高精度抗干扰比较器及方法和应用该比较器的存储结构的制作方法
【专利说明】高精度抗干扰比较器及方法和应用该比较器的存储结构 【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及电子技术领域，具体涉及一种高精度抗干扰比较器及方法和应用该比 较器的存储器结构。 【【背景技术】】
[0002] 在电路中，比较器是一种常用的功能单元。通常主要由放大器来实现。如图1所 示，为一个最常用的比较器，它主要由放大器和反相器（非门）组成。放大器的输入端分别 为参考电压和输入。参考电压用来确定比较器比较的阈值，而输入即为被比较器比较检测 的信号。输入信号经放大器比较之后经过两个反相器整形后输出。
[0003] 对于图1中的现有比较器，因为实际工作中由于噪声等的干扰，该比较器的输出 可能会不稳定，甚至会输出错误的结果。因此为了解决上述问题，迟滞比较器被提出，如图 2所示。迟滞比较器在参考电压输入端接入串联的电阻R0、Rl和R2,同时输出通过反馈回 路控制串联电阻R2的接入状态，从而就通过电阻RO、Rl和R2串联电阻值的改变，就可以改 变比较器的阈值电压。从而可以在一定程度上避免噪声的干扰。
[0004] 但是，迟滞比较器也有缺点，迟滞比较器的比较电压值是一个电压范围而不是一 个电压值，因此迟滞比较器的精度就会低，同时它的抗干扰能力也是有限的。
[0005] 同时，在存储器中进行数据的读取时需要用到比较器。通常为了能够读出数据，存 储器中读取数据的比较器需要很高的灵敏度，但是，由于存储器中的存储单元中信号的不 确定性以及噪声等的干扰，有时因为比较器的灵敏度太高可能会有误动作产生。这样会使 读出的数据错误，影响存储器的准确率，而读出数据的准确率是衡量存储器优劣的一个非 常重要的指标。 【
【发明内容】
】
[0006] 本发明的目的在于提供一种高精度抗干扰比较器及方法和应用该比较器的存储 器结构，以解决上述技术问题。
[0007] 为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
[0008] -种高精度抗干扰比较器，包括放大器以及调整模块；放大器的输入端连接参考 电压信号线和输入电压信号线，放大器的输出接调整模块；调整模块，用于调整放大器的灵 敏度，使放大器工作状态灵敏度高于非工作状态；或使放大器不工作状态灵敏度低于工作 状态。
[0009] 本发明进一步的改进在于：调整模块为偏置电流改变模块；偏置电流改变模块， 用于根据放大器的输出端信号改变放大器的输入偏置电流，使放大器工作状态的输入偏置 电流小于非工作状态的输入偏置电流，进而使放大器工作状态的放大倍数大于非工作状态 的放大倍数，即使放大器工作状态的灵敏度大于非工作状态的灵敏度。
[0010] 本发明进一步的改进在于：偏置电流改变模块为电流镜，电流镜的镜像电流为放 大器提供偏置电流，电流镜提供偏置电流的支路为两路，一路固定接入，另一路通过开关接 入，所述开关的状态由放大器的输出控制。
[0011] 本发明进一步的改进在于：偏置电流改变模块为共源共栅电流镜，共源共栅电流 镜的镜像电流为放大器提供偏置电流，提供偏置电流支路中的共栅级MOS管的源级通过另 一开关连接到地，所述另一开关的状态由放大器的输出控制。
[0012] 本发明进一步的改进在于：所述开关为MOS管。
[0013] 本发明进一步的改进在于：调整模块为放大器的一部分或者为外设电路。
[0014] 应用高精度抗干扰比较器的存储器结构，包括高精度抗干扰比较器；还包括存储 单元支路、参考支路和控制模块；存储单元支路包括存储单元；在比较器的正相输入端接 参考支路，用于生成参考电压；在比较器的反相输入端接存储单元支路，用于生成输入电 压。
[0015] 本发明进一步的改进在于：
[0016] 存储单元支路为：存储单元依次接MOS管MN43和MOS管MMl，MOS管MMl的漏 极接比较器的反相输入端，MMl的漏极通过电阻R41接到电源；MOS管MM3的源级接存储 单元，MOS管MM3的漏极与MOS管MMl的源级相连；参考支路为：参考电流依次接MOS管 MN44和MOS管MM2, MOS管MM2的漏极接比较器的正相输入端，同时MOS管MM2的漏极 通过电阻R42接到电源；MOS管MN44的源级接参考电流，MOS管MN44的漏极与MOS管MN42 的源级相连；钳位MOS管MMl和MM2的栅极接钳位信号，使能MOS管MM3和MN44分别接 第一使能信号和第二使能信号；所述控制模块，用于在降低比较器的灵敏度后，在比较器的 进入下次正常工作状态之前，通过控制偏置电流改变模块将比较器的灵敏度提高到工作时 的状态。
[0017] 本发明进一步的改进在于：存储单元为RRAM存储单元。
[0018] 本发明更进一步的改进在于：RRAM存储单元是ITlR结构。
[0019] -种比较器的高精度抗干扰方法，根据放大器的输出结果进行判断：
[0020] 当放大器由工作状态转为非工作状态时，增大放大器的输入偏置电流使放大器在 非工作状态时的放大倍数降低，即降低放大器非工作状态下的灵敏度；
