[發(fā)明專利]一種低失調(diào)的超高速比較器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810213439.7
• 申請日: 2008-10-08
• 公開（公告）號(hào): CN101562441A
• 公開（公告）日: 2009-10-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊銀堂;朱樟明;韓寶妮;劉簾曦
• 申請（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H03K5/24
• 分類號(hào): H03K5/24;H03M1/34
• 代理公司: 北京銀龍知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 許 靜

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及混合信號(hào)集成電路技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種低失調(diào)的超高速比較器。

背景技術(shù)

隨著現(xiàn)代通訊技術(shù)和信號(hào)處理技術(shù)的發(fā)展，越來越多的模擬信號(hào)需要轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理，因此對高速高精度的模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)提出了更高的要求。但在超高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器中，高速高精度比較器的設(shè)計(jì)是整個(gè)設(shè)計(jì)的難點(diǎn)和瓶頸。

現(xiàn)有的高速比較器的結(jié)構(gòu)包括：多級(jí)開環(huán)比較器、鎖存比較器、動(dòng)態(tài)鎖存比較器和預(yù)放大鎖存比較器。其中，多級(jí)的開環(huán)比較器容易做到高速高精度，然而，由于受到運(yùn)放帶寬的限制，這類比較器的速度很難達(dá)到Gsps(百萬比特每秒)，所以一般的超高速比較器都是采用鎖存比較器結(jié)構(gòu)以滿足速度的要求。

在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中至少存在如下問題：一般的CMOS??(Complementary?Metal?Oxide?Semiconductor)鎖存比較器存在很大的失調(diào)電壓(有時(shí)甚至達(dá)到50mV)，嚴(yán)重的影響了比較器的精度，限制了CMOS鎖存比較器在高速高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換器中的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種低失調(diào)的超高速比較器，可有效減小動(dòng)態(tài)鎖存器的失調(diào)電壓，并提高比較器的速度。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種低失調(diào)的超高速比較器，包括：順序連接的前置放大電路、動(dòng)態(tài)鎖存電路和輸出鎖存電路，其中

所述前置放大電路，包括正負(fù)電阻并聯(lián)為負(fù)載的全差分輸入結(jié)構(gòu)，用于放?大輸入信號(hào)與參考信號(hào)的差值；

所述動(dòng)態(tài)鎖存電路，設(shè)置有以反相器首尾連接成的雙穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)，用于放大所述前置放大電路的輸出信號(hào)，并將前級(jí)輸出建立到數(shù)字邏輯輸出電平；

所述輸出鎖存電路，由兩個(gè)交叉耦合NMOS晶體管和PMOS共源放大輸入組成，用于在鎖存時(shí)間內(nèi)輸出前級(jí)輸出，在復(fù)位階段呈高阻態(tài)保持動(dòng)態(tài)鎖存電路的輸出結(jié)果；

所述動(dòng)態(tài)鎖存電路包括：NMOS晶體管M12、NMOS晶體管M13、NMOS晶體管M14、NMOS晶體管M15、NMOS晶體管M16、NMOS晶體管M17、PMOS晶體管M18、PMOS晶體管M19、PMOS晶體管M20、PMOS晶體管M21、PMOS晶體管M22、PMOS晶體管M23和PMOS晶體管M24，其中

NMOS晶體管M12的柵極作為正向輸入端接收所述前置放大電路的正向輸出電壓Vop，NMOS晶體管M13的柵極作為反向輸入端接收所述前置放大電路的反向輸出電壓Vom，NMOS晶體管M12的源極、NMOS晶體管M13的源極和NMOS晶體管M14的漏極相接，NMOS晶體管M14的柵極接時(shí)鐘信號(hào)，NMOS晶體管M14的源極接地，NMOS晶體管M15的柵極接電源，NMOS晶體管M15的源極接NMOS晶體管M12的漏極，NMOS晶體管M12的漏極和NMOS晶體管M13的漏極相接，在時(shí)鐘信號(hào)為高電平時(shí)短路輸入對管，NMOS晶體管M16的源極接NMOS晶體管M13的漏極，NMOS晶體管M17的源極接NMOS晶體管M12的漏極，NMOS晶體管M16的漏極接PMOS晶體管M18的漏極，并與NMOS晶體管M17和PMOS晶體管M19的柵極相接，NMOS晶體管M17的漏極接PMOS晶體管M19的漏極相接，并與NMOS晶體管M16和PMOS晶體管M18的柵極相接，構(gòu)成交叉耦合反相器；

NMOS晶體管M16和PMOS晶體管M18的柵極作為反向輸出端Out-輸出電壓，NMOS晶體管M17和PMOS晶體管M19的柵極作為正向輸出端Out+輸出電壓，PMOS晶體管M20的源極、PMOS晶體管M20的柵極、PMOS晶體管M21的柵極、PMOS晶體管M22的柵極以及PMOS晶體管M23的柵極接時(shí)鐘信號(hào)，用于在時(shí)鐘信號(hào)為低電平時(shí)將所述動(dòng)態(tài)鎖存電路內(nèi)部節(jié)點(diǎn)全部置為高電平；

PMOS晶體管M20的漏極接NMOS晶體管M16的漏極，PMOS晶體管?M21的漏極接NMOS晶體管M17的漏極，PMOS晶體管M22的漏極接NMOS晶體管M13的漏極，PMOS晶體管M23的漏極接NMOS晶體管M20的漏極，PMOS晶體管M24的源極接正向輸出端Out+，PMOS晶體管M24的漏極接反向輸出端Out-。

優(yōu)選地，所述前置放大電路包括：PMOS晶體管M1、PMOS晶體管M2、PMOS晶體管M3、PMOS晶體管M4、NMOS晶體管M5、NMOS晶體管(M6)、NMOS晶體管M7、NMOS晶體管M8、NMOS晶體管M9、NMOS晶體管M10和NMOS晶體管M11，其中，