[发明专利]一种低功耗快速动态比较器

权利要求书

1.一种低功耗快速动态比较器，其特征在于，包括：预放大器(1)、比较电路(2)及锁存器(3)，其中所述预放大器(1)的信号输出端接所述比较电路(2)的信号输入端，所述比较电路(2)的信号输出端接所述锁存器(3)的信号输入端；所述预放大器(1)对输入端VN以及输入端VP的输入信号进行预放大并在输出端VNN与输出端VPP输出信号，所述比较电路(2)对所述预放大器(1)的输出端VNN及输出端VPP的信号进行动态比较并为所述锁存器(3)提供输入信号，所述锁存器(3)接收所述比较电路(2)的输出信号并在时钟信号CLK的作用下实现锁存。

2.根据权利要求1所述的一种低功耗快速动态比较器，其特征在于，所述预放大器(1)包括：NMOS管M1、NMOS管M2、NMOS管M3、PMOS管M4、PMOS管M5、PMOS管M6、PMOS管M7、PMOS管M8、PMOS管M9、PMOS管M10及NMOS管M11，其中PMOS管M8的源极分别与PMOS管M9的源极以及外部电源VDD相连，PMOS管M8的栅极分别与PMOS管M9的栅极以及偏置电压端VB相连，PMOS管M8的漏极分别与PMOS管M8的衬底、PMOS管M6的源极以及PMOS管M4的源极相连，PMOS管M6的栅极与时钟信号CLK相连，PMOS管M6的漏极分别与PMOS管M4的漏极、NMOS管M2的漏极、PMOS管M10的源极、NMOS管M11的源极、PMOS管M5的栅极、NMOS管M18的栅极以及所述预放大器(1)的一输出端VNN相连，PMOS管M4的栅极分别与PMOS管M5的漏极、PMOS管M7的漏极、PMOS管M10的漏极、NMOS管M11的漏极、NMOS管M3的漏极、NMOS管M17的栅极以及所述预放大器(1)的另一输出端VPP相连，PMOS管M10的栅极与时钟信号CLK相连，NMOS管M11的栅极与时钟信号CLKF相连，NMOS管M2的栅极与输入端VN相连，NMOS管M2的源极分别与NMOS管M3的源极以及NMOS管M3的漏极相连，NMOS管M1的栅极与时钟信号CLK相连，NMOS管的源极与外部地GND相连，PMOS管M9的漏极分别与PMOS管M9的衬底、PMOS管M5的源极以及PMOS管M7的源极相连，PMOS管M7的栅极与时钟信号CLK相连，NMOS管M3的栅极与输入端VP相连。

3.根据权利要求2所述的一种低功耗快速动态比较器，其特征在于，所述预放大器(1)中，PMOS管M8的衬底与PMOS管M8的漏极短接构成体二极管，PMOS管M9的衬底与PMOS管M9的漏极短接构成体二极管，降低电路的动态功耗；构成体二极管的PMOS管M8栅极以及构成体二极管的PMOS管M9栅极均接偏置电压端VB，通过偏置电压端VB改变PMOS管M8以及PMOS管M9的栅极电压，从而调节体二极管的压降，调节比较器的速度；PMOS管M4与PMOS管M5构成背靠背交叉耦合的晶体管并级联到预放大器的输入对管，提高预放大器的增益；PMOS管M6受时钟信号CLK控制且其源/漏极分别与PMOS管M4的源/漏极连接，PMOS管M7受时钟信号CLK控制且其源/漏极分别与PMOS管M5的源/漏极连接，使得预放大器的输出节点在复位阶段能快速充到高电平；PMOS管M10与NMOS管M11构成传输门，在时钟信号CLK为低电平时使得预放大器两输出端的电荷一致。

4.根据权利要求3所述的一种低功耗快速动态比较器，其特征在于，所述预放大器(1)中，增加由PMOS管M8构成的体二极管以及由PMOS管M9构成的体二极管，降低预放大器延时，降低的延时为T₁，当输入端VN与输入端VP具有相同电位，NMOS管M2的漏极电流I_D2与NMOS管M3的漏极电流I_D3有I_D2＝I_D3，预放大器的输出端VNN以及输出端VPP的寄生电容均为C，则预放大器降低的延时T₁＝C×(V_DD-V_THP)/I_D2，其中，V_DD为外部电源VDD的电压，V_THP为PMOS管的阈值电压。