專利名稱：高速比較器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種比較器，尤指一種增益不隨工藝而變化的高速比較器。
背景技術(shù)：
隨著現(xiàn)代通訊技術(shù)和信號處理技術(shù)的發(fā)展，越來越多的模擬信號需要轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號進(jìn)行處理，因此對高速高精度的模數(shù)轉(zhuǎn)換器提出了更高的要求。但在超高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器中，高速高精度比較器的設(shè)計(jì)是整個設(shè)計(jì)的難點(diǎn)和瓶頸?，F(xiàn)有的高速比較器的結(jié)構(gòu)包括多級開環(huán)比較器、鎖存比較器、動態(tài)鎖存比較器和預(yù)放大鎖存比較器。在現(xiàn)有的高速比較器電路中，其增益往往會隨著工藝的變化而變化，且由于受到運(yùn)放帶寬的限制，高速比較器的速度很難達(dá)到(^ps (百萬比特每秒)。
發(fā)明內(nèi)容鑒于以上內(nèi)容，有必要提供一種增益不隨工藝而變化的高速比較器。一種高速比較器，包括一第一開關(guān)元件、一第二開關(guān)元件、一第三開關(guān)元件、一與所述第一開關(guān)元件相連的第一電阻、一與所述第二開關(guān)元件相連的第二電阻、一第三電阻、 一第四電阻及一第五電阻，所述第三電阻連接于所述第一開關(guān)元件與所述第三開關(guān)元件之間，所述第四電阻連接于所述第二開關(guān)元件與所述第三開關(guān)元件之間，所述第五電阻與所述第一電阻及所述第二電阻相連。優(yōu)選地，所述第一開關(guān)元件為一第一場效應(yīng)管，所述第二開關(guān)元件為一第二場效應(yīng)管，所述第三開關(guān)元件為一第三場效應(yīng)管。優(yōu)選地，所述第一場效應(yīng)管的柵極連接一第一輸入端，其漏極連接一第一輸出端及所述第一電阻的一端，其源級連接所述第三電阻的一端，所述第二場效應(yīng)管的柵極連接一第二輸入端，其漏極連接一第二輸出端及所述第二電阻的一端，其源級連接所述第四電阻的一端，所述第一輸入端與所述第二輸入端接收一對輸入的差分信號，所述第一輸出端及所述第二輸出端輸出一對差分信號。優(yōu)選地，所述第一電阻的另一端與所述第二電阻的另一端共同連接所述第五電阻的一端，所述第五電阻的另一端連接一電源端。優(yōu)選地，所述第三電阻的另一端與所述第四電阻的另一端共同連接所述第三場效應(yīng)管的漏極，所述第三場效應(yīng)管的柵極連接一電壓端，其源級連接一接地端。相對現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型高速比較器結(jié)構(gòu)簡單，增益不隨工藝變化而變化，只與場效應(yīng)管源漏兩端的電阻匹配度有關(guān)，同時其帶寬由比較器輸出電阻和下一級負(fù)載電容決定，可以做到GHz級。

圖1為本實(shí)用新型高速比較器較佳實(shí)施方式的電路圖。圖2為本實(shí)用新型高速比較器另一實(shí)施方式的電路圖。
具體實(shí)施方式
