[发明专利]比较器及应用其的模数转换器

说明书

本发明公开了一种比较器及应用其的模数转换器，通过采用两级运算放大器结构，降低锁存偏移和噪声，来提高比较器的精度。为了降低运算放大器的失调，加入失调电压消除的工作阶段，同时，在模数转换的每一位转换中加入短接阶段，可以使输出共模电压保持在一定值从而提高比较器的速度以获得更高性能的比较器。

技术领域

本发明涉及一种电力电子技术，更具体地说，涉及一种比较器及应用其的模数转换器。

背景技术

随着科学技术的飞速发展，数字信号处理技术越来越广泛的应用在各种科学和日常生活领域。数字系统处理的信号为数字信号，然而自然界中的信号，如温度、压力、速度、声音等这些在工业检测控制和生活中经常见到用到的物理量都是连续变化的模拟信号。为了使数字系统能够对这些的模拟信号进行处理，就需要实现模拟和数字之间的相互转换，模数转换器(ADC)成为模拟系统与数字系统连接的关键部件。

众所周知，比较器是高精度模数转换器的重要组成部分。比较器的噪声和失调是影响比较器精度的关键因素。消除偏移的方法有很多，比如输入存储、输出存储技术，但缺点是信号路径中引入了电容，电容下极板的寄生参数可能会降低电路中极点的值，从而降低相位裕量。为了解决这个问题，通常通过增加一个辅助放大器来隔离信号通路与失调存储电容，从而避免放大器的失调，但是信号路径中的两级放大器在高速放大器中是不理想的，放大器A1、A2的输出电压相加是相当困难的。并且，为了提高比较器的速度，放大器的带宽也需要足够大，因此放大器的噪声也在增加。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了提出了一种比较器和高精度模数转换器，它不仅可以消除失调，并且通过在模数转换的每一位转换中都加入短接相位，不仅可以消除失调电压，以进一步降低噪声，还可以提高比较器的比较速度以及精度。

第一方面，提供一种比较器，用于模数转换器中，其特征在于，包括：

预放大电路，由两个级联的运算放大器构成，用以将输入信号进行放大；

锁存电路，用于根据所述预放大电路的输出电压确定所述比较器的输出结果；

其中，在所述模数转换器的模数转换阶段的每一位转换过程中加入一短接阶段，通过将所述运算放大器的输出端进行短接复位，以提高所述比较器的速度。

优选地，每个所述运算放大器的输入端具有用于控制其输入信号是否接入运算放大器的输入可控开关、用于控制其输入端是否短接的输入短接可控开关以及用于控制其输出端是否短接的输出短接可控开关。

优选地，在所述模数转换器工作在采样保持阶段时，所述比较器进入自动调零阶段，并在该阶段将失调电压存储在与所述运算放大器的输出端耦接的失调电容上。

优选地，在所述比较器进入所述自动调零阶段期间，将所述运算放大器的输入端通过所述输入短接可控开关短接，以将所述失调电压存储在与所述运算放大器的输出端耦接的所述失调电容上。

优选地，在所述模数转换器工作在所述模数转换阶段的每一位转换过程中，所述比较器具有一短接阶段，在该阶段将所述运算放大器的输出端通过所述输出短接可控开关短接，以使得所述运算放大器的输出电压在每一位转换时都可以从预定电平开始变化，从而提高所述比较器的比较速度。

优选地，在所述比较器进入所述短接阶段期间，所述输入可控开关导通。

优选地，在所述模数转换器工作在所述模数转换阶段的每一位转换过程中，且在所述短接阶段之后，所述比较器具有一预放大阶段，在所述预放大阶段，所述预放大电路将输入信号进行放大，以提高所述比较器的比较精度，其中，所述预放大阶段的持续时间为第一时间。

优选地，在所述比较器进入所述预放大阶段期间，所述输入可控开关导通，所述输入短接可控开关以及所述输出短接可控开关均关断。

优选地，在所述比较器进入预放大阶段期间，所述锁存电路不工作。