專利名稱：一種高精度電壓比較器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種高精度電壓比較器及其設(shè)計(jì)方法。
背景技術(shù)：
比較器是模數(shù)轉(zhuǎn)換器的核心電路模塊。比較器的性能好壞直接影響了模數(shù)轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換精度、轉(zhuǎn)換速度等。傳統(tǒng)的運(yùn)放結(jié)構(gòu)的開環(huán)比較器精度高，但是速度比較慢；傳統(tǒng)的動(dòng)態(tài)鎖存比較器由于使用了正反饋，速度快，但是精度低。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種高精度電壓比較器。本實(shí)用新型的裝置采用以下方案實(shí)現(xiàn)一種高精度電壓比較器，其特征在于包括模擬緩沖器、偏置電路、時(shí)鐘控制電路以及依次級(jí)聯(lián)的第一前置放大器、第二前置放大器、第三前置放大器、第四前置放大器和后級(jí)Latch鎖存再生電路；所述的第一前置放大器、第二前置放大器、第三前置放大器、第四前置放大器和后級(jí)Latch鎖存再生電路之間均連接有耦合電容，所述的偏置電路為四級(jí)前置放大器、時(shí)鐘控制電路以及模擬緩沖器提供偏置電壓；所述的模擬緩沖器用于輸入?yún)⒖茧妷旱木彌_；所述的時(shí)鐘控制電路產(chǎn)生各電路的時(shí)鐘控制信號(hào)。在本實(shí)用新型一實(shí)施例中，所述的后級(jí)Latch鎖存再生電路包括一對(duì)輸出的波形進(jìn)行整形的鐘控SR鎖存器。本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)1、精度高比較器正常工作時(shí)為四級(jí)運(yùn)放開環(huán)結(jié)構(gòu)，增益大，精度高。前置放大器采用了帶弱正反饋的運(yùn)算放大器結(jié)構(gòu)。Latch級(jí)除了鎖存再生電路之外，還包括了鐘控SR 鎖存器，對(duì)輸出波形進(jìn)行整形。本文采用了輸入失調(diào)儲(chǔ)存和輸出失調(diào)儲(chǔ)存級(jí)聯(lián)的失調(diào)電壓消除技術(shù)，消失調(diào)處理后的等效殘余輸入失調(diào)電壓較低。2、速度快整體后級(jí)電路采用了 Latch鎖存再生結(jié)構(gòu)，由于其使用了正反饋，對(duì)大信號(hào)響應(yīng)速度比較快，輸出電壓與時(shí)間成正指數(shù)關(guān)系，可快速輸出比較信號(hào)至后級(jí)電路。

圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例的電路原理示意圖。圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例的第一級(jí)前置放大器的電路示意圖。圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例的第二、三級(jí)，四級(jí)前置放大器的電路示意圖。圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例的Latch鎖存再生電路示意圖。圖5是本實(shí)用新型實(shí)施例的Latch鎖存再生電路中的鐘控SR鎖存器電路示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明。[0015]如圖1所示，本實(shí)施例的比較器的核心模塊是四級(jí)前置放大器和latch鎖存再生電路，除此之外還有模擬緩沖器、偏置電路、時(shí)鐘控制電路等，請(qǐng)繼續(xù)參照?qǐng)D1，所述的第一前置放大器、第二前置放大器、第三前置放大器、第四前置放大器和后級(jí)Latch鎖存再生電路之間均連接有耦合電容，所述的偏置電路為四級(jí)前置放大器、時(shí)鐘控制電路以及模擬緩沖器提供偏置電壓；所述的模擬緩沖器用于參考電壓的輸入緩沖；所述的時(shí)鐘控制電路產(chǎn)生各電路的時(shí)鐘控制信號(hào)。本實(shí)用新型采用前置運(yùn)放，將前級(jí)輸入信號(hào)進(jìn)行放大處理，同時(shí)四級(jí)結(jié)構(gòu)可以將增益分配到各個(gè)運(yùn)放，每個(gè)運(yùn)放的增益都不需要太大，同時(shí)采用輸入失調(diào)存儲(chǔ)和輸出失調(diào)存儲(chǔ)級(jí)聯(lián)的辦法消除輸入失調(diào)電壓的影響，具體表現(xiàn)為將輸入失調(diào)電壓存貯在輸入輸出耦合電容上，并通過四級(jí)前置運(yùn)放的高增益不同的工作狀態(tài)等效為較小的輸入失調(diào)電壓。