【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及集成电路设计领域，尤其涉及一种高速低功耗的动态比较器。
技术介绍
1、随着半导体技术的不断发展，集成电路称为了信息产业的重要支柱。集成电路可完成信息的采集、放大、比较、变换、传输、供电等功能，在信息的传感、通讯、处理、控制、使用等现代化信息系统中都将发挥重要作用。数字信息易于存储和传输，而实际物理世界中的声、光、热、电、力等信息都是模拟信息。为了连接两个不同的世界，实现模拟信息和数字信息的相互转换，提出了数据转换器，比较器是高性能数据转换器重要组成部分，其性能对整个电路的性能产生重要影响。
2、比较器按照工作模式可以分为开环比较器和动态比较器。开环比较器就是使用开环配置的运算跨导放大器，其特点是不对放大器进行补偿从而获得更高的低频增益以及更大的带宽。其工作特点是先快后慢，也就是刚开始由于其开环特性输出会较快的进行建立，但在接近被放大的理想值时其会进行小信号建立过程从而输出建立速度减慢。且由于其结构为运算放大器，需要消耗静态电流，从而会产生较大的功耗；同时受带宽影响，不适合高速设计。动态放大器则与开环放大器相反，其组成部分通常为锁存器latch，由背靠背的反相器组成，工作特点是先慢后快，也就是刚开始两个输出会比较接近，差分输出电压缓慢增大，之后随着输出电压增大，背靠背的反相器形成的正反馈电路开始工作从而进一步加速拉大差分输出的电压。由于其内部包含反相器电路，因此在稳定状态下其输出只与电源或地有低阻通路，而电源与地之间为高阻，这意味着其不消耗静态电流，从而具有较低的功耗。动态比较器以其响应速度快、静态功耗低
3、普通的单级动态比较器还有两个比较严重的问题就是失调和回踢噪声。锁存器的失调一般比较大，而回踢噪声是由于输出端轨到轨的变化范围比较大，通过输入对管栅漏寄生电容的耦合会影响到电容阵列上级板电压，而由于输出端一端收敛到电源另一端到地，因此二者对电容阵列的耦合效应并不一致从而造成差分电压误差，也就是表现为噪声的形式。预放大器级的引入可以有效缓解上述两种非理想效应。然而现有的预放大器级电路增益较低，影响电路的性能指标。
技术实现思路
1、鉴于以上现有技术存在的问题，本专利技术提出一种高速低功耗的动态比较器，主要解决现有动态比较器电路增益较低影响电路性能的问题。
2、为了实现上述目的及其他目的，本专利技术采用的技术方案如下。
3、本申请提供一种高速低功耗的动态比较器，包括：
4、预放大器级，其包括输入差分对以及负载差分对，所述负载差分对在复位阶段接入时钟信号控制管，所述负载差分对在比较阶段与所述输入差分对形成正反馈环路，所述输入差分对接入输入电压以及参考电压以基于所述正反馈环路生成输出信号对；
5、锁存器级，其包括一对背靠背反相器、两组推挽结构反相器以及两个复位管，两组所述推挽结构反相器以及两个所述复位管通过所述输出信号对进行控制以为所述一对背靠背反相器形成正反馈。
6、在本申请一实施例中，所述负载差分对包括：第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管和第四晶体管；所述第一晶体管的栅极和所述第四晶体管的栅极接所述时钟信号；所述第一晶体管的源极、第二晶体管的源极、第三晶体管的源极以及所述第四晶体管的源极接电源电压；所述第一晶体管的漏极接所述第二晶体管的漏极，所述第三晶体管的漏极接所述第四晶体管的漏极，所述第二晶体管的漏极接所述第三晶体管的栅极作为所述预放大器级的第一输出端，所述第二晶体管的栅极接所述第三晶体管的漏极作为所述预放大器级的第二输出端。
7、在本申请一实施例中，所述输入差分对包括：第五晶体管、第六晶体管和第七晶体管，所述第五晶体管的栅极接所述参考电压，漏极接所述第二晶体管的漏极，源极接所述第六晶体管的源极和所述第七晶体管的漏极；所述第六晶体管的栅极接所述输入电压，漏极接所述第三晶体管的漏极；所述第七晶体管的栅极接所述时钟信号，源极接地。
8、在本申请一实施例中，所述一对背靠背反相器包括：第十晶体管、第十一晶体管、第十三晶体管、第十四晶体管，所述第十晶体管的栅极接所述第十三晶体管的栅极作为所述锁存器级的第三输出端，所述第十一晶体管的栅极接所述第十四晶体管的栅极作为所述锁存器级的第四输出端，所述第十晶体管的源极接其中一个复位管的漏极，所述第十晶体管的漏极接所述第十三晶体管的漏极以及所述第四输出端，所述第十一晶体管的源极接另一个复位管的漏极，所述第十一晶体管的漏极接所述第十四晶体管的漏极以及所述第三输出端，所述第十三晶体管的源极接地，所述第十四晶体管的源极接地。
9、在本申请一实施例中，第一组推挽结构反相器包括第八晶体管和第十二晶体管；第二组推挽结构反相器包括第九晶体管和第十五晶体管；
10、所述第八晶体管的源极和所述第九晶体管的源极接电源电压，所述第八晶体管的漏极接所述第十晶体管的源极，所述第八晶体管的栅极和所述第十二晶体管的栅极接所述第一输出端；所述第九晶体管的漏极接所述第十一晶体管的源极，所述第九晶体管的栅极和所述第十五晶体管的栅极接所述第二输出端；所述第十二晶体管的源极和所述第十五晶体管的源极接地。
11、在本申请一实施例中，两个所述复位管分别为第十七晶体管和第十八晶体管，所述第十七晶体管的漏极接所述第十晶体管的源极，所述第十八晶体管的漏极接所述第十一晶体管的源极，所述第十七晶体管的栅极接所述第一输出端，所述第十八晶体管的栅极接所述第二输出端，所述第十七晶体管的源极和所述第十八晶体管的源极接地。
12、在本申请一实施例中，所述第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管和第四晶体管采用pmos晶体管。
