一种高摆率高增益比较器制造技术

本发明专利技术公开了一种高摆率高增益比较器，包括电源接入端口、接地端口、输入级电路和输出级电路；所述输入级电路控制其第一同相输出端输出高电平而第一反相输出端输出低电平，并控制其第一反相输出端输出高电平而第一同相输出端输出低电平；在其第二同相输入端接收高电平时，控制输出端输出高电平，并在所述其第二反相输入端接收到高电平时，控制输出端输出低电平，从而使输出端口输出所述高摆率高增益比较器的比较结果。本发明专利技术的高摆率高增益比较器结构简单，可实现全集成化，且占用芯片面积较小，降低了生产成本。由于没有静态直流工作电流，大大降低了直流待机功耗，增加了如移动电池等供电设备的使用寿命。

High slew rate high gain comparator

The invention discloses a high slew rate high gain comparator, including power access port, grounding port, input circuit and output circuit; the input circuit to control the output end of the first phase of high level output and the first inverting output low, and control the first inverting output high level the first phase of the output low; in the second non inverting input receiving the high level control output high level, and in the second the inverting input terminal receives a high level control, the output low, compared the high slew rate high gain comparator so that the output port output the. The invention has the advantages of simple structure, high efficiency, high rate of swing, low cost, low cost and high cost. Due to the absence of quiescent DC operating current, the DC standby power consumption is greatly reduced, and the service life of power supply equipment, such as mobile battery, is increased.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电子电路
，具体涉及一种高摆率高增益比较器。
技术介绍
比较器是将一个模拟电压信号与一个基准电压相比较的电路。对于比较器，我们既希望具有较高的增益，同时又希望其压摆率较大（非线性速度较快），从而降低传输延迟。但是传统的比较器中，由于有尾电流的存在，故转换速率（压摆率）受到尾电流的限制，所以传统的比较器在耗不变的前提下不仅增益有限，且压摆率也较小，导致其速度有限。
技术实现思路
为解决现有技术中存在的缺陷，本专利技术提供了一种高摆率高增益比较器，该比较器不仅能够提高小信号增益，而且能够提高压摆率。为实现上述专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：一种高摆率高增益比较器，包括电源接入端口、接地端口、输入级电路和输出级电路；所述输入级电路为第一级全差分比较器电路，用于在其第一同相输入端的电压大于其第一反相输入端的电压时，控制其第一同相输出端输出高电平而第一反相输出端输出低电平；以及在其第一同相输入端的电压小于其第一反相输入端的电压时，控制其第一反相输出端输出高电平而第一同相输出端输出低电平；所述输出级电路为第二级比较器电路，用于把第一级比较器的差分输出转换成单端输出，在其第二同相输入端接收高电平时，控制输出端输出高电平，并在所述其第二反相输入端接收到高电平时，控制输出端输出低电平。从而使所述高摆率高增益比较器的输出端口输出所述高摆率高增益比较器的比较结果。进一步的，所述输入级电路包括第一NMOS管、第二NMOS管、第一PMOS管、第二PMOS管、第四PMOS管、第三PMOS管以及第一同相输入端、第一反相输入端、第一同相输出端和第一反相输出端；所述输出级电路包括第三NMOS管、第四NMOS管、第五PMOS管、第六PMOS管以及第二同相输入端、第二反相输入端和输出端，所述输出端即为所述高摆率高增益比较器的输出端。更进一步，所述第一NMOS管和第二NMOS管构成输入对管，所述第一PMOS管和第二PMOS管为二极管连接的负载管，所述第四PMOS管和第三PMOS管构成交叉耦合对负载；所述第四PMOS管的宽长比小于第一PMOS管的宽长比，所述第三PMOS管的宽长比小于第二PMOS管的宽长比。这样当电路处于小信号放大时，能够提高增益。而且该比较器没有尾电流，不仅能够简化设计，提高集成度，而且其压摆率不会受到尾电流的限制，故可以明显增大压摆率，从而减小传输延迟。本专利技术的一种高摆率高增益比较器，在工作时，由于没有尾电流源，所以其没有直流静态功耗；同时由于没有尾电流，所以该比较器的压摆率不会受到尾电流的限制，可以达到很高的压摆率；且其交流小信号的电压增益可以通过调节第一PMOS管（第二PMOS管）的宽长比以及第四PMOS管（第三PMOS管）的宽长比的比值来调整增益，使其小信号增益达到很大。本专利技术的高摆率高增益比较器结构简单，可实现全集成化，且占用芯片面积较小，降低了生产成本。由于没有静态直流工作电流，大大降低了直流待机功耗，增加了如移动电池等供电设备的使用寿命。