快速高精度可变步长的比较器失调电压补偿电路及方法技术

本发明专利技术涉及快速高精度可变步长的比较器失调电压补偿电路，包括比较器，其同相输入端Vin+分别与第一开关S1的第二端、第三开关S3的第二端相连，第一开关S1的第一端接同相输入信号Vip，第一开关S1的控制端接第二校正控制信号

【技术实现步骤摘要】
快速高精度可变步长的比较器失调电压补偿电路及方法
本专利技术涉及集成电路设计
，尤其是一种快速高精度可变步长的比较器失调电压补偿电路及方法。
技术介绍
比较器作为模数转换器组成的关键模块，其因工艺失配产生的失调会对模数转换器的性能产生影响，尤其是对并行结构ADC、每步多位SARADC以及时间交织结构ADC等影响很大。为了减小比较器失调电压，传统的方法是采用输入失调存储(IOS)和输出失调存储(OOS)，二者利用两相不交叠时钟和存储电容来消除失调，会在比较器输入或输出端引入额外的电容，使得比较器的速度大大降低。此外，现有一种调节输出端负载电容的方法，通过增加可变电容阵列或可调电容来抵消比较器的失调，但该方法会增加输出端负载从而降低比较器的速度，而且对于大范围的比较器失调电压，要达到高精度的校正，需要进一步增加可变电容阵列或可调电容，对比较器的速度影响增大。还有一种方法是在输入端增加补偿输入MOS管，通过调节补偿输入管的输入电压来抵消比较器失调电压，但该方法失调补偿的步长固定，要达到高精度的校正，需要采用很小的步长，使得校正大范围失调电压时需要的校正时钟周期很多。
技术实现思路
本专利技术的首要目的在于提供一种能够对大范围的比较器失调电压实现高精度的快速补偿的快速高精度可变步长的比较器失调电压补偿电路。为实现上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：一种快速高精度可变步长的比较器失调电压补偿电路，包括比较器、时钟和校正控制电路、电荷泵、第一开关S1、第二开关S2、第三开关S3、第四开关S4、第五开关S5、第六开关S6、第七开关S7、第八开关S8和第九开关S9；所述比较器的同相输入端Vin+分别与第一开关S1的第二端、第三开关S3的第二端相连，第一开关S1的第一端接同相输入信号Vip，第一开关S1的控制端接第二校正控制信号第三开关S3的第一端接共模信号Vcm，第三开关S3的控制端接第一校正控制信号CAL；所述比较器的反相输入端Vin-分别与第二开关S2的第二端、第五开关S5的第二端相连，第二开关S2的第一端接反相输入信号Vin，第二开关S2的控制端接第二校正控制信号第五开关S5的第一端接共模信号Vcm，第五开关S5的控制端接第一校正控制信号CAL；第四开关S4的第一端接比较器的同相输入端Vin+，第四开关S4的第二端接比较器的反相输入端Vin-，第四开关S4的控制端接第一校正控制信号CAL；比较器的同相输出端Vo+通过第七开关S7与时钟和校正控制电路的反相比较结果输入端Vo2连接，比较器的反相输出端Vo-通过第六开关S6与时钟和校正控制电路的同相比较结果输入端Vo1连接，第六开关S6的控制端和第七开关S7的控制端均接第一校正控制信号CAL；比较器的同相输出端Vo+与第八开关S8的第一端相连，第八开关S8的第二端作为比较器失调电压补偿电路的第一输出端Vop；比较器的反相输出端Vo-与第九开关S9的第一端相连，第九开关S9的第二端作为比较器失调电压补偿电路的第二输出端Von，第八开关S8的控制端和第九开关S9的控制端均接第二校正控制信号比较器的时钟输入端与时钟和校正控制电路的时钟输出端连接，比较器的时钟输入端接收时钟信号CLKC；时钟和校正控制电路的第一电荷泵开关控制输出端输出第一电荷泵开关控制信号A，且与电荷泵的第一开关控制输入端连接；时钟和校正控制电路的第二电荷泵开关控制输出端输出第二电荷泵开关控制信号B，且