[实用新型]一种高速比较器

说明书

技术领域

本实用新型涉及混合信号集成电路技术领域，尤其涉及一种用在快闪式模数转换器中的低功耗高速比较器。 

技术背景

随着现代通讯技术的飞速发展和广泛应用，高速低功耗的便携式电子设备成为市场的主流，这些设备都依赖高性能的模数转换器，特别是对速度的要求越来越高，高速模数转换器成为决定设备性能的关键环节。 

快闪式模数转换器（Flash Analog Digital Converter）是速度最高的模数转换器，它采用全并行技术以获得较短的转换时间，极限的转换时间为一个时钟周期，因此快闪式模数转换器多于高速领域。快闪式模数转换器通常分辨率低于8位。一个具有N位分辨率的快闪式模数转换器需要2N-1个比较器。随着模数转换器分辨率的增加，其内部比较器的数目呈指数增长，数目庞大的比较器耗费了过多的功耗和版图面积。比较器是快闪式模数转换器中的重要模块，也是决定快闪式模数转换器性能的至关重要因素。 

实用新型内容

本实用新型的目的是克服已有技术的不足之处，提出一种结构简单的低功耗高速比较器，本实用新型提出的比较器具有功耗低、速度快、结构简单的特点，适用于快闪式模数转换器。 

本实用新型的目的是通过下述技术方案来实现的。 

该比较器包括顺序连接的前置差分放大器、动态锁存电路和锁存输出电路，其中所述前置差分放大器为有源负载结构的差分放大器，用于放大输入信号和 参考信号的差值； 

所述动态锁存电路，设置有以反相器首位相接成的双稳态结构，用于放大前置差分放大器的输出信号，并将其转换为数字逻辑电平； 

所述锁存输出电路，由两共源差分输入NMOS管和交叉耦合的两个PMOS管作为负载，在时钟信号CLK为高电平的复位时间内对动态锁存电路的输出进行锁存并输出。 

本实用新型涉及的比较器具有功耗低、速度高、结构简单的特点，并且易于在集成电路设计中实现。 

优选地，第一PMOS晶体管MP1、第二PMOS晶体管MP2、第一NMOS晶体管MN1、第二NMOS晶体管MN2和第三NMOS晶体管MN3； 

所述第一NMOS晶体管NM1的漏极接第二NMOS晶体管NM2的源极和第三NMOS晶体管NM3的源极，第一NMOS晶体管NM1的源极接地GND，第一NMOS晶体管NM1的栅极接偏置电压Vbias；第一NMOS晶体管NM1的作用为尾电流源； 

所述第三NMOS晶体管NM3的栅极接正向输入VIP，第二NMOS晶体管NM2的栅极接反向输入VIN，第三NMOS晶体管NM3的漏极接第二PMOS晶体管MP2的漏极和栅极；第二NMOS晶体管NM2的漏极接第一PMOS晶体管MP1的漏极和栅极；所述第三NMOS晶体管NM3和第二NMOS晶体管NM2，构成了前置差分放大器的输入差分对管； 

所述第一PMOS晶体管MP1的源极和第二PMOS晶体管MP2的源极接电源VDD，PMOS晶体管MP1和PMOS晶体管MP2构成了前置差分放大器中的有源负载。 

所述前置差分放大器具有形成比较器输入端的两个差分第一输入端口VIN 和第二输入端口VIP，以及形成前置差分放大器输出的第一输出结点net1和第二输出结点net2；第三NMOS晶体管NM3和第二PMOS晶体管MP2之间的连接处构成了第二输出结点net2，第二NMOS晶体管NM2和第一PMOS晶体管MP1之间的连接处构成了第一输出结点net1。 

所述动态锁存电路包括：第三PMOS晶体管MP3、第四PMOS晶体管MP4、第五PMOS晶体管MP5、第六PMOS晶体管MP6、第七PMOS晶体管M7、第八PMOS晶体管MP8、第四NMOS晶体管MN4、第五NMOS晶体管MN5、第六NMOS晶体管MN6和第七NMOS晶体管MN7； 

所述第四PMOS晶体管MP4的栅极接前置差分放大器的第二输出结点net2，第四PMOS晶体管MP4的源极接电源VDD，第四PMOS晶体管MP4的漏极接第五PMOS晶体管MP5的源极；第三PMOS晶体管MP3的栅极接前置差分放大器的第一输出结点net1，第三PMOS晶体管MP3的源极接电源VDD，第三PMOS晶体管MP3的漏极接第六PMOS晶体管MP6的源极；所述第四PMOS晶体管MP4和第三PMOS晶体管MP3构成动态锁存电路的输入差分对，同时第一输出端口net1和第二输出端口net2成也成为动态锁存电路的差分输入端口；