CN112242823B - 一种差分输入电路及其控制方法以及差分放大器 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种差分输入电路、差分输入电路的控制方法以及差分放大器，差分输入电路包括：第一差分输入级，与第一开关串联连接在正电源端和负电源端之间；第二差分输入级，与第二开关串联连接在正电源端和负电源端之间；以及差分检测电路，用于根据第一输入信号和第二输入信号导通第一开关和第二开关之一，其中，第一差分输入级和第二差分输入级的正输入端接收第一输入信号，第一差分输入级和第二差分输入级的负输入端接收第二输入信号，第一差分输入级中差分晶体管对的尺寸与第二差分输入级中差分晶体管对的尺寸不相同，可避免单一输入级的晶体管对在长时间大差分信号工作下因不对称而引起的输入失调电压的增大，进而影响放大器的精度。

Description

一种差分输入电路及其控制方法以及差分放大器

技术领域

本发明涉及集成电路测试技术领域，更具体地涉及一种差分输入电路及其控制方法以及包含该差分输入电路的差分放大器。

背景技术

差分放大器是能把两个输入电压的差值加以放大的电路，又称为差动放大器。图1示出现有的一种差分放大器的结构示意图，如图1所示，差分放大器100包括差分输入电路110、中间级电路120、输出级电路130以及偏置电路140。差分输入电路110又称为前置级电路，一般为双端输入的高性能差分放大电路，其输入端用于输入一对差分信号。中间级电路120为放大器的主放大电路，其作用为使得差分放大器具有较强的放大能力，多采用共射(共源)放大电路。输出级电路130用于输出经放大后的信号。偏置电路用于设置差分放大器中各级放大电路的静态工作点。

随着技术的发展，差分放大器被大量应用在各种电路中，其输入端输入的差分信号也从小差分信号发展为正电源端等大差分信号。但是现有的差分放大器当输入端输入的为大差分信号时，差分输入电路110中的晶体管对长时间工作在偏置状态，晶体管对长时间的不对称工作会造成差分输入电路中晶体管对的器件特性发生不对称，导致差分放大器产生失调电压，降低差分放大器的精度。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种差分输入电路及其控制方法以及包含该差分输入电路的差分放大器，可避免因晶体管对长时间的不对称工作而造成的差分输入电路中晶体管对的器件特性的变化，在保证差分放大器的精度的同时可减小差分放大器的输入失调电压。

根据本发明实施例的第一方面，提供了一种差分输入电路，包括：第一差分输入级，与第一开关串联连接在正电源端和负电源端之间；第二差分输入级，与第二开关串联连接在所述正电源端和负电源端之间；以及差分检测电路，用于根据第一输入信号和第二输入信号导通所述第一开关和所述第二开关之一，其中，所述第一差分输入级和所述第二差分输入级的正输入端接收所述第一输入信号，所述第一差分输入级和所述第二差分输入级的负输入端接收所述第二输入信号，所述第一差分输入级中差分晶体管对的尺寸与所述第二差分输入级中差分晶体管对的尺寸不相同。

优选的，所述差分检测电路将所述第一输入信号和第二输入信号进行比较，以获得二者的差值信号，并将所述差值信号与参考信号进行比较，根据比较结果导通所述第一开关和所述第二开关之一。

优选的，所述第一差分输入级中差分晶体管对的尺寸远大于所述第二差分输入级中差分晶体管对的尺寸，其中，当所述差值信号小于所述参考信号时，所述差分检测电路导通所述第一开关，以及当所述差值信号大于/等于所述参考信号时，所述差分检测电路导通所述第二开关。

优选的，所述差分检测电路包括：放大单元，用于根据所述第一输入信号和第二输入信号得到第一差值信号和第二差值信号；以及控制单元，用于将所述第一差值信号和第二差值信号与所述参考信号进行比较，根据比较结果导通所述第一开关和所述第二开关之一。

