[发明专利]以电阻做负载的全差分迟滞比较器温度补偿系统及方法

说明书

本发明提供了以电阻做负载的全差分迟滞比较器温度补偿系统及方法，属于迟滞比较器领域。本发明提出了以电阻做负载的全差分迟滞比较器温度补偿系统及方法，在本申请中提出了当各类型单位电阻的温度系数在满足线性约束条件时计算差分放大器每一端负载较小的温度系数的方法。同时本申请提出了通过串/并联的连接方式使用两种或者两种以上类型的电阻，调节不同类型单位电阻的占比，最终使负载电阻得到理想的温度系数的方法。本申请克服了迟滞比较器结构负载电阻阻值跟随温度变化的缺陷，解决了由于该问题导致的迟滞比较器开环增益随温度变化的弊端，提高了比较器处理信号的速率，改善了比较器的整体性能，使得输出结果更接近理想效果。

技术领域

本发明属于迟滞比较器领域，具体涉及以电阻做负载的全差分迟滞比较器温度补偿系统及方法。

背景技术

迟滞比较器是一种在集成电路中常见的电路，它的抗干扰能力强和状态转换速率较快等优点，使得迟滞比较器在前端粒子探测电路的设计中具有广泛的运用。而以电阻做负载的全差分迟滞比较器更是同时具备了迟滞比较器的部分显著特点，首先，该结构的迟滞比较器以电阻做负载，从而使得电路具有对信号较快的传输速率；其次，全差分输入的特性提高了输出信号的噪声性能。由于该种结构的迟滞比较器具有上述优点，因此在前端粒子探测电路中被广泛采用。

参考文献[1](参考文献[1]周杨帆,李秋菊,刘鹏,樊磊,徐伟,陶冶,李贞杰,Anultrafast front-end ASIC for APD array detectors in X-ray time-resolvedexperiments[J].Chinese Physics C,2017,41(06):138-145.)公开了一种迟滞比较器电路。如图1所示，该迟滞比较器电路主要由四个结构相同的低增益、高带宽的差分放大器电路和一个迟滞电路构成。其中，每一级差分放大器中均以两个NMOS管作为该运算放大器的输入管，同时又以一个NMOS管作为其尾电流管。差分放大器以两个阻值大小相同的电阻作为负载，并且用二极管连接的晶体管来钳位差分放大器的输出电压，以此来减小大信号输入情况下输出失谐的恢复时间，从而进一步提高了该结构迟滞比较器的输出电压摆率。此外，迟滞电路模块包括三个NMOS管，与差分放大器的结构类似，以其中两个NMOS管作为信号输入管，另一个作为尾电流管，以正反馈环路的连接方式将迟滞信号引入比较器电路中以提高电路的抗噪性能。

该迟滞比较器电路结构简单、面积较小，并且同时具备良好的抗噪声性能和较快的信号传输速率。但是，在实际的CMOS制造工艺中，由于比较器的每一级差分放大器的负载均是对温度变化较为敏感的POLY电阻，且电阻类型一般相同，此处将负载电阻以R_D表示。因此，可以将差分放大器每一端的负载表示为：

R＝R_D (1)

由于负载电阻具有相对较大的温度系数，所以差分放大器每一端负载的温度系数可以由式(2)来表示。

由式(2)可以看出，比较器负载的温度系数与实际所用的POLY电阻一样，所以其实际阻值会随着温度的变化而不断变化，所以该结构的迟滞比较器也存在着缺点：负载电阻阻值会跟随温度变化，这会使得整个迟滞比较器的开环增益随温度变化，进而会使比较器处理信号的速率受到影响，以至于影响比较器的整体性能，最终无法得到理想的输出结果。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的不足，本发明提供了一种对以电阻做负载的全差分迟滞比较器进行温度补偿的方法。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

以电阻做负载的全差分迟滞比较器温度补偿系统，包括四个逐级连接的差分放大电路、和以正反馈环路形式与四个差分放大电路连接的迟滞电路；

所述差分放大电路包括：

两个第一NMOS管，其栅极作为所述差分放大电路的输入端；