[發(fā)明專利]一種低功耗低延遲的離散時(shí)間模擬電壓比較器

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110962568.1
• 申請(qǐng)日: 2021-08-20
• 公開（公告）號(hào): CN113872573A
• 公開（公告）日: 2021-12-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王仕禎;翁勛維;范柚攸;張龍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京時(shí)代民芯科技有限公司;北京微電子技術(shù)研究所
• 主分類號(hào): H03K5/24
• 分類號(hào): H03K5/24
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 范曉毅

1.一種低功耗低延遲的離散時(shí)間模擬電壓比較器，其特征在于，包括時(shí)序產(chǎn)生模塊和比較器模塊；

所述時(shí)序產(chǎn)生模塊，基于外部時(shí)鐘輸入CLK_IN產(chǎn)生五個(gè)不同相位的時(shí)鐘Φ1，Φ2，Φ1N1，Φ1N2，Φ3；所述Φ1與Φ2是兩相不交疊時(shí)鐘，延遲時(shí)鐘Φ1N1和延遲時(shí)鐘Φ1N2是Φ1的反相信號(hào)，Φ1N1與Φ1N2均超前于Φ2，且Φ1N1超前于Φ1N2；Φ3為反相脈沖信號(hào)，Φ3下降沿與Φ1N1的下降沿對(duì)齊；

比較器模塊，用于在Φ1相位下對(duì)輸入的離散信號(hào)VINP和VINN進(jìn)行比較，并在復(fù)位時(shí)鐘Φ2前利用Φ1N1上升沿與Φ1N2上升沿之間的時(shí)間差輸出當(dāng)前周期的比較結(jié)果；用于在Φ2相位下保持當(dāng)前周期比較結(jié)果的輸出，并在Φ2相位結(jié)束后利用Φ3進(jìn)行補(bǔ)償，保持當(dāng)前周期比較結(jié)果直至當(dāng)前周期結(jié)束。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低功耗低延遲的離散時(shí)間模擬電壓比較器，其特征在于，所述比較器主體模塊包括電容C1和C2，晶體管NM11和NM12，預(yù)放大級(jí)，緩沖級(jí)和鎖存輸出級(jí)；

預(yù)放大級(jí)用于在Φ1為高電平時(shí)放大輸入的離散信號(hào)VINP和VINN，并將放大后的離散信號(hào)傳輸至緩沖級(jí)；

緩沖級(jí)用于在Φ1N1為高電平時(shí)，利用Φ1N1上升沿與Φ1N2上升沿之間的時(shí)間差將比較結(jié)果傳輸?shù)芥i存輸出級(jí)；

鎖存輸出級(jí)用于在Φ1N1上升沿與Φ1N2上升沿之間的時(shí)間差內(nèi)輸出比較結(jié)果并在Φ1為低電平時(shí)鎖存當(dāng)前周期的比較結(jié)果；

電容C1和C2用于消除預(yù)放大級(jí)的輸入端失調(diào)；

NM11和NM12作為開關(guān)使Φ2高電平時(shí)對(duì)預(yù)放大器的輸出進(jìn)行復(fù)位。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種低功耗低延遲的離散時(shí)間模擬電壓比較器，其特征在于，所述預(yù)放大級(jí)包括PMOS晶體管PM1-PM3與NMOS晶體管NM1-NM4；PM1為預(yù)放大器提供電流偏置；PM2與PM3為比較器模塊的輸入管，Φ1為高電平時(shí)離散信號(hào)VINP和VINN通過PM2與PM3輸入預(yù)放大級(jí)；NM1-NM4為預(yù)放大級(jí)的負(fù)載，NMOS晶體管NM2與NM3為交叉耦合結(jié)構(gòu)，NMOS晶體管NM1與NM4用于提高預(yù)放大級(jí)的增益。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種低功耗低延遲的離散時(shí)間模擬電壓比較器，其特征在于，所述緩沖級(jí)包括PMOS晶體管PM4-PM9和NMOS晶體管NM5-NM7；NM5與NM6為緩沖級(jí)的輸入，NM7為緩沖級(jí)提供電流偏置；PMOS晶體管PM6與PM7作為緩沖級(jí)的第一級(jí)開關(guān)，在Φ1N2為低時(shí)導(dǎo)通，PMOS晶體管PM4與PM5作為緩沖級(jí)的第二級(jí)開關(guān)，在Φ1N1為低時(shí)導(dǎo)通，PMOS晶體管PM8與PM9作為緩沖級(jí)的上拉開關(guān)，在Φ3為低的時(shí)候?qū)ā?/p>

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種低功耗低延遲的離散時(shí)間模擬電壓比較器，其特征在于，所述鎖存輸出級(jí)包括PMOS晶體管PM10-PM11，NMOS晶體管NM8-NM10，反相器INV1-INV4和RS觸發(fā)器；PM10-PM11和NM8-NM10共同用于鎖存當(dāng)前周期的比較結(jié)果，其中PM10，PM11，NM8和NM9為鎖存輸出級(jí)的交叉耦合負(fù)載，NM10作為開關(guān)，為鎖存輸出級(jí)提供下拉電流；所述RS觸發(fā)器由二輸入與非門NAND1與NAND2構(gòu)成。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低功耗低延遲的離散時(shí)間模擬電壓比較器，其特征在于，所述時(shí)序產(chǎn)生模塊包括反相器INV1-INV31，二輸入與非門NAND1-NAND3；反相器INV1-INV17與二輸入與非門NAND1與NAND2對(duì)輸入時(shí)鐘CLK_IN進(jìn)行處理產(chǎn)生兩路兩相不交疊時(shí)鐘Φ1與Φ2；反相器INV18，INV28，INV29用于基于兩相不交疊時(shí)鐘Φ1與Φ2產(chǎn)生時(shí)鐘Φ1N1；反相器INV18，INV20-INV23，INV30和INV31用于基于兩相不交疊時(shí)鐘Φ1與Φ2產(chǎn)生時(shí)鐘Φ1N2；反相器INV18-INV27與二輸入與非門NAND3用于產(chǎn)生時(shí)鐘Φ3。