本发明专利技术属于模拟集成电路设计技术领域，具体为超高速快闪型模数转换器动态比较器电路。该电路包括双尾锁存比较器和动态失调消除电路。该电路工作分为失调存储、输入信号存储、比较和复位四个步骤。双尾锁存比较器相对于传统的锁存比较器，可以工作在超高频率状态下。该动态比较器不需要前置放大器就实现了失调电压的动态消除，大大减少了功耗。而且，由于输入晶体管的过驱动电压独立于自身的输入共模电压和阈值电压，所以输入晶体管的过驱动电压可以进一步优化以减少随机失调电压。利用本发明专利技术，可以用较低的功耗实现对超高速信号的比较，而且可以实现很高的分辨率。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于模拟集成电路设计
，具体涉及超高速快闪型模数转换器的 动态比较器电路。
技术介绍
模数转换器是混合信号系统中的重要组成部分，有多种结构类型，其中快闪型 模数转换器是所有模数转换器中速度最快的，广泛应用了数字示波器、磁盘读写、超宽 带、雷达等领域。传统的快闪型模数转换器都需要一个超高速的动态比较器电路，该动态比较器 电路不可避免地引入了噪声和各种误差，精度会有所限制。而且对于超高速的输入信号(GHz以上)，要达到速度的要求会变得非常困难。同时由于动态比较器会有很大的 “回踢噪声”，这对于动态比较器的精度又带来了很大的影响。传统的动态比较器一般 都会加入前置放大器来实现动态失调的消除，这样又会带来功耗的额外损耗，有时额外 的前置放大器的功耗反而大于动态比较器本身。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种超高速快闪型模数转换器的动态比较器电路，以降 低电路的功耗，提高模数转换器的分辨率。本专利技术提供的超高速快闪型模数转换器的动态比较器电路，该电路包括双尾 锁存比较器和动态失调消除电路。该动态比较器电路工作分为失调存储、输入信号 存储、比较和复位四个步骤。其中，双尾锁存比较器如图2所示，晶体管M5为双尾 锁存比较器输入级的尾电流源，2个晶体管M14和M15组成锁存级的尾电流源。相 对于传统的锁存器，采用双尾锁存比较器的结构能够工作在更低的电源电压下。当 Φ . =0时为复位阶段，通过晶体管Μ3和Μ4将场预冲到电源电压，同时输出端通过晶 体管Μ8和Μ9被短路到地，进行复位，所以输出端不需要专门的复位开关为输出复位。 复位阶段之后，时，晶体Μ5、Μ14和Μ5打开，双尾锁存比较器转入正常工作状 态；晶体管Μ5、Μ7、Μ10、Mll组成的正反馈电路迅速放大输入电压的微小差别，实 现比较的功能。晶体管Μ12和Μ13能够进一步提高双尾锁存比较器的锁存速度，让其能 够工作在GHz。双尾锁存比较器的速度远远大于传统的锁存比较器。同时该动态比较器不同于传统 的动态比较器，它不需要前置放大器就实现失调电压的动态消除，大大减少了功耗。而 且，由于输入晶体管的过驱动电压独立于自身的输入共模电压和阈值电压，所以输入晶 体管的过驱动电压可以进一步优化以减少随机失调电压。上述方案中，该电路采用了双尾动态锁存比较器，因此可以工作在超高速(大 于IGHz)的应用场合。远远高于传统的动态比较器。上述方案中，该电路采用了动态失调消除电路。传统的动态失调消除技术一般都必须加入前置放大器，这样势必消耗较大的功耗，尤其是当输入信号频率很高(大于 IGHz)时，前置放大器的功耗甚至会大于动态比较器的功耗。本专利技术采用的动态失调技 术不需要额外的前置放大器就实现了失调电压的动态消除，大大减少了功耗。上述方案中，由于该电路的输入晶体管的过驱动电压独立于自身的输入共模电 压和阈值电压，所以输入晶体管的过驱动电压可以进一步优化以减少随机失调电压。本专利技术具有以下有益效果1、利用本专利技术，采用双尾锁存比较器和动态失调消除电路。该电路的双尾锁存比较 器的速度远远大于传统的锁存比较器。同时该动态比较器不同于传统的动态比较器，它 不需要前置放大器就实现了失调电压的动态消除，保证低失调电压的前提下大大减少了 功耗。而且，由于输入晶体管的过驱动电压独立于自身的输入共模电压和阈值电压，所 以输入晶体管的过驱动电压可以进一步优化以减少随机失调电压。2、利用本专利技术，对于超高速的输入信号(大于IGHz)的应用场合，双尾动态 锁存比较器都可以正常工作，远远高于传统的动态比较器。