[发明专利]一种动态比较器

说明书

技术领域

本发明涉及模数转换器中比较器技术领域，尤其涉及一种动态比较器，该比较器具有高速度、低功耗、低失调电压、低回馈(kick back)噪声的优点。

背景技术

比较器是模数转换器的重要模块，比较器的特性，如失调电压、速度、功耗对整个模数转换器的精度、速度、功耗有重要影响。

通常用的比较器有静态比较器和动态比较器。静态比较器的失调电压和回馈噪声较小，但由于预放大器和锁存器都存在静态电流，一般功耗比较大，而且典型的静态比较器由于输出节点有一个静态的直流电流，会影响复位的速度。

而传统的动态比较器通常采用时钟信号对预放大器和锁存器控制，所以功耗比较低，但是存在一个非常大的瞬态电流，导致回馈噪声比较大，而且由于预放大器在时钟控制下工作，工作速度低于静态比较器中的预放大器。

发明内容

(一)要解决的技术问题

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种新型的动态比较器，在具有传统动态比较器低功耗优点的情况下，提高时钟控制预放大器的速度，使比较器可以工作在更高的频率下，并显著降低动态比较器的kickback噪声。

(二)技术方案

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种动态比较器，该动态比较器包括预放大器和带驱动的正反馈锁存器，所述预放大器由时钟信号CLK和异步控制信号reset控制，所述带驱动的正反馈锁存器由CLK控制；

当CLK为低电平时，reset为高电平，连接所述预放大器两个输出端的管子断开，预放大器对输入信号进行放大，正反馈锁存器复位；

当CLK为高电平时，预放大器的尾电流管截止，且输出端与预放大器的负载之间也断开，正反馈锁存器工作，当正反馈锁存器输出比较结果时，reset变为低电平，连接预放大器输出端的管子闭合，使得预放大器的输出端复位。

上述方案中，所述预放大器采用开环结构。

上述方案中，所述预放大器包括：

第一输入管Mn1，其栅极接差分输入信号in+；

第二输入管Mn2，其栅极接差分参考电压信号ref+；

第三输入管Mn3，其栅极接差分参考电压信号ref-；

第四输入管Mn4，其栅极接差分输入信号in-；

第一开关管Mc1，其栅极接时钟信号CLK；

第二开关管Mc2，其栅极接时钟信号CLK；

复位管Ms，其栅极接reset信号；

第一偏置管Mb1和第二偏置管Mb2，二者的栅极互相连接；

第一负载管Mp1和第四负载管Mp4，二者的栅极分别与自身的漏极连接；

第二负载管Mp2和第三负载管Mp3，二者的栅极分别与对方的漏极连接；

所述第一偏置管Mb1的漏极接第一输入管Mn1和第二输入管Mn2的源极，第二偏置管Mb2的漏极接第三输入管Mn3和第四输入管Mn4的源极，第一偏置管Mb1和第二偏置管Mb2的源极分别接地；

所述第一输入管Mn1和第三输入管Mn3的漏极接第一开关管Mc1的漏极，第二输入管Mn2和第四输入管Mn4的漏极接第二开关管Mc2的漏极；

所述第一开关管Mc1的漏极接复位管Ms的源极，第一开关管Mc1的源极接第一负载管Mp1和第二负载管Mp2的漏极；

所述第二开关管Mc2的漏极接复位管Ms的漏极，第二开关管Mc2的源极接第三负载管Mp3和第四负载管Mp4的漏极；

所述第一负载管Mp1、第二负载管Mp2、第三负载管Mp3和第四负载管Mp4的源极互相连接。

上述方案中，所述第二负载管Mp2和第三负载管Mp3为增益自举电路，进一步提高预运放的放大倍数从而提高比较器的灵敏度；所述复位管Ms，连接其栅极的reset信号由锁存器的输出和时钟信号共同控制。

上述方案中，当CLK信号为高电平时，第一偏置管Mb1和第二偏置管Mb2的栅极悬空，工作在截至区；同时第一开关管Mc1与第二开关管Mc2截止，输入管与负载管之间断开，预放大器无静态电流；

当CLK信号为低电平时，第一偏置管Mb1和第二偏置管Mb2接到偏置电路上，第一开关管Mc1与第二开关管Mc2导通，预放大器工作；

当reset信号为低电平时，预放大器处于复位态，输出相等的信号，而当reset信号为高电平时，预放大器放大输入信号；