[发明专利]具有偏移补偿的比较器

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有偏移补偿的比较器，特别用于通过逐次逼近运行的模数转换器(ADC SAR-数模转换器逐次逼近寄存器)。

背景技术

众所周知，精确性是对比较器的一个重要要求；由于用来形成转换器的物理部件之间的不匹配会产生偏移，因此，需要确保对这些偏移进行可靠的校正的技术。

已经提出了几种用于偏移校正的方案。

图1示出了第一种方案，B.Razavi，B.Wooley的公开在1992年12月的文献“Design Techniques for High-Speed，High-Resolution Comparators”，IEEEJournal of Solid-State VOL.M7，N.12，其包括N个在具有偏移的锁存器2的上游的前置放大器级1。通过在预定的电压下短路前置放大器1的输入并采样前置放大器1的输出，在起始的自调零步骤检测了前置放大器1的偏移。因而，锁存器2的偏移减小了，因为它被除以了前置放大器1的增益的乘积(1/(G1^*...Gi^*...^*GN)，其中Gi代表一个一般前置放大器1的增益。为了具有好的带宽/功耗的比率，前置放大器级1通常为低增益(约2-3)。相应地，为了充分地减小锁存器2的偏移，需要提供一定数量的前置放大器级，因此，整个比较时间相当的长并取决于想要的偏移减小的程度。此外，电路具有相当大的体积和高功耗。

图2示出了另一种方案，N.Verma，A.Chandrakasan的公开在2007年6月的文献“An Ultra Low Energy 12-bit Rate-Resolution Scalable SAR ADC forWireless Sensor Nodes”，IEEE Journal of Solid-State VOL.42，N.6，其使用锁存的比较器，在转换的开始处的自调零步骤中消除了相应的偏移，因此免除了在每个比较之后重新采样偏移量。也就是说，在接收到相等的输入信号V_IN时，作为电流源的晶体管3和4被偏置了，从而输入晶体管1和2具有相同的源电压(VS1＝VS2)。该方案需要相当复杂的辅助电路来管理不同的控制步骤，随之而来对占有面积带来随之而来的影响。而且，本地反馈的存在使得在临界状态下引发了电路稳定性的难题。

图3示出了又一个方案，T.Shima和K.Miyoshi的公开在2002年8月的文献“Simple and Accurate Comparator Circuit”，IEEE Circuits and systems VOL.1，其使用锁存的比较器，在每次比较中进行偏移消除。该电路基于连接在两个晶体管5和6的栅极之间的电容器C对在没有信号时两个晶体管5，6的栅-源电压的差异的存储。因此，在随后的比较步骤以及锁存步骤，输出信号不取决于偏移。该方案相对于上一个具有辅助电路的方案结构没那么复杂，但是因为所存储的偏移在比较后丢失掉了，所以需要在每次比较之前短路输入。

发明内容

本发明的目的是提供一种比较器以克服现有技术的缺陷。

根据本发明提供了一种比较器，包括第一级和第二级，该第一级配置为接收输入信号电压和产生电流信号，该第二级包括：分别连接在参考电势线与第一比较器输出节点和参考电势线与第二比较器输出节点之间的第一和第二晶体管；一对偏置器件，连接在相应的比较器输出节点和输出偏置电流源之间；第一存储器单元，连接在第一输出晶体管的控制端和第二比较器输出节点之间；第二存储器单元，连接在第二输出晶体管的控制端和第一比较器输出节点之间；以及偏置开关，连接在相应的输出晶体管的控制端和相应的比较器输出节点之间。

根据本发明，还提供了一种比较提供给比较器的电压信号的方法，包括接收输入信号的第一级和输出输出信号的第二级，包括跟踪步骤和评估步骤，该跟踪步骤包括：通过第一级产生与输入信号有关的电流信号；在参考电势线和相应的比较器输出节点之间连接第二级的一对输出晶体管；通过相应的比较器输出节点向一对输出晶体管提供电流信号；将输出晶体管的控制端连接到相应的比较器输出节点；存储在每个输出晶体管的控制端和相对的输出节点之间的控制电压；以及该评估步骤包括：相互的断开第一级和第二级；从相应的输出节点断开输出晶体管的控制端；以及检测比较器输出节点上的输出信号。

附图说明

为了更好的理解本发明，通过非限制性的示例并参考附图，公开了本发明的一个优选实施例，其中：

图1是第一已知方案的电路图；