比较电路、比较器、电平确定电路和阈值电压设置方法

摘要

在一个比较电路中，输入信号开关电路具有第一输入端子、第二输入端子、第一输出端子和第二输出端子。该输入信号开关电路被配置为接收输入给第一输入端子的第一输入信号和输入给第二输入端子的第二输入信号。该输入信号开关电路还被配置为按照一个转换信号输出第一输入信号可切换地至第一和第二输出端子的一个，并输出第二输入信号给其另一个。一个比较器具有反向输入端子和非反向输入端子，并且被配置为经由该反向输入端子接收从第一输出端子输出的第一信号，以及经由该非反向输入端子接收从第二输出端子输出的第二信号。

说明书

发明领域

本发明涉及比较电路、比较器、电平确定电路和该电平确定电路的阈值电压设置方法，本发明最好是用于确定微小的输入信号的电平。

相关技术的描述

由一个ETC(电子收费系统)等等为代表的车载无线电系统被设计成具有低电流消耗，用于延长其电池使用寿命。该车载无线电系统作为一个用于提供该设计的装置，在工作中使其不需要稳定工作的单元在其不必要的工作期间处于等待状态(睡眠状态)，并且当唤醒电路确定预先确定的唤醒条件满足的时候，使其唤醒电路工作，以输出唤醒信号给这些单元。

作为一个车载无线电系统的例子，一个车载ETC单元在工作中接收从在公路上天线发送的无线电信号，并且当该接收的信号超出预定阈值的时候，向保持睡眠状态的微型电脑输出一个唤醒信号，以便唤醒该微型电脑。

图7示出一个用于常规的车载ETC单元的唤醒电路的电气结构。该唤醒电路1以单极性电源工作，它配置有一个输入端子2和一个输出端子3。解调信号Sdm的电压Vin经过检波器输入到输入端子2，并且一个唤醒信号Swk从输出端子3输出。当该解调电压Vin超过阈值电压Vth的时候，该唤醒信号Sdk改变为H(高)电平。该唤醒电路1还具有一个基准电压产生电路4，其配置有一个D/A(数字-模拟)转换器。该基准电压产生电路4起输出一个基准电压Vref的作用，其可以按照n位解码信号通过预先确定的电压从0V逐步地设置。该唤醒电路1提供有一个具有为输入端子2所共用的反向端子和一个非反向输入端子的比较器5。该比较器5比较输入给反向输入端子2的解调电压Vin和输入给非反向输入端子的基准电压Vref，基于该比较的结果输出一个基准信号。来自比较器5的输出信号被输入给唤醒电路1的反相器6，以便成为该唤醒信号Swk。

在这种结构中，该比较器5具有一个由其单元在其制造时存在的特性差异所引起的偏移电压，以致该偏移电压造成唤醒电路1的阈值电压Vth和基准电压Vref没有必要彼此相符合。这种问题需要调整每个车载ETC单元的每个阈值电压Vth。阈值电压的调整如下实施。

即，当允许一个目标单元被唤醒的具有阈值功率的无线电信号被提供时，该解码信号被顺序地切换，并且在唤醒信号Swk范围之内具有L(低)电平的该最低的基准电压被设置为该阈值电压。

但是，在该比较器5具有负的偏移电压的情况下，该调整引起一个问题，也就是说，该比较器5的输出不会变为低电平，除非仅通过偏移电压的绝对值反向输入端子的电压超过非反向输入端子的电压。即，如果偏移电压Voffset的绝对值高于该阈值电压Vth，即使该基准电压Vref被设置为0V，在该范围内它是最低的电压，该唤醒信号Swk不会变成H电平，除非适度电压Vin不少于偏移电压Voffset的绝对值。因此，很难调整该阈值电压Vth使得该阈值Vth不超过偏移电压Voffset的绝对值，造成相对于对于比较器5用于唤醒目标单元的输入信号的接收灵敏度降低。

为了解决该问题，可以产生一个负的基准电压Vref，或可以采用比较器5具有较低的偏移电压。但是，前者的措施需要一个新的负电源，并且前者和后者的措施使该唤醒电路的电路结构复杂化，造成增加其设计和制造成本。该唤醒电路变复杂的电路结构引起电流消耗增加，以致结果与具有低电流消耗的该车载无线电系统的原始设计原理相反。

发明概述

本发明是针对上述情形之背景做出的。因此，本发明的目的是提供比较电路、比较器、电平确定电路和电平确定电路的阈值电压设置方法，其中的每一电路或方法能够相对于输入到每个电路的微小输入信号设置所期望的阈值电平，同时避免每个电路结构的复杂化，以及避免增加每个电路的消耗电流。

为了实现上述的目的，按照本发明的一个方面，提供了一种比较电路，包括：一个输入信号开关电路，具有第一输入端子、第二输入端子、第一输出端子和第二输出端子，并且被配置为接收输入给第一输入端子的第一输入信号，以及输入给第二输入端子的第二输入信号，该输入信号开关电路被配置为按照一个开关信号输出第一输入信号可切换地至第一和第二输出端子的一个，并输出第二输入信号给其另一个；以及一个比较器，具有反向输入端子和非反向输入端子，并被配置为经由该反向输入端子接收从第一输出端子输出的第一信号，以及经由该非反向输入端子接收从第二输出端子输出的第二信号。

在这个方面的优选实施例中，该比较器比较第一输入信号和第二输入信号，以便输出一个代表该比较之结果的结果信号，并且进一步包括：一个输出逻辑开关电路，被配置以接收该结果信号，以便按照该开关信号可切换地执行反向该结果信号以输出该反向的结果信号的反向处理、和保持该结果信号的状态以输出该结果信号的非反向处理中的一个。

按照本发明的一个方面，按照该开关信号，该第一输入信号被输出到第一和第二输出端子的一个，该第二输入信号输出到其另一个端子，使得从第一输出端子输出的第一信号经由反向输入端子被接收至该比较器，从第二输出端子输出的第二信号经由非反向输入端子被接收至该比较器。因此，该结果信号按照开关信号被从该比较器反向或未反向。即，相对于该比较器，第一和第二输入信号的开关操作和从该比较器输出的结果信号的反向操作被执行以彼此对应，使得除偏移电压的极性以外，该比较电路的操作保持不变，与该开关信号无关。

