[发明专利]一种低功耗低延迟的离散时间模拟电压比较器

权利要求书

1.一种低功耗低延迟的离散时间模拟电压比较器，其特征在于，包括时序产生模块和比较器模块；

所述时序产生模块，基于外部时钟输入CLK_IN产生五个不同相位的时钟Φ1，Φ2，Φ1N1，Φ1N2，Φ3；所述Φ1与Φ2是两相不交叠时钟，延迟时钟Φ1N1和延迟时钟Φ1N2是Φ1的反相信号，Φ1N1与Φ1N2均超前于Φ2，且Φ1N1超前于Φ1N2；Φ3为反相脉冲信号，Φ3下降沿与Φ1N1的下降沿对齐；

比较器模块，用于在Φ1相位下对输入的离散信号VINP和VINN进行比较，并在复位时钟Φ2前利用Φ1N1上升沿与Φ1N2上升沿之间的时间差输出当前周期的比较结果；用于在Φ2相位下保持当前周期比较结果的输出，并在Φ2相位结束后利用Φ3进行补偿，保持当前周期比较结果直至当前周期结束。

2.根据权利要求1所述的一种低功耗低延迟的离散时间模拟电压比较器，其特征在于，所述比较器主体模块包括电容C1和C2，晶体管NM11和NM12，预放大级，缓冲级和锁存输出级；

预放大级用于在Φ1为高电平时放大输入的离散信号VINP和VINN，并将放大后的离散信号传输至缓冲级；

缓冲级用于在Φ1N1为高电平时，利用Φ1N1上升沿与Φ1N2上升沿之间的时间差将比较结果传输到锁存输出级；

锁存输出级用于在Φ1N1上升沿与Φ1N2上升沿之间的时间差内输出比较结果并在Φ1为低电平时锁存当前周期的比较结果；

电容C1和C2用于消除预放大级的输入端失调；

NM11和NM12作为开关使Φ2高电平时对预放大器的输出进行复位。

3.根据权利要求2所述的一种低功耗低延迟的离散时间模拟电压比较器，其特征在于，所述预放大级包括PMOS晶体管PM1-PM3与NMOS晶体管NM1-NM4；PM1为预放大器提供电流偏置；PM2与PM3为比较器模块的输入管，Φ1为高电平时离散信号VINP和VINN通过PM2与PM3输入预放大级；NM1-NM4为预放大级的负载，NMOS晶体管NM2与NM3为交叉耦合结构，NMOS晶体管NM1与NM4用于提高预放大级的增益。

4.根据权利要求2所述的一种低功耗低延迟的离散时间模拟电压比较器，其特征在于，所述缓冲级包括PMOS晶体管PM4-PM9和NMOS晶体管NM5-NM7；NM5与NM6为缓冲级的输入，NM7为缓冲级提供电流偏置；PMOS晶体管PM6与PM7作为缓冲级的第一级开关，在Φ1N2为低时导通，PMOS晶体管PM4与PM5作为缓冲级的第二级开关，在Φ1N1为低时导通，PMOS晶体管PM8与PM9作为缓冲级的上拉开关，在Φ3为低的时候导通。

5.根据权利要求2所述的一种低功耗低延迟的离散时间模拟电压比较器，其特征在于，所述锁存输出级包括PMOS晶体管PM10-PM11，NMOS晶体管NM8-NM10，反相器INV1-INV4和RS触发器；PM10-PM11和NM8-NM10共同用于锁存当前周期的比较结果，其中PM10，PM11，NM8和NM9为锁存输出级的交叉耦合负载，NM10作为开关，为锁存输出级提供下拉电流；所述RS触发器由二输入与非门NAND1与NAND2构成。

6.根据权利要求1所述的一种低功耗低延迟的离散时间模拟电压比较器，其特征在于，所述时序产生模块包括反相器INV1-INV31，二输入与非门NAND1-NAND3；反相器INV1-INV17与二输入与非门NAND1与NAND2对输入时钟CLK_IN进行处理产生两路两相不交叠时钟Φ1与Φ2；反相器INV18，INV28，INV29用于基于两相不交叠时钟Φ1与Φ2产生时钟Φ1N1；反相器INV18，INV20-INV23，INV30和INV31用于基于两相不交叠时钟Φ1与Φ2产生时钟Φ1N2；反相器INV18-INV27与二输入与非门NAND3用于产生时钟Φ3。