【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种装置，该装置包括比较器电路和时钟生成电路，该时钟生成电路用于从比较器电路的输出信号生成用于比较器电路的时钟信号。具体地，本专利技术涉及自计时动态比较器。本专利技术还涉及一种具有固有自计时的高能效离散时间比较器的电路和原理，不需要内部或外部振荡器在主动比较阶段与被动再生阶段之间切换。
技术介绍
1、时钟或动态比较器在区分输入侧差异方面具有高灵敏度和响应速度，并且可以用非常少的小晶体管实现该功能，从而在非常小的面积上消耗非常少的功率。由于这些性质，动态比较器主要用于模数转换器，因此属于广泛应用的一部分[1]。
2、然而，这种比较器拓扑需要内部或外部时钟来在被动再生阶段与主动比较阶段之间切换。此处出现了两个主要问题。
3、一方面，时钟必须足够快以跟随输入信号的变化率。应当注意，比较器的灵敏度也强烈依赖于输入信号的绝对差值。与非常小的差值相比，比较器对大差值的反应更快。因此，如果时钟频率选择得太高，比较器将不能在退回到被动再生阶段之前及时改变其输出，并且输出信号对于后续系统块可能是不可用的或有故障的。这同样适用于选择太慢的时钟速率，但在系统设计中应避免这种情况，并且这并不代表比较器的基本限制。
4、另一方面，存在异步系统，特别是在传感器
中，其具有极低的功率预算，其中时钟生成将必须额外地在内部或外部实现，并且取决于目标频率，整个系统的复杂性和功率消耗将因此显著增加。
5、为了防止这些缺点，同时确保高灵敏度、小面积和低功耗，需要由比较器生成独立的动态时钟。本专利技术公
6、比较器比较两个输入侧电压或电流，并用其输出信号指示两个信号中哪一个较高，或者相反，两个信号中哪一个较低。由于该输出信号只能呈现两种状态(高或低)，因此也被称为1位模数转换器。
7、相比之下，作为运算放大器基础的差分放大器提供两个输入信号的简单或放大的差值，从而提供模拟输出信号。因此，可以将比较器视为差分放大器的特例，其中输入侧的内部差值放大如此之大，以至于输出信号达到相应的供电轨，并且只能呈现两种状态。
8、在时间连续/静态和时间离散/时钟比较器之间进行进一步的区分。静态比较器的示例如图7中所示。这是具有有源负载的经典差分对(pmos电流镜)。输入晶体管m1a/m1b和负载晶体管(m2a/m2b)的尺寸设计必须实现输入侧差值的对应放大。比较器始终处于主动状态，因此可以随时比较两个输入信号。然而，这也伴随着取决于vdd与vss之间的阻抗的连续电流消耗。
9、换句话说，图7示出了根据[2]的具有有源负载的经典差分对。
10、使内部放大尽可能大的一种方法是使用交叉耦合的pmos或nmos对，或者两者结合使用，作为所谓的“锁存器”。这种静态锁存的比较器如图8中所示。
11、输入侧的差分对m1a/m1b充当前置放大器，并且交叉耦合的nmos晶体管m5a/m5b充当决策器。因此，输出信号von和vop将总是呈现相反的电位。由于m5a与m5b之间的正反馈，内部增益如此之大，以至于小的输入侧差值不足以改变输出电位。因此，在新的比较操作之前，必须重置“锁存器”。在本电路中，这是由晶体管m4a和m4b完成的。换句话说，图8示出了根据[2]的静态锁存比较器。
12、由于在应用中，比较器通常必须连续执行几次比较操作，因此引入周期性时钟来重置“锁存器”似乎是显而易见的。这种离散时间/时钟或动态比较器的示例可以在图9中看到。
13、换句话说，图9示出了根据[2]的已知动态比较器的示例。
14、“锁存器”由交叉耦合的晶体管m3-m6组成，并且经由时钟信号clk，比较器被设置为被动再生阶段(von＝vop＝vdd)或主动比较阶段(von＝0/1和vop＝1/0)。基于这个原理，也有可能使用前置放大器和几个级。图10示出了示例性实现，动态比较器的基本操作模式保持不变。
15、因此，与静态比较器相比，时钟比较器只能在所施加时钟的一半周期内执行比较操作。另一方面，这种拓扑结构具有最小的静态功耗(漏电流)，因为电压电位仅在时钟周期的切换时刻充电。换句话说，图10示出了根据[2]的动态2级比较器。
16、因此，希望提供允许简单且不易出错的时钟调整的比较器电路。
技术实现思路
1、因此，本专利技术的一个目的是提供一种比较器电路的简单时钟调整，其不容易出错。
2、这个目的通过独立权利要求的主题来实现。
3、本专利技术的核心思想是已经认识到，在执行的比较之后并且依赖于比较的比较器电路的再生导致再生更加依赖于比较而不是外部时钟信号。这种反馈可以通过简单的手段来实现，并且此外，允许根据比较的速度来调整时钟，这避免了过快和过慢的时钟速率，并且因此不容易出错。