优选的，所述放大单元包括第一差分放大电路和第二差分放大电路，所述第一差分放大电路包括第一反相端、第一正相端以及第一输出端，所述第一反相端接收所述第一输入信号，所述第一正相端接收所述第二输入信号，所述第一输出端用于输出所述第一差值信号，所述第二差分放大电路包括第二反相端、第二正相端以及第二输出端，所述第二反相端接收所述第二输入信号，所述第二正相端接收所述第一输入信号，所述第二输出端用于输出所述第二差值信号。

优选的，所述第一开关和所述第二开关的导电类型相同，所述控制单元根据所述比较结果生成互为反相的第一开关信号和第二开关信号，所述第一开关信号和所述第二开关信号分别控制所述第一开关和所述第二开关的导通和关断。

优选的，所述控制单元包括：第一晶体管和第二晶体管，所述第一晶体管和第二晶体管的栅极分别接收所述第一差值信号和第二差值信号，源极通过第二恒流源与负电源端连接，漏极彼此连接；第三晶体管，所述第三晶体管的栅极用于接收所述参考信号，源极通过所述第二恒流源与负电源端连接；第四晶体管和第五晶体管，所述第四晶体管和第五晶体管构成电流镜，所述电流镜的供电端与正电源端连接，所述第四晶体管的漏极与所述第一晶体管和所述第二晶体管的漏极连接，所述第五晶体管的漏极与所述第三晶体管的漏极连接；串联连接于所述正电源端与负电源端之间的第六晶体管和第三恒流源，所述第六晶体管的栅极连接至所述第三晶体管和所述第五晶体管的中间节点，所述第六晶体管的漏极用于提供所述第一开关信号；以及反相器，输入端连接至所述第六晶体管的漏极以接收所述第一开关信号，输出端用于提供所述第二开关信号。

优选的，所述第一晶体管、所述第二晶体管以及所述第三晶体管分别为N型的金属氧化物半导体场效应晶体管，所述第四晶体管、所述第五晶体管和所述第六晶体管分别为P型的金属氧化物半导体场效应晶体管。

优选的，所述第一开关和所述第二开关导电类型不同，所述控制单元根据所述比较结果生成第三开关信号，所述第三开关信号导通所述第一开关和所述第二开关中的一个，以及关断所述第一开关和所述第二开关中的另一个。

优选的，所述控制单元包括：第七晶体管和第八晶体管，所述第七晶体管和第八晶体管的栅极分别接收所述第一差值信号和第二差值信号，源极通过第四恒流源与负电源端连接，漏极彼此连接；第九晶体管，所述第九晶体管的栅极用于接收所述参考信号，源极通过所述第二恒流源与负电源端连接；第十晶体管和第十一晶体管，所述第十晶体管和第十一晶体管构成电流镜，所述电流镜的供电端与正电源端连接，所述第十晶体管的漏极与所述第七晶体管和所述第八晶体管的漏极连接，所述第十一晶体管的漏极与所述第九晶体管的漏极连接；串联连接于所述正电源端与负电源端之间的第十二晶体管和第五恒流源，所述第十二晶体管的栅极连接至所述第十一晶体管和所述第九晶体管的中间节点，所述第十二晶体管的漏极用于提供所述第三开关信号。

优选的，所述第七晶体管、所述第八晶体管以及所述第九晶体管分别为N型的金属氧化物半导体场效应晶体管，所述第十晶体管、所述第十一晶体管和所述第十二晶体管分别为P型的金属氧化物半导体场效应晶体管。

优选的，所述第一开关和所述第二开关选自机电开关、金属氧化物半导体场效应管、互补金属氧化物半导体或双极型晶体管中的一种。

根据本发明实施例的第二方面，提供了一种上述的差分输入电路的控制方法，其中，所述控制方法包括：将第一输入信号和第二输入信号进行比较，以获得二者的差值信号；将所述差值信号与参考信号进行比较，根据比较结果导通第一开关和第二开关之一。

