一种带消失调功能的低功耗比较器结构制造技术

本发明专利技术公开了一种带消失调功能的低功耗比较器结构，包括一个带使能控制端EN的前置预放大器，一个带复位功能的动态锁存器以及两个电容和8个开关。当其采集信号放大时，EN为高电平，前置预放大器正常工作，一旦采集完成，信号存储在锁存器输入端的电容上，EN变为低电平，前置预放大器被关断，在正常采集信号之前通过前置预放大器的输入端短接，进行失调电压的存储，正常工作时，输入信号被采集进前置预放大器，并将失调电压消除，进而进入动态锁存器进行比较。本发明专利技术可以保证动态锁存器在比较之前状态是确定的，而且添加高阈值电压管子以限制动态锁存器在比较过程中的电流，实现了低功耗设计，通过电容对失调电压存储，实现消失调功能。

A low power consumption comparator with a vanishing function

The invention discloses a low power consumption comparator structure with vanishing function, including a pre amplifier with a control terminal EN, a dynamic latch with reset function, two capacitors and 8 switches. When the signal is amplified, EN is high, the preamplifier work, once the acquisition is complete, the capacitance signal is stored in the latch input, EN goes low, the preamplifier is switched off before the normal signal acquisition through pre amplifier input shorted to offset the voltage of the storage, normal operation, the input signal is acquired into the preamplifier, and the offset voltage is eliminated, and then enter the dynamic latch for comparison. The invention can ensure that the dynamic latch is determined before the comparison state, and add the high threshold voltage tube to limit the current of the dynamic latch in comparison process, so as to realize the low power consumption design, and achieve the disappearing function through the capacitor to offset the voltage storage.

【技术实现步骤摘要】
一种带消失调功能的低功耗比较器结构
本专利技术涉及模拟集成电路领域，特别涉及一种可用于模数转换器的带消失调功能的低功耗比较器结构。
技术介绍
近年来，集成电路技术飞速发展，很多系统不再像以前一样有着庞大的“身躯”，而是依靠集成技术变得“小巧玲珑”，这样的系统人们称之为片上系统(SOC)，这种“小巧”使得它们的应用更加广泛，特别是在可穿戴设备以及生物医疗的人体植入技术中。模数转换器(ADC)作为片上集成系统(SOC)的关键模块，直接决定着SOC的性能，尤其是在逐次逼近型模数转换器(SARADC)中，比较器作为ADC的主要组成部分，其作用更是不容小觑。比较器的性能，尤其是失调和功耗，对SARADC的性能有着至关重要的影响。比较器所能分辨的最小电压决定着比ADC的精度，比较器的功耗决定着ADC系统结构总功耗。由于比较器的性能对其所在系统尤其是ADC有着至关重要的影响，业界高校、科研院所以及公司工程师都非常注重比较器的研究工作，针对上述问题，提出了很多结构。其趋势是低功耗、高精度。
