[發明專利]具有偏移補償的比較器

有效

• 申請號: 201010173069.6
• 申請日: 2010-03-18
• 公開（公告）號: CN101841335A
• 公開（公告）日: 2010-09-22
• 發明（設計）人: M·S·桑托羅;F·伯蒂尼利
• 申請（專利權）人: 意法半導體股份有限公司
• 主分類號: H03M1/38
• 分類號: H03M1/38
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 王茂華;唐文靜

技術領域

本發明涉及一種具有偏移補償的比較器，特別用于通過逐次逼近運行的模數轉換器(ADC?SAR-數模轉換器逐次逼近寄存器)。

背景技術

眾所周知，精確性是對比較器的一個重要要求；由于用來形成轉換器的物理部件之間的不匹配會產生偏移，因此，需要確保對這些偏移進行可靠的校正的技術。

已經提出了幾種用于偏移校正的方案。

圖1示出了第一種方案，B.Razavi，B.Wooley的公開在1992年12月的文獻“Design?Techniques?for?High-Speed，High-Resolution?Comparators”，IEEEJournal?of?Solid-State?VOL.M7，N.12，其包括N個在具有偏移的鎖存器2的上游的前置放大器級1。通過在預定的電壓下短路前置放大器1的輸入并采樣前置放大器1的輸出，在起始的自調零步驟檢測了前置放大器1的偏移。因而，鎖存器2的偏移減小了，因為它被除以了前置放大器1的增益的乘積(1/(G1^*...Gi^*...^*GN)，其中Gi代表一個一般前置放大器1的增益。為了具有好的帶寬/功耗的比率，前置放大器級1通常為低增益(約2-3)。相應地，為了充分地減小鎖存器2的偏移，需要提供一定數量的前置放大器級，因此，整個比較時間相當的長并取決于想要的偏移減小的程度。此外，電路具有相當大的體積和高功耗。

圖2示出了另一種方案，N.Verma，A.Chandrakasan的公開在2007年6月的文獻“An?Ultra?Low?Energy?12-bit?Rate-Resolution?Scalable?SAR?ADC?forWireless?Sensor?Nodes”，IEEE?Journal?of?Solid-State?VOL.42，N.6，其使用鎖存的比較器，在轉換的開始處的自調零步驟中消除了相應的偏移，因此免除了在每個比較之后重新采樣偏移量。也就是說，在接收到相等的輸入信號V_IN時，作為電流源的晶體管3和4被偏置了，從而輸入晶體管1和2具有相同的源電壓(VS1＝VS2)。該方案需要相當復雜的輔助電路來管理不同的控制步驟，隨之而來對占有面積帶來隨之而來的影響。而且，本地反饋的存在使得在臨界狀態下引發了電路穩定性的難題。

圖3示出了又一個方案，T.Shima和K.Miyoshi的公開在2002年8月的文獻“Simple?and?Accurate?Comparator?Circuit”，IEEE?Circuits?and?systems?VOL.1，其使用鎖存的比較器，在每次比較中進行偏移消除。該電路基于連接在兩個晶體管5和6的柵極之間的電容器C對在沒有信號時兩個晶體管5，6的柵-源電壓的差異的存儲。因此，在隨后的比較步驟以及鎖存步驟，輸出信號不取決于偏移。該方案相對于上一個具有輔助電路的方案結構沒那么復雜，但是因為所存儲的偏移在比較后丟失掉了，所以需要在每次比較之前短路輸入。

發明內容

本發明的目的是提供一種比較器以克服現有技術的缺陷。

根據本發明提供了一種比較器，包括第一級和第二級，該第一級配置為接收輸入信號電壓和產生電流信號，該第二級包括：分別連接在參考電勢線與第一比較器輸出節點和參考電勢線與第二比較器輸出節點之間的第一和第二晶體管；一對偏置器件，連接在相應的比較器輸出節點和輸出偏置電流源之間；第一存儲器單元，連接在第一輸出晶體管的控制端和第二比較器輸出節點之間；第二存儲器單元，連接在第二輸出晶體管的控制端和第一比較器輸出節點之間；以及偏置開關，連接在相應的輸出晶體管的控制端和相應的比較器輸出節點之間。

根據本發明，還提供了一種比較提供給比較器的電壓信號的方法，包括接收輸入信號的第一級和輸出輸出信號的第二級，包括跟蹤步驟和評估步驟，該跟蹤步驟包括：通過第一級產生與輸入信號有關的電流信號；在參考電勢線和相應的比較器輸出節點之間連接第二級的一對輸出晶體管；通過相應的比較器輸出節點向一對輸出晶體管提供電流信號；將輸出晶體管的控制端連接到相應的比較器輸出節點；存儲在每個輸出晶體管的控制端和相對的輸出節點之間的控制電壓；以及該評估步驟包括：相互的斷開第一級和第二級；從相應的輸出節點斷開輸出晶體管的控制端；以及檢測比較器輸出節點上的輸出信號。

附圖說明

為了更好的理解本發明，通過非限制性的示例并參考附圖，公開了本發明的一個優選實施例，其中：

圖1是第一已知方案的電路圖；