优选的，所述第一差分输入级中差分晶体管对的尺寸大于所述第二差分输入级中差分晶体管对的尺寸，所述将所述差值信号与参考信号进行比较，根据比较结果导通第一开关和第二开关之一包括：当所述差值信号小于所述参考信号时，导通所述第一开关，以及当所述差值信号大于/等于所述参考信号时，导通所述第二开关。

优选的，所述将所述差值信号与参考信号进行比较，根据比较结果导通第一开关和第二开关之一还包括：根据所述第一输入信号和所述第二输入信号获得第一差值信号和第二差值信号；当所述第一差值信号和所述第二差值信号都小于所述参考信号时，导通所述第一开关，以及当所述第一差值信号和所述第二差值信号之一大于/等于所述参考信号时，导通所述第二开关。

根据本发明实施例的第三方面，提供了一种差分放大器，包括上述的差分输入电路。

本发明实施例提供的差分输入电路、差分输入电路的控制方法以及差分放大器，差分输入电路包括：第一差分输入级，与第一开关串联连接在正电源端和负电源端之间；第二差分输入级，与第二开关串联连接在正电源端和负电源端之间；以及差分检测电路，用于根据第一输入信号和第二输入信号导通第一开关和第二开关之一，其中，第一差分输入级和第二差分输入级的正输入端接收第一输入信号，第一差分输入级和第二差分输入级的负输入端接收第二输入信号，第一差分输入级中差分晶体管对的尺寸与第二差分输入级中差分晶体管对的尺寸不相同，可避免单一输入级的晶体管对在长时间大差分信号工作下因不对称而引起的输入失调电压的增大，降低放大器的精度。

进一步的，第一差分输入级中差分晶体管对的尺寸大于第二差分输入级中差分晶体管对的尺寸，当差分输入信号为小信号时，第一差分输入级工作，当差分输入信号为大信号时，第二差分输入级工作，可避免第一差分输入级中的晶体管对在大信号的差分输入信号的作用下长时间工作在偏置状态，因晶体管对长时间的不对称工作而造成的差分输入电路中晶体管对的器件特性的变化，在保证差分放大器的精度的同时可减小差分放大器的输入失调电压。

附图说明

通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚。

图1示出根据现有的一种差分放大器的结构示意图；

图2示出根据本发明第一实施例的差分输入电路的结构示意图；

图3示出图2中差分检测电路的结构示意图；

图4示出图3中放大单元的结构示意图；

图5示出图3中控制单元的结构示意图；

图6示出根据本发明第二实施例的差分输入电路的结构示意图；

图7示出图6中差分检测电路的结构示意图；

图8示出图7中控制单元的结构示意图。

具体实施方式

以下将参照附图更详细地描述本发明。在各个附图中，相同的元件采用类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。此外，在图中可能未示出某些公知的部分。

在下文中描述了本发明的许多特定的细节，例如部件的结构、材料、尺寸、处理工艺和技术，以便更清楚地理解本发明。但正如本领域的技术人员能够理解的那样，可以不按照这些特定的细节来实现本发明。

应当理解，在以下的描述中，“电路”是指由至少一个元件或子电路通过电气连接或电磁连接构成的导电回路。当称元件或电路“连接到”另一元件或称元件/电路“连接在”两个节点之间时，它可以直接耦合或连接到另一元件或者可以存在中间元件，元件之间的连接可以是物理上的、逻辑上的、或者其结合。相反，当称元件“直接耦合到”或“直接连接到”另一元件时，意味着两者不存在中间元件。

在本申请中，MOSFET包括第一端、第二端和控制端，在MOSFET的导通状态，电流从第一端流至第二端。P型MOSFET的第一端、第二端和控制端分别为源极、漏极和栅极，N型MOSFET的第一端、第二端和控制端分别为漏极、源极和栅极。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图2示出根据本发明第一实施例的差分放大器的差分输入电路的结构示意图。如图2所示，差分输入电路200包括第一差分输入级210、第二差分输入级220、第一开关230和第二开关240、恒流源250以及差分检测电路260。

