專利名稱：用于具有大動(dòng)態(tài)范圍的軌條對(duì)軌條比較器的偏移校準(zhǔn)及精度磁滯的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及軌條對(duì)軌條比較器，且更特定地說，本發(fā)明涉及用于具有大動(dòng)態(tài)范圍的軌條對(duì)軌條比較器的偏移校準(zhǔn)及精度磁滯。
背景技術(shù)：
一種軌條對(duì)軌條比較器輸入級(jí)具有兩種類型的差動(dòng)對(duì)，必須分開地對(duì)所述兩種差動(dòng)對(duì)進(jìn)行偏移校準(zhǔn)。因?yàn)檐墬l對(duì)軌條比較器輸入級(jí)的Gm(跨導(dǎo))隨輸入共模電壓而變化，所以此要求使將精度磁滯加到軌條對(duì)軌條比較器復(fù)雜化。由于磁滯電壓變成一個(gè)變量，尤其當(dāng)輸入共模電壓在電壓軌條的中間附近時(shí)，磁滯變成任一軌條(例如，Vdd或共同點(diǎn)(接地))附近的值的一半。

發(fā)明內(nèi)容
通過追蹤軌條對(duì)軌條比較器輸入級(jí)的Gm(跨導(dǎo))改變且使用所述信息產(chǎn)生磁滯電壓而解決上述問題且實(shí)現(xiàn)其它及進(jìn)一步的利益。根據(jù)本發(fā)明的教示，一種兩級(jí)方法可用于增加磁滯到第二級(jí)。所述軌條對(duì)軌條比較器的第一級(jí)大體上以單位增益進(jìn)行操作。所述軌條對(duì)軌條比較器的第二級(jí)操作為具有磁滯的一規(guī)則高增益放大器。額外電路追蹤所述第一級(jí)的Gm(跨導(dǎo))改變，以使第二級(jí)磁滯對(duì)所述第一級(jí)處的所述輸入共模電壓不敏感。這也使得更容易產(chǎn)生一可編程磁滯，所述磁滯對(duì)所有輸入電壓值都是準(zhǔn)確的。根據(jù)本發(fā)明的一特定示范性實(shí)施例，軌條對(duì)軌條比較器包括第一級(jí)差動(dòng)放大器，其具有差動(dòng)輸入端及差動(dòng)輸出端，所述第一級(jí)差動(dòng)放大器具有共模輸入偏移校準(zhǔn)；第二級(jí) 差動(dòng)放大器，其具有耦合到第一級(jí)差動(dòng)放大器的差動(dòng)輸出端的差動(dòng)輸入端及用于供應(yīng)第一邏輯電平及第二邏輯電平的一數(shù)字輸出端，所述第一邏輯電平及第二邏輯電平取決于第一級(jí)差動(dòng)放大器的差動(dòng)輸入端處的差動(dòng)電壓的值；共模電壓追蹤電路，其耦合到第一級(jí)差動(dòng)放大器；及磁滯控制電路，其耦合到第二級(jí)差動(dòng)放大器及共模電壓追蹤電路，其中磁滯控制電路獨(dú)立于第一級(jí)差動(dòng)放大器的差動(dòng)輸入端處的共模電壓而控制第二級(jí)差動(dòng)放大器的磁滯。根據(jù)本發(fā)明的另一特定示范性實(shí)施例，軌條對(duì)軌條比較器包括差動(dòng)放大器，其具有差動(dòng)輸入端及用于供應(yīng)第一邏輯電平及第二邏輯電平的數(shù)字輸出端，所述第一邏輯電平及第二邏輯電平取決于差動(dòng)放大器的差動(dòng)輸入端處的差動(dòng)電壓的值，所述差動(dòng)放大器具有共模輸入偏移校準(zhǔn)；共模電壓追蹤電路，其耦合到所述差動(dòng)放大器；及磁滯控制電路，其耦合到所述差動(dòng)放大器及所述共模電壓追蹤電路，其中所述磁滯控制電路獨(dú)立于所述差動(dòng)放大器的差動(dòng)輸入端處的共模電壓而控制差動(dòng)放大器的磁滯。


參考結(jié)合隨附圖式做出的以下描述可獲得對(duì)本發(fā)明的更完整的理解，其中