[0021] 当放大器由非工作状态转为工作状态时，降低放大器的输入偏置电流使放大器在 工作状态时的放大倍数提高，即提高放大器非工作状态下的灵敏度。
[0022] 本发明进一步的改进在于：通过改变电流镜的宽长比的比例增大或降低放大器输 入偏置电流的大小。
[0023] 本发明进一步的改进在于：通过改变提供偏置电流的MOS管的栅源电压增大或降 低放大器输入偏置电流的大小。
[0024] 相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
[0025] 1、在比较器比较时灵敏度很高，能够实现高精度的比较；
[0026] 2、比较之后，通过改变放大器的放大倍数降低比较器的灵敏度，从而增加比较器 的抗干扰能力；
[0027] 3、相对于迟滞比较器，比较器的阈值范围更集中，可以是一个确定的值；
[0028] 4、本发明比较器实现结构简单。
[0029] 5、本发明比较器在存储器中使用可以极大地提高存储数据读出的准确率，而读出 数据的准确率是衡量存储器优劣的一个非常重要的指标。 【【附图说明】】
[0030] 图1为现有常规比较器的结构示意图；
[0031] 图2为迟滞比较器的结构示意图；
[0032] 图3本发明的一种高精度抗干扰比较器的一种结构示意图；
[0033] 图4本发明的偏置电流改变模块的一种结构示意图；
[0034] 图5本发明的偏置电流改变模块的另一种结构示意图；
[0035] 图6本发明的一种应用高精度抗干扰比较器的存储器结构的示意图。 【【具体实施方式】】
[0036] 对于比较器而言，理论上：
[0037] 1、比较器的灵敏度影响比较器的抗干扰能力。灵敏度越高抗干扰能力越差。
[0038] 2、放大器的放大倍数Av影响着比较器的灵敏度。放大倍数Av越高，比较器的灵 敏度也越高。
[0039] 3、由公式
[0040]
[0041] 可知：放大器的放大倍数Av与放大器输入级MOS管的宽长比（W/L)的开平方成正 比；同时，放大器的放大倍数Av与偏置电流的（Id)的开平方成反比。
[0042] 由上述理论分析可知：可以通过改变放大器输入级MOS管的宽长比（W/L)或偏置 电流的（Id)改变放大器的放大倍数Av，从而改变比较器的灵敏度。
[0043] 基于上述分析，为了解决【背景技术】中现有比较器的缺点，获得一个高精度抗干扰 能力强的比较器，可以通过这样的过程实现：在比较器进行比较时，保持比较器很高的灵敏 度，而在比较器进行比较过程结束后，降低比较器的灵敏度。这样，既可以使比较器进行比 较时精度很高（因为比较器进行比较时灵敏度高），又可以使比较器的抗干扰能力增强（因 为在比较后降低了比较器的灵敏度）。
[0044] 通过改变偏置电流的（Id)就可以实现上述过程。
[0045] 下面具体介绍前述实现方式。
[0046] 通过调整偏置电流的（Id):
[0047] 这个过程具体为：
[0048] Id t - Av I -灵敏度 I
[0049] 即：偏置电流Id升高，放大器的放大倍数Av随之降低，导致放大器的灵敏度降低。
[0050] 如图3所示，本发明一种高精度抗干扰比较器通过偏置电流的改变实现，其包括 放大器（这里的放大器作为比较器使用）、偏置电流改变模块和两个反相器（这里的两个 反相器的作用是：对放大器输出的信号进行整形，这里的两个反相器不是必须的）。放大器 的输入端连接参考电压信号线和输入电压信号线，放大器的输出信号连接两个串联的反相 器，经两个串联的反相器整形后输出，反相器的输出端连接偏置电流改变模块的控制端，偏 置电流改变模块的输出端连接比较器（即图中的放大器）。
[0051] 放大器通过两个反相器整形后的输出信号反馈输入给了偏置电流改变模块，在比 较器进行工作时，当比较器的输入信号超过参考电压的值时（比较器的输入信号高于参考 电压的值或者低于参考电压的值），比较器的输出信号状态发生改变（由高电平变为低电 平或者由低电平变为高电平）。发生改变的输出信号输入给偏置电流改变模块，通过控制偏 置电流改变模块，使放大器的偏置电流Id升高，因此降低放大器的放大倍数Av，从而降低 放大器的灵敏度。
[0052] 如图4所示为本发明的偏置电流改变模块的实现形式之一。由图4可知，通过改 变电流镜的宽长比的比例从而改变偏置电流Id的大小。丽12和丽13与丽11组成电流镜。 丽12和丽13通过镜像丽11产生偏置电流Id。而偏置电流Id的大小取决于丽12和丽13 与丽11的宽长比的比例。在这个电路中设置了开关K1。开关Kl的作用就是为了改变丽12 和丽13总的宽长比的。它由比较器的输出信号控制（或者比较器的输出信号经两个反相 器进行整形后的信号控制）。当开关Kl接通时MN13接入，MN12和MN13总的宽长比就比较 大，从而偏置电流Id大；反之，当开关Kl断开时丽13断开，丽12和丽13总的宽长比就比 较小，从而偏置电流Id小。
[0053] 具体过程为：当比较器在比较完成后，比较器的输出信号控制开关Kl接通，相当 于产生偏置电流Id的电流镜的宽长比额比例增加，从而使偏置电流Id增加，根据公式（1) 可知放大器的放大倍数Av降低，从而通过降低放大器的灵敏度。放大器的抗干扰