通常，比较器具有偏移电压，它是在其制造中出现的其单元的特征差异所引起的，以致每个比较器的偏移电压的极性和数值是不同的，造成很难设置低于该偏移电压的阈值电压。

就该问题而论，按照本发明的一个方面，反向该开关信号使得输入给该比较器的第一输入信号和第二输入信号的极性可以被反向，使反向由在第一和第二输入信号之间的差值所引起的偏移电压的极性成为可能。因此，即使该比较器适用于的电路具有单极性电池，也可以设置任何期望的阈值电压，而与该比较器的偏移电压的极性无关，使得该比较电路特别适用于处理微小的输入信号。此外，该输入信号开关电路和输出逻辑开关电路分别具有小巧的电路尺寸，与常规的比较电路相比较，可以简化比较电路的电路结构，并且可以保持在比较电路中总的电流消耗大体上类似于常规的比较电路。

在这个方面的优选实施例中，该输入信号开关电路包括：第一模拟开关电路，连接在第一输入端子和第一输出端子之间；第二模拟开关电路，连接在第一输入端子和第二输出端子之间；第三模拟开关电路，连接在第二输入端子和第一输出端子之间；和第四模拟开关电路，连接在第二输入端子和第二输出端子之间，并且被配置为当该开关信号具有第一逻辑电平的时候、只打开第一和第四模拟开关电路，以及当该极性转换信号具有第二逻辑电平的时候、只打开第二和第三模拟开关电路，所述第二逻辑电平是第一逻辑电平的反向。

按照这一方面的优选实施例，当只有第一和第四模拟开关电路被打开的时候，第一输入信号和第二输入信号被分别输入给反向输入端子和非反向输入端子，并且当只有第二和第三模拟开关电路被打开的时候，第一输入信号和第二输入信号被反向并分别输入给非反向输入端子和反向输入端子。因为该比较器具有非常高的阻抗，因而可以基本上避免由于提供该模拟开关电路导致的电压误差。

本发明的一个方面具有一种设置方案，该输出逻辑开关电路被配置为基于该开关信号和该结果信号执行一个异-或运算过程，以便输出一个由该异-或运算过程产生的逻辑信号，该开关信号代表第一逻辑电平和第二逻辑电平中的一个，以及该结果信号代表第一逻辑电平和第二逻辑电平的一个，该第二逻辑电平是第一逻辑电平的反向。

按照本发明的一个方面的设置方案，该结果信号的逻辑开关操作被基于该异-或运算过程执行，因此可以使输出逻辑开关电路的电路结构小型化。

为了实现上述的目的，按照本发明的另一个方面，提供了一种比较器，包括：一个第一输入端子；一个第二输入端子；一个输出端子；一个差动放大器，包括第一差动输入晶体管、与之连接的第二差动输入晶体管，和连接到第一差动输入晶体管和第二差动输入晶体管的负载电路；一个放大器，连接在该差动放大器和该输出端子之间；和一个输入信号开关电路，连接到第一输入端子和第二输入端子，并且被配置为按照一个开关信号、提供第一信号可切换地至第一差动输入晶体管和第二差动输入晶体管中的一个，该第一信号被输入给第一输入端子，该输入信号开关电路被配置为按照该开关信号、提供一个第二信号可切换地至第一差动输入晶体管和第二差动输入晶体管中的另一个，该第二信号被输入给第二输入端子。

在该另一个方面的优选实施例中，进一步包括：一个输出信号开关电路，被配置为接收从第一差动输入晶体管输出的第一输出信号、和从第二差动输入晶体管输出的第二输出信号，并且可切换地提供第一和第二输出信号的一个给该放大器。

按照本发明的该另一个方面，输入给第一输入端子的该第一信号和输入给第二输入端子的该第二信号被分别输入给第一差动输入晶体管和第二输入晶体管，或被分别输入给第二差动输入晶体管和第一差动输入晶体管。响应上述的操作，来自第一和第二差动输入晶体管的第一和第二输出信号的一个被选择提供给放大器。

这就是说，在第一和第二输入端子与差动放大器的第一和第二差动输入晶体管之间的连接关系被转换。即，该连接关系被转换，仿佛只有该差动放大器曾经被从比较器断开，并且带有差动放大器的负载电路的第一和第二差动输入晶体管被转换，在该切换操作之后，该差动放大器折回到比较器。因此，该比较器的电路结构本身保持不变，而与开关信号无关，并且除存在偏移电压以外，该比较器的操作不变。

该偏移电压是由第一和第二差动输入晶体管的特性差异所引起，因此反向该开关信号和在差动输入晶体管和第一及第二信号之间的连接关系使得偏移电压的极性可以被反向。相对于根据这一个方面的比较电路的阈值电压的设置，可以获得相同的效果。此外，该输入信号开关电路和输出信号开关电路分别具有小巧的电路尺寸，因此与常规的比较器相比较，可以简化比较器的电路结构，并且可以保持比较器中总的电流消耗大体上类似于常规的比较器。

在此另一个方面的优选实施例中，该输入信号开关电路包括：第一模拟开关电路，连接在第一输入端子和第一差动输入晶体管之间；第二模拟开关电路，连接在第一输入端子和第二差动输入晶体管之间；第三模拟开关电路，连接在第二输入端子和第一差动输入晶体管之间；和第四模拟开关电路，连接在第二输入端子和第二差动输入晶体管之间，并被配置为当该开关信号具有第一逻辑电平的时候、只打开第一和第四模拟开关电路，以及当该开关信号具有第二逻辑电平的时候、只打开第二和第三模拟开关电路，所述第二逻辑电平是第一逻辑电平的反向。

按照此另一个方面的优选实施例，当只有第一和第四模拟开关电路被打开的时候，该第一信号和第二信号被分别输入给第一差动输入晶体管和第二差动输入晶体管，并且当只有第二和第三模拟开关电路被打开的时候，该第一信号和第二信号被分别被反向、以被输入给第二差动输入晶体管和第一差动输入晶体管。因为每个差动输入晶体管具有非常高的阻抗，因此可以基本上避免由于提供模拟开关电路所致的电压误差。