3、利用本专利技术中采用的动态失调消除技术，在不需要添加额外的前置放大器就 实现了失调电压的动态消除，大大减少了功耗。传统的动态失调消除技术一般都必须加 入前置放大器，这样势必消耗较大的功耗，尤其是当输入信号频率很高(大于IGHz) 时，前置放大器的功耗会大于动态比较器的功耗。4、利用本专利技术，由于输入晶体管的过驱动电压独立于自身的输入共模电压和阈 值电压，所以输入晶体管的过驱动电压可以进一步优化以减少随机失调电压。附图说明图1为本专利技术提供的超高速快闪型模数转换器动态比较器电路的结构示意图。图2为本专利技术提供的超高速快闪型模数转换器动态比较器电路中双尾锁存比较 器的结构示意图。图3为本专利技术超高速快闪型模数转换器动态比较器电路的时序图。 具体实施例方式下面结合附图对本专利技术进一步详细说明。如图1所示，超高速快闪型模数转换器的动态比较器包括双尾锁存比较器和动 态失调消除电路。其中，双尾锁存比较器的速度远远大于传统的锁存比较器。双尾锁存 比较器如图2所示，M5为双尾锁存比较器输入级的尾电流源，M14和M15组成锁存级 的尾电流源。相对于传统的锁存器，采用双尾锁存比较器的结构能够工作在更低的电源 电压下。当ψι=0时为复位阶段，通过晶体管Μ3和Μ4将预冲到电源电压，同时输 出端通过Μ8和Μ9被短路到地，进行复位，所以输出端不需要专门的复位开关为输出复 位。复位阶段之后，=1时，Μ5、Μ14和Μ5打开，双尾锁存比较器转入正常工作 状态，Μ5、Μ7、Μ10、Mll组成的正反馈电路迅速放大输入电压的微小差别，实现比 较的功能。Μ12和Μ13能够进一步提高双尾锁存比较器的锁存速度，让其能够工作在 GHz。图1为加入了动态失调消除电路的双尾锁存比较器，即超高速快闪型模数转换器的动态比较器。图1中的动态比较器不同于传统的动态比较器，它不需要前置放大器就实现了失调电压的动态消除，保证低失调电压的前提下大大减少了功耗。而且，由于输 入晶体管的过驱动电压独立于自身的输入共模电压和阈值电压，所以输入晶体管的过驱 动电压可以进一步优化以减少随机失调电压。图1中双尾锁存比较器结构的工作原理不 再累述，主要分析失调消除电路。 如图3所示，在区域1阶段，C^1导通接输入共模电压，将输入晶体管Ml和M2 的阈值电压存储在失调存储电容1α.中。晶体管Mb控制电压ii的输送。其中是输入晶体管Ml和Μ2的失调电压，同样也是失调存储电容C,..两端的电 压。K,是输入共模电压，是输入晶体管的阈值电压。衿如图(1)所示，是加入 晶体管Mb源端的固定偏置。如图3所示，在区域2阶段，导通接入输入信号，此时如还未导通，Μ5处于 关断状态。这一阶段是输入信号存储阶段。如图3所示，在区域3阶段，^2导通接入输入信号，这时^jl也已导通，Μ5将 G 的负极板短路到地，此阶段为动态比较器比较阶段，此阶段将随机失调电压消除。VJ是输入晶体管的过驱动电压，％、是输入晶体管栅源电压，厶〖/〗 是输入小 信号。从上等式中可以看出，输入晶体管的过驱动电压独立于晶体管的阈值电压，因此 输入晶体管阈值电压的不匹配可以被动态消除。而且输入晶体管过驱动电压不受输入共 模电压的影响，所以输入晶体管的过驱动电压可以进一步优化以减少随机失调电压。如图3所示，在区域4阶段，和沴￡同时导通，MR1、MR2和Μ5将失调消 除电容C.两端同时短路到地，动态比较器复位。本专利技术电路由于采用了双尾动态锁存比较器，可以工作了 IGHz时钟下，而且 由于采用动态失调技术，在不需要前置放大器的前提下，本专利技术的超高速快闪型模数转 换器的动态比较器可以实现小于ImV的分辨率，可以广泛适用于超高速高精度的应用场本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种超高速快闪型模数转换器的动态比较器电路，其特征在于，该电路包括双尾锁存比较器和动态失调消除电路；该电路工作分为失调存储、输入信号存储、比较和复位四个阶段。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：赵裔，王申杰，洪志良，
申请(专利权)人：复旦大学，
类型：发明
国别省市：31
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