[發明專利]一種低失調的預放大鎖存比較器

有效

• 申請號: 201410001389.1
• 申請日: 2014-01-03
• 公開（公告）號: CN103762962A
• 公開（公告）日: 2014-04-30
• 發明（設計）人: 吳建輝;林志倫;李紅;湯旭婷;薛金偉;田茜
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H03K5/22
• 分類號: H03K5/22
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 楊曉玲

技術領域

本發明涉及一種低失調的預放大鎖存比較器，屬于比較器技術。

背景技術

比較器將輸入模擬信號轉化為數字信號，是模擬到數字的一個重要接口，廣泛運用于模數轉換器，數模轉換器等電路。其中預放大鎖存比較器由于預放大器能夠放大輸入模擬信號、隔離輸出數字對輸入信號影響，以及鎖存器的快速比較鎖存，相對于精度高速度慢的放大器型比較器，能夠很好的發揮鎖存型比較器的速度優勢，并在精度上有一定的提高。因而預放大鎖存比較器在實際工程實踐中得到廣泛應用。但是隨著數字電路的飛速發展，對模數轉換器，數模轉換器等電路的速度、精度要求不斷提高，利用傳統的預放大鎖存比較器很難滿足高精度要求，因此對預放大鎖存比較器的失調校準在高速高精度的應用中發揮著重要的作用。

傳統的失調校準技術是在比較器工作的時候用電容存儲失調，再對預放大器進行失調校準。這種方法會限制比較器的速度，并且只能校準預放大器的失調，并沒有對鎖存器進行失調校準。

發明內容

發明目的：為了克服現有技術中存在的不足，本發明提供一種低失調的預放大鎖存比較器，提高比較器的精度。

技術方案：為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種低失調的預放大鎖存比較器，包括基礎預放大鎖存比較器、失調補償對管、失調校準開關和失調校準控制電路，所述基礎預放大鎖存比較器包括第一級的預放大器、第二級的鎖存器，所述失調補償對管包括失調調整管，所述失調調整管并聯在預放大器的輸出端，作為比較器失調補償的載體，通過改變失調調整管的差分柵壓來補償比較器的失調電壓；所述失調校準開關作為失調校準控制電路是否進行失調校準操作的使能開關；所述失調校準控制電路采用雙向移位寄存器，用于存儲失調信息并調整失調調整管的柵壓以補償比較器的失調。失調校準控制電路采用有源器件，能夠保證校準后的失調補償對管的偏置電壓V_{cal_L}/V_{cal_R}保持不變，避免了用電容作為存儲失調的器件時，電路中MOS漏電流使得電容漏電的情況。

所述失調校準控制電路包括失調補償對管偏置電路、偏置調整電路、偏置調整選通開關和偏置調整控制模塊；所述失調補償對管偏置電路用于將電流源產生的電流轉化為偏置電壓；所述偏置調整電路用于產生調整電流，通過失調補償對管偏置電路調整失調補償對管的柵壓；所述偏置調整選通開關用于將偏置調整電路產生的調整電流源選通至失調補償對管偏置電路進行偏置；所述偏置調整控制模塊主要由雙向移位寄存器構成，對偏置調整電路的電流源開關進行控制。

所述失調補償對管偏置電路主要由第二十PMOS管M20、二十一PMOS管M21、第二十二PMOS管M22、第二十五NMOS管M25和第二十六NMOS管M26構成；第二十PMOS管M20與第二十一PMOS管M21和第二十二PMOS管M22構成電流鏡；第二十五NMOS管M25和第二十六NMOS管M26連接成二極管形式作為MOS管電阻，將由電流源鏡像而來的電流I_r1疊加上由失調調整電路產生的補償電流I_CL/I_CR轉化為失調補償對管的偏置電壓V_{cal_L}/V_{cal_R}。

所述偏置調整電路包括一組并聯的調整電流源，每個調整電流源串聯一個電流源開關；每個調整電流源為一個PMOS管，每個電流源開關為一個PMOS管；所述第二十PMOS管M20與調整電流源構成電流鏡。本發明所采取的失調校準方法能夠將失調電壓降低為校準前的1/N，其中N為調整電流源的數量。調整電流源的數量取決于所要達到的精度，增加調整電流源的個數能夠提高失調校準的精度，而相應減少調整電流源的個數則會減小失調校正的效果；電流源開關的狀態決定了所串聯的調整電流源的是否有效。設計所有作為調整電流源的PMOS管是帶有權重的，權重體現在PMOS管的寬長比；加入權重可以使得每一步調整的比較器失調電壓相同，即輸入失調電壓調整步長相同。