一种应用于时间数字转换器的连续时间比较器制造技术

本发明专利技术公开了一种应用于时间数字转换器的连续时间比较器，包括第一级放大器、第二级放大器、输出电路、电流源电路以及迟滞电路，所述第一级放大器，用于对两个模拟输入信号进行比较，并对比较结果进行第一级放大，获得第一放大信号；所述第二级放大器，用于对第一放大信号进行第二级放大，获得第二放大信号；所述输出电路，用于对第二放大信号进行整形，获得针对两个模拟输入信号相对大小的二进制输出信号；所述电流源电路，用于为第一级放大器提供电流源；所述迟滞电路，用于改变第一级放大器的两个模拟输入信号支路的电流分配，进而使得输出信号翻转的阈值电压不同，从而减少毛刺对输出信号的影响。对输出信号的影响。对输出信号的影响。

【技术实现步骤摘要】
一种应用于时间数字转换器的连续时间比较器


[0001]本专利技术属于模拟集成电路设计
，尤其涉及一种应用于时间数字转换器的连续时间比较器。

技术介绍

[0002]比较器是一种可以将两个模拟输入信号进行比较，输出反映其相对大小的二进制信号的电路。图1所示为传统的电压比较器结构，第二级放大器与第一级放大器的电流源采用同一个控制电压VB，会造成比较器比较过程中的非线性。由于比较器的工作状态会快速变化，回踢噪声(kickback noise)会使得比较器异常翻转，出现毛刺。

