[发明专利]一种低压低功耗的动态比较器

说明书

本发明涉及一种低压低功耗的动态比较器，包括输入级和锁存级，其中输入级和锁存级的偏置电流分别采用了不同的尾电流管，这种双尾电流管使得电源和地之间的电路堆叠较少，因此适合在低电源电压下工作。此外，与传统的动态比较器相比，本发明在输入级中增加了两个开关管，可以避免产生从电源到地的电流泄放通路，有效降低尾电流管偏置电流，而且还能提高锁存器的速度。该比较器可应用于逐次逼近型模数转换器中，满足无线传感器应用系统对模数转换器苛刻的功耗要求。

技术领域

本发明涉及一种比较器，具体涉及一种低压低功耗的动态比较器，属于集成电路技术领域。

背景技术

随着无线传感器的快速发展，对模数转换器的低功耗要求也越来越高，而模数转换器中比较器是基本构成电路，因此设计中要求比较器电路的功耗和面积较小。同时深亚微米CMOS中低电源电压的应用也对比较器的设计有着低电压的限制，为了满足低功耗和低电压电压的设计要求，不但需要各种技术的改进，也需要设计新的电路结构。

传统的基于CMOS的动态比较器如图1所示，它是基于敏感放大器的动态锁存比较器，该结构具有多个优点如高输入阻抗、轨到轨的高输出摆幅、无静态功耗等，但是这种结构也有一些缺点，如输入级和锁存级的电流都是由一个尾晶体管的偏置电流决定的，只有一个电流路径，而比较器工作时为了降低比较器的失调，则期望输入级尾偏置电流小一些，但是为了快速提升锁存器的速度，则期望锁存级尾偏置电流大一些，因此这种设计会影响锁存比较器的再生过程，延时偏大。另外，传统结构的CMOS动态比较器很难应用在低电压系统中，因此，迫切的需要一种新的方案解决上述技术问题。

发明内容

本发明正是针对现有技术中存在的问题，提供一种低压低功耗的动态比较器，该技术方案既能保证低功耗又能达到低电源电压的要求，通过验证可知，本发明结构，在电源电压为0.5V时功耗是nw量级，同时功能和性能均能满足低压低功耗的逐次逼近的模数转换器的要求。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下，一种低压低功耗的动态比较器，所述动态比较器包含输入级和锁存级，所述输入级和锁存级由节点fp和fn连接。

作为本发明的一种改进，所述输入级包括第一NMOS管MN1、第二NMOS管MN2、第三NMOS管MN3、第四NMOS管MN4，第五NMOS管MN5，第一PMOS管MP1、第二PMOS管MP2，所述MN5为输入级的尾电流管；

其中：MN1的栅极连接输入信号Vin，其源极连接所述MN3的漏极，MN1的漏极节点fp连接所述MP1的漏极和所述MN4的栅极；所述MN2的栅极连接输入信号Vip，其源极连接所述MN4的漏极，MN2的漏极节点fn连接所述MP2的漏极和所述MN3的栅极；所述MP1和MP2的栅极连接时钟信号clk，所述MP1和MP2的源极接电源VDD；所述MN3和MN4的源极连接所述MN5的漏极；所述MN5的栅极连接时钟信号clk，其源极连接到地。

作为本发明的一种改进，所述锁存级包括第五PMOS管MP5、第三PMOS管MP3、第四PMOS管MP4、第六NMOS管MN6、第七NMOS管MN7、第八NMOS管MN8、第九NMOS管MN9，所述MP5为锁存级尾电流管；

MP5的栅极连接时钟信号clkb，MP5的漏极连接所述MP3和MP4的源极，MP5的源极连接到电源电压VDD；所述MP3的漏极连接到输出节点outn，同时连接到所述MN6、MN8的漏极以及所述MP4和MN7的栅极；所述MP4的漏极连接到输出节点outp，同时连接到所述MN7、MN9的漏极以及所述MP3和MN6的栅极；所述MN6和MN7的源极连接到地GND；所述MN8的栅极连接节点fp，其源极连接到地GND；所述MN9的栅极连接节点fn，其源极连接到地GND。