[發明專利]CMOS比較器的前置放大器電路

有效

• 申請號: 201310379394.1
• 申請日: 2013-08-27
• 公開（公告）號: CN103441736A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發明（設計）人: 劉偉;魏廷存;李博;高武;鄭然;胡永才
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: H03F1/30
• 分類號: H03F1/30;H03F3/45
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 王鮮凱

技術領域

本發明涉及一種前置放大器電路，特別是涉及一種CMOS比較器的前置放大器電路。

背景技術

在電子信息處理系統中，需要采用高速高精度的模數轉換器實現模擬信號到數字信號的轉換。比較器是模數轉換器的核心電路，比較器的速度和精度決定了模數轉換器的整體性能。為了提高比較器的精度和速度，通常需要采取措施消除比較器的失調電壓。

參照圖4。文獻“Behzad?Razavi，Principles?of?Data?Convention?System?Design，pp.201～202”公開了一種消除輸出失調電壓的比較器結構，該比較器由前置放大器和鎖存器兩部分構成，并加入了消除前置放大器輸出失調電壓的校準電路。其工作原理為，在失調電壓消除階段，開關S₁～S₄閉合，開關S₅和S₆斷開，節點A、B、X和Y均交流接地，此時前置放大器正、負輸出端的失調電壓被分別存儲在電容C₂和C₁上；在輸入信號比較階段，開關S₁～S₄斷開，S₅和S₆閉合，此時比較器放大兩個輸入信號的差值，并在鎖存器輸出端產生邏輯輸出。由于此時前置放大器的失調電壓和C₂和C₁上存儲的失調電壓相互抵消，從而達到消除失調電壓的目的。但該方案的缺點是，由于在信號通路上引入了額外的存儲電容C₁和C₂，使得前置放大器的主極點頻率降低、帶寬變窄，從而降低了比較器的動作速度。

發明內容

為了克服現有前置放大器電路動作速度慢的不足，本發明提供一種CMOS比較器的前置放大器電路。該電路NMOS晶體管M_N1和NMOS晶體管M_N2作為差分輸入對管；PMOS晶體管M_P1和PMOS晶體管M_P2作為負載，開關S₁和S₂分別連接在PMOS晶體管M_P1和PMOS晶體管M_P2的柵-漏之間；存儲電容C₁和存儲電容C₂的一端分別連接到PMOS晶體管M_P1和PMOS晶體管M_P2的柵極，存儲電容C₁和存儲電容C₂的另一端連接到電源V_DD上。NMOS晶體管M_N1和NMOS晶體管M_N2的柵極分別連接輸入信號V_INP和V_INN，并通過開關S₃和開關S₄連接到共模電平V_CM上。NMOS晶體管M_N0作為尾電流源，NMOS晶體管的柵極連接偏置電壓V_B，NMOS晶體管漏極與NMOS晶體管M_N1和NMOS晶體管M_N2管的源極連接，NMOS晶體管源極接地。在失調電壓存儲階段，開關S₁和開關S₂閉合，同時輸入差模信號置零，此時將失調電壓存儲在與輸出端相連的存儲電容C₁和存儲電容C₂上；在信號放大階段，開關S₁和開關S₂斷開，存儲電容C₁和存儲電容C₂上的電壓給負載管提供偏置，并且將所存儲的失調電壓與前置放大器的失調電壓在輸出端相互抵消，達到消除失調電壓的目的。由于在信號放大階段，將開關S₁和開關S₂斷開使存儲電容C₁和存儲電容C₂不出現在信號通路上，不影響前置放大器的輸出極點和帶寬，既可以消除了失調電壓又不影響放大器動作速度，因而具有高速高精度的特點。