技术实现思路
针对现有技术，本专利技术提供了一种带消失调功能的低功耗比较器结构，其结构简单，具有消失调功能，而且低功耗。为了解决上述技术问题，本专利技术提出的一种带消失调功能的低功耗比较器结构，包括一个前置预放大器，一个动态锁存器以及两个电容和8个开关，其中，两个电容分别记作电容C1和电容C2，8个开关分别记做开关S1、开关S2、开关S3、开关S4、开关S5、开关S6、开关S7和开关S8；所述前置预放大器包括两个尾电流NMOS管、输入对管和两个负载PMOS管，其中两个尾电流NMOS管分别记作NMOS管MN5和NMOS管MN6，输入对管记作NMOS管MN3和NMOS管MN4，两个负载PMOS管记作PMOS管MP9和PMOS管MP10；所述前置预放大器中上述各管子的连接关系是：NMOS管MN6的源端连接地，栅端连接偏置电压Vb，漏端连接NMOS管MN5的源端；NMOS管MN5的栅端连接使能控制端EN，漏端连接NMOS管MN3的源端和NMOS管MN4的源端；NMOS管MN3的源端还连接至NMOS管MN4的源端，栅端连接开关S5的一端和开关S7的一端，漏端连接电容C1的下极板和PMOS管MP9的漏端，所述开关S5的另一端连接开关S6的一端，所述开关S7的另一端连接输入信号VIN；NMOS管MN4的栅端连接开关S6的另一端和开关S8的一端，漏端连接电容C2的下极板和PMOS管MP10的漏端，所述开关S8的另一端连接输入信号VIP；PMOS管MP9的栅端连接地和PMOS管MP10的栅端，源端连接电源VDD；PMOS管MP10的源端连接电源VDD；所述前置预放大器通过使能控制端EN控制前置预放大器的工作，从而使该前置预放大器完成信号预放大之后停止工作；所述动态锁存器包括复位管、一个强正反馈结构和设置在输入端的两个电容；所述复位管由PMOS管MP3、PMOS管MP4、PMOS管MP5和MP6PMOS管组成；所述强正反馈结构由四个PMOS管和两个NMOS管构成，其中，四个PMOS管分别记作PMOS管MP1、PMOS管MP2、PMOS管MP7和PMOS管MP8，两个NMOS管分别记作NMOS管MN1和NMOS管MN2；两个电容分别记作电容C3和电容C4；所述动态锁存器中各上述各管子的连接关系是：PMOS管MP3的源端连接电源VDD，栅端连接复位信号RESET，漏端连接PMOS管MP4的源端；PMOS管MP4的栅端连接复位信号RESET，漏端连接PMOS管MP7的漏端和NMOS管MN1的漏端以及PMOS管MP2的栅端和NMOS管MN2的栅端；PMOS管MP5的源端连接电源VDD，栅端连接复位信号RESET，漏端连接复位管PMOS管MP6的源端；PMOS管MP6的栅端连接复位信号RESET，漏端连接PMOS管MP8的漏端和NMOS管MN2的漏端以及PMOS管MP1的栅端和NMOS管MN1的栅端；PMOS管MP1源端连接电源，栅端还连接NMOS管MN1的栅端、PMOS管MP8的漏端、NMOS管MN2的漏端，漏端连接PMOS管MP7的源端；PMOS管MP2源端连接电源，栅端还连接NMOS管MN2的栅端、PMOS管MP7的漏端及NMOS管MN1的漏端，漏端连接PMOS管MP8的源端；PMOS管MP7的栅端连接开关S1的一端以及电容C3的上极板，漏端还连接NMOS管MN1的漏端和NMOS管MN2的栅端，所述开关S1的另一端连接电容C1的上极板和开关S3的一端，所述开关S3的另一端连接共模电压VCM；所述电容C3的下极板接地；PMOS管MP8源端连接PMOS管MP2的漏端，栅端连接开关S2的一端以及电容C4的上极板，漏端还连接NMOS管MN2的漏端和NMOS管MN1的栅端，所述开关S2的另一端连接电容C2的上极板和开关S4的一端，所述开关S4的另一端连接共模电压VCM；所述电容C4的下极板接地；NMOS管MN1源端连接地，栅端还连接PMOS管MP1的栅端和NMOS管MN2的漏端，漏端还连接NMOS管MN2的栅端；NMOS管MN2源端连接地；所述动态锁存器通过电容C3和电容C4对失调电压存储，实现消失调功能。