[發明專利]低壓低功耗共模電壓變化不敏感的二級全動態比較器

在審

• 申請號: 202011504227.1
• 申請日: 2020-12-18
• 公開（公告）號: CN112532246A
• 公開（公告）日: 2021-03-19
• 發明（設計）人: 魏榕山;魏聰;周圻坤;吳劍涵
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: H03M1/34
• 分類號: H03M1/34;H03M1/00;H03F3/45
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 陳明鑫;蔡學俊

本發明涉及一種低壓低功耗共模電壓變化不敏感的二級全動態比較器。包括依次連接的第一級前置動態放大器、第二級前置動態放大器和動態鎖存器，第一級前置動態放大器的一對輸入端作為所述二級全動態比較器的一對輸入端，動態鎖存器的一對輸出端作為所述二級全動態比較器的一對輸出端，第一級、第二級前置動態放大器的時鐘信號輸入端相連接作為所述二級全動態比較器的第一時鐘信號輸入端，動態鎖存器的時鐘信號輸入端作為所述二級全動態比較器的第二時鐘信號輸入端，第一、第二時鐘信號輸入端輸入的時鐘信號反相。本發明相比于傳統的比較器無靜態功耗，可工作在低壓環境下，并且可以對抗共模電壓的變化，實現比較器低壓低功耗共模電壓變化不敏感。

技術領域

本發明涉及一種低壓低功耗共模電壓變化不敏感的二級全動態比較器。

背景技術

隨著CMOS技術的不斷發展與進步，工藝制程正在不斷的縮小，這大大的提高了晶體管的運行速度、能效和電路系統的集成規模；數字電路在這個趨勢下顯現出前所未有的優勢。模數轉換器作為模擬與數字的橋梁，它的功耗高低在這個系統的功耗占比中顯得尤為重要；而比較器作為絕大部分模數轉換器的核心組成部分和功耗的核心來源，低功耗比較器的研究，對于在整個物聯網節點的發展至關重要。

比較器主要有前級放大器和鎖存器組成，主要分為靜態比較器和動態比較器。靜態比較器和動態比較器相比一般功耗較高，其兩種工作狀態（比較狀態和復位狀態）決定了動態比較器適合應用于智能家居和低功耗的可穿戴傳感器應用。不過目前的動態比較器使用了前置放大器加動態鎖存器的方式，有動態鎖存器的存在，所以也被稱為動態比較器。但是前置放大器部分的靜態功耗依舊無法減少，再加上有些情況下比較器的輸入共模電壓是變化的并且工作在低壓情況下，因此對ADC整體的功耗和精度影響很大，使得比較器性能下降。為了解決以上動態比較器的不足，研究學者們致力于研究低壓低功耗共模電壓變化不敏感的的全動態比較器。

發明內容

本發明的目的在于提供一種低壓低功耗共模電壓變化不敏感的二級全動態比較器，無需考慮靜態功耗，可工作在低壓環境下，并且可以對抗共模電壓的變化，實現低壓低功耗共模電壓變化不敏感。

為實現上述目的，本發明的技術方案是：一種低壓低功耗共模電壓變化不敏感的二級全動態比較器，包括依次連接的第一級前置動態放大器、第二級前置動態放大器和動態鎖存器，第一級前置動態放大器的一對輸入端作為所述二級全動態比較器的一對輸入端，動態鎖存器的一對輸出端作為所述二級全動態比較器的一對輸出端，第一級前置動態放大器的時鐘信號輸入端與第二級前置動態放大器的時鐘信號輸入端相連接作為所述二級全動態比較器的第一時鐘信號輸入端，動態鎖存器的時鐘信號輸入端作為所述二級全動態比較器的第二時鐘信號輸入端，第一時鐘信號輸入端輸入的時鐘信號與第二時鐘信號輸入端輸入的時鐘信號反相。

在本發明一實施例中，所述第一級前置動態放大器連接有一第一偏置電壓電路，第二級前置放大器連接有一第二偏置電壓電路。

在本發明一實施例中，所述第一級前置動態放大器包括晶體管M1、M2、M3、M4、M5、M6，電容C1、C2，M1的源極與M3的漏極、C1的一端相連接并作為所述第一級前置動態放大器的第一輸出端，M2的源極與M4的漏極連接、C2的一端相連接并作為所述第一級前置動態放大器的第二輸出端，M1的柵極、M2的柵極分別作為所述第一級前置動態放大器的第一輸入端、第二輸入端，M1的漏極、M2的漏極相連接至M5的漏極，M3的柵極、M4的柵極、M5的柵極相連接作為所述第一級前置動態放大器的時鐘信號輸入端，M3的源極、M4的源極相連接至電源電位，M5的源極與M6的漏極相連接，M6的柵極與第一偏置電壓電路連接，M6的源極與C1的另一端、C2的另一端相連接至地電位。