[发明专利]两步高速自动调零和自校准比较器

说明书

提供了两步高速自动调零和自校准比较器。一种控制比较器的方法包括：在第一时间段期间，使得自动调零环路能够提供包括差分存储器电容器的差分前置放大器的初始失调校准；以及在第一窗口之后的第二时间段期间，使得自校准电路能够提供差分前置放大器的失调校准，并且最小化动态锁存器的输出失调。其中动态锁存器被配置为以采样频率锁存差分前置放大器的输出，自动调零环路包括辅助放大器，所述辅助放大器被配置为基于跨差分存储器电容器的电压将校正信号注入差分前置放大器中，并且自校准电路包括电荷泵，所述电荷泵被配置为基于动态锁存器的输出来调整跨差分存储器电容器的电压。

技术领域

本发明总体上涉及自动调零和自校准比较器的电路和方法。

背景技术

模拟电压或电流比较器是电子电路中广泛使用的构建块，其具有针对低失调（low-offset）操作进行优化的输入级。例如，比较器是用于无线和超大规模集成（VLSI）系统、模拟/混合IC和模数转换器（ADC）的基本模数接口元件。

比较器可以是一种设备，该设备将一个输入上的信号电压（V_IN）与其另一个输入上的参考电压（接地）进行比较，当一个信号电平大于另一个时，其生成为逻辑1或0的数字输出。比较器的外部引脚包括差分对，该差分对具有非反相输入（+）、反相输入（-），并且比较器一般还包括输出引脚。

发明内容

一种比较器电路包括差分前置放大器、动态锁存器、自动调零环路、自校准电路和控制逻辑。差分前置放大器包括差分存储器电容器。动态锁存器被配置为以采样频率锁存差分前置放大器的输出。自动调零环路包括辅助放大器，该辅助放大器被配置为基于跨差分存储器电容器的电压将校正信号注入差分前置放大器中。自校准电路包括电荷泵，该电荷泵被配置为基于动态锁存器的输出来调整跨差分存储器电容器的电压。控制逻辑可以被配置为在第一时间段期间发送第一信号以使得自动调零环路能够提供差分前置放大器的初始失调校准，并且在第一时间段之后发生的第二时间段期间发送第二信号以使得自校准电路能够提供差分前置放大器的失调校准，最小化动态锁存器的失调。

一种控制比较器的方法包括：在第一时间段期间，使得自动调零环路能够提供包括差分存储器电容器的差分前置放大器的初始失调校准；以及在第一窗口之后的第二时间段期间，使得自校准电路能够提供差分前置放大器的失调校准，并且最小化动态锁存器的输出失调。

一种比较器电路包括差分前置放大器、动态锁存器、自动调零环路、自校准电路和控制逻辑。差分前置放大器包括差分存储器电容器。动态锁存器被配置为以采样频率锁存差分前置放大器的输出。自动调零环路包括辅助放大器，该辅助放大器被配置为基于跨差分存储器电容器的电压将校正信号注入差分前置放大器中。自校准电路包括电荷泵，该电荷泵被配置为基于动态锁存器的输出来调整到差分存储器电容器的电流。控制逻辑可以被配置为在第一时间段期间发送第一信号以使得自动调零环路能够提供差分前置放大器的初始失调校准，并且在第一时间段之后发生的第二时间段期间发送第二信号以使得自校准电路能够提供差分前置放大器的失调校准，最小化动态锁存器的失调。

附图说明

图1A是具有失调的放大器的框图。

图1B是图1A的放大器的输入电压与输出电压关系的图形表示。

图2A是具有失调的比较器的框图。

图2B是图2A的比较器的输入电压与输出电压关系的图形表示。

图3是不具有失调的模拟输入信号和结果比较器输出相对于时间的图形表示。

图4是具有失调的模拟输入信号和结果比较器输出相对于时间的图形表示。

图5是具有自动调零电路的比较器的示意图。

图6是图5中所示电路的相位和时钟信号相对于时间的图形图示。

图7是仅使用电荷泵电路的自校准比较器的示意图。