第一差分输入级210包括具有第一晶体管尺寸的P型MOSFET Mp1和Mp2以及电阻R1和电阻R2。P型MOSFET Mp1和Mp2形成差分晶体管对，即P型MOSFET Mp1和Mp2的第一端以及衬底彼此连接，且P型MOSFET Mp1和Mp2的衬底都连接至正电源端VDD。P型MOSFET Mp1的控制端用于接收差分输入信号V_IP，P型MOSFET Mp2的控制端用于接收差分输入信号V_IN。电阻R1的第一端连接至P型MOSFET Mp1的第二端，第二端连接至负电源端VSS。电阻R2的第一端连接至P型MOSFET Mp2的第二端，第二端连接至负电源端VSS。第一差分输入级210用于在处于工作状态时根据差分输入信号V_IP和V_IN得到差分输出信号V_OP和V_ON。

第二差分输入级220包括具有第二晶体管尺寸的P型MOSFET Mp3和Mp4以及电阻R3和电阻R4。P型MOSFET Mp3和Mp4形成差分晶体管对，即P型MOSFET Mp3和Mp4的第一端以及衬底彼此连接，且P型MOSFET Mp3和Mp4的衬底都连接至正电源端VDD。P型MOSFET Mp3的控制端用于接收差分输入信号V_IP，P型MOSFET Mp4的控制端用于接收差分输入信号V_IN。电阻R3的第一端连接至P型MOSFET Mp3的第二端，第二端连接至负电源端VSS。电阻R4的第一端连接至P型MOSFET Mp4的第二端，第二端连接至负电源端VSS。第二差分输入级220用于在处于工作状态时根据差分输入信号V_IP和V_IN得到差分输出信号V_OP和V_ON。

第一开关230串联连接在P型MOSFET Mp1和Mp2形成差分晶体管对的供电端与恒流源250之间，即P型MOSFET Mp1和Mp2的第一端都连接至第一开关230，第一开关230的另一端连接至恒流源250。恒流源250用于根据正电源端VDD向第一差分输入级210提供偏置电流。第二开关240串联连接在P型MOSFET Mp3和Mp4形成差分晶体管对的供电端与恒流源250之间，即P型MOSFET Mp3和Mp4的第一端都连接至第二开关240，第二开关240的另一端连接至恒流源250。恒流源250用于根据正电源端VDD向第二差分输入级220提供偏置电流。

差分检测电路260用于根据差分输入信号V_IP和V_IN控制第一开关230和第二开关240之一导通，以使得第一差分输入级210和第二差分输入级220之一处于工作状态。

进一步的，P型MOSFET Mp1和Mp2形成差分晶体管对的第一晶体管尺寸远大于P型MOSFET Mp3和Mp4形成差分晶体管对的第二晶体管尺寸。当差分输入信号为小信号时，差分检测电路260导通第一开关230，第一差分输入级210处于工作状态；当差分输入信号为大信号时，差分检测电路260导通第二开关240，第二差分输入级220处于工作状态，可避免因长时间工作在偏置状态下造成第一差分输入级210中晶体管对参数特性不对称的发生，有利于降低差分放大器的输入失调电压，提高差分放大器的精度。

进一步的，差分检测电路260将差分输入信号V_IP和差分输入信号V_IN进行比较，获得二者之间的差值信号，并将差值信号与参考信号进行比较，根据比较结果控制第一开关230和第二开关240之一导通。

进一步的，第一开关230和第二开关240选自机电开关、金属氧化物半导体场效应管、互补金属氧化物半导体或双极型晶体管中的一种。更进一步的，第一开关230和第二开关240为具有相同导电类型的金属氧化物半导体场效应晶体管。

如图3所示，差分检测电路260包括放大单元261和控制单元262。放大单元261用于根据差分输入信号V_IP和V_IN得到第一差值信号S1和第二差值信号S2。控制单元262用于将所述第一差值信号S1和第二差值信号S2与参考信号REF进行比较，根据比较结果生成第一开关信号SW1和第二开关信号SW2，第一开关信号SW1用于控制第一开关230的导通和关断，第二开关信号SW2用于控制第二开关240的导通和关断。

