[發明專利]一種低功耗動態比較器

在審

• 申請號: 202310351312.6
• 申請日: 2023-04-03
• 公開（公告）號: CN116488622A
• 公開（公告）日: 2023-07-25
• 發明（設計）人: 簡明朝;張春華;符業聰;郭春炳
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: H03K5/24
• 分類號: H03K5/24
• 代理公司: 佛山市君創知識產權代理事務所(普通合伙) 44675
• 代理人: 羅偉富

本發明提供一種低功耗比較器，包括：預放大級和latch鎖存級，所述預放大級的A1端連接所述latch鎖存級的A2端，所述預放大級的B1端連接所述latch鎖存級的B2端；所述latch鎖存級的電容C1的上極板與MOS管M5的源極相連，電容C1的下極板接地，電容C2的上極板與MOS管M6的源極相連，電容C2的下極板接地，MOS管M12的源極接地、MOS管M13的源極接地、傳輸門I2的VOP2端連接latch鎖存級的VOP1，傳輸門I2的VON2端連接latch鎖存級的VON1。該低功耗比較器在動態比較器復位階段在輸出端引入一組電容和開關，使復位階段輸出端電壓不再是地，能夠降低功耗，鎖存階段輸出端不需要從地開始充電能夠大大提高鎖存輸出速度。

技術領域

本發明涉及模擬集成電路技術領域，特別涉及一種低功耗動態比較器。

背景技術

比較器是模擬集成電路極其重要的模擬電路模塊之一，廣泛應用于AD/DA轉換系統、汽車電子、生物醫療等領域。比較器作為模數轉換器不可或缺的組成模塊，其功耗時整個模數轉換器功耗的主要來源之一，而比較器鎖存速度的提升也將大大改善模數轉換器性能。圖1為傳統的動態比較器，其工作過程可以分為兩個階段:復位和鎖存。當時鐘為低電平時，預放大電路和latch都完成復位操作，此時A、B節點被充電至VDD，節點VOP、VON被放電至地；當時鐘變為高電平時，預放大器部分由于輸入信號差模的存在，導致A、B兩點放電速度不同，存在較小電壓差，再經過后級latch通過正反饋鎖存出穩定的輸出結果。傳統動態放大器存在兩個問題，一是當比較器復位時，輸出端VOP、VOP均被放電至地，而在鎖存階段輸出端必須有一端被充電至VDD，所消耗的功耗為0.5CVDD²，C為該節點等效電容，使得比較器功耗比較大；二是比較器在比較階段根據輸入信號的大小，以不同的充電速度對輸出端VOP、VON充電，一旦其中一端超過后級latch的閾值電壓，latch將通過正反饋輸出一端鎖存到VDD一端鎖存到地。但是由于復位階段輸出端均放電至地了，在鎖存階段需要從地開始充電，直至一端超過閾值電壓才能得到比較器鎖存結果，輸出端從地充電至閾值電壓這一過程降低了比較器鎖存輸出的速度。

發明內容

本發明的目的是提供一種低功耗比較器，該低功耗比較器能夠大大提高鎖存輸出速度。

一種低功耗動態比較器，包括：預放大級和latch鎖存級，預放大級的A1端連接latch鎖存級的A2端，預放大級的B1端連接latch鎖存級的B2端；

latch鎖存級的電容C1的上極板與MOS管M5的源極相連，電容C1的下極板接地，電容C2的上極板與MOS管M6的源極相連，電容C2的下極板接地，mos管M12接地、MOS管M13接地、傳輸門I2的VOP2端連接latch鎖存級的VOP1，傳輸門I2的VON2端連接latch鎖存級的VON1。

預放大級包括：

MOS管M0、MOS管M1、MOS管M2、MOS管M3和MOS管M4；

MOS管M0的柵極接輸入信號VIP，MOS管M0的源極連接MOS管M4的漏極，MOS管M1的柵極接輸入信號VIN，MOS管M1的源極連接MOS管M4的漏極，MOS管M4的柵極接時鐘信號CLK，MOS管M4的源極接地；

MOS管M0的漏極與MOS管M2的漏極相連，MOS管M1的漏極與MOS管M3漏極相連，MOS管M2的柵極接時鐘信號CLK，MOS管M2的源極接VDD，MOS管M3的柵極接時鐘信號CLK，MOS管M3的的源極接VDD。

latch鎖存級包括：

MOS管M5、MOS管M6、MOS管M7、MOS管M8、MOS管M9、MOS管M10、MOS管M11、MOS管M12、MOS管M13、電容C1、電容C2、反相器I1和傳輸門I2；