圖I解釋說明根據(jù)本發(fā)明的特定示范性實(shí)施例的兩級(jí)軌條對(duì)軌條比較器的示意框圖；圖2解釋說明圖I的兩級(jí)軌條對(duì)軌條比較器的第一級(jí)的更詳細(xì)的示意圖；圖3解釋說明圖I的兩級(jí)軌條對(duì)軌條比較器的第二級(jí)及磁滯控制的更詳細(xì)的示意圖；圖4解釋說明圖I的兩級(jí)軌條對(duì)軌條比較器的共模電壓追蹤電路的更詳細(xì)的示意圖；圖5解釋說明根據(jù)本發(fā)明的另一特定示范性實(shí)施例的單級(jí) 軌條對(duì)軌條比較器的示意框圖；及圖6及7解釋說明圖5的單級(jí)軌條對(duì)軌條比較器的單一差動(dòng)輸入級(jí)、共模電壓追蹤電路及磁滯控制的更詳細(xì)的示意圖。雖然本發(fā)明易經(jīng)受各種修改及替代形式，但其特定示范性實(shí)施例已在圖式中予以展示且在本文予以詳細(xì)描述。然而，應(yīng)了解特定示范性實(shí)施例的本文描述并不希望將本發(fā)明限制于本文揭示的特定形式，相反，本發(fā)明涵蓋隨附權(quán)利要求書中定義的所有修改及等效物。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在參考圖式，示意性說明特定示范性實(shí)施例的細(xì)節(jié)。圖式中相同的元件將由相同的數(shù)字表示，且類似的元件將由具有不同小寫字母詞尾的相同數(shù)字表示。參考圖1，其描述的是根據(jù)本發(fā)明的特定示范性實(shí)施例的兩級(jí)軌條對(duì)軌條比較器的示意框圖。一般由數(shù)字100表示的兩級(jí)軌條對(duì)軌條比較器包括第一級(jí)102、第二級(jí)104、共模電壓追蹤電路106及磁滯控制108。第一級(jí)102具有差動(dòng)輸入端114，差動(dòng)輸入端114連接到將電流饋送到二極管式連接的負(fù)載的差動(dòng)輸入對(duì)(圖2)。第二級(jí)104接收來自第一級(jí)102的差動(dòng)輸出信號(hào)(輸出I及輸出2)且將此輸出信號(hào)放大為足以驅(qū)動(dòng)反相門110，繼而驅(qū)動(dòng)反相門112。偏移校準(zhǔn)在第一級(jí)102的N溝道及P溝道差動(dòng)對(duì)(圖2)中的每一者中實(shí)施為源極退化電阻器梯。尾電流流過多路復(fù)用器，使得所述多路復(fù)用器中的開關(guān)的串聯(lián)電阻不影響偏移校準(zhǔn)。通過將尾電流的一小部分作為正反饋電流加到第二級(jí)104的差動(dòng)對(duì)而在第二級(jí)104中實(shí)施磁滯。因?yàn)槿Q于反相門110及112的邏輯狀態(tài)(取決于第二級(jí)104的輸出邏輯狀態(tài))，相同電流流過所述多路復(fù)用器，所以可確保所述磁滯的對(duì)稱性。所述磁滯電流利用共模電壓追蹤電路106追蹤第一級(jí)102的Gm(跨導(dǎo))改變。這允許第二級(jí)104的磁滯對(duì)差動(dòng)輸入端114處的輸入共模電壓的值大體上不敏感。參考圖2，其描述圖I的所述兩級(jí)軌條對(duì)軌條比較器的所述第一級(jí)的更詳細(xì)的示意圖。第一級(jí)102包括一低增益(例如，單位增益)級(jí)，所述低增益級(jí)具有P溝道晶體管(例如，金屬氧化物半導(dǎo)體(MOS)晶體管)220及222，所述晶體管可在輸入共模電壓范圍的下半?yún)^(qū)操作；及N溝道晶體管(例如，金屬氧化物半導(dǎo)體(MOS)晶體管)224及226，所述晶體管可在輸入共模電壓范圍的上半?yún)^(qū)操作。有一重疊區(qū)域，在所述重疊區(qū)域中P溝道晶體管對(duì)220及222與N溝道晶體管對(duì)224及226兩者均操作?？衫肞溝道晶體管220與222的源極之間的可調(diào)整電阻器網(wǎng)絡(luò)228及N溝道晶體管224與226的源極之間的可調(diào)整電阻器網(wǎng)絡(luò)230來實(shí)施偏移校準(zhǔn)。因?yàn)榭烧{(diào)整電阻器網(wǎng)絡(luò)228用于P溝道晶體管對(duì)220及222，且可調(diào)整電阻器網(wǎng)絡(luò)230用于N溝道晶體管對(duì)224及226，所以可調(diào)整電阻器網(wǎng)絡(luò)228及230中的每一者將獨(dú)立地使來自輸入對(duì)(P溝道晶體管220與222及N溝道晶體管224與226)的偏移貢獻(xiàn)為零。