請參閱圖1，本實(shí)用新型高速比較器較佳實(shí)施方式包括一第一輸入端Vin+、一第二輸入端Vin-、一第一輸出端Vout+、一第二輸出端Vout-、一第一開關(guān)元件、一第二開關(guān)元件、一第三開關(guān)元件、一第一電阻R1、一第二電阻R2、一第三電阻R3、一第四電阻R4及一第五電阻R5。該第一輸入端Vin+及該第二輸入端Vin-用于接收輸入的一對差分信號，該第一輸出端Vout+及該第二輸出端Vout-用于接收輸出的一對差分信號。在本實(shí)施方式中，該第一開關(guān)元件為一第一場效應(yīng)管M1A，該第二開關(guān)元件為一第二場效應(yīng)管M1B，該第三開關(guān)元件為一第三場效應(yīng)管M3。該第一場效應(yīng)管M1A、該第二場效應(yīng)管MlB及該第三場效應(yīng)管M3均為N型場效應(yīng)管(NM0S)。在其他實(shí)施方式中，開關(guān)元件可根據(jù)需要變更為能夠?qū)崿F(xiàn)同樣功能的開關(guān)元件或電路。該高速比較器較佳實(shí)施方式的連接關(guān)系為該第一場效應(yīng)管MlA的柵極連接該第一輸入端Vin+，其漏極連接該第一輸出端Vout+及該第一電阻Rl的一端，其源級連接該第三電阻R3的一端。該第二場效應(yīng)管MlB的柵極連接該第二輸入端Vin-，其漏極連接該第二輸出端Vout-及該第二電阻R2的一端，其源級連接該第四電阻R4的一端。該第一電阻 Rl的另一端與該第二電阻R2的另一端共同連接該第五電阻R5的一端，該第五電阻R5的另一端連接一電源端VDD。該第三電阻R3的另一端與該第四電阻R4的另一端共同連接該第三場效應(yīng)管M3的漏極，該第三場效應(yīng)管M3的柵極連接一電壓端Vb，其源級連接一接地端 VSS。請參閱圖2，本實(shí)用新型高速比較器另一實(shí)施方式包括第一輸入端Vin+、第二輸入端Vin-、第一輸出端Vout+、第二輸出端Vout-、一第四開關(guān)元件、一第五開關(guān)元件、一第六開關(guān)元件、一第六電阻R6、一第七電阻R7、一第八電阻R8、一第九電阻R9及一第十電阻 RlO0該第一輸入端Vin+及該第二輸入端Vin-用于接收輸入的一對差分信號，該第一輸出端Vout+及該第二輸出端Vout-用于接收輸出的一對差分信號。在該另一實(shí)施方式中，該第四開關(guān)元件為一第四場效應(yīng)管M2A，該第五開關(guān)元件為一第五場效應(yīng)管M2B，該第六開關(guān)元件為一第六場效應(yīng)管M4。該第四場效應(yīng)管M2A、該第五場效應(yīng)管M2B及該第六場效應(yīng)管M4均為P型場效應(yīng)管(PMOS)。在其他實(shí)施方式中，開關(guān)元件可根據(jù)需要變更為能夠?qū)崿F(xiàn)同樣功能的開關(guān)元件或電路。該高速比較器另一實(shí)施方式的連接關(guān)系為該第四場效應(yīng)管M2A的柵極連接該第一輸入端Vin+，其源級連接該第六電阻R3的一端，其漏極連接該第一輸出端Vout+及該第八電阻R8的一端。該第五場效應(yīng)管M2B的柵極連接該第二輸入端Vin-，其源級連接該第七電阻R7的一端，其漏極連接該第二輸出端Vout-及該第九電阻R9的一端。該第六電阻R6 的另一端與該第七電阻R7的另一端共同連接該第六場效應(yīng)管M4的漏極，該第六場效應(yīng)管 M4的柵極連接一電壓端Vbp，其源級連接電源端VDD。該第八電阻R8的另一端與該第九電阻R9的另一端共同連接該第十電阻RlO的一端，該第十電阻RlO的另一端連接接地端VSS。以圖1的電路為例，該高速比較器較佳實(shí)施方式的工作原理分析如下1.增益推導(dǎo)在本實(shí)施方式中，假設(shè)Rl=R2=Rd，R3=R4=Rs，第一場效應(yīng)管M1A、第二場效應(yīng)管MlB 為輸入管，將該高速比較器進(jìn)行單邊等效，可求出其增益公式為[0022]Vout/Vin=-gm · ro · Rd/(Rd+Rs+ro · (l+(gm+gmb) · Rs))其中Vout代表輸出電壓，Vin代表輸入電壓，gm代表第一場效應(yīng)管MlA的跨導(dǎo)，gmb代表第二場效應(yīng)管MlB的跨導(dǎo)，ro代表小信號輸出電阻。通過適當(dāng)?shù)钠?，使?