图4示出图3中放大单元的结构示意图。如图4所示，放大单元261包括差分放大电路OP1、差分放大电路OP2、电阻R11至电阻R14、以及电阻R21至电阻R24。电阻R11串联连接在差分放大电路OP1的反相端和输出端之间。差分放大电路OP1和差分放大电路OP2例如为全差分放大电路。电阻R12的第一端用于接收差分输入信号V_IN，第二端连接至差分放大电路OP1的反相端。电阻R13的第一端用于接收差分输入信号V_IP，第二端连接至差分放大电路OP1的正相端。电阻R14的第一端连接至差分放大电路OP1的正相端，第二端连接至负电源端VSS。差分放大电路OP1的输出端用于输出第一差值信号S1。电阻R21串联连接在差分放大电路OP2的反相端和输出端之间。电阻R22的第一端用于接收差分输入信号V_IP，第二端连接至差分放大电路OP2的反相端。电阻R23的第一端用于接收差分输入信号V_IN，第二端连接至差分放大电路OP2的正相端。电阻R24的第一端连接至差分放大电路OP2的正相端，第二端连接至负电源端VSS。差分放大电路OP2的输出端用于输出第二差值信号S2。

本实施例中的差分输入信号为半差分信号，因此当差分输入信号V_IN大于差分输入信号V_IP时，第一差值信号S1为负，第二差值信号S2为正；当差分输入信号V_IN小于差分输入信号V_IP时，第一差值信号S1为正，第二差值信号S2为负。采用上述放大单元的结构可保证差分输入信号V_IN和差分输入信号V_IP的差值信号始终有一个为正，方便将差值信号在后续电路中与参考信号进行比较。

图5示出图3中控制单元的结构示意图。如图5所示，控制单元262包括N型MOSFETMn1至Mn3、恒流源2621、恒流源2622、反相器2623、电流镜2624、以及P型MOSFET Mp7。电流镜2624包括P型MOSFET Mp5和Mp6，电流镜2624的供电端连接至正电源端VDD，即P型MOSFETMp5和Mp6的第一端连接至正电源端VDD。电流镜2624的一个输出端连接至N型MOSFET Mn1和Mn2，即P型MOSFET Mp5的第二端连接至N型MOSFET Mn1和Mn2的第一端。电流镜2624的另一个输出端连接至N型MOSFET Mn3，即P型MOSFET Mp6的第二端连接至N型MOSFET Mn3的第一端。N型MOSFET Mn1的控制端用于接收第一差值信号S1，N型MOSFET Mn2的控制端用于接收第二差值信号S2，N型MOSFET Mn1和Mn2的第二端相互连接，并通过恒流源2621连接至负电源端VSS。N型MOSFET Mn3的控制端用于接收参考信号REF，第二端通过恒流源2621连接至负电源端VSS。P型MOSFET Mp7的控制端连接至P型MOSFET Mp6的第二端，第一端连接至正电源端VDD，第二端通过恒流源2622连接至负电源端VSS。P型MOSFET Mp7和恒流源2622的中间节点用于提供第一开关信号SW1。反相器2623的输入端连接至P型MOSFET Mp7和恒流源2622的中间节点以接收所述第一开关信号SW1，输出端用于提供与第一开关信号SW1反相的第二开关信号SW2。

其中，P型MOSFET Mp5和Mp6的宽长比设置为相等，以保证流过的电流相等。

当第一差值信号S1和第二差值信号S2都小于参考信号REF时，第一开关信号SW1有效，第二开关信号SW2无效，继而第一开关230导通，第二开关240关断。当第一差值信号S1和第二差值信号S2之一大于参考信号REF时，P型MOSFET Mp7的输出发生翻转，第一开关信号SW1无效，第二开关信号SW2有效，继而第一开关230关断，第二开关240导通。