消失調(diào)處理后，比較器殘余的等效輸入失調(diào)電壓主要受第四級(jí)運(yùn)放、latch的失調(diào)電壓和開關(guān)注入到電容上的失調(diào)電荷的影響，對(duì)于第三級(jí)運(yùn)放，既有輸入失調(diào)存儲(chǔ)，又有輸出失調(diào)存儲(chǔ)，級(jí)聯(lián)處理后，第三級(jí)運(yùn)放的輸入失調(diào)電壓被消除干凈。而第四級(jí)運(yùn)放和latch級(jí)的失調(diào)電壓除以四級(jí)前放的增益，實(shí)際等效到輸入端失調(diào)電壓變得很小。第一級(jí)運(yùn)放結(jié)構(gòu)如圖2 所示，第二、，三級(jí)，四級(jí)運(yùn)放結(jié)構(gòu)如圖3所示。請(qǐng)參照?qǐng)D4和圖5，本實(shí)施例Latch鎖存再生電路再通過正反饋將信號(hào)迅速放大到數(shù)字電路能夠有效識(shí)別的幅度。此外，比較器輸入端與latch再生電路通過前置運(yùn)放進(jìn)行隔離，有效降低了 latch再生電路回程噪聲的影響。此外，偏置電路為前置放大器、時(shí)鐘處理電路、模擬緩沖器等模塊提供偏置電壓。 模擬緩沖器電路用于參考電壓的輸入緩沖。時(shí)鐘控制電路產(chǎn)生各個(gè)模塊的時(shí)鐘控制信號(hào)。值得一提的是，本實(shí)用新型的比較器是數(shù)模轉(zhuǎn)換器的核心電路，而模數(shù)轉(zhuǎn)換器又廣泛應(yīng)用于可移動(dòng)設(shè)備，電池供電設(shè)備，工業(yè)控制及數(shù)據(jù)和信號(hào)的采集系統(tǒng)，醫(yī)療和安檢成像系統(tǒng)設(shè)備中，具有較大的應(yīng)用價(jià)值和經(jīng)濟(jì)效益。以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，凡依本實(shí)用新型申請(qǐng)專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本實(shí)用新型的涵蓋范圍。
權(quán)利要求1.一種高精度電壓比較器，其特征在于包括模擬緩沖器、偏置電路、時(shí)鐘控制電路以及依次級(jí)聯(lián)的第一前置放大器、第二前置放大器、第三前置放大器、第四前置放大器和后級(jí) Latch鎖存再生電路；所述的第一前置放大器、第二前置放大器、第三前置放大器、第四前置放大器和后級(jí)Latch鎖存再生電路之間均連接有耦合電容，所述的偏置電路為四級(jí)前置放大器、時(shí)鐘控制電路以及模擬緩沖器提供偏置電壓；所述的模擬緩沖器用于參考電壓的輸入緩沖；所述的時(shí)鐘控制電路產(chǎn)生各電路的時(shí)鐘控制信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高精度電壓比較器，其特征在于所述的后級(jí)Latch鎖存再生電路包括一對(duì)輸出的波形進(jìn)行整形的鐘控SR鎖存器。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種高精度電壓比較器，其特征在于包括模擬緩沖器、偏置電路、時(shí)鐘控制電路以及依次級(jí)聯(lián)的第一前置放大器、第二前置放大器、第三前置放大器、第四前置放大器和后級(jí)Latch鎖存再生電路；所述的第一前置放大器、第二前置放大器、第三前置放大器、第四前置放大器和后級(jí)Latch鎖存再生電路之間均連接有耦合電容，所述的偏置電路為四級(jí)前置放大器、時(shí)鐘控制電路以及模擬緩沖器提供偏置電壓；所述的模擬緩沖器用于參考電壓的輸入緩沖；所述的時(shí)鐘控制電路產(chǎn)生各電路的時(shí)鐘控制信號(hào)。本實(shí)用新型采用帶前置放大器的新型動(dòng)態(tài)鎖存比較器充分結(jié)合了傳統(tǒng)比較器的優(yōu)點(diǎn)，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，速度快，精度高。
文檔編號(hào)G05F1/56GK202334463SQ20112047046
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2011年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月24日
發(fā)明者何明華, 張志曉, 王法翔, 胡煒 申請(qǐng)人:福州大學(xué)