在此另一个方面的优选实施例中，该负载电路是一个电流镜电路，包括连接到第一差动输入晶体管的第一负载晶体管、和连接到第二差动输入晶体管的第二负载晶体管，并且该输出信号开关电路被配置为按照该开关信号去连接一个中间部分、第一负载晶体管及第二负载晶体管中的一个的一部分。

按照此另一个方面的优选实施例，这些输入端子和差动输入晶体管根据开关信号进行切换，并且响应该切换操作，该中间部分和第一负载晶体管和第二负载晶体管中的一个的该部分根据该开关信号被可切换地连接。在这种情况下，在第一和第二差动输入晶体管与第一和第二负载晶体管之间的连接关系保持不变，因此按照该开关信号，只改变该偏移电压的极性，但是其数值保持不变。

在此另一个方面的优选实施例中，该输出信号开关电路包括：第五模拟开关电路，连接在第一差动输入晶体管的第一输出端子和该放大器的一个输入端子之间；第六模拟开关电路，连接在第二差动输入晶体管的第二输出端子和该放大器的该输入端子之间；第七模拟开关电路，连接在该中间部分和第一负载晶体管的该部分之间；和第八模拟开关电路，连接在该中间部分和第二负载晶体管的该部分之间，并且该输出信号开关电路被配置为当该开关信号具有第一逻辑电平的时候、只打开第五和第八模拟开关电路，以及当该开关信号具有第二逻辑的时候、只打开第六和第七模拟开关电路，该第二逻辑电平是第一逻辑电平的反向。

按照本发明的该另一个方面，当按照该开关信号只有第五和第八模拟开关电路被打开的时候，该输出信号是从第二差动输入晶体管取出的，并且当按照该开关信号只有第六和第七模拟开关电路打开的时候，该输出信号是从第一差动输入晶体管取出的。

为了实现上述的目的，按照本发明的另一个方面，提供了一种用于确定其输入信号之电平的电平确定电路，包括：一个根据权利要求1的比较电路；一个能够产生多个基准电压并且被配置为输出这些基准电压之一的基准电压产生电路，该输出的基准电压对应于一个输入给该基准电压产生电路的基准电压设置信号；和一个阈值电压设置电路，它被配置为输出预定的开关信号给比较电路，并且输出该基准电压设置信号给基准电压产生电路，其中该输入信号被作为第一输入信号输入给比较电路的第一输入端子，并且该基准电压被作为第二输入信号输入给它的第二输入端子。

按照本发明的另一个方面，该输入信号被输入给根据权利要求1的比较电路的第一输入端子，并且该基准电压被从该基准电压产生电路输入给该比较电路的第二输入端子。按照另一个方面的该电平确定电路可以按照该开关信号、相对于第一和第二输入信号设置比较电路的偏移电压的极性，因此设置该开关信号和在该单电池电压内(诸如正电压或负电压)调整该基准电压使得微小的阈值电压可以被设置。

为了实现上述的目的，按照本发明的更进一步的方面，提供了一种用于确定其输入信号之电平的电平确定电路，包括：一个按照权利要求5的比较器；一个能够产生多个基准电压并且被配置去输出一个基准电压的基准电压产生电路，该输出的基准电压对应于一个输入给该基准电压产生电路的基准电压设置信号；和一个阈值电压设置电路，它被配置以输出预定的开关信号给比较器，并且输出该基准电压设置信号给基准电压产生电路，其中该基准电压被作为第一信号输入给该比较器的第一输入端子，并且该输入信号被作为第二信号输入给其第二输入端子。

按照本发明的更进一步的方面，该电平确定电路执行基本上与按照另一个方面的电平确定电路相同的操作。

为了实现上述的目的，按照本发明的更进一步的方面，提供了一种设置按照权利要求10的电平确定电路的阈值电压的方法，该方法包括步骤：设置基准电压设置信号，以便使来自基准电压产生电路的多个基准电压中的最低基准电压被设置，设置该开关信号具有第一逻辑电平，以及输入给该比较电路的第一输入端子一个该输入信号的阈值电压；顺序地改变基准电压设置信号的值，在该比较电路输出代表阈值电压高于该基准电压的第一确定结果的情况下、顺序地增加对应于该基准电压设置信号之变化值的基准电压，以便当该比较电路输出代表该阈值电压不高于该基准电压的第二确定结果的时候、停止该基准电压设置信号值的改变；在该改变操作被停止的时候、存储第一信号的第一逻辑电平和基准电压设置信号的值，被存储的所述第一逻辑电平和基准电压设置信号的值对应于该阈值电压；在该比较电路输出第二确定结果的情况下、反向该开关信号的第一逻辑电平为其第二逻辑电平、以及顺序地改变该基准电压设置信号的值，该第二逻辑电平是第一逻辑电平的反向，以便顺序地增加对应于基准电压设置信号之改变值的基准电压，从而当该比较电路进一步输出该第二确定结果的时候、停止该基准电压设置信号值的改变；以及在该改变被停止的时候、存储第一信号的第二逻辑电平和基准电压设置信号值，被存储的所述第二逻辑电平和基准电压设置信号的值对应于该阈值电压。

为了实现上述的目的，按照本发明的更进一步的方面，提供了一种设置根据权利要求12的电平确定电路的阈值电压的方法，该方法包括步骤：设置该基准电压设置信号，以便使来自基准电压产生电路的多个基准电压中的最低基准电压被设置，以便设置该开关信号具有第一逻辑电平，从而输入给比较器的第一输入端子一个该输入信号的阈值电压；顺序地改变基准电压设置信号的值，在该比较器输出代表该阈值电压高于该基准电压的第一确定结果的情况下、顺序地增加对应于该基准电压设置信号之变化值的基准电压，以便在该比较器输出代表该阈值电压不高于该基准电压的第二确定结果的时候、停止该基准电压设置信号值的改变；在该改变操作被停止的时候、存储第一信号的第一逻辑电平和基准电压设置信号的值，被存储的所述第一逻辑电平和基准电压设置信号的值对应于该阈值电压；在该比较器输出第二确定结果的情况下、反向该开关信号的第一逻辑电平为其第二逻辑电平、以及顺序地改变该基准电压设置信号的值，该第二逻辑电平是第一逻辑电平的反向，以便顺序地增加对应于该基准电压设置信号之改变值的基准电压，从而当该比较器进一步输出该第二确定结果的时候、停止该基准电压设置信号值的改变；以及在该改变被停止的时候、存储第一信号的第二逻辑电平和基准电压设置信号的值，被存储的所述第二逻辑电平和基准电压设置信号的值对应于该阈值电压。

