一种自校准比较器失调电压消除电路制造技术

本发明专利技术公开了一种自校准比较器失调电压消除电路，包括：比较器，被配置为根据使能信号控制输入共模电压和比较电压，通过连接共模电压进行电压校正后，连接比较信号进行信号比较输出；校准单元，被配置为连接比较器的两个输出端OUTP和OUTN，并根据使能信号将比较器的输出信号反馈到输入端，抵消失调电压；开关单元，被配置为通过使能信号实现共模电压和比较电压的切换输入。本发明专利技术通过开关单元和使能信号控制输入共模电压和比较电压，在进行失调电压时输入共模电压，来实现消除电路中的失调电压，在消除失调电压之后输入比较电压，进行比较器的正常比较输出。通过该电路，可以实现大幅度减小比较器失调电压，并且不影响比较器的速度。

A Self-Calibration Comparator Offset Voltage Elimination Circuit

【技术实现步骤摘要】
一种自校准比较器失调电压消除电路
本专利技术涉及失调电压调整领域，尤其涉及一种自校准比较器失调电压消除电路。
技术介绍
随着半导体工艺的发展，特别是发展到深亚微米阶段，存储器，数据接收器，模数转换器的性能越来越好，对其中关键模块比较器的要求也越来越高，其中失调电压，速度，噪声是影响到数模转换器（逐次逼近型、闪存、流水线型）性能的重要因素。图1是一个比较器在模数转换器中的典型应用，可以明显看出，比较器的低噪声，高速度，低失调电压（Vos）对逐次逼近型模数转换器的性能具有决定性的作用。所以必须要考虑消除或减小其失调电压，本专利介绍一种自校准消除失调电压，且不对比较器的速度造成太大影响的比较器环路结构。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，针对上述问题，提出一种自校准比较器失调电压消除电路。一种自校准比较器失调电压消除电路，包括：比较器，被配置为根据使能信号控制输入共模电压和比较电压，通过连接共模电压进行电压校正后，连接比较信号进行信号比较输出；校准单元，被配置为连接比较器的两个输出端OUTP和OUTN，并根据使能信号将比较器的输出信号反馈到输入端，抵消失调电压；开关单元，被配置为通过使能信号实现共模电压和比较电压的切换输入。所述比较器包括：放大单元，被配置为并联的主差动对和校正差动对，所述主差动对输入端连接比较信号，校正差动对输入端连接校准单元输出信号，通过校正差动对输入端的压差抵消主差动对的失调电压；动态比较单元，被配置为动态比较器和输出锁存器，连接放大单元输出信号，用于实现电压比较输出。所述校准单元包括：输入端Vop和Von，分别连接比较器的两个输出端OUTP和OUTN。输出端，用于输出反馈电压到比较器；第一开关组，被配置为通过Vop输入端口信号和使能信号控制第一电荷存储电容的电荷挪移；第二开关组，被配置为通过Von输入端口信号和使能信号控制第二电荷存储电容的电荷挪移。进一步的，一种自校准比较器失调电压消除电路，还包括设置于输出端前方的第三电荷存储电容，第三电荷存储电容与所述第一电荷存储电容、第二电荷存储电容通过充放电改变输出端反馈给比较器的电压。所述校准单元包括相同的第一校准单元和第二校准单元，第一校准单元的Vop输入端接比较器的OUTP输出端，Von输入端接比较器的OUTN输出端；第二校准单元的Vop输入端接比较器的OUTN输出端，Von输入端接比较器的OUTP输出端。进一步的，一种自校准比较器失调电压消除电路，所述第一开关组和第二开关组采用高阈值MOS管。电荷存储电容采用金属-氧化物-金属结构。所述开关单元包括多个开关和一个非门，通过使能信号控制开关单元实现比较器输入信号的选择。本专利技术的有益效果：通过开关单元和使能信号控制输入共模电压和比较电压，在进行失调电压时输入共模电压，通过输入信号控制开关组来实现校准单元的电荷挪移，并通过比较器中校准差动对输入端的压差抵消主差动对的失调电压，来实现消除电路中的失调电压，在消除失调电压之后输入比较电压，进行比较器的正常比较输出。通过该电路，可以实现大幅度减小比较器失调电压，并且不影响比较器的速度，对噪声的影响也较小。附图说明图1是比较器在模数转换器中的典型应用示意图；图2是本专利技术的整体结构示意图；图3是本专利技术的校正单元的结构示意图；图4是本专利技术的比较器的结构示意图；图5是本专利技术出现失调电压Vos的示意图；图6是本专利技术的波形仿真模拟图。具体实施方式为了对本专利技术的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本专利技术的具体实施方式。本实施例中，如图2所示，电路由两个校准单元，四个开关，一个逻辑非门，一个比较器构成。电路中共模电压Vcom连接开关S0，S1；S0的另外一端连接比较器正输入极，S1的另外一端连接比较器的负输入极，控制端连接校正使能CAL_EN；S2开关一端连接输入信号vip端，另外一端连接比较器正输入极，S3开关一端连接输入信号vin端，另外一端连接比较器负输入极，S2，S3控制端连接逻辑非门的输出，非门的输入端连接校正使能端CAL_EN。比较器时钟输入端连接输入时钟。两个校正单元使能端连接校正使能端CAL_EN，校正单元1的von连接比较器的OUTN端口，vop连接比较器OUTP端口，输出端CALP端连接比较器输入端CALP端口；校正单元2的von连接比较器的OUTP端口，vop连接比较器OUTN端口，CALP连接比较器CALN端口。比较器OUTP端口为系统vop端，OUTN端口为系统von端。校准单元如图3所示，校准单元包含8个开关和3个电荷存储电容。CAL_EN连接开关SW1，SW2，SW5，SW6的控制端。Vop连接SW0控制端，连接非门1输入端，非门1输出端连接SW3控制端。Von连接SW7控制端，连接非门2输入端，非门2输出端连接开关SW4的控制端。SW0一端连接电源，与SW1串联，SW1另外一端连接电荷存储电容Cint1，并且与开关SW2相连，SW2另外一端与SW3串联，SW3另外一端连接输出端CALP，连接到电荷存储电容Ccalp正极，同时连接到SW4，SW4与SW5串联，SW5另一端连接到电荷存储电容Cint2，同时连接到SW6，SW6与SW7串联，SW7另一端连接到地。电荷存储电容Cint1、Cint2、Ccalp负极连接到地。为了减小比较器的输出负载，尽量减小对比较器速度的影响，校准单元的8个开关取最小尺寸。该结构不需要单独设计偏置电压，会在校准时接近开关的导通阻抗设定值。电荷的重新分配由Cint和Ccalp的大小比例和校准环路在每个周期的可用时间来控制，为了减小Ccalp上的电荷泄露，开关采用高阈值的MOS管来实现，且电容采用金属-氧化物-金属结构的电容。比较器见图4所示，比较器第一级在主差动对MDP、MDN旁边添加了校正差动对MSP、MSN，与主差动对并联。第一级可以为直流放大结构，也可以为动态放大结构。第二级包括动态比较器和latch结构。失调电压校正差分对MSP/N和主差分对MDP/N并联，校正差分对MSP/N上的差分电压与主差分对MDP/N上的失调电压相反。MSP/N会对比较器引入额外噪声，该差分对尺寸越大，校准范围越大，同时引入噪声越大，所以MSP/N的尺寸大小和MDP/N的尺寸大小需要做适量的权衡。本实施例的工作过程：如图5所示，当开始校正时，CAL_EN置1，开关S0，S1导通，S2，S3关断，比较器差分对电压为共模Vcom，对于一个正的失调电压Vos来说（图5），其输出电压vop为高，von为低，通过两个校准单元，挪移电荷到CALN，并从CALP挪移电荷出去，使得CALN电压升高，CALP电压降低，差动对MSP/N输入端压差抵消掉输入差动对MDP/N的失调电压，最后达到平衡。达到平衡后，比较器在不同时钟周期间隔输出0和1，保持了CALP/N节点的电压稳定，如图6所示，使得比较器校正后Vos比校正前Vos相差10倍左右。当比较器完成校正后，CAL_EN置0，两个校正单元关闭，节点CALP/N的电压保持校正后的状态，S0，S1关断，S2，S3导通，信号进入差分对，比较器开始工作。本专利技术通过开关单元和使能信号控制输入共模电压和比较电压，在进行失调电压时输入共模电压，通过输入信号控制开关组来实现校准单元的电荷挪移本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自校准比较器失调电压消除电路，其特征在于，包括：比较器，被配置为根据使能信号控制输入共模电压和比较电压，通过连接共模电压进行电压校正后，连接比较信号进行信号比较输出；校准单元，被配置为连接比较器的两个输出端OUTP和OUTN，并根据使能信号将比较器的输出信号反馈到输入端，抵消失调电压；开关单元，被配置为通过使能信号实现共模电压和比较电压的切换输入。

