有益效果：
[0025] 1、在比較器比較時靈敏度很高，能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的比較；
[0026] 2、比較之后，通過改變放大器的放大倍數(shù)降低比較器的靈敏度，從而增加比較器 的抗干擾能力；
[0027] 3、相對于遲滯比較器，比較器的閾值范圍更集中，可以是一個確定的值；
[0028] 4、本發(fā)明比較器實現(xiàn)結(jié)構(gòu)簡單。
[0029] 5、本發(fā)明比較器在存儲器中使用可以極大地提高存儲數(shù)據(jù)讀出的準確率，而讀出 數(shù)據(jù)的準確率是衡量存儲器優(yōu)劣的一個非常重要的指標。 【【附圖說明】】
[0030] 圖1為現(xiàn)有常規(guī)比較器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031] 圖2為遲滯比較器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032] 圖3本發(fā)明的一種高精度抗干擾比較器的一種結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033] 圖4本發(fā)明的偏置電流改變模塊的一種結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034] 圖5本發(fā)明的偏置電流改變模塊的另一種結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035] 圖6本發(fā)明的一種應(yīng)用高精度抗干擾比較器的存儲器結(jié)構(gòu)的示意圖。 【【具體實施方式】】
[0036] 對于比較器而言，理論上：
[0037] 1、比較器的靈敏度影響比較器的抗干擾能力。靈敏度越高抗干擾能力越差。
[0038] 2、放大器的放大倍數(shù)Av影響著比較器的靈敏度。放大倍數(shù)Av越高，比較器的靈 敏度也越高。
[0039] 3、由公式
[0040]
[0041] 可知：放大器的放大倍數(shù)Av與放大器輸入級MOS管的寬長比（W/L)的開平方成正 比；同時，放大器的放大倍數(shù)Av與偏置電流的（Id)的開平方成反比。
[0042] 由上述理論分析可知：可以通過改變放大器輸入級MOS管的寬長比（W/L)或偏置 電流的（Id)改變放大器的放大倍數(shù)Av，從而改變比較器的靈敏度。
[0043] 基于上述分析，為了解決【背景技術(shù)】中現(xiàn)有比較器的缺點，獲得一個高精度抗干擾 能力強的比較器，可以通過這樣的過程實現(xiàn)：在比較器進行比較時，保持比較器很高的靈敏 度，而在比較器進行比較過程結(jié)束后，降低比較器的靈敏度。這樣，既可以使比較器進行比 較時精度很高（因為比較器進行比較時靈敏度高），又可以使比較器的抗干擾能力增強（因 為在比較后降低了比較器的靈敏度）。
[0044] 通過改變偏置電流的（Id)就可以實現(xiàn)上述過程。
[0045] 下面具體介紹前述實現(xiàn)方式。
[0046] 通過調(diào)整偏置電流的（Id):
[0047] 這個過程具體為：
[0048] Id t - Av I -靈敏度 I
[0049] 即：偏置電流Id升高，放大器的放大倍數(shù)Av隨之降低，導(dǎo)致放大器的靈敏度降低。
[0050] 如圖3所示，本發(fā)明一種高精度抗干擾比較器通過偏置電流的改變實現(xiàn)，其包括 放大器（這里的放大器作為比較器使用）、偏置電流改變模塊和兩個反相器（這里的兩個 反相器的作用是：對放大器輸出的信號進行整形，這里的兩個反相器不是必須的）。放大器 的輸入端連接參考電壓信號線和輸入電壓信號線，放大器的輸出信號連接兩個串聯(lián)的反相 器，經(jīng)兩個串聯(lián)的反相器整形后輸出，反相器的輸出端連接偏置電流改變模塊的控制端，偏 置電流改變模塊的輸出端連接比較器（即圖中的放大器）。
[0051] 放大器通過兩個反相器整形后的輸出信號反饋輸入給了偏置電流改變模塊，在比 較器進行工作時，當比較器的輸入信號超過參考電壓的值時（比較器的輸入信號高于參考 電壓的值或者低于參考電壓的值），比較器的輸出信號狀態(tài)發(fā)生改變（由高電平變?yōu)榈碗?平或者由低電平變?yōu)楦唠娖剑?。發(fā)生改變的輸出信號輸入給偏置電流改變模塊，通過控制偏 置電流改變模塊，使放大器的偏置電流Id升高，因此降低放大器的放大倍數(shù)Av，從而降低 放大器的靈敏度。
[0052] 如圖4所示為本發(fā)明的偏置電流改變模塊的實現(xiàn)形式之一。由圖4可知，通過改 變電流鏡的寬長比的比例從而改變偏置電流Id的大小。麗12和麗13與麗11組成電流鏡。 麗12和麗13通過鏡像麗11產(chǎn)生偏置電流Id。而偏置電流Id的大小取決于麗12和麗13 與麗11的寬長比的比例。在這個電路中設(shè)置了開關(guān)K1。開關(guān)Kl的作用就是為了改變麗12 和麗13總的寬長比的。它由比較器的輸出信號控制（或者比較器的輸出信號經(jīng)兩個反相 器進行整形后的信號控制）。當開關(guān)Kl接通時MN13接入，MN12和MN13總的寬長比就比較 大，從而偏置電流Id大；反之，當開關(guān)Kl斷開時麗13斷開，麗12和麗13總的寬長比就比 較小，從而偏置電流Id小。
[0053] 具體過程為：當比較器在比較完成后，比較器的輸出信號控制開關(guān)Kl接通，相當 于產(chǎn)生偏置電流Id的電流鏡的寬長比額比例增加，從而使偏置電流Id增加，根據(jù)公式（1) 可知放大器的放大倍數(shù)Av降低，從而通過降低放大器的靈敏度。放大器的抗干擾