(gm+gmb) · Rs · ro)) Rd、Rs、ro,則增益公式可以簡化為Vout/Vin=-Rd/((1+ η) · Rs),其中 η =gmb/gm由上式可得，該高速比較器的增益只與Rd、Rs、gmb/gm有關(guān)，若不考慮襯偏效應(yīng)， 即MOS管源端與襯底短接，則增益公式可變?yōu)閂out/Vin=-Rd/Rs我們可以在版圖中將Rd、Rs進(jìn)行精確的匹配，則其增益就不再隨工藝變換，且與偏置電流也無關(guān)。2.帶寬分析假設(shè)輸出極點(diǎn)為Pout，令負(fù)載電容為Cout，則Pout=I/(Rd · Cout)一般情況下，Rd為5 IOkohm (千歐姆)，Cout為50fF (法拉乘以10的負(fù)15次方)， 則Pout=2 4GHz (千兆赫茲)。3.級聯(lián)該結(jié)構(gòu)單級增益不高，可通過級聯(lián)以獲得高增益，同時具備濾波效果。本實(shí)用新型高速比較器結(jié)構(gòu)簡單，增益不隨工藝變化而變化，只與場效應(yīng)管源漏兩端的電阻匹配度有關(guān)，同時其帶寬由比較器輸出電阻和下一級負(fù)載電容決定，可以做到 GHz 級。
權(quán)利要求1.一種高速比較器，其特征在于所述高速比較器包括一第一開關(guān)元件、一第二開關(guān)元件、一第三開關(guān)元件、一與所述第一開關(guān)元件相連的第一電阻、一與所述第二開關(guān)元件相連的第二電阻、一第三電阻、一第四電阻及一第五電阻，所述第三電阻連接于所述第一開關(guān)元件與所述第三開關(guān)元件之間，所述第四電阻連接于所述第二開關(guān)元件與所述第三開關(guān)元件之間，所述第五電阻與所述第一電阻及所述第二電阻相連。
2.如權(quán)利要求1所述的高速比較器，其特征在于所述第一開關(guān)元件為一第一場效應(yīng)管，所述第二開關(guān)元件為一第二場效應(yīng)管，所述第三開關(guān)元件為一第三場效應(yīng)管。
3.如權(quán)利要求2所述的高速比較器，其特征在于所述第一場效應(yīng)管的柵極連接一第一輸入端，其漏極連接一第一輸出端及所述第一電阻的一端，其源級連接所述第三電阻的一端，所述第二場效應(yīng)管的柵極連接一第二輸入端，其漏極連接一第二輸出端及所述第二電阻的一端，其源級連接所述第四電阻的一端，所述第一輸入端與所述第二輸入端接收一對輸入的差分信號，所述第一輸出端及所述第二輸出端輸出一對差分信號。
4.如權(quán)利要求3所述的高速比較器，其特征在于所述第一電阻的另一端與所述第二電阻的另一端共同連接所述第五電阻的一端，所述第五電阻的另一端連接一電源端。
5.如權(quán)利要求4所述的高速比較器，其特征在于所述第三電阻的另一端與所述第四電阻的另一端共同連接所述第三場效應(yīng)管的漏極，所述第三場效應(yīng)管的柵極連接一電壓端，其源級連接一接地端。
專利摘要一種高速比較器，包括一第一開關(guān)元件、一第二開關(guān)元件、一第三開關(guān)元件、一與所述第一開關(guān)元件相連的第一電阻、一與所述第二開關(guān)元件相連的第二電阻、一第三電阻、一第四電阻及一第五電阻，所述第三電阻連接于所述第一開關(guān)元件與所述第三開關(guān)元件之間，所述第四電阻連接于所述第二開關(guān)元件與所述第三開關(guān)元件之間，所述第五電阻與所述第一電阻及所述第二電阻相連。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單，且增益不隨工藝變化而變化。
文檔編號H03K5/24GK202014234SQ20112005390
公開日2011年10月19日 申請日期2011年3月3日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月3日
發(fā)明者范方平 申請人:四川和芯微電子股份有限公司