与电荷泵的第二开关控制输入端连接；时钟和校正控制电路的时钟输入端接收外部输入时钟信号CLK，时钟和校正控制电路的复位输入端接收复位信号RST，时钟和校正控制电路的置位输入端接收置位信号SET；时钟和校正控制电路的第一校正控制信号输出端输出第一校正控制信号CAL，且该信号控制第三开关S3、第四开关S4、第五开关S5、第六开关S6和第七开关S7；时钟和校正控制电路的第二校正控制信号输出端输出第二校正控制信号且该信号控制第一开关S1、第二开关S2、第八开关S8和第九开关S9；所述第一开关S1、第二开关S2、第三开关S3、第四开关S4、第五开关S5、第六开关S6、第七开关S7、第八开关S8和第九开关S9均采用MOS管；电荷泵的同相补偿输出端Vcalp与比较器的同相补偿输入端Vcal+连接，电荷泵的反相补偿输出端Vcaln与比较器的反相补偿输入端Vcal-连接；电荷泵的预充电控制输入端接收预充电控制信号Prchg，电荷泵的共模输入端接收共模信号Vcm。所述比较器包括动态前置放大器和锁存器，其中，动态前置放大器包括输入管M2、输入管M3、失调补偿输入管M4、失调补偿输入管M5、尾电流源管M1、负载管M6和负载管M7；尾电源管M1的漏极分别与输入管M2的源极、输入管M3的源极、失调补偿输入管M4的源极、失调补偿输入管M5的源极相连，尾电流源管M1的源极接电源，输入管M2的漏极分别与失调补偿输入管M4的漏极、负载管M6的漏极相连，输入管M3的漏极分别与失调补偿输入管M5的漏极、负载管M7的漏极相连，负载管M6和M7的源极接地；输入管M2的栅极作为比较器的同相输入端Vin+，输入管M3的栅极作为比较器的反相输入端Vin-，失调补偿输入管M4的栅极作为比较器的同相补偿输入端Vcal+，失调补偿输入管M5的栅极作为比较器的反相补偿输入端Vcal-，动态前置放大器的输出端与锁存器的输入端相连，锁存器的输出端作为比较器的输出端，比较器的输出端包括同相输出端Vo+和反相输出端Vo-，比较器的时钟输入端接收比较器时钟信号CLKC；所述输入管M2、输入管M3、失调补偿输入管M4、失调补偿输入管M5、尾电流源管M1、负载管M6和负载管M7均采用MOS管。所述时钟和校正控制电路包括第一或门、第一DFF、第二DFF、第三DFF、第四DFF、第二或门、第一反相器、第一与非门、第五DFF、第六DFF、第一与门、第二反相器、第二与非门、第一延迟缓冲器、第二延迟缓冲器、开关S10、第三或门、第二与门、第三与非门、第三与门、第四与门、第五与门和第六与门；第一或门的第一输入端作为时钟和校正控制电路的同相比较结果输入端Vo1并接收比较器的同相输出结果，第一或门的第二输入端作为时钟和校正控制电路的反相比较结果输入端Vo2并接收比较器的反相输出结果，第三或门的第二输入端作为时钟和校正控制电路的时钟输入端并接收外部时钟信号CLK，第三DFF的复位输入端、第四DFF的复位输入端、第一与门的第二输入端和第三与非门的第二输入端均接收复位信号RST，第一DFF的置位输入端、第二DFF的置位输入端、第五DFF的置位输入端和第六DFF的置位输入端接收置位信号SET，第一与门的输出端作为时钟和校正控制电路的第一校正控制信号输出端并输出第一校正控制信号CAL，第二反相器的输出端作为时钟和校正控制电路的第二校正控制信号输出端并输出第二校正控制信号第三与非门的输出端作为时钟和校正控制电路的比较器时钟输出端并输出比较器时钟信号CLKC，第五与门的输出端作为时钟和校正控制电路的第一电荷泵开关控制输出端并输出第二电荷泵开关控制信号B，第六与门的输出端作为时钟和校正控制电路的第二电荷泵开关控制输出端并输出第一电荷泵开关控制信号A。所述电荷泵包括第一电流源Icp1、第二电流源Icp2、第本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种快速高精度可变步长的比较器失调电压补偿电路，其特征在于：包括比较器、时钟和校正控制电路、电荷泵、第一开关S1、第二开关S2、第三开关S3、第四开关S4、第五开关S5、第六开关S6、第七开关S7、第八开关S8和第九开关S9；所述比较器的同相输入端Vin+分别与第一开关S1的第二端、第三开关S3的第二端相连，第一开关S1的第一端接同相输入信号Vip，第一开关S1的控制端接第二校正控制信号