因此，在所述晶體管之間無任何誤差或相互作用的情況下可校正偏移電壓的共模依賴性。結(jié)合P溝道晶體管對(duì)220及222使用電流源232，且結(jié)合N溝道晶體管對(duì)224及226使用電流源234。參考圖3，其描述圖I的所述兩級(jí)軌條對(duì)軌條比較器的第二級(jí)及磁滯控制的更詳細(xì)的示意圖。第二級(jí)104包括輸入對(duì)N溝道晶體管(例如，金屬氧化物半導(dǎo)體(MOS)晶體管)378與380及到單端輸出P溝道晶體管374及376的差動(dòng)輸入端。將磁滯加到具有N溝道晶體管420的此第二級(jí)104，N溝道晶體管通過開關(guān)422或開關(guān)424注入磁滯電流Ihyst到第二級(jí)104中，開關(guān)422或開關(guān)424配置為多路復(fù)用器且由反相門110及112的輸出狀態(tài)控制。所述磁滯電流Ihyst是來自圖4中展示的電路的尾電流I的一小部分的鏡像。參考圖4，其描述圖I的所述兩級(jí)軌條對(duì)軌條比較器的所述共模電壓追蹤電路的更詳細(xì)的示意圖。共模電壓追蹤電路106包括P溝道晶體管408與410作為一個(gè)差動(dòng)輸入對(duì)及N溝道晶體管412與414作為第二差動(dòng)輸入對(duì)。此兩個(gè)差動(dòng)輸入對(duì)分別復(fù)制P溝道晶體管輸入對(duì)220與222及N溝道晶體管輸入對(duì)224與226的操作。共模電壓追蹤電路106將獨(dú)立電流產(chǎn)生供應(yīng)到圖3中展示的磁滯控制108。磁滯控制108使用I2作為到所述第二級(jí)104的差動(dòng)輸入對(duì)(N溝道晶體管378及380)的正反饋電流。因此所述磁滯電流Ihyst利用所述第一級(jí)102的所述共模輸入對(duì)(P溝道晶體管220與222及N溝道晶體管224與226)的共模追蹤電流1汴12來追蹤輸入級(jí)102的Gm (跨導(dǎo))。參考圖5，其描述根據(jù)本發(fā)明另一特定示范性實(shí)施例的單級(jí)軌條對(duì)軌條比較器的示意框圖。一般由數(shù)字500表示的單級(jí)軌條對(duì)軌條比較器包括差動(dòng)輸入單級(jí)502、共模電壓追蹤電路506及磁滯控制508。參考圖6及7，其描述圖5的所述單級(jí)軌條對(duì)軌條比較器的差動(dòng)輸入單級(jí)、共模電壓追蹤電路及磁滯控制的更詳細(xì)的示意圖。差動(dòng)輸入單級(jí)502包括P溝道晶體管(例如，金屬氧化物半導(dǎo)體(MOS)晶體管)620及622，所述晶體管可在輸入共模電壓范圍的下半?yún)^(qū)操作；及N溝道晶體管(例如，金屬氧化物半導(dǎo)體(MOS)晶體管)624及626，所述晶體管可在輸入共模電壓范圍的上半?yún)^(qū)操作。有一重疊區(qū)域，在所述重疊區(qū)域中P溝道晶體管對(duì)620及622與所述N溝道晶體管對(duì)624及626兩者均操作。可利用P溝道晶體管620與622的源極之間的可調(diào)整電阻器網(wǎng)絡(luò)628及N溝道晶體管624與626的源極之間的可調(diào)整電阻器網(wǎng)絡(luò)630實(shí)施偏移校準(zhǔn)。因?yàn)榭烧{(diào)整電阻器網(wǎng)絡(luò)628用于P溝道晶體管對(duì)620及622，且可調(diào)整電阻器網(wǎng)絡(luò)630用于N溝道晶體管對(duì)624及626，所以可調(diào)整電阻器網(wǎng)絡(luò)628及630中的每一者將獨(dú)立地使來自輸入對(duì)(P溝道晶體管620與622及N溝道晶體管624與626)的偏移貢獻(xiàn)為零。因此，在所述晶體管之間無任何誤差或相互作用的情況下可校正偏移電壓的共模依賴性。