[發明專利]一種新型校正失調電壓的動態比較器

有效

• 申請號: 201210548222.8
• 申請日: 2012-12-17
• 公開（公告）號: CN103023437A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 王自強;姜琿;張春;麥宋平;陳虹;王志華
• 申請（專利權）人: 清華大學深圳研究生院
• 主分類號: H03F1/30
• 分類號: H03F1/30
• 代理公司: 深圳新創友知識產權代理有限公司 44223
• 代理人: 江耀純

技術領域

本發明屬于模擬電路設計領域，特別是涉及一種新型校正失調電壓的動態比較器。

背景技術

基于鎖存器的動態比較器具有靜態功耗為零、比較速度快、面積小的特點，可應用于需要低功耗、小尺寸的集成電路系統中。然而動態比較器的失調電壓一般較高，限制了比較器所能分辨的最小電壓。

為了降低動態比較器的失調電壓，可以采用如圖1所示的帶有失調校正電路的比較器。該電路包括預放大器、鎖存器和失調校正電路等3部分。

預放大器的主電路包括偏置電流源MN0，差分輸入對管MN1和MN2，負載管MP3和MP4。在時鐘信號CLK的作用下對輸入電壓Vinp和Vinn進行放大。經預放大器放大后的信號Voutn和Voutp送給后面級聯的鎖存器，經過鎖存器的正反饋鎖存后輸出比較結果QP和QN。

為了對比較器進行失調電壓校正，可以在預放大器的輸入管MN1和MN2的兩邊并聯校正用的MOS管MN5和MN6。其中MN5的柵極接固定的偏置電壓。比較器的輸出結果QP和QN送入失調校正電路，產生校正電壓Vcal，將該電壓加到MN6管的柵極上。

當比較器沒有失調的時候，Vbias和Vcal相等，在信號放大過程中，MN5和MN6管流過相等的電流，預放大器的輸出Voutn=Voutp。當比較器存在失調電壓的時候，如果該失調電壓使得MN1管流過較大的電流，MN2管流過較小的電流，那么在相同的負載下Voutn<Voutp。如果提高Vcal的電壓，即Vcal>Vbias，則MN6管將流過較大的電流，而MN5管流過較小的電流，從而保持MN1和MN5管中流過的電流等于MN2和MN6管中流過的電流，那么在相同負載下預放大器的輸出電壓再次平衡，因此消除了失調電壓對預放大器輸出電壓的影響。這種失調校正方法的一個缺點是額外增加的MN5和MN6管自身的電容將給預放大器的輸出節點帶來負載效應。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，提供一種新型校正失調電壓的動態比較器，降低校正用MOS管給預放大器帶來的負載效應。

本發明的技術問題通過以下技術手段予以解決：

一種新型校正失調電壓的動態比較器，包括預放大器、鎖存器和失調校正電路，其中，所述預放大器包括作為偏置電流源的第一MOS管MN0、作為差分輸入對管的第二MOS管MN1和第三MOS管MN2、以及作為負載管的第四MOS管MP3和第五MOS管MP5；

所述第一MOS管MN0的柵極接第一時鐘信號CLK，所述第二MOS管MN1和第三MOS管MN2的柵極分別接動態比較器的待比較信號Vinp和Vinn、源極和第一NMOS管MN0的漏極相連；

其中，該預放大器還包括第六MOS管MP5和第七MOS管MP6，所述第六MOS管MP5和第七MOS管MP6均為PMOS管；所述第六MOS管MP5的柵極接偏置電壓（Vbias）、源極與所述第四MOS管MP3的漏極連接、漏極與所述第二MOS管MN1的漏極連接至預放大器的第一輸出節點Voutn；所述第七MOS管MP6的柵極接所述失調校正電路的控制信號輸出端Vcal、源極與所述第五MOS管MP4的漏極連接、漏極與所述第三MOS管MN2的漏極連接至預放大器的第二輸出節點Voutp。

優選地：

所述失調校正電路為基于逐次逼近邏輯的失調校正電路，用于在所述第一輸出節點Voutn的輸出電壓小于第二輸出節點Voutp的輸出電壓時提高所述控制信號輸出端Vcal的輸出電壓，所述第一輸出節點Voutn的輸出電壓大于所述第二輸出節點Voutp的輸出電壓時降低所述控制信號輸出端Vcal的輸出電壓。

所述鎖存器包括第八MOS管MP9、第九MOS管MP10、第十MOS管MP11、第十一MOS管MP12、第十二MOS管MP13、第十三MOS管MP14和第十四MOS管MP15；