13、在本申请一实施例中，所述第五晶体管、第六晶体管和第七晶体管采用nmos晶体管。
14、在本申请一实施例中，所述第八晶体管、第九晶体管、第十晶体管以及第十一晶体管采用pmos晶体管；所述第十二晶体管、第十三晶体管、第十四晶体管、第十五晶体管、第十七晶体管以及所述第十八晶体管采用nmos晶体管。
15、如上所述，本申请提出的一种高速低功耗的动态比较器，具有以下有益效果。
16、本申请通过负载差分对与输入差分对形成的正反馈环路可提高放大器级的电路增益，减小比较器的失调以及比较时间，提升比较速度，通过两个推挽结构反相器增加输入跨导，从而提高比较器的灵敏度；通过增加复位管可避免引入失调电压影响比较器的性能。
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1.一种高速低功耗的动态比较器，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的高速低功耗的动态比较器，其特征在于，所述负载差分对包括：第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管和第四晶体管；所述第一晶体管的栅极和所述第四晶体管的栅极接所述时钟信号；所述第一晶体管的源极、第二晶体管的源极、第三晶体管的源极以及所述第四晶体管的源极接电源电压；所述第一晶体管的漏极接所述第二晶体管的漏极，所述第三晶体管的漏极接所述第四晶体管的漏极，所述第二晶体管的漏极接所述第三晶体管的栅极作为所述预放大器级的第一输出端，所述第二晶体管的栅极接所述第三晶体管的漏极作为所述预放大器级的第二输出端。
3.根据权利要求2所述的高速低功耗的动态比较器，其特征在于，所述输入差分对包括：第五晶体管、第六晶体管和第七晶体管，所述第五晶体管的栅极接所述参考电压，漏极接所述第二晶体管的漏极，源极接所述第六晶体管的源极和所述第七晶体管的漏极；所述第六晶体管的栅极接所述输入电压，漏极接所述第三晶体管的漏极；所述第七晶体管的栅极接所述时钟信号，源极接地。
4.根据权利要求3所述的高速低功耗的动态比较器，
5.根据权利要求4所述的高速低功耗的动态比较器，其特征在于，第一组推挽结构反相器包括第八晶体管和第十二晶体管；第二组推挽结构反相器包括第九晶体管和第十五晶体管；
6.根据权利要求5所述的高速低功耗的动态比较器，其特征在于，两个所述复位管分别为第十七晶体管和第十八晶体管，所述第十七晶体管的漏极接所述第十晶体管的源极，所述第十八晶体管的漏极接所述第十一晶体管的源极，所述第十七晶体管的栅极接所述第一输出端，所述第十八晶体管的栅极接所述第二输出端，所述第十七晶体管的源极和所述第十八晶体管的源极接地。
7.根据权利要求2所述的高速低功耗的动态比较器，其特征在于，所述第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管和第四晶体管采用PMOS晶体管。
8.根据权利要求3所述的高速低功耗的动态比较器，其特征在于，所述第五晶体管、第六晶体管和第七晶体管采用NMOS晶体管。
9.根据权利要求4-6任一所述的高速低功耗的动态比较器，其特征在于，所述第八晶体管、第九晶体管、第十晶体管以及第十一晶体管采用PMOS晶体管；所述第十二晶体管、第十三晶体管、第十四晶体管、第十五晶体管、第十七晶体管以及所述第十八晶体管采用NMOS晶体管。
...【技术特征摘要】
1.一种高速低功耗的动态比较器，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的高速低功耗的动态比较器，其特征在于，所述负载差分对包括：第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管和第四晶体管；所述第一晶体管的栅极和所述第四晶体管的栅极接所述时钟信号；所述第一晶体管的源极、第二晶体管的源极、第三晶体管的源极以及所述第四晶体管的源极接电源电压；所述第一晶体管的漏极接所述第二晶体管的漏极，所述第三晶体管的漏极接所述第四晶体管的漏极，所述第二晶体管的漏极接所述第三晶体管的栅极作为所述预放大器级的第一输出端，所述第二晶体管的栅极接所述第三晶体管的漏极作为所述预放大器级的第二输出端。
3.根据权利要求2所述的高速低功耗的动态比较器，其特征在于，所述输入差分对包括：第五晶体管、第六晶体管和第七晶体管，所述第五晶体管的栅极接所述参考电压，漏极接所述第二晶体管的漏极，源极接所述第六晶体管的源极和所述第七晶体管的漏极；所述第六晶体管的栅极接所述输入电压，漏极接所述第三晶体管的漏极；所述第七晶体管的栅极接所述时钟信号，源极接地。
4.根据权利要求3所述的高速低功耗的动态比较器，其特征在于，所述一对背靠背反相器包括：第十晶体管、第十一晶体管、第十三晶体管、第十四晶体管，所述第十晶体管的栅极接所述第十三晶体管的栅极作为所述锁存器级的第三输出端，所述第十一晶体管的栅极接所述第十四晶体管的栅极作为所述锁存器级的第四输出端，所述第十晶体管的源极接其中一个复位管的漏极，所述第十...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴雪美，刘涛，王旭，邓民明，周晓丹，杨晗，朱璨，付东兵，
申请(专利权)人：重庆吉芯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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