按照本发明的更进一步的方面，该最低基准电压是根据该基准电压开关信号来设置的，并且该开关信号被设置作为第一逻辑电平。该输入信号的阈值电压被输入给比较电路(比较器)的第一输入端子。

在该比较电路(比较器)输出的第一确定结果代表该阈值电压高于该基准电压的情况下，该基准电压设置信号的值被顺序地改变，使得对应于该基准电压设置信号之改变值的基准电压被顺序地增加，并且当该比较电路(比较器)输出代表该阈值电压不高于该基准电压的该第二确定结果的时候，该基准电压设置信号值的改变被停止。在该改变操作被停止的时候，第一信号的第一逻辑电平和基准电压设置信号值被存储，使得第一逻辑电平和基准电压设置信号的值对应于该阈值电压。

在该比较电路(比较器)输出第二确定结果的情况下，该开关信号的第一逻辑电平被反向为第二逻辑电平，该第二逻辑电平是第一逻辑电平的反向，并且该基准电压设置信号的值被顺序地改变，使得对应于该基准电压设置信号之改变值的基准电压被顺序地增加。当该比较电路(比较器)进一步输出第二确定结果的时候，该基准电压设置信号值的改变被停止。在该改变被停止的时候，该第一信号的第二逻辑电平和基准电压设置信号的值被存储。该第二逻辑电平和基准电压设置信号的值对应于该阈值电压。

因此，通过使用所存储的第一逻辑电平和基准电压设置信号的值、或所存储的第二逻辑电平和基准电压设置信号的值，可以设置该阈值电压。

附图的简要说明

根据下面参考附图描述的实施例，本发明的其他的目的和方面将变得显而易见，其中：

图1是主要示出按照本发明第一个实施例的车载ETC单元之一部分电气结构的方框图；

图2是一个示出按照本发明第一个实施例的车载ETC单元中的电平确定电路的电气结构图；

图3是一个示出按照本发明第一个实施例的电平确定电路中的比较器的电路结构；

图4是一个流程图，示出按照第一个实施例的图2中示出的微型计算机的阈值电压设置过程；

图5是一个示出按照本发明第二个实施例的车载ETC单元中的电平确定电路的电气结构图；

图6是一个示出按照本发明第二个实施例的比较器的电气结构；和

图7是一个示出用于常规的车载ETC单元的唤醒电路的电气结构图。

优选实施例的详细说明

(第一个实施例)

在下文中将参考图1至图3描述本发明的第一个实施例，其中本发明应用于一个车载ETC单元。

ETC是一个系统，其中，在安装于收费处的ETC收发信机和安装在车辆中的车载ETC单元之间实施时分双向通信，以便自动地从该车辆中的用户处收取预先确定的通行费，而无需该车辆停车。该双向通信使用调幅的5.8GHz频带的无线电波。

图1是一个主要示出车载ETC单元电气结构之一部分的方框图，它主要涉及接收操作，因此在图1中省略了发射电路、显示单元、操作单元和卡读取器/记录器。

在图1中，该车载ETC单元11包括一个用于接收从公路上天线发射的无线电信号的天线12，和一个用于相对于该接收的信号实施包络检波的检波器13，以便输出一个频率被调制在250kHz/500kHz的调制信号Sdm。该ETC单元11还包括一个带通滤波器14，一个包括放大器15和唤醒电路16的IC17，一个单片微型计算机18，一个电压调节器19和一个电池组20。电池组20的电池电压Vbat例如是3V，该电压调节器经由电池导线21、22提供例如2.5V的电池电压Vdd给IC17和微型计算机18。

该放大器15在工作中放大调制信号Sdm，以转换该调制信号为数字信号，从而输出该数字信号给微型计算机18。在调制信号Sdm的电压Vin(在下文中被称为“调制电压Vin”)变成不小于预定的阈值电压Vth的情况下，该唤醒电路16(在下文中详细描述)在工作中输出一个唤醒信号Swk给微型计算机18。

图2示出一个按照本发明第一个实施例的车载ETC单元11中的电平确定电路的电气结构。该电平确定电路由IC17中的唤醒电路16和对应于“阈值电压设置电路”的微型计算机18组成。该唤醒电路16包括一个比较电路23、一个对应于基准电压产生电路的D/A(数/模)转换器24和一个解码电路25。该比较电路23包括一个对应于输入开关电路的开关电路26、一个比较器27、一个反相器28和一个对应于输出逻辑开关电路的异-或逻辑执行电路29。该异-或逻辑执行电路29在下文中被称为“异或电路29”。

在下文中解释在电平确定电路中的每个电路的具体结构。

该比较器27具有在图3示出通用的电路结构。该比较器27配置有一个差动放大器30和一个放大器31，该差动放大器30包括设置在电池导线21、22之间的MOS(金属氧化物半导体)晶体管Q11至Q15，该放大器31包括设置在电池导线21、22之间的MOS晶体管Q16和Q17。MOS晶体管Q12和Q13分别连接到比较器27的非反向输入端27p和反向输入端27n，使得组成一个电流镜电路的MOS晶体管Q14和Q15提供MOS晶体管Q12和Q13的有源负载(负载电路)。MOS晶体管Q16和Q17之每一个具有三个部分(端子)，它们附着在MOS晶体管Q16和Q17之每一个内的电极部位。每个MOS晶体管的中间部分被称为栅极，另外二个部分被称为漏极和源极。MOS晶体管Q16和Q17的漏极通常彼此连接，并且晶体管Q16和Q17之每一个的漏极连接到一个输出端子27c。类似地，MOS晶体管Q11和Q12之每一个具有三个部分(端子)，它们附着在MOS晶体管Q11和Q12之每一个内的电极部位。每个MOS晶体管的中间部分被称为栅极，另外二个部分被称为漏极和源极。MOS晶体管Q11和Q12的栅极通常彼此连接，并且MOS晶体管Q11和Q12之每一个的每个栅极承受一个偏压。