4、根据实施例，一种装置包括比较器电路，该比较器电路被配置成在第一比较阶段期间将第一输入信号与第二输入信号进行比较，以获得比较结果。比较器电路被配置成将输出信号输出，其中输出信号的波形指示比较结果。比较器电路被配置成在比较阶段之后的再生阶段期间，重置比较器电路的至少一部分用于随后的第二比较阶段。这是基于接收的时钟信号来完成的。基于时钟信号，比较器电路从第一比较阶段改变到再生阶段。该装置还包括时钟生成电路，该时钟生成电路被配置成接收输出信号或从其导出的信号，并且基于输出信号的波形生成时钟信号，以基于波形控制比较器电路从比较阶段到再生阶段。这使得有可能以这样的方式获得时钟信号：即，在输出信号中可识别的比较结果的存在导致随后触发再生阶段，这通过简单的手段是可能的，并且导致对比较器电路的控制，这不容易出错。
5、根据实施例，比较器电路被配置成提供输出信号作为第一部分信号和第二部分信号，例如作为差分比较器。比较器电路被配置成借助于第一部分信号和第二部分信号中的唯一一个的电平变化来指示从通过先前的再生阶段获得的参考状态开始的比较结果。这允许对信息进行特定于信号的考虑，从而允许较低的复杂度。
6、根据实施例，该装置被配置成自动地并且根据第一输入信号和第二输入信号生成时钟信号。由此，该装置可以自己生成时钟信号，其中对输入信号的依赖使得有可能避免过快的时钟和过慢的时钟，而不容易出错。
7、根据实施例，时钟生成电路被配置成由指示比较阶段完成并且比较结果可用的输出信号的电平变化触发，生成时钟信号的电平变化，该变化触发从第一比较阶段到再生阶段的改变。这种依赖性可以以各种各样的方式实现，而不容易出错。
8、根据实施例，该装置被配置成使得在再生阶段完成时，在时钟信号中引起进一步的电平变化，这又触发第二比较阶段。以这种方式，可以获得时钟信号的一种来回控制，其中比较器电路的一个状态影响时钟信号，而时钟信号又控制比较器电路的后续状态。
9、根据实施例，比较阶段的持续时间取决于第一输入信号和第二输入信号。该装置被配置成根据比较阶段的持续时间来生成时钟信号的时钟速率。例如，输入信号中本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种装置，包括：
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述比较器电路(12)被配置成提供所述输出信号(22)作为第一部分信号(221)和第二部分信号(222)；并且被配置成借助于所述第一部分信号(221)和所述第二部分信号(222)中的唯一一个的电平变化来指示从通过先前的再生阶段获得的参考状态开始的比较结果(18)。
3.根据权利要求1或2所述的装置，被配置成自动地并且根据所述第一输入信号(141)和所述第二输入信号(142)生成所述时钟信号。
4.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述时钟生成电路(28)被配置成由指示所述比较阶段完成并且存在所述比较结果(18)的所述输出信号(22)的电平变化来触发，生成触发从所述第一比较阶段到所述再生阶段的变化的所述时钟信号(24)的电平变化。
5.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述再生阶段的完成导致触发所述第二比较阶段的所述时钟信号(24)的电平变化。
6.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述时钟生成电路(28)被配置成由指示所述比较阶段完成并且存在所述比
7.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述比较阶段的持续时间取决于所述第一输入信号(141)和所述第二输入信号(142)；所述装置被配置成根据所述比较阶段的持续时间生成所述时钟信号(24)的时钟速率。
8.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述时钟生成电路(28)包括第一电路部分(34)，所述第一电路部分(34)被配置成在第一电路部分输出(44)处输出指示是否存在比较结果(18)的第一中间信号(38)；
9.根据权利要求8所述的装置，其中所述比较器电路(12)被配置成提供所述输出信号(22)作为第一部分信号(221)和第二部分信号(222)；并且被配置成借助于所述第一部分信号(221)和所述第二部分信号(222)中的唯一一个的电平变化来指示从通过先前的再生阶段获得的参考状态开始的比较结果；
