[发明专利]比较器和模数转换器

说明书

技术领域

本发明涉及用来比较信号电压和参考电压的比较器。特别地，它涉及一种减少电路元件的比较器和具有该比较器的模数转换器。

背景技术

关于对输入的模拟信号进行快速编码以将之转换为数字形式的闪跃形模数转换器，图1给出了一个公知的常例。如图1所示，常规的模数转换器是如下构成的：利用比较器61-6n将从输入端41输入的模拟电压和n级参考电压进行比较，所述参考电压由高电平参考电压VRH和低电平参考电压VRL之间的电压被梯形电阻42分压而得到；在数据保持电路71-7n中存储比较结果；使用编码器43将存储的结果转换为编码的数字信号，以从数字信号输出端44输出信号。

通常，比较器61-6n是斩波型比较器，并且每个数据保持电路71-7n如图2排列。从数据输入端81输入的数据经过开关82进入由相连的反相器83，84组成的主双稳态多谐振荡器以完成正反馈；其中，在存储数据时，所述开关闭合。主双稳态多谐振荡器的输出经过开关85进入由相连的反相器86，87组成的从双稳态多谐振荡器以完成正反馈，其中所述开关85与开关82反相开与关。然后，从数据输出端88输出从双稳态多谐振荡器的输出数据。

近年来，由于要加大电路的尺寸，以便获得高精度的多位模数转换器，因而就需要减少电路元件的数目以使线路图尺寸小型化。要想构造一个8比特的闪跃型模数转换器，例如在图1的情况下，由于n＝255，所以就需要255个比较器和相同数目的保持电路，即255个保持电路。因此，当通过将比较器和数据保持器简单地合并来构造模数转换器时，就出现了要将大量的元件作为一个整体来使用的问题。

发明内容

考虑到前述问题而作出本发明，本发明要提供一种减少了电路元件数目的比较器，从而提供减少了电路元件数目的模数转换器。

本发明一种基本结构的比较器包括：选择单元，用于选择性地输出信号电压和参考电压；第一电容器，其一端接收来自选择单元的输出；第一反相器，其输入端与所述第一电容器的另一端相连；第一开关，位于第一反相器的输入端和输出端；三态反相器，其输入端与第一反相器的输出端相连；第一锁存器，其输入端与三态反相器的输出端相连；第二开关，其一端位于第一锁存器的输出端和第二锁存器的输入端之间。

采用本发明基本结构的比较器，省略了相关技术中所需的通常位于比较器的输出端和第一锁存单元之间的开关，因此能够减少数据保持单元(用于存储比较器输出电压的保持单元)中的元件数目。

在本发明第一实施例之基本结构的比较器中，当选择单元选择信号电压时，第一和第二开关闭合，并且第一三态反相器变为高阻状态；而当选择单元选择参考电压时，第一和第二开关打开，并且第一三态反相器以反相器的形式工作。

在本发明第二实施例之基本结构的比较器中，当选择单元选择信号电压时，第一和第二开关闭合，而三态反相器的输出变为高阻状态；当选择单元选择参考电压时，第一开关打开；在第一开关变为打开状态之后，所述三态反相器从高阻状态变为反相状态，而第二开关从闭合状态变为打开状态。

采用本发明第二实施例的比较器，与第一实施例相比，除了基本结构比较器的优点外，它还能够减少所述三态反相器流过的电流。