另一方面，在图2中，该开关电路26配置有N沟道MOS晶体管Q18至Q21，以及一个反相器32。

该MOS晶体管Q18连接在端子17a和反向输入端子27n之间，并且该MOS晶体管Q19连接在端子17a和非反向输入端子27p之间。MOS晶体管Q20连接在D/A转换器24的一个输出线和该反向输入端子27n之间，MOS晶体管Q21位于在D/A转换器33的输出线和非反向输入端子27p之间，以便于与之连接。

该微型计算机可以经由端子17b提供一个对应于转换信号的极性转换信号Sp给MOS晶体管Q19和Q20的栅极，并且该极性转换信号Sp被反相器32反向，使得该反向的极性转换信号Sp＇被配置提供给MOS晶体管Q18和Q21的栅极。

即，当该极性转换信号Sp具有高(H)电平的时候，信号Sp被输入所至的MOS晶体管Q19和Q20分别导通，但是MOS晶体管Q18和Q21分别保持其截止状态，因为对于MOS晶体管Q18和Q21，每个被从H电平反向到L电平之被反向的极性转换信号Sp＇被输入，其中高(H)电平对应于第一逻辑电平，并且高于低(L)电平，低(L)电平对应于第二逻辑电平，它是H电平(第一逻辑电平)的反向。

相反地，当极性转换信号Sp具有L电平的时候，反向信号Sp＇被输入所至的MOS晶体管Q18和Q21分别导通，因为对于MOS晶体管Q18和Q21，从L电平反向到H电平的每一个被反向的极性转换信号Sp＇被输入，但是MOS晶体管Q19和Q20分别保持截止状态，因为对于MOS晶体管Q19和Q20，每个都具有L电平的极性转换信号Sp被输入。

MOS晶体管Q18至Q21分别对应于根据本发明之第一个实施例的第一至第四模拟开关电路，并且在图2示出的节点26a、26b、26c和26d分别对应于本发明的第一输入端子、第二输入端子、第三输入端子和第四输入端子。

该比较器27具有一个输出端子27c，它经由反相器28连接到异或电路29的一个输入端子，并且该异或电路29的另一端被提供极性转换信号Sp。

该D/A转换器24包括电阻R1、R2、…、Rn，它们被顺序地连接在电池导线21和22之间。该D/A转换器24还包括MOS晶体管Q1、Q2、…、Qn，它们起开关电路的作用。每个MOS晶体管Q1、Q2、…、Qn连接在每个MOS晶体管的每个分压点和输出线33之间。

IC17具有端子17d1至17dm，用于有选择地切换MOS晶体管Q1、Q2、…、Qn中的任何一个的m个二进制开关信号Sc1至Scm被输入到这些端子。

该解码电路25被配置去解码这些转换信号Sc1至Scm，以便产生n个解码信号Sd1至Sdn，n等于2^m，并且分别提供这些解码信号Sd1至Sdn给MOS晶体管Q1至Qn的栅极。

例如，当该微型计算机18输出转换信号Sc1至Scm仅用于导通晶体管Q1的时候，该解码电路25仅使解码信号Sd1为高(H)电平，并且保持其他的解码信号Sd2至Sdm为L(低)电平状态，以便输出这些解码信号Sd1至Sdm给MOS晶体管Q1至Qm的栅极。仅导通该MOS晶体管Q1，使得D/A转换器24输出基准电压Vref，它是基于电池电压Vdd和电阻R1至Rn而得到的。

即，根据解码信号Sd1至Sdm，该D/A转换器24在工作中逐渐输出基准电压Vref的每个预定的电压，它们分布在从对应于MOS晶体管Q1的导通状态的最小值0V至对应于MOS晶体管Qn的导通状态的最大值之范围内。

该微型计算机18在工作中根据来自放大器15的输入信号执行收费处理，并且还相对于唤醒电路16具有作为阈值电压设置电路的功能，如上所述。

该微型计算机18包括一个CPU34，用于执行收费处理、阈值电压设置处理及其他的处理，一个连接到该CPU34的可重复写入的非易失性存储器35，例如EEPROM(电可擦可编程只读存储器)。使该CPU34能够执行这些处理的至少一个的数据被存储在存储器35上。该微型计算机18还包括一个连接到该CPU34的寄存器36，用于临时在其上存储要由CPU34处理的数据，一个连接到该CPU34的输入/输出接口电路37，例如，该接口电路具有输入/输出端口，其分别连接IC17的端子17c、17b、17d1至17dm，用于执行在该IC17和该CPU34之间的接口处理等等。此外，该微型计算机18包括一个连接到CPU34并用于在其上存储数据的闪存(flash memory)38，其中的数据包括使CPU34能够执行至少该阈值电压设置处理的调整程序；还包括一个显示设备接口(I/F)单元，其连接到该CPU34和该显示设备，并且执行在其间的接口处理；一个操作部件接口(I/F)单元，其连接到该CPU34和该操作部件，并且执行在其间的接口处理；一个卡接口(I/F)单元，其连接到该CPU34和该卡读取器/记录器，并且执行在其间的接口处理。该显示设备I/F单元、操作部件I/F单元以及卡I/F单元未在图2中示出。

顺便提及，连接到该微型计算机18和该放大器15的信号线在图2中被省略。

接着，现在将在下文中解释根据第一个实施例的车载ETC单元中的电平确定电路的操作和该电平确定电路的阈值电压设置方法。

该车载ETC单元基于作为其动力源的电池20运行，该单元有必要设计成具有低的电流消耗，以延长该电池20的持续时间。只有当在其中安装该车载ETC单元的车辆经过收费处时，该车载ETC单元才必须工作，使得该车载ETC单元监视从公路上的天线发射的无线电信号，如果该车载ETC单元没有从天线接收到无线电信号，该车载ETC单元使该放大器15、该微型计算机18等部件处于等待状态(睡眠状态)。

该唤醒电路16不断地监视(确定)是否该调制电压Vin超出阈值电压Vth(这就是唤醒条件)，并且当该唤醒电路16确定该调制电压Vin超出该阈值电压Vth的时候，该唤醒电路16输出带有H(高)电平(第一逻辑电平)的唤醒信号Swk给微型计算机18。该唤醒信号Swk使微型计算机18从其睡眠状态改变到其工作状态，使得该微型计算机18输出唤醒信号Swk＇给放大器15，并且开始执行收费处理。