图6示出根据本发明第二实施例的差分放大器的差分输入电路的结构示意图。本实施例的差分输入电路300与第一实施例的差分输入电路200的区别在于：在本实施例的差分输入电路中300中，第一开关230和第二开关240的导电类型不同，差分检测电路360根据差分输入信号V_IN和V_IP生成第三开关信号SW3，根据第三开关信号SW3导通第一开关230和第二开关240中的一个，以及关断第一开关230和第二开关240中的另一个。除此之外，差分输入电路300的其他结构与差分输入电路200的大致相同，在此不再赘述。

图7示出图6中差分检测电路的结构示意图。如图7所示，差分检测电路360包括放大单元361和控制单元362。放大单元361用于根据差分输入信号V_IP和V_IN得到第一差值信号S1和第二差值信号S2。控制单元362用于将所述第一差值信号S1和第二差值信号S2与参考信号REF进行比较，根据比较结果生成第三开关信号SW3，第三开关信号SW3用于控制第一开关230和第二开关240的导通和关断。

其中，放大单元361的结构与第一实施例中的放大单元261的结构相同，在此不再赘述。

图8示出图7中控制单元的结构示意图。如图8所示，控制单元362包括N型MOSFETMn1至Mn3、恒流源3621、恒流源3622、电流镜3624、以及P型MOSFET Mp7。电流镜3624包括P型MOSFET Mp5和Mp6，电流镜3624的供电端连接至正电源端VDD，即P型MOSFET Mp5和Mp6的第一端连接至正电源端VDD。电流镜3624的一个输出端连接至N型MOSFET Mn1和Mn2，即P型MOSFET Mp5的第二端连接至N型MOSFET Mn1和Mn2的第一端。电流镜3624的另一个输出端连接至N型MOSFET Mn3，即P型MOSFET Mp6的第二端连接至N型MOSFET Mn3的第一端。N型MOSFET Mn1的控制端用于接收第一差值信号S1，N型MOSFET Mn2的控制端用于接收第二差值信号S2，N型MOSFET Mn1和Mn2的第二端相互连接，并通过恒流源3621连接至负电源端VSS。N型MOSFET Mn3的控制端用于接收参考信号REF，第二端通过恒流源3621连接至负电源端VSS。P型MOSFET Mp7的控制端连接至P型MOSFET Mp6的第二端，第一端连接至正电源端VDD，第二端通过恒流源3622连接至负电源端VSS。P型MOSFET Mp7和恒流源2622的中间节点用于提供第三开关信号SW3。

同样的，在控制单元362中，当第一差值信号S1和第二差值信号S2都小于参考信号REF时，第三开关信号SW3有效，第一开关230导通，第二开关240关断，在输入差分信号为小信号时，第一差分输入级210工作，提高差分放大器差分输入电路的精度。当第一差值信号S1和第二差值信号S2之一大于参考信号REF时，P型MOSFET Mp7的输出发生翻转，第三开关信号SW3无效，第一开关230关断，第二开关240导通，在差分输入信号为大信号时，第二差分输入级220工作，避免第一差分输入级中的晶体管对长时间工作在偏置状态，因晶体管对长时间的不对称工作而造成的差分输入电路中晶体管对的器件特性的变化，有利于降低差分放大器的输入失调电压，提高差分放大器的精度。

进一步，根据本发明的另一方面，提供了一种差分放大器，该差分放大器包括：中间级电路、输出级电路、偏置电路、以及上述实施例中的差分输入电路，该差分输入电路可解决因主输入级晶体管对长时间的不对称工作而造成的差分输入电路中晶体管对的器件特性的变化，有利于降低差分放大器的输入失调电压，提高差分放大器的精度。

综上所述，本发明实施例提供的差分输入电路、差分输入电路的控制方法以及差分放大器，差分输入电路包括：第一差分输入级，与第一开关串联连接在正电源端和负电源端之间；第二差分输入级，与第二开关串联连接在正电源端和负电源端之间；以及差分检测电路，用于根据第一输入信号和第二输入信号导通第一开关和第二开关之一，其中，第一差分输入级和第二差分输入级的正输入端接收第一输入信号，第一差分输入级和第二差分输入级的负输入端接收第二输入信号，第一差分输入级中差分晶体管对的尺寸与第二差分输入级中差分晶体管对的尺寸不相同，可避免单一输入级的晶体管对在长时间大差分信号工作下因不对称而引起的输入失调电压的增大，降低放大器的精度。

