[发明专利]一种低功耗低延迟的离散时间模拟电压比较器

说明书

本发明公开了一种低功耗低延迟的离散时间模拟电压比较器，该离散时间模拟电压比较器的结构包括时序产生模块和比较器主体模块，该比较器可对带有复位的离散信号进行实时比较，并在离散信号复位前输出该周期的比较结果，从而达到低延迟的比较。本发明使得在处理离散信号的时候可在不提高时钟频率的基础上对离散信号进行近乎实时的比较，从而达到低功耗低延迟的效果。

技术领域

本发明涉及一种低功耗低延迟的离散时间模拟电压比较器，属于集成电路领域。

背景技术

离散时间模拟电压比较器作为一种常见电路，广泛应用于各种模拟电路及数模混合电路中。随着应用系统对于系统的延迟以及功耗要求的不断提高，当前电路中的离散时间模拟电压比较器的延迟以及功耗已经不能满足当前系统的需求，所以探索低延迟的低功耗的离散时间模拟电压比较器已经是模拟集成电路设计领域亟待解决的技术问题之一。

发明内容

本发明的目的在于克服上述缺陷，提供一种低功耗低延迟的离散时间模拟电压比较器，该离散时间模拟电压比较器的结构包括时序产生模块和比较器主体模块，该比较器可对带有复位的离散信号进行实时比较，并在离散信号复位前输出该周期的比较结果，从而达到低延迟的比较。本发明使得在处理离散信号的时候可在不提高时钟频率的基础上对离散信号进行近乎实时的比较，从而达到低功耗低延迟的效果。

为实现上述发明目的，本发明提供如下技术方案：

一种低功耗低延迟的离散时间模拟电压比较器，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。

进一步的，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。

进一步的，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。

进一步的，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。