此刻，输入给该放大器15的调制电压Vin是很小的，并且尤其当车载ECT单元开始执行唤醒处理，也就是说其开始接收无线电信号的时候，该调制电压Vin变成一个大约类似于比较器27的偏移电压的电压，该比较电路23包括比较器27。

然后，在发送其之前对该车载ETC单元进行检查的时候，实施车载ETC单元的阈值电压调整，这在下文中详细地描述，用于设置阈值电压Vth为预先确定的电压，而与偏移电压的大小及其正和负无关。

首先，一个调整指令被从其外部发送给车载ETC单元的微型计算机18。该微型计算机18接收所发送的调整指令，以改变其工作方式为调整模式，从而从闪存38中读出调整程序并且执行它。其次，向车载ETC单元的阈值电压发射无线电信号，该无线电信号具有的阈值功率对应于车载ETC单元的阈值电压。根据所发射的无线电信号输入给唤醒电路16的调制电压Vin的大小对应于阈值电压Vth。

在上述无线电信号的情况之下，如图4所示，在步骤S1，该微型计算机18基于该调整程序、输出给解码电路25转换信号Sc1至Scm(0H)，用于导通晶体管Q1。转换信号Sc1至Scm使得解码信号Sd1变为H电平，以便导通MOS晶体管Q1，借此该D/A转换器24输出基准电压Vref，该电压具有在该D/A转换器24可以输出电压中的0V最低电压。在步骤S2，该微型计算机18设置该极性转换信号Sp为一个起始值，如L电平。带有L电平的该极性转换信号Sp被反向为带有H电平的信号Sp＇，因此该信号Sp＇使MOS晶体管Q18和Q21导通，使得对应于阈值电压Vth的该调制电压Vin和等于0V的该基准电压Vref被分别输入给该比较器27的反向输入端子27n和非反向输入端子27p。

当该调制电压Vin和该基准电压Vref被输入给该比较器27的时候，取决于比较器27的偏移电压，从该异或电路29输出的该唤醒信号Swk不一定具有H电平。

(1)如果该唤醒信号Swk变成H电平，也就是说，基于输入给该异或电路29的另一个输入端子的该极性转换信号Sp和输入给其一个输入端子的输出信号(从反相器28输出)，该异或电路29执行一个异-或运算处理，以便输出H电平信号，作为其异-或运算处理的结果。这意味着，输入给异或电路29之另一个输入端子的极性转换信号Sp具有L电平(第二逻辑电平，即H电平的反向)，因为来自反相器28的输出信号具有H电平，以致该比较器27向反相器28输出对应于该结果的L电平信号，使得该调制电压Vin高于该基准电压Vref。

然后，在步骤S3，微型计算机18保持该极性转换信号Sp的状态，以便顺序地改变转换信号Sc1至Scm，从而以Q2、Q3、…、Qn的顺序逐步顺序地接通MOS晶体管Q2至Qn。取决于MOS晶体管的顺序切换，该基准电压Vref逐渐地增加一预定的电压，例如0.5mV。

在步骤S4，当唤醒信号Swk根据基准电压Vref的增长从H电平改变为L电平的时候，该微型计算机18在存储器35和寄存器36上写入该唤醒信号Swk首次转变为L电平时、转换信号Sc1和Scm的值、以及极性转换信号Sp的电平，诸如L电平，作为第一调整数据。

(2)如果该唤醒信号Swk变成L电平，也就是说，该异或电路29执行异-或运算处理并且输出L电平信号，因为输入给该异或电路29的另一输入端子的极性转换信号Sp具有L电平，来自反相器28的输出信号具有L电平，因此该比较器27向该反相器28输出对应于该结果的H电平信号，使得该调制电压Vin低于该基准电压Vref。

当该比较器27具有负的偏移电压Voffset，并且该偏移电压Voffset的绝对值超出阈值Vth的时候，出现这个使得该调制电压Vin低于基准电压Vref的情况。该负的偏移电压使得比较器27的输出不会变为L电平，除非在反向输入端子27n的电压比在非反向输入端子27p的电压高出偏移电压Voffset。

在这种状态下，在步骤S5，该微型计算机18使该极性转换信号Sp反向，以便使该信号Sp从L电平改变为H电平，因此具有H电平的该极性转换信号Sp使MOS晶体管Q19和Q20导通。具有导通状态的MOS晶体管Q19和Q20分别使等于0V的该基准电压Vref可被输入给比较器27的反向输入端子27n，以及使对应于阈值电压Vth的该调制电压Vin可被输入给非反向输入端子27p。

即，与在该唤醒信号Swk变成H电平时的调制电压Vin相比较，在该唤醒信号Swk具有L电平的情况下，相对于该反向输入端子27n的该输入电压是反向的基准电压Vref。类似地，与该唤醒信号Swk变为H电平时的基准电压Vref相比较，在该唤醒信号Swk具有L电平的情况下，相对于非反向输入端子27p的输入电压是反向的调制电压Vin。

因此，与在该唤醒信号Swk具有H电平时引起的偏移电压Voffset之极性相比较，在该唤醒信号Swk具有L电平的情况下，由在基准电压Vref和调制电压Vin之间的差值所引起的偏移电压Voffset的极性被反向。

在上述过程之后，该微型计算机18执行类似于在该唤醒信号Swk具有H电平时的处理。即，在步骤S6，该微型计算机18顺序地改变转换信号Sc1至Scm，以便以Q2、Q3、…、Qn的顺序逐步顺序地接通MOS晶体管Q2至Qn，从而使该基准电压Vref逐渐地增长预定的电压，例如0.5mV。

在步骤S7，当唤醒信号Swk根据基准电压Vref的增长从H电平改变为L电平的时候，该微型计算机18在存储器35和寄存器36上作为第二调整数据写入唤醒信号Swk首次变成L电平时的转换信号ScH和Scm的值、以及极性转换信号Sp的电平，诸如H电平。

因此，可以设置对应于由上述过程调整的基准电压Vref的阈值电压Vth，而不考虑比较器27的偏移电压Voffset的大小和极性。

当完成对该阈值电压Vth的调整时，在该接收的无线电信号超出阈值电压Vth时，该唤醒电路16可以使唤醒信号Swk从L电平改变为H电平，而与比较器27的偏移电压Voffset的大小和极性无关。

