[发明专利]一种高速恒流自动清零的CMOS比较器

说明书

技术领域：

本发明涉及到比较电路，更特别地，本发明涉及恒定电源电流的一个比较电路，从而降低非零电源阻抗的灵敏度。

背景技术：

传统的开关电容比较电路，例如，在凌力尔特公司制造的LTC1040，LTC1090和LTC1290中，使用一个单一的CMOS反相器作为基本增益成分。著名的“图腾柱”的逆变电源电流的特点使得比较器在CMOS逆变器接近零点时产生高电流，在CMOS逆变器远离零点时产生低电流。逆变器较低的电源抑制比（PSRR），使比较器对它自身或在同一芯片上相邻的比较器产生的电源电流变化所导致的电源变化非常敏感。这种对自身产生的电源扰动的灵敏需要昂贵的大代价，和高质量的去耦电容，并可能使得在芯片的使用中去耦和布线更加困难。

迄今为止，解决问题的方案侧重于降低比较器对电源变化的灵敏度，例如，通过使用差分放大器来实现。然而，这些方法虽然影响到电路的简单性，但便于单电源供电，自动清零，改善与现有的系统架构的兼容。

发明内容：

本发明的目的是提供一种高速恒流自动清零的CMOS比较器。

本发明的另一个目的是提供一种具有更高的带宽的电压比较电路。

本发明的一个特点是在放大器部分产生大幅恒定电源电流比较电路。

本发明的技术解决方案：

简言之，根据本发明，在一个电压比较电路中所使用的增益成分包括第一对CMOS晶体管，有一个共同的栅极输入端和一个共同的漏极输出端。第二对CMOS晶体管被连接到共同漏极输出端作为负载。第二对CMOS晶体管有一个共同的栅极和一个共同的漏极，都连接至第一对CMOS晶体管的输出端，并且与第二对CMOS晶体管的共同漏极输出端连接在一起。

第一对CMOS晶体管和第二对CMOS晶体管可连接在相同电源端之间，在相同偏压下通过第一对CMOS晶体管的电流至少是通过第二对CMOS晶体管的电流的两倍。更准确地说，通过第一对CMOS晶体管的电流是通过第二对CMOS晶体管的电流的2.5倍。

本发明的增益成分比一个单一的CMOS晶体管对增益成分减少了。然而，这可以通过级联多个增益元件抵消，这些具有自动清零电路的元件在级联增益元件的输入端和输出端之间可以用来仅作为单一的CMOS晶体管对的增益成分。

根据下面的附图和详细描述，本发明的目的和特点将得到更充分的体现。

对比专利文献：CN201557090U一种CMOS比较器200920134090.8，CN202068388U电流比较器201120123296.8

附图说明：

图1是一种传统的自动清零的CMOS比较器的电路示意图。

图2是图1中一个比较器的一个放大器元件示意图。

图3A和图3B提供电流给图2中的放大器元件、恒定电源电路以及本发明的放大器成分。

图4是本发明的一个实例放大器元件的示意图。

图5A和图5B是有电压输入和零电压输入下通过图4放大器元件的电流示意图。

图6A和6B是传统的放大器和本发明的一个放大器示意图。

图7是一个电压比较电路示意图，多个放大器元件级联，是本发明的另一个实例体现。

具体实施方式：

图1，是一个传统的自动调零的CMOS比较器示意图，如用于凌力尔特LTC1040双微功率比较器中，LTC1090和LTC1290是数据采集系统。例如，在LTC1040中，两个输入端IN+和IN-，通过一个耦合电容10交替作用于放大器12的级联的第一个放大器12的输入级。每个放大器12可通过从放大器的输出到放大器的输入的反馈环路定期清零。每个放大器连接到电源14，其等效电路如图所示。

图1中电路的每个放大器12包括一个单一的CMOS晶体管对，如图2所示。如上所述，由于“图腾柱”逆变器的特点，通过图2的放大器提供的电流在接近其零点处产生高电流，而在远离其零点处产生低电流。图3A说明了这一点。在零点时，图2的CMOS晶体管的N晶体管和P晶体管都是接通的，而且提供的电流在最大值附近。对于较低的Vin值N沟道晶体管变得不导电，对于较高的Vin值P晶体管变得不导电。由输入信号产生的电流的大波动和逆变器的较低的电源抑制比（PSRR）耦合，使电源阻抗比较非常敏感。