[实用新型]高速失调补偿动态比较器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种比较器电路，尤其是一种高速失调补偿动态比较器，具体地说是一种运用于高速高精度流水线模数转换器的高速失调补偿动态比较器，属于比较器电路的技术领域。

背景技术

随着数字信号处理技术的不断发展，电子系统的数字化和集成化是必然趋势。然而现实中的信号大都是连续变化的模拟量，需经过模数转换（Analog to Digital Converter，ADC）变成数字信号方可输入到数字系统中进行处理和控制，因而模数转换器在未来的数字系统设计中是不可或缺的组成部分。在宽带通信、数字高清电视和雷达等应用领域，系统要求模数转换器同时具有非常高的采样速率和分辨率。这些应用领域的便携式终端产品对于模数转换器的要求不仅要高采样速率和高分辨率，其功耗还应该最小化。

目前，能够同时实现高采样速率和高分辨率的模数转换器结构为流水线结构模数转换器。流水线结构是一种多级的转换结构，每一级使用低精度的基本结构的模数转换器，输入信号经过逐级的处理，最后由每级的结果组合生成高精度的输出。流水线结构模数转换器的基本思想就是把总体上要求的转换精度平均分配到每一级，每一级的转换结果合并在一起可以得到最终的转换结果。由于流水线结构模数转换器可以在速度、功耗和芯片面积上实现最好的折中，因此在实现较高精度的模数转换时仍然能保持较高的速度和较低的功耗。

流水线这种多级结构是由每级进行量化输出、输入信号（或前级余量输出）与本级子DAC（Digital to Analog Converter）量化值作差得余量值和对余量值进行放大的步骤来完成，这就决定了每级子ADC的误差对最终量化输出的影响逐级递减的特性，因此对于高速高精度的流水线模数转换器而言，第一级的性能要求随着精度的增加而越来越高，所以学术界提出了各种方法来降低每一子ADC的误差（尤其是第一级），如①、电阻网络随机抖动技术：在产生比较器参考比较电压的电阻网络中引入随机分量，使得每个比较器的参考电压由原来的+REF/-REF变为+REF+ΔV和-REF-ΔV（这里的ΔV可以是负值）。通过合理的设置ΔV的值使得由此引入的判别误差可以通过子ADC的冗余位叠加而消除，而不需要额外的数字电路来进行抵消；②、子DAC随机抖动技术的原理是在子DAC输出的模拟余量信号Vres上叠加了一个随机的ΔV，然后Vres+ΔV一起经过放大器放大后输出给后级的子ADC级进行处理。然后通过在数字电路中减去相应的数字码来还原正确的数字输出；③、消除各级比较器的输入失调电压，避免量化误码。

在模数转换器的各子级流水线电路中均会使用大量的高速动态比较器电路，高速动态比较器的量化速度和精度对流水线模数转换器的速度和精度有直接影响。因此，为保证模数转换器中比较器的量化速度和精度，有必要提供一种能补偿失调的高速动态比较器电路。

发明内容

本实用新型的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种高速失调补偿动态比较器，其结构简单紧凑，量化速度快，精度高，适应范围广，安全可靠。

按照本实用新型提供的技术方案，所述高速失调补偿动态比较器，包括用于对待转换信号及参考电压信号进行采样的共模不敏感开关采样网络，共模不敏感开关采样网络的输出端与锁存比较器的输入端连接，以将输出的差分信号输入至锁存比较器内；锁存比较器的输出端通过失调补偿环路反馈连接到所述锁存比较器的输入端，失调补偿环路将补偿电压反馈到锁存比较器，以消除锁存比较器的失调。

所述锁存比较器包括前置差分运算放大器、交叉锁存比较器及输出驱动电路，前置差分运算放大器的输出端与交叉锁存比较器的输入端连接，交叉锁存比较器的差分输出端连接到输出驱动电路。

所述前置差分运算放大器包括第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管、第四MOS管及第五MOS管；第一MOS管的栅极端与共模不敏感开关采样网络的第一差分输出端连接，第二MOS管的栅极端与共模不敏感开关采样网络的第二差分输出端连接；第一MOS管的源极端及第二MOS管的源极端与第五MOS管的漏极端连接，第五MOS管的源极端接地，第五MOS管的栅极端与偏置电源V_bias连接；第一MOS管的漏极端与第三MOS管的漏极端及第三MOS管的栅极端连接，并形成第一负差分输出端，第三MOS管的源极端接电源VC；第二MOS管的漏极端与第四MOS管的栅极端连接，并形成第一正差分输出端，第四MOS管的源极端连接电源VC；第一负差分输出端、第一正差分输出端与交叉锁存比较器的输入端连接。