[发明专利]一种高速动态比较器

说明书

一种高速动态比较器，属于模拟电路技术领域。本发明相比传统结构增加了第十一NMOS管、第十二NMOS管、第十三NMOS管、第十四NMOS管、第十五NMOS管、第七PMOS管、第八PMOS管来提升比较速度，利用第七PMOS管、第八PMOS管、第十一NMOS管和第十二NMOS管产生额外的电流对第一NMOS管的漏极、第二NMOS管的漏极进行放电，使得比较器的正反馈环路可以快速开始工作，从而有效提升比较器的量化速度；通过第三NMOS管的漏极电压、第四NMOS管的漏极电压在比较器预放大阶段下降的速度不同，使对第一NMOS管的漏极电流和第二NMOS管的漏极电流放电的额外电流不同，从而改善了因为比较器再生阶段提前开始而带来的噪声增大的问题，使得本发明能够兼顾比较器的速度和噪声性能。

技术领域

本发明属于动态比较器和数据转换器领域，涉及一种两级动态比较器，尤其适用于高速模数转换器中，用于比较模拟输入信号并将比较结果输入到控制逻辑中。

背景技术

比较器的功能是比较两个模拟信号的大小，并将比较结果以“1”或者“0”的方式输出，因此比较器广泛应用于各种模数转换器，比如逐次逼近型模数转换器、流水线型模数转换器或者快闪型模数转换器。传统的比较器包括静态比较器和动态比较器，基本都采用轨到轨输入输出的静态放大器结构，具有精度较高的特点，缺点是功耗比较大。动态比较器因采用全动态结构因此不具有静态功耗，动态比较器广泛应用于各类模数转换器的应用中，但是精度和速度是动态比较器设计的重中之重。

比较器作为模数转换器的核心模块，其速度和精度直接影响模数转换器的量化速度和噪声特性，尤其在逐次逼近型模数转换器中更加明显。但是比较器的速度和噪声特性往往两者不可得兼，因此如何在满足一定的噪声要求的前提下有效提升比较速度或者在满足一定比较速度的前提下有效减小比较器的噪声成为比较器设计的最重要的部分。

发明内容

振荡传统比较器设计中存在的速度和噪声难以平衡的不足之处，本发明提出一种两级动态比较器，在传统动态比较器的基础上，通过引入的第十一NMOS管和第十二NMOS管的漏极电流加快了第一节点X和第二节点Y的电压下降速度以及第三节点DIN和第四节点DIP的电压下降速度，从而了加快比较器的量化速度；另外本发明通过增加比较器输入级的增益，达到了改善比较器噪声的效果，从而兼顾了比较器的速度和噪声性能。

本发明的技术方案为：

一种高速动态比较器，包括第一NMOS管、第二NMOS管、第三NMOS管、第四NMOS管、第五NMOS管、第六NMOS管、第七NMOS管、第八NMOS管、第九NMOS管、第十NMOS管、第一PMOS管、第二PMOS管、第三PMOS管、第四PMOS管、第五PMOS管和第六PMOS管，

第一NMOS管的栅极作为高速动态比较器的第一输入端，其漏极作为第一节点并连接第三NMOS管的源极；

第二NOMS管的栅极作为高速动态比较器的第二输入端，其漏极作为第二节点并连接第四NMOS管的源极；

第三PMOS管的栅极作为第三节点并连接第一PMOS管的漏极和第三NMOS管的漏极，其漏极连接第七NMOS管的漏极和第五PMOS管的源极；

第四PMOS管的栅极作为第四节点并连接第二PMOS管的漏极和第四NMOS管的漏极，其漏极连接第八NMOS管的漏极和第六PMOS管的源极；

第五PMOS管的漏极连接第五NMOS管的漏极、第十NMOS管的漏极、第六NMOS管的栅极和第六PMOS管的栅极并作为高速动态比较器的第一输出端，其栅极连接第五NMOS管的栅极、第六PMOS管的漏极、第六NMOS管的漏极和第九NMOS管的漏极并作为高速动态比较器的第二输出端；

第一PMOS管、第二PMOS管、第三NMOS管和第四NMOS管的栅极均连接第一时钟信号，第七NMOS管、第八NMOS管、第九NMOS管和第十NMOS管的栅极均连接第二时钟信号，所述第一时钟信号和所述第二时钟信号互为反相；