10.根据权利要求8或9所述的装置，其中所述第二电路部分(46a)包括：
11.根据权利要求10所述的装置，其中所述信号源(48)被配置成在所述测量间隔(52)期间向所述控制信号(54)提供第一信号电平(54h)，所述第一信号电平(54h)逻辑上对应于指示存在所述比较结果(18)的所述第一中间信号(38)的结果信号电平(38h)；其中所述第一中间信号(38)的再生电平(38l)指示所述再生阶段被执行并且不同于所述结果信号电平(38h)；
12.根据权利要求8或9所述的装置，其中所述第二电路部分(46b)包括：
13.根据权利要求12所述的装置，其中所述信号源(64)被配置成在所述测量间隔期间向所述控制信号(66)提供第一信号电平(66h)，所述第一信号电平(66h)逻辑上对应于指示存在所述比较结果(18)的所述第一中间信号(38)的结果信号电平(38h)；其中所述第一中间信号(38)的再生电平(38l)指示所述再生阶段被执行并且不同于所述结果信号电平(38h)；
14.根据权利要求10至13中任一项所述的装置，被配置成仅在所述第一中间信号(38)具有指示所述比较器电路(12)被再生用于后续比较阶段的再生电平(38l)时终止所述测量间隔(52)。
15.根据权利要求8或9的装置，其中所述第二电路部分(46c)包括：
16.根据权利要求15所述的装置，其中所述控制部件(86)被配置成：在所述测量间隔(52)结束时，
17.根据权利要求8或9所述的装置，其中所述第二电路部分(46d)包括：
18.根据权利要求17所述的装置，还包括控制部件(86)，所述控制部件(86)被配置成在所述装置的若干至少一个测量间隔之后终止所述反相器电路(92)的操作；以及
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种装置，包括：
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述比较器电路(12)被配置成提供所述输出信号(22)作为第一部分信号(221)和第二部分信号(222)；并且被配置成借助于所述第一部分信号(221)和所述第二部分信号(222)中的唯一一个的电平变化来指示从通过先前的再生阶段获得的参考状态开始的比较结果(18)。
3.根据权利要求1或2所述的装置，被配置成自动地并且根据所述第一输入信号(141)和所述第二输入信号(142)生成所述时钟信号。
4.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述时钟生成电路(28)被配置成由指示所述比较阶段完成并且存在所述比较结果(18)的所述输出信号(22)的电平变化来触发，生成触发从所述第一比较阶段到所述再生阶段的变化的所述时钟信号(24)的电平变化。
5.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述再生阶段的完成导致触发所述第二比较阶段的所述时钟信号(24)的电平变化。
6.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述时钟生成电路(28)被配置成由指示所述比较阶段完成并且存在所述比较结果(18)的所述输出信号(22)的电平变化触发，生成触发从所述第一比较阶段到所述再生阶段的变化的所述时钟信号(24)的第一电平变化；并且其中所述再生阶段的完成导致触发所述第二比较阶段的所述时钟信号(24)的第二电平变化。
7.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述比较阶段的持续时间取决于所述第一输入信号(141)和所述第二输入信号(142)；所述装置被配置成根据所述比较阶段的持续时间生成所述时钟信号(24)的时钟速率。
8.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述时钟生成电路(28)包括第一电路部分(34)，所述第一电路部分(34)被配置成在第一电路部分输出(44)处输出指示是否存在比较结果(18)的第一中间信号(38)；
9.根据权利要求8所述的装置，其中所述比较器电路(12)被配置成提供所述输出信号(22)作为第一...
【专利技术属性】
技术研发人员：莱克·费德勒，
申请(专利权)人：弗劳恩霍夫应用研究促进协会，
类型：发明
国别省市：
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