[發(fā)明專利]一種動態(tài)比較器及其失調(diào)校準(zhǔn)的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610933177.6
• 申請日: 2016-10-31
• 公開（公告）號: CN108011635B
• 公開（公告）日: 2020-12-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李福樂;裴蕊寒
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳市中興微電子技術(shù)有限公司
• 主分類號: H03M1/10
• 分類號: H03M1/10
• 代理公司: 北京天昊聯(lián)合知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11112
• 代理人: 彭瑞欣;張?zhí)焓?/td>

本發(fā)明公開了一種動態(tài)比較器及其失調(diào)校準(zhǔn)的方法，該動態(tài)比較器包括：鎖存器和包括預(yù)放大電路和校準(zhǔn)輔助電路的預(yù)放大器；所述校準(zhǔn)輔助電路包括存儲失調(diào)電壓的電荷存儲電容、充放電開關(guān)、共模開關(guān)、第一校準(zhǔn)控制開關(guān)和第二校準(zhǔn)控制開關(guān)；通過在動態(tài)比較器的輸入端串聯(lián)電荷存儲電容，并通過充放電開關(guān)、共模開關(guān)、第一校準(zhǔn)控制開關(guān)和第二校準(zhǔn)控制開關(guān)的控制進(jìn)行失調(diào)校準(zhǔn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及通信領(lǐng)域，尤其涉及一種動態(tài)比較器及其失調(diào)校準(zhǔn)的方法。

背景技術(shù)

隨著現(xiàn)代數(shù)字系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理速度的不斷提升，高性能的A/D轉(zhuǎn)換器成為一種必然的發(fā)展趨勢。作為A/D轉(zhuǎn)換器的基本模塊之一，比較器的電路設(shè)計(jì)技術(shù)和性能優(yōu)化也非常重要。其中，全動態(tài)比較器由于其低功耗、高速、與深亞微米工藝更好兼容的特點(diǎn)，在高性能、低功耗A/D轉(zhuǎn)換器電路中得到越來越多的應(yīng)用。然而，全動態(tài)比較器也具有失調(diào)較大的缺點(diǎn)，特別是隨著CMOS工藝尺寸的縮小，失調(diào)會變得更加嚴(yán)重，逐漸成為制約A/D轉(zhuǎn)換器性能的主要瓶頸之一。為了降低全動態(tài)比較器的失調(diào)，可以采用大尺寸的集成元件，但這會增加面積和負(fù)載，另一種方法是采用失調(diào)校準(zhǔn)技術(shù)，通過對失調(diào)的測量和調(diào)整抵消，可以以比較小的比較器面積，實(shí)現(xiàn)較高的比較精度。全動態(tài)比較器失調(diào)校準(zhǔn)通常需要在校準(zhǔn)輔助電路和校準(zhǔn)邏輯的支持下工作，并需要一定的校準(zhǔn)時間和附加功耗。

一種校準(zhǔn)技術(shù)的優(yōu)劣，主要通過校準(zhǔn)后電路的性能、因校準(zhǔn)而增加的面積和功耗、以及校準(zhǔn)時間來綜合衡量。

圖1是一種傳統(tǒng)的動態(tài)比較器失調(diào)校準(zhǔn)電路，其原理是通過調(diào)整預(yù)放大差分輸出端的負(fù)載電容來調(diào)整輸入管閾值電壓以抵消比較器原有的失調(diào)電壓。負(fù)載電容的調(diào)節(jié)可通過可配置電容陣列CP和CN來實(shí)現(xiàn)。可配置電容陣列由m個電容與開關(guān)串聯(lián)的單元構(gòu)成，如果開關(guān)接通，則該單元的電容并入負(fù)載電容，否則，該單元的電容不構(gòu)成負(fù)載。通常，開關(guān)控制信號來自m-bit存儲器的輸出，存儲器的內(nèi)容通過一個上電校準(zhǔn)控制電路來獲得。這里m的值由失調(diào)電壓校準(zhǔn)范圍和校準(zhǔn)精度來確定。而且，校準(zhǔn)范圍越大，精度越高，則所需的m就越大。

圖2是另一種傳統(tǒng)的動態(tài)比較器失調(diào)校準(zhǔn)電路，其工作原理是通過調(diào)整差分支路的電流來校準(zhǔn)比較器失調(diào)。在電路實(shí)現(xiàn)上，該校準(zhǔn)技術(shù)通過調(diào)整輔助輸入差分對管M1和M2的柵極電壓差來補(bǔ)償失配。M1管的柵極接固定電壓值，M2管的柵極連接電壓保持電容CH，其電壓由校準(zhǔn)電路來控制。當(dāng)電路處于校準(zhǔn)模式時，比較器兩輸入端短接共模信號，電路的失調(diào)電壓被放大并比較輸出，從而來控制外控電流源從電容CH抽取或者注入電流。如果電流源向CH注入電流，那么會增加M2的柵極電壓，增大其放電電流。輔助輸入管電流的不匹配被用來補(bǔ)償比較器本身的失調(diào)。通過多個周期的比較與補(bǔ)償，可以將比較器失調(diào)減小到一個比較小的范圍。這里電壓保持電容CH的容值由比較器失調(diào)的校準(zhǔn)精度決定，校準(zhǔn)精度越高，CH的容值越大。

可以明顯看出，傳統(tǒng)校準(zhǔn)方法一的缺點(diǎn)是需要增加可配置電容陣列、存儲器和邏輯控制器，其面積與校準(zhǔn)范圍和校準(zhǔn)精度均成正比；增加的預(yù)放大電路負(fù)載電容會降低比較器的速度。但是此方法單次校準(zhǔn)即可永久使用，無需刷新，無額外的功耗。傳統(tǒng)校準(zhǔn)方法二需要增加電壓保持電容CH，其面積和校準(zhǔn)精度成正比。另外，輔助輸入管柵極電壓的調(diào)整需要多個周期逐次逼近來完成，增加了校準(zhǔn)時間；校準(zhǔn)需要整個比較器(包括動態(tài)預(yù)放大器和后續(xù)的鎖存器電路)的參與，功耗代價較大。因此，亟需一種動態(tài)比較器及其失調(diào)校準(zhǔn)的技術(shù)方案，能夠?qū)崿F(xiàn)面積代價小、校準(zhǔn)時間短和功耗代價低的失調(diào)校準(zhǔn)。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明實(shí)施例希望提供一種動態(tài)比較器及其失調(diào)校準(zhǔn)的方法，能夠?qū)崿F(xiàn)面積代價小、校準(zhǔn)時間短和功耗代價低的失調(diào)校準(zhǔn)。

本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明實(shí)施例提供一種動態(tài)比較器，所述動態(tài)比較器包括：鎖存器和包括預(yù)放大電路和校準(zhǔn)輔助電路的預(yù)放大器；

所述校準(zhǔn)輔助電路包括存儲失調(diào)電壓的電荷存儲電容、充放電開關(guān)、共模開關(guān)、第一校準(zhǔn)控制開關(guān)和第二校準(zhǔn)控制開關(guān)；