附图说明图1为本专利技术的高摆率高增益比较器电路图；图2为输出级电路的信号等效电路图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步说明。应该清楚，附图中所描述的本专利技术的具体实施例仅为说明本专利技术用，其并非按实际尺寸和比例严格绘制。因此，本申请中的附图不应解释为对本专利技术的任何限制。如图1所示，本专利技术的一种高摆率高增益比较器，包括电源接入端口VDD、接地端口高GND、输入级电路和输出级电路输入级电路为第一级全差分比较器电路，包括第一NMOS管NM1、第二NMOS管NM2、第一PMOS管PM1、第二PMOS管PM2、第四PMOS管PM4、第三PMOS管PM3以及第一同相输入端V+、第一反相输入端V-、第一同相输出端Vo1+和第一反相输出端Vo1-。输入级电路用于在其第一同相输入端V+的电压大于其第一反相输入端V-的电压时，控制其第一同相输出端Vo1+输出高电平而第一反相输出端Vo1-输出低电平；以及在其第一同相输入端V+的电压小于其第一反相输入端V-的电压时，控制其第一反相输出端Vo1-输出高电平而第一同相输出端Vo1+输出低电平。输出级电路为第二级比较器电路，包括第三NMOS管、第四NMOS管、第五PMOS管、第六PMOS管以及第二同相输入端Vo1+、第二反相输入端Vo1-和输出端Vo，输出端即为高摆率高增益比较器的输出端。输出级电路用于把第一级比较器的差分输出转换成单端输出，在其第二同相输入端Vo1+接收高电平时，控制输出端Vo输出高电平，并在其第二反相输入端Vo1-接收到高电平时，控制输出端Vo输出低电平。从而使高摆率高增益比较器的输出端口输出高摆率高增益比较器的比较结果。需要说明的是，第一NMOS管NM1和第二NMOS管NM2构成输入对管，第一PMOS管PM1和第二PMOS管PM2为二极管连接的负载管，第四PMOS管PM4和第三PMOS管PM3构成交叉耦合对负载。图中，第四PMOS管PM4的宽长比小于第一PMOS管PM1的宽长比，第三PMOS管PM3的宽长比小于第二PMOS管PM2的宽长比。这样当电路处于小信号放大时，能够提高增益。而且该比较器没有尾电流，不仅能够简化设计，提高集成度，而且其压摆率不会受到尾电流的限制，故可以明显增大压摆率，从而减小传输延迟。图1中第一级比较器电路的小信号等效电路如图2所示。其中第一NMOS管NM1和第二NMOS管NM2的尺寸一样，第一PMOS管PM1和第二PMOS管PM2的尺寸一样，第三PMOS管PM3和第四PMOS管PM4的尺寸一样。在图2中利用节点电流法可得：（1）（2）用式（1）减去式（2）得：（3）又因为第一NMOS管NM1和第二NMOS管NM2的尺寸一样，第一PMOS管PM1和第二PMOS管PM2的尺寸一样，第三PMOS管PM3和第四PMOS管PM4的尺寸一样。即，和，所以有：（4）所以第一级比较器的小信号增益为：（5）由于第四PMOS管PM4的宽长比小于第一PMOS管PM1的宽长比，第三PMOS管PM3的宽长比小于第二PMOS管PM2的宽长比，即。所以小信号增益大于零，可以通过调节第一PMOS管（第二PMOS管）的宽长比以及第四PMOS管（第三PMOS管）的宽长比来调整增益，若当和比较接近时，可获得非常大的增益。在第一级比较器进入大信号放大比较状态时，由于第一级比较器没有尾电流，故此时的大信号压摆率就不会受到尾电流的限制（），可获得比较可观的大信号压摆率。具体控制方法为，当第一同相输入端V+从无穷小增加时，只要第一同相输入端V+小于第一反相输入端V-，则第一同相输出端Vo1+输出低电平，而第一反相输出端Vo1-输出高电平。此时，第二同相输入端为低电平，第二反相输入端输入高电平，从而使得第二级输出端输出低电平。随着第一同相输入端V+继续增加，当且仅当第一同相输入端V+大于第一反相输入端V-时，第一同相输出端Vo1+输出高电平，而第一反相输出端Vo1-输出低电平。此时，第二同相输入端为高电平，第二反相输入端输入低电平，从而使得第二级输出端输出高电平。输出实现有低电平到高电平的翻转，从而实现对输入比较结果的输出。反之，当第一同相输入端V+从无穷大减小时，只要第一同相输入端V+大于第一反相输入端V-，则第一同相输出端Vo1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高摆率高增益比较器，其特征在于，包括电源接入端口、接地端口、输入级电路和输出级电路；所述输入级电路为第一级全差分比较器电路，用于在其第一同相输入端的电压大于其第一反相输入端的电压时，控制其第一同相输出端输出高电平而第一反相输出端输出低电平；以及在其第一同相输入端的电压小于其第一反相输入端的电压时，控制其第一反相输出端输出高电平而第一同相输出端输出低电平；所述输出级电路为第二级比较器电路，用于把第一级比较器的差分输出转换成单端输出，在其第二同相输入端接收高电平时，控制输出端输出高电平，并在所述其第二反相输入端接收到高电平时，控制输出端输出低电平。

【技术特征摘要】
1.一种高摆率高增益比较器，其特征在于，包括电源接入端口、接地端口、输入级电路和输出级电路；所述输入级电路为第一级全差分比较器电路，用于在其第一同相输入端的电压大于其第一反相输入端的电压时，控制其第一同相输出端输出高电平而第一反相输出端输出低电平；以及在其第一同相输入端的电压小于其第一反相输入端的电压时，控制其第一反相输出端输出高电平而第一同相输出端输出低电平；所述输出级电路为第二级比较器电路，用于把第一级比较器的差分输出转换成单端输出，在其第二同相输入端接收高电平时，控制输出端输出高电平，并在所述其第二反相输入端接收到高电平时，控制输出端输出低电平。2.根据权利要求1所述的高摆率高增益比较器，其特征在于，所述输...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄嵩人，易峰，李经珊，
申请(专利权)人：江苏进睿芯电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32