技术实现思路

[0003]专利技术目的：本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种应用于时间数字转换器的连续时间比较器。
[0004]为了解决上述技术问题，第一方面，公开了一种应用于时间数字转换器的连续时间比较器，包括第一级放大器、第二级放大器、输出电路、电流源电路以及迟滞电路，所述第一级放大器，用于对两个模拟输入信号进行比较，并对比较结果进行第一级放大，获得第一放大信号；
[0005]所述第二级放大器，包括两个模拟输入信号支路，用于对第一放大信号进行第二级放大，获得第二放大信号；
[0006]所述输出电路，用于对第二放大信号进行整形，获得针对两个模拟输入信号相对大小的二进制输出信号；
[0007]所述电流源电路，用于为第一级放大器提供高输出阻抗电流源；
[0008]所述迟滞电路，用于改变第一级放大器的两个模拟输入信号支路的电流分配，进而使得输出信号翻转的阈值电压不同，从而减少毛刺对输出信号的影响。
[0009]进一步地，所述电流源电路包括偏置电路和电流复制电路，
[0010]所述偏置电路，用于根据第一偏置电流IBIAS1，产生偏置电压，所述偏置电压输入至电流复制电路；
[0011]所述电流复制电路，用于对第二偏置电流IBIAS2进行复制，获得输入第一级放大器的电流源I1。
[0012]进一步地，所述偏置电路包括第十一NMOS管M11和第十二NMOS管M12，所述第一偏置电流IBIAS1分别连接至第十二NMOS管M12的漏极、第十二NMOS管M12的栅极和第十一NMOS管M11的栅极，第十二NMOS管M12的源极和第十一NMOS管M11的漏极连接，第十一NMOS管M11的源极接地；第十一NMOS管M11的栅极、第十二NMOS管M12的栅极和第一偏置电流IBIAS1连接至电流复制电路。
[0013]进一步地，所述电流复制电路包括第十三NMOS管M13、第十四NMOS管M14、第十五NMOS管M15和第十六NMOS管M16，第十一NMOS管M11的栅极、第十二NMOS管M12的栅极和第一
偏置电流IBIAS1均连接至第十四NMOS管M14的栅极和第十六NMOS管M16的栅极，第二偏置电流IBIAS2分别连接至第十四NMOS管M14的漏极、第十三NMOS管M13的栅极和第十五NMOS管M15的栅极，第十四NMOS管M14的源极连接至第十三NMOS管M13的漏极，第十三NMOS管M13的源极接地；第十六NMOS管M16的漏极连接至第一级放大器，第十六NMOS管M16的源极连接至第十五NMOS管M15的漏极。
[0014]上述电流源电路采用共源共栅电流镜，共源共栅结构有着较大的输出阻抗，能显著减小电流源电路输出节点电压对输出电流的影响，进而减小输出电压变化引起的电流变化。
[0015]进一步地，所述迟滞电路包括第五PMOS管M5和第六PMOS管M6，第五PMOS管M5的源极连接至电源电压VDD，第五PMOS管M5的栅极连接至第一级放大器，第五PMOS管M5的漏极连接至第六PMOS管M6的源极，第六PMOS管M6的漏极连接至第一级放大器，第六PMOS管M6的栅极连接至输出电压VOUT。
[0016]进一步地，第十三NMOS管M13沟道长度为第十四NMOS管M14沟道长度的两倍，第十五NMOS管M15沟道长度为第十六NMOS管M16沟道长度的两倍，第十三NMOS管M13的宽长比和第十五NMOS管M15的宽长比相同；第十三NMOS管M13、第十四NMOS管M14、第十五NMOS管M15和第十六NMOS管M16均工作在饱和区。
[0017]进一步地，所述第一级放大器包括第一NMOS管M1、第二NMOS管M2、第三POMS管M3和第四PMOS管M4，第一NMOS管M1和第三POMS管M3组成两个模拟输入信号支路中的一条支路，第二NMOS管M2和第四PMOS管M4组成另一条支路；第一NMOS管M1的源极和第二NMOS管M2的源极连接至第十六NMOS管M16的漏极；两个模拟输入信号中的一个输入至第一NMOS管M1的栅极，另一个输入至第二NMOS管M2的栅极；第一NMOS管M1的漏极与第三POMS管M3的漏极连接，第二NMOS管M2的漏极与第四PMOS管M4的漏极连接，第二NMOS管M2的漏极与第四PMOS管M4的漏极还连接至第二级放大器；第三POMS管M3的源极和第四PMOS管M4的源极均连接至电源电压VDD，第一NMOS管M1的漏极与第三POMS管M3的漏极还分别连接至第三POMS管M3的栅极、第四PMOS管M4的栅极、第五PMOS管M5的栅极和第六PMOS管的漏极。
[0018]进一步地，记两个模拟输入信号中的一个输入信号电压为VIN+，另一个输入信号电压为VIN
‑
，
[0019]在VIN+>VIN
‑
时，输出电压VOUT为高电平，第六PMOS管M6关断，假设VIN+保持不变，则VIN
‑
使输出电压VOUT翻转的阈值电压为VIN+；
[0020]在VIN+<VIN
‑
时，输出电压VOUT为低电平，第六PMOS管M6导通；第一NMOS管M1的沟道长度与第二NMOS管M2的沟道长度相等，两者沟道宽度也相等；第三POMS管M3、第四PMOS管M4以及第五PMOS管M5的沟道长度相等，假设第四PMOS管M4、第五PMOS管M5的沟道宽度为W，第六PMOS管M6的沟道宽度为ΔW，则第六PMOS管M6导通时，第六PMOS管M6的效果近似于第三PMOS管M3的宽度增加了ΔW；流经第三PMOS管M3的电流I