此外，在载运该车载ECT单元之后，即使其电池20被从其中拆除，当车载ECT单元的加电状态被重置的时候，该微型计算机18可以读出第一调整数据，其中包括转换信号Sc1至Scm的值和极性转换信号Sp之电平，它们对应于该阈值电压Vth(在该唤醒信号Swk变成L电平的情况下)，该微型计算机18还可以读出第二调整数据，其中包括转换信号Sc1至Scm的值和极性转换信号Sp的电平，它们对应于阈值电压Vth(在来自存储器35的该唤醒信号Swk变成H电平的情况下)，以便将这些数据写入寄存器36上。

因此，即使该车载ECT单元的电池20被从其中取出，也可以在该寄存器36上存储第一和第二调整数据，而不会因此导致删除这些数据。

如上所述，安装在第一个实施例的该车载ECT单元中的该电平确定电路被配置具有开关电路26和具有异或电路29，该开关电路26设置在比较器27的输入端，该比较电路23是由该比较器27组成的，该异或电路29设置在比较器27的输出端，从而可以根据极性转换信号Sp、在比较器27的输入端执行极性转换处理，并且与该极性转换处理一致，在比较器27的输出端执行逻辑转换处理。因此，该比较电路23的输入/输出操作保持不变，而与该极性转换信号Sp无关。

反向极性转换信号Sp的极性使得输入给比较器27的调制电压Vin和该基准电压Vref的极性可以被反向，从而可以反向由该基准电压Vref和该调制电压Vin之间的差值所引起的偏移电压Voffset的极性。因此，即使该车载ECT单元只有正电源，并且其相对于该调制电压Vin的阈值电压Vth小于该偏移电压Voffset，可以设置任何期望的阈值电压Vth，而不考虑比较器27的偏移电压的极性，使得唤醒电路的检测灵敏度相对于该调制电压Vin可以被提高。

该开关电路26和该异或电路29分别具有小巧的电路尺寸，与常规的比较电路之结构相比较，可以简化该比较电路的电路结构。在开关电路26和异或电路29两者中的电流消耗量是非常小的，因此可以保持在整个车载ECT单元中总的电流消耗大体上类似于在常规的车载ECT单元中总的电流消耗。

(第二个实施例)

在下文中将参考图5和6描述本发明的第二个实施例，其中本发明应用于一个车载ETC单元。顺便提及，在图5和6中，对于其中与图2和3中示出的部件大体上相同的部件，指定与图2和3中所示相同的参考符号，以便在第二个实施例不同于第一个实施例的不同点的焦点上解释本发明的第二个实施例。

在图5示出的电平确定电路中，该比较电路39包括一个比较器40和反相器28。该反相器28具有一个连接到端子17c的输出端子，并且该极性转换信号Sp被输入给比较器40。

图6示出一个按照本发明第二个实施例的比较器40的电气结构。

该比较器40包括一个对应于输入信号开关电路的第一开关电路41，一个差动放大器41，一个对应于输出信号开关电路42的第二开关电路42，以及放大器31。

该第一开关电路41被设置在对应于第一、第二输入端子的输入端子40p、40n和该差动放大器42之间，并且具有与在图2示出的开关电路26大体上相同的结构。

即，该差动放大器42包括设置在电池导线21和22之间的MOS晶体管Q11至Q15。该第一开关电路41配置有MOS晶体管Q22至Q25。

该MOS晶体管Q22被连接在该输入端子40p和对应于第一差动输入晶体管的MOS晶体管Q12的栅极之间，并且MOS晶体管Q23被连接在该端子40p和对应于第二差动输入晶体管的该MOS晶体管Q13的栅极之间。该MOS晶体管Q24被连接在该输入端子40n和该MOS晶体管Q12的栅极之间，并且该MOS晶体管Q25被连接在该输入端子40n和该MOS晶体管Q13的栅极之间。

该微型计算机可以经由端子17b提供极性转换信号Sp给MOS晶体管Q23和Q24的栅极，并且该极性转换信号Sp被反相器44反向，使得该反向的极性转换信号Sp＇被配置提供给该MOS晶体管Q22和Q25的栅极。

MOS晶体管Q22至Q25分别对应于根据本发明的第二个实施例的第一至第四模拟开关电路。

该差动放大器42除在图3示出的差动放大器30的结构之外，还包括对应于第七和第八模拟开关电路的MOS晶体管Q26和Q27。该MOS晶体管Q26被连接在对应于第一负载晶体管的MOS晶体管Q14的栅极和其漏极之间，并且该MOS晶体管Q27被连接在对应于第二负载晶体管的MOS晶体管Q15的栅极和其漏极之间。这些MOS晶体管Q26和Q27是第二开关电路43的部件。

除晶体管Q26和Q27之外，该第二开关电路43包括一个对应于第五模拟开关电路的MOS晶体管Q28，它连接在MOS晶体管Q12的一个输出节点Na和MOS晶体管Q17的栅极之间。该第二开关电路43还包括一个对应于第六模拟开关电路的MOS晶体管Q29，它连接在该MOS晶体管Q13的一个输出节点Nb和该MOS晶体管Q17的栅极之间，以及一个反相器45。

该极性转换信号Sp被提供给MOS晶体管Q26和Q29的栅极，并且该极性转换信号Sp被反相器45反向，使得该反向的极性转换信号Sp＇被配置提供给该MOS晶体管Q27和Q28的栅极。

其次，在下文中将解释第二个实施例的操作。特别是，因为该电平确定电路的操作和设置该电平确定电路之阈值电压的方法大体上与第一个实施例所述电路及方法是相同的，在下文中将主要解释该比较器40的操作。

当该微型计算机18输出具有L电平的极性转换信号Sp的时候，因为反相器44对该极性转换信号Sp进行反向，以便输出具有H电平的极性转换信号Sp＇，该H电平信号Sp＇被分别提供给MOS晶体管Q22和Q25的栅极，MOS晶体管Q22和Q25分别导通。MOS晶体管Q22和Q25的接通状态使得输入给输入端子40p的基准电压Vref和输入给输入端子40n的调制电压Vin可以被分别提供给差动放大器42的MOS晶体管Q12和Q13的栅极。此外，因为该反相器45对该极性转换信号Sp进行反向，以便输出具有H电平的极性转换信号Sp＇，该H电平信号Sp＇被分别提供给MOS晶体管Q27和Q28的栅极，使得该MOS晶体管Q27和Q28分别导通。

