[發明專利]一種比較器及其控制方法

在審

• 申請號: 202110445610.2
• 申請日: 2021-04-25
• 公開（公告）號: CN113114180A
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發明（設計）人: 戚祎;趙海;王雪生;季晨軒;楊佳;趙健;梁毅;姜瑞昭;樊曉華
• 申請（專利權）人: 江蘇集萃智能集成電路設計技術研究所有限公司
• 主分類號: H03K5/24
• 分類號: H03K5/24
• 代理公司: 無錫市匯誠永信專利代理事務所(普通合伙) 32260
• 代理人: 朱曉林

1.一種比較器，其包括放大器、傳輸門開關，其特征在于，其還包括動態鎖存比較器，所述放大器包括第一前置放大器、第二前置放大器，所述第一前置放大器、第二前置放大器、動態鎖存比較器順次連接，所述傳輸門開關包括差分信號傳輸門開關、參考信號傳輸門開關，所述差分信號傳輸門開關與所述第一前置放大器連接，所述參考信號傳輸門開關分別與所述第一前置放大器、第二前置放大器、動態鎖存比較器連接，所述差分信號傳輸門開關、參考信號傳輸門開關分別用于差分信號、參考信號的輸入；其還包括耦合電容，所述第一前置放大器與所述第二前置放大器之間，所述第二前置放大器與所述動態鎖存比較器之間分別連接有所述耦合電容，所述動態鎖存比較器的輸出端VOUT連接SAR控制邏輯電路，所述第一前置放大器、第二前置放大器、動態鎖存比較器分別連接使能信號ENC、ENB，所述第一前置放大器、第二前置放大器分別連接有使能信號ENA，所述動態鎖存比較器連接有使能信號END，所述使能信號ENC、ENB、ENA、END為高電平或低電平。

2.根據權利要求1所述的一種比較器，其特征在于，所述傳輸門開關包括開關S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8，其中所述差分信號傳輸門開關包括所述開關S1、S2，所述參考信號傳輸門開關包括開關S3、S4、S5、S6、S7、S8；所述耦合電容包括電容C1～C4。

3.根據權利要求2所述的一種比較器，其特征在于，所述第一前置放大器包括場效應晶體管M1～M21，將所述場效應晶體管M1～M8分為四組作為所述第一前置放大器的傳輸門開關，分別為：第一傳輸門開關、第二傳輸門開關、第三傳輸門開關、第四傳輸門開關，所述第一傳輸門開關包括場效應晶體管M1和M3，所述第二傳輸門開關包括場效應晶體管M2和M4，所述第三傳輸門開關包括場效應晶體管M5和M7，所述第四傳輸門開關包括場效應晶體管M6和M8；所述場效應晶體管M1、M4、M6和M7的柵極接使能信號ENC，所述場效應晶體管M2、M3、M5和M8的柵極接所述使能信號ENB，所述場效應晶體管M12、M17的柵極連接所述使能信號ENA。

4.根據權利要求3所述的一種比較器，其特征在于，所述場效應晶體管M9為尾電流管，柵極接偏置電壓Vb；所述場效應晶體管M10、M11組成差分對管；

所述場效應晶體管M13～M16為交叉耦合連接結構，所述場效應晶體管M13和M16是二極管連接的負載，所述晶體管M14和M15交叉耦合連接，形成負反饋，所述晶體管M12、M17作為開關管，柵極連接所述使能信號ENA，所述晶體管M18、M19、M20、M21構成第二級放大電路，所述場效應晶體管M13和M16的寬長比大于所述場效應晶體管M14和M15的寬長比。

5.根據權利要求4所述的一種比較器，其特征在于，所述第二前置放大器的結構與所述第一前置放大器的結構一致。

6.根據權利要求5所述的一種比較器，其特征在于，所述動態鎖存比較器包括場效應晶體管M39～M57，所述場效應晶體管M39～M42分為兩組作為所述動態鎖存比較器的傳輸門開關，分別為第七傳輸門開關、第八傳輸門開關，所述第七傳輸門開關包括場效應晶體管M39和M40，所述第八傳輸門開關包括場效應晶體管M41和M42，所述場效應晶體管M39和M41的柵極連接所述使能信號ENB，所述場效應晶體管M40和M42的柵極連接所述使能信號ENC，所述場效應晶體管M43、M46、M47、M52、M53的柵極連接所述使能信號END；所述晶體管M43為尾電流管；

所述場效應晶體管M49～M51為反相器交叉耦合式結構，所述晶體管M46、M47、M52和M53為復位管，柵極均與所述使能信號END連接，所述場效應晶體管M49、M51均為交叉耦合反相器的NMOS管，所述場效應晶體管M48、M49、M50、M51組成交叉耦合反相器，所述晶體管M54、M55、M56、M57分別組成反相器，所述輸出端VOUT連接SAR控制邏輯電路。

7.一種比較器控制方法，將該方法應用于權利要求1或6所述的高精度低失調比較器，將所述比較器連接至所述SAR控制邏輯電路，其特征在于，所述應用方法包括：

步驟一、所述采樣電路采樣時，所述開關S1、S2斷開，所述開關S3～S8閉合，所述第一前置放大器、第二前置放大器、動態鎖存比較器的差動輸入端連接所述參考信號VCM；

所述使能信號ENB為高電平，所述使能信號ENC為低電平；

步驟二、所述比較電路比較時，所述開關S1、S2閉合，所述開關S3～S8斷開，所述第一前置放大器的輸入連接所述差分信號VINN、VINP；

所述使能信號ENB為低電平，所述使能信號ENC為高電平，所述使能信號ENA為高電平，所述場效應晶體管M12、M17、M29、M34處于截止狀態；

所述比較電路比較時，所述動態鎖存比較器包括兩種工作狀態：復位階段、再生階段，當處于所述復位階段時，所述使能信號END為低電平，當處于再生階段時，所述使能信號END為高電平，此時，若所述差分信號VINN大于VINP，所述輸出端VOUT輸出低電平，若所述差分信號VINN小于VINP，則所述輸出端VOUT輸出高電平。

步驟三、當所述比較電路停止工作時，所述使能信號ENA為低電平，此時所述場效應晶體管M18、M20、M29、M34均處于截止區，輸出為高阻態。