进一步的，第一差分输入级中差分晶体管对的尺寸大于第二差分输入级中差分晶体管对的尺寸，当差分输入信号为小信号时，第一差分输入级工作，当差分输入信号为大信号时，第二差分输入级工作，可避免第一差分输入级中的晶体管对在大信号的差分输入信号的作用下长时间工作在偏置状态，因晶体管对长时间的不对称工作而造成的差分输入电路中晶体管对的器件特性的变化，在保证差分放大器的精度的同时可减小差分放大器的输入失调电压。

应当说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

依照本发明的实施例如上文所述，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明以及在本发明基础上的修改使用。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (16)

1.一种差分输入电路，其特征在于，包括：

第一差分输入级，与第一开关串联连接在正电源端和负电源端之间；

第二差分输入级，与第二开关串联连接在所述正电源端和负电源端之间；以及

差分检测电路，用于根据第一输入信号和第二输入信号导通所述第一开关和所述第二开关之一，

其中，所述第一差分输入级和所述第二差分输入级的正输入端接收所述第一输入信号，所述第一差分输入级和所述第二差分输入级的负输入端接收所述第二输入信号，所述第一差分输入级中差分晶体管对的尺寸与所述第二差分输入级中差分晶体管对的尺寸不相同。

2.根据权利要求1所述的差分输入电路，其特征在于，所述差分检测电路将所述第一输入信号和第二输入信号进行比较，以获得二者的差值信号，并将所述差值信号与参考信号进行比较，根据比较结果导通所述第一开关和所述第二开关之一。

3.根据权利要求2所述的差分输入电路，其特征在于，所述第一差分输入级中差分晶体管对的尺寸远大于所述第二差分输入级中差分晶体管对的尺寸，

其中，当所述差值信号小于所述参考信号时，所述差分检测电路导通所述第一开关，以及

当所述差值信号大于/等于所述参考信号时，所述差分检测电路导通所述第二开关。

4.根据权利要求3所述的差分输入电路，其特征在于，所述差分检测电路包括：

放大单元，用于根据所述第一输入信号和第二输入信号得到第一差值信号和第二差值信号；以及

控制单元，用于将所述第一差值信号和第二差值信号与所述参考信号进行比较，根据比较结果导通所述第一开关和所述第二开关之一。

5.根据权利要求4所述的差分输入电路，其特征在于，所述放大单元包括第一差分放大电路和第二差分放大电路，

所述第一差分放大电路包括第一反相端、第一正相端以及第一输出端，所述第一反相端接收所述第一输入信号，所述第一正相端接收所述第二输入信号，所述第一输出端用于输出所述第一差值信号，

所述第二差分放大电路包括第二反相端、第二正相端以及第二输出端，所述第二反相端接收所述第二输入信号，所述第二正相端接收所述第一输入信号，所述第二输出端用于输出所述第二差值信号。

6.根据权利要求4所述的差分输入电路，其特征在于，所述第一开关和所述第二开关的导电类型相同，

所述控制单元根据所述比较结果生成互为反相的第一开关信号和第二开关信号，所述第一开关信号和所述第二开关信号分别控制所述第一开关和所述第二开关的导通和关断。

7.根据权利要求6所述的差分输入电路，其特征在于，所述控制单元包括：

第一晶体管和第二晶体管，所述第一晶体管和第二晶体管的栅极分别接收所述第一差值信号和第二差值信号，源极通过第二恒流源与负电源端连接，漏极彼此连接；

第三晶体管，所述第三晶体管的栅极用于接收所述参考信号，源极通过所述第二恒流源与负电源端连接；

第四晶体管和第五晶体管，所述第四晶体管和第五晶体管构成电流镜，所述电流镜的供电端与正电源端连接，

所述第四晶体管的漏极与所述第一晶体管和所述第二晶体管的漏极连接，

所述第五晶体管的漏极与所述第三晶体管的漏极连接；

串联连接于所述正电源端与负电源端之间的第六晶体管和第三恒流源，所述第六晶体管的栅极连接至所述第三晶体管和所述第五晶体管的中间节点，所述第六晶体管的漏极用于提供所述第一开关信号；以及

