[发明专利]一种低功耗高摆率的比较器

说明书

一种低功耗高摆率的比较器，比较器第一级中第一PMOS管的栅极连接偏置电压，源极连接电源电压，漏极连接第二PMOS管和第三PMOS管的源极；第二PMOS管和第三PMOS管的栅极分别作为比较器的负向输入端和正向输入端，漏极分别连接第一NMOS管和第二NMOS管的漏极；第一电阻和第二电阻串联并接在第二PMOS管和第三PMOS管的漏极之间，串联点连接第一NMOS管和第二NMOS管的栅极；第一NMOS管和第二NMOS管的源极接地；比较器第二级中第三NMOS管和第四NMOS管的栅极分别连接第二PMOS管和第三PMOS管的漏极，源极均接地；第四PMOS管栅漏短接并连接第五PMOS管的栅极和第三NMOS管的漏极，源极连接第五PMOS管的源极连接电源电压；第四NMOS管的漏极连接第五PMOS管的漏极并输出比较信号。本发明具有低功耗和高摆率的特点。

技术领域

本发明属于模拟集成电路技术领域，具体涉及一种低功耗高摆率的比较器。

背景技术

比较器是模拟电路中一种常见的模块，传统的比较器如图1所示，其摆率受电流源的限制。MP1和MP3的尺寸比为1:k，设流过MP1的电流为I_B，则流过MP3的最大电流为kI_B，比较器静态电流为(1+k)I_B(不含偏置)。比较器上翻时，MN3关断，上翻摆率SR_U＝kI_B/C_X；比较器下翻时，MN3导通，下翻摆率SR_D＝(I_MN3-kI_B)/C_X，其中C_X为结点X对地的等效电容，I_MN3为流过MN3的电流。下翻摆率SR_D受电流源MP3的限制，且上翻和下翻过程中均引入kI_B，动态功耗较大。

发明内容

针对上述传统比较器存在的功耗和摆率受限的问题，本发明提出了一种低功耗高摆率的比较器，采用两级结构，第一级为全差分运放，第二级为双输入单输出结构，利用亚阈值电流I_M与栅源电压V_GS的指数项成正比的关系，使比较器第二级获得高摆率，且第二级双输入单输出的结构具有推挽push-pull功能，使第二级的电流能力不受电流源的限制。

本发明的技术方案为：

一种低功耗高摆率的比较器，所述比较器为两级比较器，所述比较器的第一级包括第一PMOS管、第二PMOS管、第三PMOS管、第一NMOS管、第二NMOS管、第一电阻和第二电阻，

第一PMOS管的栅极连接偏置电压，其源极连接电源电压，其漏极连接第二PMOS管和第三PMOS管的源极；

第二PMOS管的栅极作为所述比较器的负向输入端，其漏极连接第一NMOS管的漏极；

第三PMOS管的栅极作为所述比较器的正向输入端，其漏极连接第二NMOS管的漏极；

第一电阻和第二电阻串联并接在第二PMOS管的漏极和第三PMOS管的漏极之间，其串联点连接第一NMOS管和第二NMOS管的栅极；

第一NMOS管和第二NMOS管的源极接地；

所述比较器的第二级包括第四PMOS管、第五PMOS管、第三NMOS管和第四NMOS管，

第三NMOS管的栅极连接第二PMOS管的漏极，其漏极连接第四PMOS管的栅极和漏极以及第五PMOS管的栅极，其源极连接第四NMOS管的源极并接地；

第四NMOS管的栅极连接第三PMOS管的漏极，其漏极连接第五PMOS管的漏极并输出比较信号；

第四PMOS管和第五PMOS管的源极连接电源电压；