結(jié)合P溝道晶體管對(duì)620及622使用流過電流鏡晶體管634的電流源632，且結(jié)合N溝道晶體管對(duì)624及626使用流過電流鏡晶體管656的電流源662。利用磁滯控制508將磁滯加到單級(jí)502。磁滯控制508包括差動(dòng)輸入對(duì)P溝道晶體管638及640、差動(dòng)輸入對(duì)N溝道晶體管650及652、多路復(fù)用器開關(guān)642到648及電流鏡晶體管654。類似于上文描述的所述兩級(jí)比較器100的操作，電流鏡晶體管654跟隨流過晶體管656的尾電流。雖然已參考本發(fā)明的示范性實(shí)施例描繪、描述且定義本發(fā)明的實(shí)施例，但此參考并不暗示對(duì)本發(fā)明的限制，且不會(huì)推導(dǎo)出此限制。了解有關(guān)技術(shù)且受益于本發(fā)明的一般技術(shù)者將了解，揭示的主旨在形式及功能上可具有相當(dāng)?shù)男薷?、變更及等效物。本發(fā)明的描繪 并描述的實(shí)施例僅是實(shí)例且并非本發(fā)明的詳盡范圍。
權(quán)利要求
1.ー種軌條對(duì)軌條比較器，其包括 第一級(jí)差動(dòng)放大器，其具有差動(dòng)輸入端及差動(dòng)輸出端，所述第一級(jí)差動(dòng)放大器具有共模輸入偏移校準(zhǔn)； 第二級(jí)差動(dòng)放大器，其具有耦合到所述第一級(jí)差動(dòng)放大器的所述差動(dòng)輸出端的差動(dòng)輸入端及用于供應(yīng)第一邏輯電平及第ニ邏輯電平的數(shù)字輸出端，所述第一邏輯電平及所述第ニ邏輯電平取決于所述第一級(jí)差動(dòng)放大器的所述差動(dòng)輸入端處的差動(dòng)電壓的值； 共模電壓追蹤電路，其耦合到所述第一級(jí)差動(dòng)放大器；及 磁滯控制電路，其耦合到所述第二級(jí)差動(dòng)放大器及所述共模電壓追蹤電路，其中所述磁滯控制電路獨(dú)立于所述第一級(jí)差動(dòng)放大器的所述差動(dòng)輸入端處的所述共模電壓而控制 所述第二級(jí)差動(dòng)放大器的磁滯。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的軌條對(duì)軌條比較器，其中所述第一級(jí)差動(dòng)放大器包括P溝道晶體管對(duì)及N溝道晶體管對(duì)，其中所述P溝道晶體管對(duì)及所述N溝道晶體管對(duì)具有獨(dú)立的共模輸入偏移校準(zhǔn)調(diào)整。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的軌條對(duì)軌條比較器，其中所述獨(dú)立的共模輸入偏移校準(zhǔn)調(diào)整包括連接在所述P溝道晶體管對(duì)的源極之間的第一偏移校準(zhǔn)電位計(jì)及連接在所述N溝道晶體管對(duì)的源極之間的第二偏移校準(zhǔn)電位計(jì)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的軌條對(duì)軌條比較器，其中所述共模電壓追蹤電路將所述第一級(jí)差動(dòng)放大器的尾電流的一部分供應(yīng)到所述磁滯控制電路，借此所述磁滯控制電路追蹤所述第一級(jí)差動(dòng)放大器的跨導(dǎo)，以提供所述第二級(jí)差動(dòng)放大器的獨(dú)立的磁滯。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的軌條對(duì)軌條比較器，其中所述磁滯控制電路使用所述尾電流的所述部分作為到所述第二級(jí)差動(dòng)放大器的差動(dòng)輸入晶體管對(duì)的正反饋電流。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的軌條對(duì)軌條比較器，其中所述尾電流的所述部分通過ー對(duì)多路復(fù)用器開關(guān)供應(yīng)到所述第二級(jí)差動(dòng)放大器，所述對(duì)多路復(fù)用器開關(guān)由所述第二級(jí)差動(dòng)放大器的輸出邏輯狀態(tài)控制。