MOS晶体管Q27和Q28的接通状态使得MOS晶体管Q15的栅极和漏极被短路，从而从MOS晶体管Q12提供该输出信号给晶体管Q17的栅极。

另一方面，当该微型计算机18输出具有H电平的极性转换信号Sp的时候，因为这些H电平信号Sp被分别提供给MOS晶体管Q23和Q24的栅极，MOS晶体管Q23和Q24导通。MOS晶体管Q23和Q24的接通状态使得输入给输入端子40p的基准电压Vref和输入给输入端子40n的调制电压Vin可以被分别提供给差动放大器42的MOS晶体管Q13和Q12的栅极。此外，因为这些H电平信号Sp被分别提供给开关电路43的MOS晶体管Q26和Q29的栅极，使得MOS晶体管Q26和Q29分别导通。

MOS晶体管Q26和Q29的接通状态使得MOS晶体管Q15的栅极和漏极被短路，从而从MOS晶体管Q12提供该输出信号给晶体管Q17的栅极。

即，开关电路41和43按照极性转换信号Sp的极性、对输入到比较器40的信号的极性执行转换，从而响应该转换过程，执行从比较器40输出的信号的极性。

即，在该差动放大器42中，该输出信号被从经由输入端子40p输入基准电压Vref所至的MOS晶体管取出，因此该比较器40的输入/输出操作保持不变，而与该极性转换信号Sp的转换状态无关。

此外，根据极性转换信号Sp的电平转换，从输入端子40p和40n输入的信号被转换而被发送给MOS晶体管Q12和Q13的栅极，并且根据极性转换信号Sp的电平转换，从MOS晶体管Q12和Q13输出的信号被转换而被发送给参考放大器31，从而可以反向由输入端子40p的基准电压Vref和输入端子40n的调制电压Vin之间的差值所引起的偏移电压Voffset的极性。在MOS晶体管Q12和Q13之特性之间的制造差异、和MOS晶体管Q14和Q15之特性之间的制造差异导致差动放大器42的偏移电压Voffset。因为无论如何，在比较器40中，在MOS晶体管Q12和Q14之间、以及在MOS晶体管Q13和Q15之间的连接组合被保持，即使极性转换信号Sp的电平被切换，该偏移电压的大小保持不变。

因此，在相对于电平确定电路的调制电压Vin调整该阈值电压Vth的情况下，基于在第一个实施例描述的阈值电压调整方法，根据差动放大器42的偏移电压Voffset的极性来设置极性转换信号Sp的电平，使得该阈值电压Vth可以被设置，阈值电压Vth小于差动放大器42的偏移电压Voffset。

而且，将该比较器40用于车载ETC单元的比较电路39，使得消耗电流可以被进一步降低。即，在该比较器27中，当该极性转换信号Sp被设置为具有H电平的时候，该比较器27的输出信号具有L电平，同时该唤醒信号Swk具有L电平，也就是说，该微型计算机18等部件具有睡眠状态。在该唤醒信号Swk具有L电平的期间，该MOS晶体管是导通状态，使得电流流过电池导线21和22之间的MOS晶体管Q16和Q17。因为该车载ETC单元具有相当长的睡眠周期，降低在睡眠周期期间耗费的消耗电流是较佳的。

相反地，在按照第二个实施例的比较器40中，该比较器40的输出信号经常具有H电平，同时该唤醒信号Swk具有L电平，也就是说，该微型计算机18等等具有睡眠状态，而与极性转换信号Sp的电平无关，使该MOS晶体管Q17在睡眠期间仅为断开状态，从而切断允许流过MOS晶体管Q16和Q17的电流。

(另外的改型)

顺便提及，本发明不局限于在说明书和附图中示出的每个实施例，因此本发明可以包括另外的改型和增补，其中有一些在下文中描述。

每个电路(诸如配置具有MOS晶体管的电平确定电路)可以配置为其它类型的晶体管，诸如双极晶体管，每个具有一个基极作为对应于MOS晶体管之栅极的其中间部分(端子)、一个集电极和一个发射极作为对应于其源极和漏极的部分(端子)。

在第一个实施例中，该输入极性转换电路不局限于开关电路26。例如，该第一和第二输入端子可以连接到IC17的端子，IC17的端子之间的转换关系可以被配置为外部切换，例如，通过至少一个开关元件、至少一个跳线或类似结构。例如，该输出逻辑开关电路可以被配置为微型计算机18的处理，以代替异或电路29。

该输出逻辑开关电路不是本发明所必要的。即，该微型计算机18可以配置为接收来自比较器的输出信号，代替该输出逻辑开关电路，以便判断该接收的信号电平。

该基准电压产生电路不局限于D/A转换器24，并且可以配置为例如一个可变电阻器。

该阈值电压设置电路不局限于该微型计算机18。可以采用其他电路作为该阈值电压设置电路，这些其他电路可以输出该预定的极性转换信号Sp给比较电路23和39，并且输出转换信号Scl至Scm给该解码电路25。

例如，作为该阈值电压设置电路，可以使用带有开关的设置电路、跳线、触发电路、不带CPU的存储器或寄存器、或其他的类似的电路。

该微型计算机18可以不必具有该存储器35，因此当该车载ETC单元被载运的时候，该调整数据可以写在该寄存器36上。在这种情况下，当车载ECT单元的电池20被取出的时候，该调整数据消失。

操作员可以调整夹具或类似手段调整该阈值电压Vth，而不是根据调整程序能够执行它的微型计算机18。

根据本发明的电平确定电路、其阈值电压调整方法、比较电路23、39和比较器40并不局限于应用于车载ETC单元的唤醒电路16，并且可以广泛地应用于具有用于比较输入信号作为阈值电平之功能的各种电路。

虽然已经描述了目前设想的本发明优选实施例和改型，应该理解的是，还可以在其中进行未描述的各种各样的修改，并且意欲在所附的权利要求中覆盖作为落在本发明的实际的精神和范围之内的所有这样的改进。

2001年10月30日申请的日本专利申请2001 332672的整个内容合并在此申请的内容中。