[发明专利]一种高速比较器电路

说明书

本发明公开了一种高速比较器电路，包括：输入级电路，用于连接差分电压信号输入，并将所述差分电压信号转换为差分电流信号；电压保持电路，用于将第一节点的电压保持在低于电源电压的范围；电源，与所述输入级电路、电压保持电路连接，并给输入级电路和电压保持电路提供电压；输出级电路，用于根据所述输入级电路输出的信号得到输出信号并反馈信号给电压保持电路；正反馈电路，所述正反馈电路用于在输入级电路的输入电压在比较器翻转点附近时，对所述比较器电路进行加速。本发明利用电压保持电路将第一节点的电压保持在低于电源电压的范围，加快比较器电路的翻转速度，提高电路性能，实现起来简单、可靠性好。

技术领域

本发明属于集成电路设计领域，更具体地说，涉及一种高速比较器电路。

背景技术

比较器是集成电路设计中的基本模块，广泛应用于各类芯片设计中，而在某些应用场合中，例如：过流保护、过压保护等，需要比较器的速度足够快，一般来说，高速比较器的处理速度需达到纳秒级，否则芯片会出现失效、烧毁等严重问题。因此，高速比较器在集成电路设计中有至关重要的作用。

传统的高速比较器一般采用多级级联的方式，包括多个预放大级和锁存比较级。级数根据要求的翻转速度决定，一般大于二级。预放大级由输入对管和无源电阻组成，主要要求高带宽，尽量减小信号的延迟。锁存比较级将前级放大的信号进行比较锁存输出，主要要求高摆率，这样才能使输出电容电压变化速度足够快，提高比较器的翻转速度。但现有技术中，传统的高速比较器采用多级级联的方式，多级级联导致电路节点增多，寄生电容增大，降低了比较器的工作速度，前后仿真翻转速度差距较大，实际流片测试的翻转速度较前仿真差距较大，并且由于电路级数的增多，也增加了整体功耗。

申请公布日为2020年10月30日，申请公布号为CN111865274A，专利名称为比较器电路的中国专利公开了一种技术方案，包括比较器，耦接于电源电压与接地电压之间，用来依据一组输入信号进行比较以产生比较信号；电流源；以及正反馈电路。比较器包含一组输入端子以及分别耦接于电源电压与节点或接地电压之间的多组晶体管。正反馈电路对节点进行正反馈操作以于节点产生多个瞬间电流，以使比较器响应所述组输入信号的切换实时切换比较信号。任一正反馈电路包含：第一开关，用来响应比较信号的切换启用或禁用所述任一正反馈电路，启用时，第一电流通过第一开关；以及一组晶体管，用来产生对应于第一电流的第二电流，多个瞬间电流中的一瞬间电流对应于第二电流。该发明的比较器电路能打破速度和功率之间权衡。

申请公布日为2019年10月15日，申请公布号为CN110336546A，专利名称为一种低功耗高速度电流比较器电路的中国专利公开了一种技术电路，采用两个阈值电压不同的NMOS管即第一低阈值NMOS管和第一NMOS管作为比较器的输入对管，输入电流流进第一低阈值NMOS的源极电阻，当输入电流达到门限值时，使第一NMOS管MN1打开从而将第一NMOS管MN1的漏极拉低，比较器产生的比较信号VOUT1翻转，其中输入电流的门限值通过输入对管的阈值电压之差和修调电阻确定；该发明将输入电流的电压转换、参考电平的产生和信号比较在一个组合结构中实现，从而节省了功耗，并且实现了随温度零漂移。另外为了进一步提高速度，还设置了辅助钳位模块，利用钳位效应将比较器的输出电压钳位在一个比电源低的电压使得比较器的翻转速度加快。

上述专利在降低电路复杂度以及提高比较器的翻转速度方面有所改进，不同于上述专利，本发明提出了一种新的技术方案，在提升比较器的翻转速度及降低电路复杂度方面有很好的效果。

发明内容

1. 要解决的问题

针对现有技术中比较器电路复杂度较大以及翻转速度慢的问题，本发明提供一种高速比较器电路。

2. 技术方案

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：一种高速比较器电路，包括：

输入级电路，用于连接差分电压信号输入，并将所述差分电压信号转换为差分电流信号；