【技术特征摘要】
1.一种快速高精度可变步长的比较器失调电压补偿电路，其特征在于：包括比较器、时钟和校正控制电路、电荷泵、第一开关S1、第二开关S2、第三开关S3、第四开关S4、第五开关S5、第六开关S6、第七开关S7、第八开关S8和第九开关S9；所述比较器的同相输入端Vin+分别与第一开关S1的第二端、第三开关S3的第二端相连，第一开关S1的第一端接同相输入信号Vip，第一开关S1的控制端接第二校正控制信号第三开关S3的第一端接共模信号Vcm，第三开关S3的控制端接第一校正控制信号CAL；所述比较器的反相输入端Vin-分别与第二开关S2的第二端、第五开关S5的第二端相连，第二开关S2的第一端接反相输入信号Vin，第二开关S2的控制端接第二校正控制信号第五开关S5的第一端接共模信号Vcm，第五开关S5的控制端接第一校正控制信号CAL；第四开关S4的第一端接比较器的同相输入端Vin+，第四开关S4的第二端接比较器的反相输入端Vin-，第四开关S4的控制端接第一校正控制信号CAL；比较器的同相输出端Vo+通过第七开关S7与时钟和校正控制电路的反相比较结果输入端Vo2连接，比较器的反相输出端Vo-通过第六开关S6与时钟和校正控制电路的同相比较结果输入端Vo1连接，第六开关S6的控制端和第七开关S7的控制端均接第一校正控制信号CAL；比较器的同相输出端Vo+与第八开关S8的第一端相连，第八开关S8的第二端作为比较器失调电压补偿电路的第一输出端Vop；比较器的反相输出端Vo-与第九开关S9的第一端相连，第九开关S9的第二端作为比较器失调电压补偿电路的第二输出端Von，第八开关S8的控制端和第九开关S9的控制端均接第二校正控制信号比较器的时钟输入端与时钟和校正控制电路的时钟输出端连接，比较器的时钟输入端接收时钟信号CLKC；时钟和校正控制电路的第一电荷泵开关控制输出端输出第一电荷泵开关控制信号A，且与电荷泵的第一开关控制输入端连接；时钟和校正控制电路的第二电荷泵开关控制输出端输出第二电荷泵开关控制信号B，且与电荷泵的第二开关控制输入端连接；时钟和校正控制电路的时钟输入端接收外部输入时钟信号CLK，时钟和校正控制电路的复位输入端接收复位信号RST，时钟和校正控制电路的置位输入端接收置位信号SET；时钟和校正控制电路的第一校正控制信号输出端输出第一校正控制信号CAL，且该信号控制第三开关S3、第四开关S4、第五开关S5、第六开关S6和第七开关S7；时钟和校正控制电路的第二校正控制信号输出端输出第二校正控制信号且该信号控制第一开关S1、第二开关S2、第八开关S8和第九开关S9；所述第一开关S1、第二开关S2、第三开关S3、第四开关S4、第五开关S5、第六开关S6、第七开关S7、第八开关S8和第九开关S9均采用MOS管；电荷泵的同相补偿输出端Vcalp与比较器的同相补偿输入端Vcal+连接，电荷泵的反相补偿输出端Vcaln与比较器的反相补偿输入端Vcal-连接；电荷泵的预充电控制输入端接收预充电控制信号Prchg，电荷泵的共模输入端接收共模信号Vcm。2.