一种全动态比较器的失调电压校准电路制造技术

本发明专利技术涉及一种全动态比较器的失调电压校准电路，属于电子技术领域。该电路包括相互连接的比较器、失调电压校准逻辑模块和失调电压补偿模块。其中失调电压校准逻辑模块用于根据比较器的输出结果调节失调电压补偿模块二极管整列的开关；失调电压补偿模块则通过调节失调电压补偿模块二极管整列的开关，来补偿比较器的失调电压。其中比较器包括锁存器和预防大器；失调电压校准逻辑模块包括一个与门，以及多个D触发器和非门；失调电压补偿模块包括偏置电流源、N端支路和P端支路。本发明专利技术为前台校准，且无需通过电容存储电荷，从而不会有因为MOS中微弱的Idb与Idg而需要反复校准的缺点，功耗低，精度高，可应用于高速高精度比较器中。中。中。

【技术实现步骤摘要】
一种全动态比较器的失调电压校准电路


[0001]本专利技术属于电子
，涉及一种全动态比较器的失调电压校准电路。

技术介绍

[0002]模数转换器是一种将连续的模拟信号转换为离散的数字信号的转换器，广泛应用于信号处理系统中，如图像传感器、医疗设备和通信系统等。由于不同的应用场景，目前已发展出多种类型的ADC架构，按照采样频率可划分为奈奎斯特采样ADC和过采样ADC，奈奎斯特采样ADC又可划分为串行ADC、SAR ADC、快速ADC。在频率范围内还可以按电路结构细分为更多种类，中低速ADC可分为积分型ADC、Sigma
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delta ADC、SAR ADC；高速ADC可以分为Flash ADC、流水线ADC、内插型ADC、时间交织ADC。
[0003]低功耗、高速度以及高精度是现在ADC研究与设计的三大方向，不同特性的ADC适用于不同的应用环境。近年来，在移动通信、传感器、生物医疗等快速发展的领域中，对精确的数据信息、高质量的音频和图像的要求越来越高，这就需要ADC能够处理更加微弱的模拟信号，因此需要高精度的ADC。高精度ADC由采样保持电路、比较器、数模转换器(DAC)阵列、基准源网络、数字逻辑等模块组成，其中，比较器对被采样的输入信号和参考信号进行比较，得到的比较结果被用于数字逻辑来确定模拟信号的数字值。
[0004]而作为比较器的核心指标，比较器的失调电压往往也决定着整个ADC的失调电压，甚至会影响电容失配的校准结果，间接影响着整个ADC的DNL与INL，因此比较器失调电压的校准对于ADC至关重要。目前在文献《A Low
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Noise Self
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Calibrating Dynamic Comparator for High
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Speed ADCs》中，提出了一种比较器失调电压校准方法，如图1所示，在该方法中，先在MOS管Mc1栅极添加Vb的偏置，然后Vin+与Vin
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均接上VCM，通过比较器结果来改变上下两个Icp的开关从而控制对CH的电流的注入或流出，从而控制Vc，最后Vc会稳定在|VOS|+Vb附近，从而校准消除了失调电压。
[0005]但是该校准过程存在着比较显著的问题：(1)Mc2管会有Igs的微弱电流，随着时间的流逝，Vc会缓慢降低，需要一定时间之后重新校准，这个重新校准的时间有可能ADC没有完成一个量化周期；(2)上下两个Icp开关存在电荷注入与时钟馈通而影响校准精度的显著问题。来缓解上述两个问题的方式是增加CH的值，但如果通过增加CH的值来缓解问题，那么CH的大小有可能能与CDAC的电容整列大小相比较，从而大大浪费了面积，且大大增加了功耗，影响了整体ADC的性能。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种校准精度高、功耗低的全动态比较器失调电压校准电路。
[0007]为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0008]一种全动态比较器的失调电压校准电路，该电路包括相互连接的比较器、失调电压校准逻辑模块和失调电压补偿模块。其中失调电压校准逻辑模块用于根据比较器的输出
结果调节所述失调电压补偿模块的二极管整列的开关；失调电压补偿模块用于补偿比较器输入电压之间的失调电压；
[0009]优选地，比较器包括锁存器和MOS管M1～M7组成的预防大器。
[0010]锁存器的输入端分别与MOS管M3的漏极和MOS管M4的漏极连接；MOS管M5和MOS管M6的栅极连接，M5和M6的源极均连接电源；MOS管M5的漏极分别与MOS管M3的漏极和MOS管M1的漏极连接；MOS管M3的栅极与所述失调电压补偿模块连接，其源极与MOS管M7的漏极连接；MOS管M1的栅极为比较器的输入端，其源极与MOS管M7的漏极连接；MOS管M6的漏极分别与MOS管M2和MOS管M4的漏极连接；MOS管M4的栅极与失调电压补偿模块连接，其源极与MOS管M7的漏极连接；MOS管M2的栅极为比较器的输入端，其源极与MOS管M7的漏极连接；MOS管M7的栅极接入时钟信号，其源极接地。