D3
约为：
[0021][0022]此时若要使输出电压VOUT翻转，则需VIN+与VIN
‑
差值ΔV为：
[0023][0024]其中，L2表示第二NMOS管M2的沟道长度，W2表示第二NMOS管M2的沟道宽度，μ表示第二NMOS管M2电子的迁移率，C
ox
表示第二NMOS管M2单位面积的栅氧化层之间的电容；
[0025]由此可见，在VIN+<VIN
‑
时，如果输出电压VOUT要翻转，需要VIN+高于VIN
‑
ΔV，从而实现单向迟滞。
[0026]进一步地，所述第二级放大器包括第七NMOS管M7和第八PMOS管M8，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种应用于时间数字转换器的连续时间比较器，其特征在于，包括第一级放大器、第二级放大器、输出电路、电流源电路以及迟滞电路，所述第一级放大器，包括两个模拟输入信号支路，用于对两个模拟输入信号进行比较，并对比较结果进行第一级放大，获得第一放大信号；所述第二级放大器，用于对第一放大信号进行第二级放大，获得第二放大信号；所述输出电路，用于对第二放大信号进行整形，获得针对两个模拟输入信号相对大小的二进制输出信号；所述电流源电路，用于为第一级放大器提供高输出阻抗电流源；所述迟滞电路，用于改变第一级放大器的两个模拟输入信号支路的电流分配，进而使得输出信号翻转的阈值电压不同，从而减少毛刺对输出信号的影响。2.根据权利要求1所述的一种应用于时间数字转换器的连续时间比较器，其特征在于，所述电流源电路包括偏置电路和电流复制电路，所述偏置电路，用于根据第一偏置电流IBIAS1，产生偏置电压，所述偏置电压输入至电流复制电路；所述电流复制电路，用于对第二偏置电流IBIAS2进行复制，获得输入第一级放大器的电流源I1。3.根据权利要求2所述的一种应用于时间数字转换器的连续时间比较器，其特征在于，所述偏置电路包括第十一NMOS管M11和第十二NMOS管M12，所述第一偏置电流IBIAS1分别连接至第十二NMOS管M12的漏极、第十二NMOS管M12的栅极和第十一NMOS管M11的栅极，第十二NMOS管M12的源极和第十一NMOS管M11的漏极连接，第十一NMOS管M11的源极接地；第十一NMOS管M11的栅极、第十二NMOS管M12的栅极和第一偏置电流IBIAS1连接至电流复制电路。4.根据权利要求3所述的一种应用于时间数字转换器的连续时间比较器，其特征在于，所述电流复制电路包括第十三NMOS管M13、第十四NMOS管M14、第十五NMOS管M15和第十六NMOS管M16，第十一NMOS管M11的栅极、第十二NMOS管M12的栅极和第一偏置电流IBIAS1均连接至第十四NMOS管M14的栅极和第十六NMOS管M16的栅极，第二偏置电流IBIAS2分别连接至第十四NMOS管M14的漏极、第十三NMOS管M13的栅极和第十五NMOS管M15的栅极，第十四NMOS管M14的源极连接至第十三NMOS管M13的漏极，第十三NMOS管M13的源极接地；第十六NMOS管M16的漏极连接至第一级放大器，第十六NMOS管M16的源极连接至第十五NMOS管M15的漏极，第十五NMOS管M15的源极接地。5.根据权利要求4所述的一种应用于时间数字转换器的连续时间比较器，其特征在于，所述迟滞电路包括第五PMOS管M5和第六PMOS管M6，第五PMOS管M5的源极连接至电源电压VDD，第五PMOS管M5的栅极连接至第一级放大器，第五PMOS管M5的漏极连接至第六PMOS管M6的源极，第六PMOS管M6的漏极连接至第一级放大器，第六PMOS管M6的栅极连接至输出电压VOUT。6.根据权利要求4或5所述的一种应用于时间数字转换器的连续时间比较器，其特征在于，第十三NMOS管M13沟道长度为第十四NMOS管M14沟道长度的两倍，第十五NMOS管M15沟道长度为第十六NMOS管M16沟道长度的两倍，第十三NMOS管M13的宽长比和第十五NMOS管M15的宽长比相同；第十三NMOS管M13、第十四NMOS管M14、第十五NMOS管M15和第十六NMOS管M16均工作在饱和区。
7.根据权利要求6所述的一种应用于时间数字转换器的连续时间比较器，其特征在于，所述第一级放大器包括第一NMOS管M1、第二NMOS管M2、第三POMS管M3和第四PMOS管M4，第一NMOS管M1和第三POMS管M3组成两个模拟输入信号支路中的一条支路，第二NMOS管M2和第四PMOS管M4组成另一条支路；第一NMOS管M1的源极和第二NMOS管M2的源极连接至第十六NMOS管M16的漏极；两个模拟输入信号中的一个输入至第一NMOS管M1的栅极，另一个输入至第二NMOS管M2的栅极；第一NMOS管M1的漏极与第三POMS管M3的漏极连接，第二NMOS管M2的漏极与第四PMOS管M4的漏极连接，第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘林杉，虞小鹏，诸荣臻，陆春光，宋磊，崔国宇，门长有，孙全，
申请(专利权)人：国网浙江省电力有限公司营销服务中心，
类型：发明
国别省市：