反相器，输入端连接至所述第六晶体管的漏极以接收所述第一开关信号，输出端用于提供所述第二开关信号。

8.根据权利要求7所述的差分输入电路，其特征在于，所述第一晶体管、所述第二晶体管以及所述第三晶体管分别为N型的金属氧化物半导体场效应晶体管，

所述第四晶体管、所述第五晶体管和所述第六晶体管分别为P型的金属氧化物半导体场效应晶体管。

9.根据权利要求4所述的差分输入电路，其特征在于，所述第一开关和所述第二开关导电类型不同，

所述控制单元根据所述比较结果生成第三开关信号，所述第三开关信号导通所述第一开关和所述第二开关中的一个，以及关断所述第一开关和所述第二开关中的另一个。

10.根据权利要求9所述的差分输入电路，其特征在于，所述控制单元包括：

第七晶体管和第八晶体管，所述第七晶体管和第八晶体管的栅极分别接收所述第一差值信号和第二差值信号，源极通过第四恒流源与负电源端连接，漏极彼此连接；

第九晶体管，所述第九晶体管的栅极用于接收所述参考信号，源极通过第二恒流源与负电源端连接；

第十晶体管和第十一晶体管，所述第十晶体管和第十一晶体管构成电流镜，所述电流镜的供电端与正电源端连接，

所述第十晶体管的漏极与所述第七晶体管和所述第八晶体管的漏极连接，

所述第十一晶体管的漏极与所述第九晶体管的漏极连接；

串联连接于所述正电源端与负电源端之间的第十二晶体管和第五恒流源，所述第十二晶体管的栅极连接至所述第十一晶体管和所述第九晶体管的中间节点，所述第十二晶体管的漏极用于提供所述第三开关信号。

11.根据权利要求10所述的差分输入电路，其特征在于，所述第七晶体管、所述第八晶体管以及所述第九晶体管分别为N型的金属氧化物半导体场效应晶体管，

所述第十晶体管、所述第十一晶体管和所述第十二晶体管分别为P型的金属氧化物半导体场效应晶体管。

12.根据权利要求1所述的差分输入电路，其特征在于，所述第一开关和所述第二开关选自机电开关、金属氧化物半导体场效应管、互补金属氧化物半导体或双极型晶体管中的一种。

13.一种权利要求1-12任一项所述的差分输入电路的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：

将第一输入信号和第二输入信号进行比较，以获得二者的差值信号；

将所述差值信号与参考信号进行比较，根据比较结果导通第一开关和第二开关之一。

14.根据权利要求13所述的控制方法，其特征在于，所述第一差分输入级中差分晶体管对的尺寸大于所述第二差分输入级中差分晶体管对的尺寸，所述将所述差值信号与参考信号进行比较，根据比较结果导通第一开关和第二开关之一包括：

当所述差值信号小于所述参考信号时，导通所述第一开关，以及

当所述差值信号大于/等于所述参考信号时，导通所述第二开关。

15.根据权利要求14所述的控制方法，其特征在于，所述将所述差值信号与参考信号进行比较，根据比较结果导通第一开关和第二开关之一还包括：

根据所述第一输入信号和所述第二输入信号获得第一差值信号和第二差值信号；

当所述第一差值信号和所述第二差值信号都小于所述参考信号时，导通所述第一开关，以及当所述第一差值信号和所述第二差值信号之一大于/等于所述参考信号时，导通所述第二开关。

16.一种差分放大器，其特征在于，包括权利要求1-12任一项所述的差分输入电路。

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