[0011]优选地，失调电压校准逻辑模块包括与门，以及多个D触发器。
[0012]与门的一输入端接入比较器失调电压校准信号，另一输入端接入比较器的输出信号，与门的输出端连接所有D触发器的时钟信号输入端口。
[0013]在D触发器中，第一个D触发器的输入端接地，其输出端连接第二个D触发器的输入端，第二个D触发器的输出端连接第三个D触发器的输入端，依此类推，后续D触发器逐个连接。
[0014]优选地，D触发器个数为a+b个，其中第1～a个D触发器的输出端与失调电压补偿模块连接；第a+1～a+b个D触发器的输出端均分别连接有非门，非门的输出端分别与失调电压补偿模块连接。
[0015]优选地，失调电压补偿模块包括偏置电流源电路、N端支路和P端支路。
[0016]其中偏置电流源电路包括一电流源以及MOS管M8～M11；MOS管M8的源极连接电源，其漏极分别与MOS管M9的源极和MOS管M10的栅极连接，MOS管M8的栅极分别与MOS管M9的漏极、MOS管M10的漏极以及MOS管M11的栅极连接；MOS管M9的栅极分别与MOS管M10的源极和MOS管M11的漏极连接；MOS管M11的源极连接电流源的一端，电流源另一端接地。
[0017]N端支路包括MOS管M12和M13，以及N端支路1～n；MOS管M12的源极连接电源，其栅极连接MOS管M8的栅极，M12的漏极连接MOS管M13的源极；MOS管M13的栅极连接MOS管M9的栅极，M13的漏极分别与N端支路1～n连接。
[0018]N端支路包括结构相同的n条支路，在任一N端支路中，包括MOS管MA、MB和MC；MOS管MA的漏极连接MOS管M13的漏极，MA的栅极分别与MA的漏极以及MOS管M3的栅极连接，MA的源极连接MB的漏极；MB的栅极接入时钟信号CLK，其源极连接MC的漏极；MC的源极接地；
[0019]其中，N端支路1中MOS管MC的栅极连接电源；N端支路2～n中MOS管MC的栅极分别与失调电压校准逻辑模块连接，具体为：
[0020]N端支路2中MC的栅极与校准模块中的第一个D触发器的输出端连接，N端支路3中MC的栅极与第二个D触发器的输出端连接，N端支路4与第三个D触发器连接，
…
，依此类推，直至N端支路n中MC的栅极与第a个D触发器的输出端连接。
[0021]P端支路包括MOS管M14和M15，以及P端支路1～m；MOS管M14的源极连接电源，其栅极连接MOS管M8的栅极，M14的漏极连接MOS管M15的源极；MOS管M15的栅极连接MOS管M9的栅极，M15的漏极分别与P端支路1～m连接。
[0022]P端支路包括结构相同的m条支路，在任一P端支路中，包括MOS管MX、MY和MZ；MOS管
MX的漏极连接MOS管M15的漏极，MX的栅极本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种全动态比较器的失调电压校准电路，其特征在于：该电路包括相互连接的比较器、失调电压校准逻辑模块和失调电压补偿模块；所述失调电压校准逻辑模块用于根据比较器的输出结果调节所述失调电压补偿模块的二极管整列的开关；所述失调电压补偿模块用于补偿比较器的失调电压；所述比较器包括锁存器和由MOS管M1～M7组成的预放大器；所述锁存器的输入端分别与MOS管M3的漏极和MOS管M4的漏极连接，其输出端与所述失调电压校准逻辑模块连接；MOS管M5和MOS管M6的栅极连接，M5和M6的源极均连接电源；MOS管M5的漏极分别与MOS管M3的漏极和MOS管M1的漏极连接；MOS管M3的栅极与所述失调电压补偿模块连接，其源极与MOS管M7的漏极连接；MOS管M1的栅极为比较器的输入端，其源极与MOS管M7的漏极连接；MOS管M6的漏极分别与MOS管M2和MOS管M4的漏极连接；MOS管M4的栅极与失调电压补偿模块连接，其源极与MOS管M7的漏极连接；MOS管M2的栅极为比较器的输入端，其源极与MOS管M7的漏极连接；MOS管M7的栅极接入时钟信号，其源极接地。2.根据权利要求1所述的校准电路，其特征在于：所述失调电压校准逻辑模块包括与门，以及多个D触发器；所述与门的一输入端接入比较器失调电压校准信号，另一输入端接入比较器的输出信号，与门的输出端连接所有D触发器的时钟信号输入端口；D触发器中，第一个D触发器的输入端接地，其输出端连接下一个D触发器的输入端，其余D触发器的输入端依次连接上一D触发器的输出端。3.根据权利要求2所述的校准电路，其特征在于：所述D触发器个数为a+b个，其中第1～a个D触发器的输出端与失调电压补偿模块连接；第a+1～a+b个D触发器的输出端均分别连接有非门，所述非门的输出端与失调电压补偿模块连接。4.根据权利要求1所述的校准电路，其特征在于：所述失调电压补偿模块包括偏置电流源电路、N端支路和P端支路；所述偏置电流源电路包括一电流源以及MOS管M8～M11；MOS管M8的源极连接电源，其漏极分别与MOS管M9的源极和MOS管M...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭析竹，姚安华，唐鹤，万丽容，
申请(专利权)人：电子科技大学重庆微电子产业技术研究院，
类型：发明
国别省市：