根据权利要求1所述的快速高精度可变步长的比较器失调电压补偿电路，其特征在于：所述比较器包括动态前置放大器和锁存器，其中，动态前置放大器包括输入管M2、输入管M3、失调补偿输入管M4、失调补偿输入管M5、尾电流源管M1、负载管M6和负载管M7；尾电源管M1的漏极分别与输入管M2的源极、输入管M3的源极、失调补偿输入管M4的源极、失调补偿输入管M5的源极相连，尾电流源管M1的源极接电源，输入管M2的漏极分别与失调补偿输入管M4的漏极、负载管M6的漏极相连，输入管M3的漏极分别与失调补偿输入管M5的漏极、负载管M7的漏极相连，负载管M6和M7的源极接地；输入管M2的栅极作为比较器的同相输入端Vin+，输入管M3的栅极作为比较器的反相输入端Vin-，失调补偿输入管M4的栅极作为比较器的同相补偿输入端Vcal+，失调补偿输入管M5的栅极作为比较器的反相补偿输入端Vcal-，动态前置放大器的输出端与锁存器的输入端相连，锁存器的输出端作为比较器的输出端，比较器的输出端包括同相输出端Vo+和反相输出端Vo-，比较器的时钟输入端接收比较器时钟信号CLKC；所述输入管M2、输入管M3、失调补偿输入管M4、失调补偿输入管M5、尾电流源管M1、负载管M6和负载管M7均采用MOS管。3.根据权利要求1所述的快速高精度可变步长的比较器失调电压补偿电路，其特征在于：所述时钟和校正控制电路包括第一或门、第一DFF、第二DFF、第三DFF、第四DFF、第二或门、第一反相器、第一与非门、第五DFF、第六DFF、第一与门、第二反相器、第二与非门、第一延迟缓冲器、第二延迟缓冲器、开关S10、第三或门、第二与门、第三与非门、第三与门、第四与门、第五与门和第六与门；第一或门的第一输入端作为时钟和校正控制电路的同相比较结果输入端Vo1并接收比较器的同相输出结果，第一或门的第二输入端作为时钟和校正控制电路的反相比较结果输入端Vo2并接收比较器的反相输出结果，第三或门的第二输入端作为时钟和校正控制电路的时钟输入端并接收外部时钟信号CLK，第三DFF的复位输入端、第四DFF的复位输入端、第一与门的第二输入端和第三与非门的第二输入端均接收复位信号RST，第一DFF的置位输入端、第二DFF的置位输入端、第五DFF的置位输入端和第六DFF的置位输入端接收置位信号SET，第一与门的输出端作为时钟和校正控制电路的第一校正控制信号输出端并输出第一校正控制信号CAL，第二反相器的输出端作为时钟和校正控制电路的第二校正控制信号输出端并输出第二校正控制信号第三与非门的输出端作为时钟和校正控制电路的比较器时钟输出端并输出比较器时钟信号CLKC，第五与门的输出端作为时钟和校正控制电路的第一电荷泵开关控制输出端并输出第二电荷泵开关控制信号B，第六与门的输出端作为时钟和校正控制电路的第二电荷泵开关控制输出端并输出第一电荷泵开关控制信号A。4.根据权利要求1所述的快速高精度可变步长的比较器失调电压补偿电路，其特征在于：所述电荷泵包括第一电流源Icp1、第二电流源Icp2、第三电流源Icp3、第四电流源Icp4、第十一开关S11、第十二开关S12、第十三开关S13、第十四开关S14、第十五开关S15、第十六开关S16、第一存储电容C1和第二存储电容C2；第一电流源Icp1的输入端接电源，第一电流源Icp1的输出端与第十一开关S11的第一端相连，第二电流源Icp2的输入端与第十二开关S12的第二端相连，第二电流源Icp2的输出端接地，第三电流源Icp3的输入端接电源，第三电流源Icp3的输出端与第十三S13开关的第一端相连，第四电流源Icp4的输入端与第十四开关S14的第二端相连，第四电流源Icp4的输出端接地；第十一开关S11的控制端与第十四开关S14的控制端相连，并作为电荷泵的第一开关控制输入端接收第一电荷泵开关控制信号A；第十二开关S...

【专利技术属性】
技术研发人员：李冬，孙金中，庞遵林，孔德鑫，张明科，莫啸，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第三十八研究所，
类型：发明
国别省市：安徽,34