【技术特征摘要】
1.一种自校准比较器失调电压消除电路，其特征在于，包括：比较器，被配置为根据使能信号控制输入共模电压和比较电压，通过连接共模电压进行电压校正后，连接比较信号进行信号比较输出；校准单元，被配置为连接比较器的两个输出端OUTP和OUTN，并根据使能信号将比较器的输出信号反馈到输入端，抵消失调电压；开关单元，被配置为通过使能信号实现共模电压和比较电压的切换输入。2.根据权利要求1所述的一种自校准比较器失调电压消除电路，其特征在于，所述比较器包括：放大单元，被配置为并联的主差动对和校正差动对，所述主差动对输入端连接比较信号，校正差动对输入端连接校准单元输出信号，通过校正差动对输入端的压差抵消主差动对的失调电压；动态比较单元，被配置为动态比较器和输出锁存器，连接放大单元输出信号，用于实现电压比较输出。3.根据权利要求1所述的一种自校准比较器失调电压消除电路，其特征在于，所述校准单元包括：输入端Vop和Von，分别连接比较器的两个输出端OUTP和OUTN；输出端，用于输出反馈电压到比较器；第一开关组，被配置为通过Vop输入端口信号和使能信号控制第一电荷存储电容的电荷挪移；...

【专利技术属性】
技术研发人员：葛亮宏，
申请(专利权)人：成都博思微科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51