7.—種軌條對(duì)軌條比較器，其包括 差動(dòng)放大器，其具有差動(dòng)輸入端及用于供應(yīng)第一邏輯電平及第ニ邏輯電平的數(shù)字輸出端，所述第一邏輯電平及所述第二邏輯電平取決于所述差動(dòng)放大器的所述差動(dòng)輸入端處的差動(dòng)電壓的值，所述差動(dòng)放大器具有共模輸入偏移校準(zhǔn)； 共模電壓追蹤電路，其耦合到所述差動(dòng)放大器；及 磁滯控制電路，其耦合到所述差動(dòng)放大器及所述共模電壓追蹤電路，其中所述磁滯控制電路獨(dú)立于所述差動(dòng)放大器的所述差動(dòng)輸入端處的所述共模電壓而控制所述差動(dòng)放大器的磁滯。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的軌條對(duì)軌條比較器，其中所述差動(dòng)放大器包括P溝道晶體管對(duì)及N溝道晶體管對(duì)，其中所述P溝道晶體管對(duì)及所述N溝道晶體管對(duì)具有獨(dú)立的共模輸入偏移校準(zhǔn)調(diào)整。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的軌條對(duì)軌條比較器，其中所述獨(dú)立的共模輸入偏移校準(zhǔn)調(diào)整包括連接在所述P溝道晶體管對(duì)的源極之間的第一偏移校準(zhǔn)電位計(jì)及連接在所述N溝道晶體管對(duì)的源極之間的第二偏移校準(zhǔn)電位計(jì)。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的軌條對(duì)軌條比較器，其中所述共模電壓追蹤電路將所述差動(dòng)放大器的尾電流的一部分供應(yīng)到所述磁滯控制電路，借此所述磁滯控制電路追蹤所述差動(dòng)放大器的跨導(dǎo)，以提供所述差動(dòng)放大器的獨(dú)立的磁滯。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的軌條對(duì)軌條比較器，其中所述磁滯控制電路使用所述尾電流的所述部分作為到所述差動(dòng)放大器的另ー差動(dòng)輸入晶體管對(duì)的正反饋電流。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的軌條對(duì)軌條比較器，其中所述尾電流的所述部分通過多路復(fù)用器開關(guān)對(duì)供應(yīng)到所述差動(dòng)放大器，所述多路復(fù)用器開關(guān)對(duì)由所述差動(dòng)放大器的輸出邏輯狀態(tài)控制。
全文摘要
一種具有輸入級(jí)的軌條對(duì)軌條比較器追蹤所述輸入級(jí)的Gm(跨導(dǎo))改變，所述輸入級(jí)具有獨(dú)立的正及負(fù)差動(dòng)電壓偏移補(bǔ)償。通過追蹤所述輸入級(jí)的Gm(跨導(dǎo))改變，所述軌條對(duì)軌條比較器的磁滯變得對(duì)輸入共模電壓不敏感。一種兩級(jí)軌條對(duì)軌條比較器可用于將磁滯加到第二級(jí)。所述兩級(jí)軌條對(duì)軌條比較器的第一級(jí)大體上以單位增益進(jìn)行操作。所述兩級(jí)軌條對(duì)軌條比較器的所述第二級(jí)起具有磁滯的規(guī)則高增益放大器的作用。額外電路追蹤所述第一級(jí)的Gm(跨導(dǎo))改變，以使所述第二級(jí)磁滯對(duì)所述第一級(jí)處的所述輸入共模電壓不敏感。這也使得更容易產(chǎn)生一可編程磁滯，所述磁滯對(duì)所有輸入電壓值都是準(zhǔn)確的。
文檔編號(hào)H03F3/45GK102783026SQ201180012121
公開日2012年11月14日 申請(qǐng)日期2011年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月17日
發(fā)明者阿尼魯達(dá)·巴沙爾 申請(qǐng)人:密克羅奇普技術(shù)公司