[发明专利]一种高速低功耗的动态比较器

摘要

本发明公开了一种高速低功耗的动态比较器，包括前置放大电路和再生锁存电路；前置放大电路包括时钟输出端、第一差分信号输入端、第二差分信号输入端、输出节点FN和输出节点FP；前置放大电路连接直流电源，输出节点FN合成直流电源的输出电压VDD和第一差分输入信号以输出第一差分输出信号，输出节点FP合成直流电源的输出电压VDD和第二差分输入信号以输出第二差分输出信号；再生锁存电路与前置放大电路的输出节点FN和输出节点FP连接，其可用于对第一差分输出信号和第二差分输出信号进行锁存，并输出第一输出信号和第二输出信号。本发明提供的动态比较器可在高速应用下快速实现低功耗动态锁存功能。

主权项

1.一种高速低功耗的动态比较器，其特征在于，包括前置放大电路A和再生锁存电路B；前置放大电路A包括时钟输入端、第一差分信号输入端、第二差分信号输入端、输出节点FN和输出节点FP；时钟输入端用于输入时钟信号CLK，第一差分信号输入端和第二差分信号输入端分别用于接入第一差分输入信号VIP和第二差分输入信号VIN；前置放大电路A连接直流电源，输出节点FN合成直流电源的输出电压VDD和第一差分输入信号VIP以输出第一差分输出信号VFN，输出节点FP合成直流电源的输出电压VDD和第二差分输入信号VIN以输出第二差分输出信号VFP；再生锁存电路B与前置放大电路A的输出节点FN和输出节点FP连接，其可用于对第一差分输出信号VFN和第二差分输出信号VFP进行锁存，并输出第一输出信号VOP和第二输出信号VON；所述高速低功耗的动态比较器根据时钟输入端输入的时钟信号CLK具有两种状态：第一状态下，第一差分输出信号VFN、第二差分输出信号VFP、第一输出信号VOP和第二输出信号VON均处于复位状态；第二状态下，再生锁存电路B对第一差分输出信号VFN和第二差分输出信号VFP进行锁存，并输出第一输出信号VOP和第二输出信号VON；前置放大电路A包括：输入模块、时钟复位模块、交叉耦合模块和尾电流模块；输出节点FN和输出节点FP通过输入模块分别连接第一差分信号输入端和第二差分信号输入端；输出节点FN和输出节点FP通过串联的输入模块和尾电流模块连接直流电源，尾电流模块与时钟输入端连接并由时钟信号CLK控制其通断；第一差分输出信号VFN可通过交叉耦合模块控制输出节点FP对地导通或断开以控制第二差分输出信号VFP拉低到地，第二差分输出信号VFP可通过交叉耦合模块控制输出节点FN对地导通或断开以控制第一差分输出信号VFN拉低到地；输出节点FN和输出节点FP均通过时钟复位模块接地，时钟复位模块与时钟输入端连接并由时钟信号CLK控制其通断；第一状态下，尾电流模块断路，时钟复位模块导通，第一差分输出信号VFN和第二差分输出信号VFP复位；第二状态下，尾电流模块导通，时钟复位模块断路，第一差分输出信号VFN根据直流电源的输出电压VDD和第一差分输入信号VIP升降，第二差分输出信号VFP根据直流电源的输出电压VDD和第二差分输入信号VIN升降；交叉耦合模块包括第一通断元件和第二通断元件，输出节点FN和输出节点FP分别通过第一通断元件和第二通断元件接地，输出节点FN与第二通断元件连接并通过第一差分输出信号VFN控制第二通断元件工作状态，输出节点FP与第一通断元件连接并通过第二差分输出信号VFP控制第一通断元件工作状态；尾电流模块采用PMOS管Mt，其源极连接直流电源，其栅极连接时钟输入端，其漏极连接输入模块；再生锁存电路B包括：第一控制模块、第二控制模块和交叉耦合反相器；第一控制模块、第二控制模块和交叉耦合反相器均与直流电源连接；输出节点FN和输出节点FP分别通过第一控制模块和第二控制模块连接交叉耦合反相器，第一控制模块和交叉耦合反相器之间设有输出端OP用于输出第一输出信号VOP，第二控制模块和交叉耦合反相器之间设有输出端ON用于输出第二输出信号VON；再生锁存电路B为完全对称结构；第一控制模块包括MOS管M7、MOS管M13和MOS管M15，第二控制模块包括MOS管M8、MOS管M14和MOS管M16，交叉耦合反相器包括MOS管M9、MOS管M10、MOS管M11和MOS管M12；其中，MOS管M7、MOS管M8、MOS管M9和MOS管M10均为NMOS管；MOS管M11和MOS管M12、MOS管M13、MOS管M14、MOS管M15、MOS管M16为PMOS管，且源极均连接直流电源；交叉耦合反相器中设有节点COP和节点CON，节点COP分别连接MOS管M11的漏极、MOS管M9的漏极、MOS管M10的栅极和MOS管M12的栅极；节点CON分别连接MOS管M12的漏极、MOS管M10的漏极、MOS管M11的栅极和MOS管M9的栅极；输出节点FN分别连接MOS管M7的栅极、MOS管M13的栅极和MOS管M15的栅极，输出端OP分别连接MOS管M7的漏极、MOS管M15的漏极和MOS管M9的源极；MOS管M7的源极接地，MOS管M13的漏极连接节点COP；输出节点FP分别连接MOS管M8的栅极、MOS管M14的栅极和MOS管M16的栅极，输出端ON分别连接MOS管M8的漏极、MOS管M16的漏极和MOS管M10的源极；MOS管M8的源极接地，MOS管M14的漏极连接节点CON。