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术带消失调功能的低功耗比较器结构包括一个前置预放大器，一个动态锁存器以及电容C1、C2，开关S1-S8。本专利技术的前置预放大器带使能端EN，当其采集信号放大时，EN为高电平，前置预放大器正常工作，一旦采集完成，信号存储在锁存器输入端的电容上，EN变为低电平，前置预放大器被关断。在正常采集信号之前通过前置预放大器的输入端短接，进行失调电压的存储，正常工作时，输入信号被采集进前置预放大器，并将失调电压消除，进而进入动态锁存器进行比较。本专利技术的动态锁存器带复位装置，以保证动态锁存器在比较之前状态是确定的，而且添加高阈值电压管子以限制动态锁存器在比较过程中的电流，实现了低功耗设计。附图说明图1是本专利技术的带消失调功能的低功耗比较器结构原理图；图2是处于消失状态的带消失调功能的低功耗比较器结构原理图。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术作进一步详细地描述。本专利技术提出的一种带消失调功能的低功耗比较器结构，其电路图如图1所示，其结构是包括一个前置预放大器，一个动态锁存器以及电容C1、C2，开关S1-S8。前置预放大器带使能端，通过使能端控制前置预放大器的工作，使其完成信号预放大之后停止工作，节省功耗，并通过添加高阈值电压管子来限制动态锁存器在比较过程中的动态电流达到低功耗设计，通过电容对失调电压存储，实现消失调功能。本专利技术中，所述前置预放大器，由尾电流NMOS管MN5和MN6，输入对管NMOS管MN3和MN4，负载PMOS管MP9、MP10。各管子之间的连接关系如下，NMOS管MN6的源端连接地，栅端连接偏置电压Vb，漏端连接尾电流管NMOS管MN5的源端。NMOS管MN5的源端连接NMOS管MN6的漏端，栅端连接使能控制端EN，漏端连接输入对管NMOS管MN3和MN4的源端。输入管NMOS管MN3的源端连接输入管NMOS管MN4的源端和NMOS管MN5的漏端，栅端连接开关S5的一端和开关S7的一端，漏端连接电容C1的下极板和负载管PMO本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种带消失调功能的低功耗比较器结构，其特征在于，包括一个前置预放大器，一个动态锁存器以及两个电容和8个开关，其中，两个电容分别记作电容C1和电容C2，8个开关分别记做开关S1、开关S2、开关S3、开关S4、开关S5、开关S6、开关S7和开关S8；所述前置预放大器包括两个尾电流NMOS管、输入对管和两个负载PMOS管，其中两个尾电流NMOS管分别记作NMOS管MN5和NMOS管MN6，输入对管记作NMOS管MN3和NMOS管MN4，两个负载PMOS管记作PMOS管MP9和PMOS管MP10；所述前置预放大器中上述各管子的连接关系是：NMOS管MN6的源端连接地，栅端连接偏置电压Vb，漏端连接NMOS管MN5的源端；NMOS管MN5的栅端连接使能控制端EN，漏端连接NMOS管MN3的源端和NMOS管MN4的源端；NMOS管MN3的源端还连接至NMOS管MN4的源端，栅端连接开关S5的一端和开关S7的一端，漏端连接电容C1的下极板和PMOS管MP9的漏端，所述开关S5的另一端连接开关S6的一端，所述开关S7的另一端连接输入信号VIN；NMOS管MN4的栅端连接开关S6的另一端和开关S8的一端，漏端连接电容C2的下极板和PMOS管MP10的漏端，所述开关S8的另一端连接输入信号VIP；PMOS管MP9的栅端连接地和PMOS管MP10的栅端，源端连接电源VDD；PMOS管MP10的源端连接电源VDD；所述前置预放大器通过使能控制端EN控制前置预放大器的工作，从而使该前置预放大器完成信号预放大之后停止工作；所述动态锁存器包括复位管、一个强正反馈结构和设置在输入端的两个电容；所述复位管由PMOS管MP3、PMOS管MP4、PMOS管MP5和MP6PMOS管组成；所述强正反馈结构由四个PMOS管和两个NMOS管构成，其中，四个PMOS管分别记作PMOS管MP1、PMOS管MP2、PMOS管MP7和PMOS管MP8，两个NMOS管分别记作NMOS管MN1和NMOS管MN2；两个电容分别记作电容C3和电容C4；所述动态锁存器中各上述各管子的连接关系是：PMOS管MP3的源端连接电源VDD，栅端连接复位信号RESET，漏端连接PMOS管MP4的源端；PMOS管MP4的栅端连接复位信号RESET，漏端连接PMOS管MP7的漏端和NMOS管MN1的漏端以及PMOS管MP2的栅端和NMOS管MN2的栅端；PMOS管MP5的源端连接电源VDD，栅端连接复位信号RESET，漏端连接复位管PMOS管MP6的源端；PMOS管MP6的栅端连接复位信号RESET，漏端连接PMOS管MP8的漏端和NMOS管MN2的漏端以及PMOS管MP1的栅端和NMOS管MN1的栅端；PMOS管MP1源端连接电源，栅端还连接NMOS管MN1的栅端、PMOS管MP8的漏端、NMOS管MN2的漏端，漏端连接PMOS管MP7的源端；PMOS管MP2源端连接电源，栅端还连接NMOS管MN2的栅端、PMOS管MP7的漏端及NMOS管MN1的漏端，漏端连接PMOS管MP8的源端；PMOS管MP7的栅端连接开关S1的一端以及电容C3的上极板，漏端还连接NMOS管MN1的漏端和NMOS管MN2的栅端，所述开关S1的另一端连接电容C1的上极板和开关S3的一端，所述开关S3的另一端连接共模电压VCM；所述电容C3的下极板接地；PMOS管MP8源端连接PMOS管MP2的漏端，栅端连接开关S2的一端以及电容C4的上极板，漏端还连接NMOS管MN2的漏端和NMOS管MN1的栅端，所述开关S2的另一端连接电容C2的上极板和开关S4的一端，所述开关S4的另一端连接共模电压VCM；所述电容C4的下极板接地；NMOS管MN1源端连接地，栅端还连接PMOS管MP1的栅端和NMOS管MN2的漏端，漏端还连接NMOS管MN2的栅端；NMOS管MN2源端连接地；所述动态锁存器通过电容C3和电容C4对失调电压存储，实现消失调功能。...

【技术特征摘要】
1.一种带消失调功能的低功耗比较器结构，其特征在于，包括一个前置预放大器，一个动态锁存器以及两个电容和8个开关，其中，两个电容分别记作电容C1和电容C2，8个开关分别记做开关S1、开关S2、开关S3、开关S4、开关S5、开关S6、开关S7和开关S8；所述前置预放大器包括两个尾电流NMOS管、输入对管和两个负载PMOS管，其中两个尾电流NMOS管分别记作NMOS管MN5和NMOS管MN6，输入对管记作NMOS管MN3和NMOS管MN4，两个负载PMOS管记作PMOS管MP9和PMOS管MP10；所述前置预放大器中上述各管子的连接关系是：NMOS管MN6的源端连接地，栅端连接偏置电压Vb，漏端连接NMOS管MN5的源端；NMOS管MN5的栅端连接使能控制端EN，漏端连接NMOS管MN3的源端和NMOS管MN4的源端；NMOS管MN3的源端还连接至NMOS管MN4的源端，栅端连接开关S5的一端和开关S7的一端，漏端连接电容C1的下极板和PMOS管MP9的漏端，所述开关S5的另一端连接开关S6的一端，所述开关S7的另一端连接输入信号VIN；NMOS管MN4的栅端连接开关S6的另一端和开关S8的一端，漏端连接电容C2的下极板和PMOS管MP10的漏端，所述开关S8的另一端连接输入信号VIP；PMOS管MP9的栅端连接地和PMOS管MP10的栅端，源端连接电源VDD；PMOS管MP10的源端连接电源VDD；所述前置预放大器通过使能控制端EN控制前置预放大器的工作，从而使该前置预放大器完成信号预放大之后停止工作；所述动态锁存器包括复位管、一个强正反馈结构和设置在输入端的两个电容；所述复位管由PMOS管MP3、PMOS管MP4、PMOS管MP5和MP6PMOS管组成；所述强正反馈结构由四个PMOS管和两个NMOS管构成，其中，四个PMOS管分别记作PMOS管MP1、PMOS管MP2、PMOS管MP7和PMOS管MP8，两个NMOS管分...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵毅强，高曼，叶茂，赵公元，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津,12