[發明專利]全差分高速低功耗比較器

無效

• 申請號: 201210028035.7
• 申請日: 2012-02-09
• 公開（公告）號: CN102624362A
• 公開（公告）日: 2012-08-01
• 發明（設計）人: 吳金;鄒新越;吳建剛;鄭麗霞;付翔
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H03K3/023
• 分類號: H03K3/023
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 許方

技術領域

本發明涉及一種全差分高速低功耗比較器，尤其是一種通過控制靜態電流以達到低功耗的高速比較器。

背景技術

比較器是DC-DC開關電源系統中重要的子模塊之一，其性能尤其是速度、功耗、噪聲、失調對整個DC-DC系統的性能產生重要影響。為了提高基于交叉耦合對管線性OTA比較器的響應速度，在差分對輸入管的負載端引入線性-非線性自適應電流鏡結構，并且通過與交叉耦合對管結構的相互配合，使電流鏡在不增大寬長比的前提下產生更大的鏡像電流，但這種結構作為比較器產生的靜態功耗很大。傳統的比較器具有高速、高精度、抗電源噪聲干擾能力強的特點，但是由于傳統比較器在比較狀態結束后仍有很大的靜態電流，導致傳統比較器靜態功耗大，這也是傳統比較器結構在低功耗應用中受到嚴重制約的重要原因。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種能夠能夠有效的降低靜態功耗，提高響應速度和精度，提出一種新型全差分高速低功耗比較器。

本發明為解決上述技術問題采用以下技術方案：本發明所設的一種全差分高速低功耗比較器，包括由兩個開關管M4、M5構成的差分放大級，由八個開關管M13、M6、M10、M7、M14、M9、M11、M8構成的自適應電流鏡負載極，由兩個開關管M1、M2構成的電流傳輸級，其特征在于：還包括一個支路電流開關，所述電流開關與輸出級通過至少一個推挽反相器相連。

作為本發明的一種優化結構：所述支路電流開關高電平導通時，與輸出級通過奇數個推挽反相器相連，所述支路電流開關低電平導通時，與輸出級通過偶數個推挽反相器相連。

作為本發明的一種優化結構：所述支路電流開關為NMOS管時，與輸出級通過奇數個推挽反相器相連，所述支路電流開關為PMOS管時，與輸出級通過偶數個推挽反相器相連。

作為本發明的一種優化結構：所述支路電流開關為N型開關管M12時，與輸出級通過一個推挽反相器相連；所述支路電流開關為PMOS管時，與輸出級通過兩個推挽反相器相連。

作為本發明的一種優化結構：所述開關管M10的漏極與N型開關管M12的源極相連，開關管M1的漏極與N型開關管M12的漏極相連，所述推挽反相器的輸出端與N型開關管M12的柵極相連。

作為本發明的一種優化結構：所述比較器的輸出端與至少一個推挽反相器連接，該推挽反相器的輸出端連接后續負載。

作為本發明的一種優化結構：所述開關管M20的漏極與輸出端相連，所述推挽反相器的輸出級與N型開關管M12的源極相連。

作為本發明的一種優化結構：所述推挽反相器由PMOS管和NMOS管構成。

本發明采用以上技術方案與現有技術相比，解決了傳統的OTA比較器靜態功耗大的技術問題，并且大大提高比較器的輸出擺率，提高比較器的增益和速度。

附圖說明

圖1為傳統0TA比較器；

圖2為本發明全差分高速低功耗比較器的結構；

圖3為本發明中的線性-非線性電流鏡；

圖4為方波輸入信號的輸出延遲；

圖5為在N型開關管M12作用下流過開關管M1的電流；

圖6為本發明交流小信號的增益。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明的技術方案做進一步的詳細說明：

圖1是傳統OTA比較器電路，包括線性電流鏡負載和差分放大級。在動態小信號時，交叉耦合對NMOS管M7、M8構成正反饋，增大其增益，而在動態大信號的情況下，該電路的線性電流鏡并不能提供足夠大的瞬態電流，而改良OTA比較器的瞬態特性。另外，靜態時，該電路靜態電流由固定尾電流組成，故在同樣的增益、瞬態特性下，其靜態功耗很大。