全差分比較器的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種全差分比較器，包括差分輸入級(jí)與差分輸出級(jí)，差分輸入級(jí)包括正反饋通路、負(fù)反饋通路及偏置場(chǎng)效應(yīng)管，差分輸出級(jí)包括正輸出單元與負(fù)輸出單元，外部差分信號(hào)均輸入負(fù)反饋通路與正反饋通路，負(fù)反饋通路、正反饋通路均分別與正反饋通路、偏置場(chǎng)效應(yīng)管的漏極、正輸出單元、負(fù)輸出單元連接，外部一固定偏置電壓輸入偏置場(chǎng)效應(yīng)管的柵極，偏置場(chǎng)效應(yīng)管的源極接地，偏置場(chǎng)效應(yīng)管為正反饋通路與負(fù)反饋通路提供偏置電流，正反饋通路與負(fù)反饋通路對(duì)輸入的差分信號(hào)進(jìn)行放大并輸出至差分輸出級(jí)，正輸出單元輸出經(jīng)差分放大后的正信號(hào)，負(fù)輸出單元輸出經(jīng)差分放大后的負(fù)信號(hào)。本發(fā)明的全差分比較器，節(jié)省了電路的功耗和面積，增強(qiáng)了放大器抵抗噪聲的能力，增加了比較器的增益。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
全差分比較器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及集成電路領(lǐng)域，更具體地涉及一種全差分比較器。
【背景技術(shù)】
[0002] 請(qǐng)參考圖1，圖1為現(xiàn)有技術(shù)全差分比較器的電路結(jié)構(gòu)圖。如圖所示，該電路由兩級(jí) 放大器級(jí)聯(lián)而成，第一級(jí)為M0S管[、12、13、14、15構(gòu)成的差分放大器，第二級(jí)為分別由冊(cè)5 管M6和M7，M8和M9構(gòu)成的共源極放大器構(gòu)成。第一級(jí)當(dāng)中N型M0S管Ml、M2作為輸入對(duì)管將其 柵極節(jié)點(diǎn)的差分電壓信號(hào)AVi(AVi = Vip-Vin)，轉(zhuǎn)化流過(guò)其漏極差分電流信號(hào)ΛΙ1(ΛΙ1 = 11-12)，其中ΛΙ1滿足以下關(guān)系：
[0003] Δ Il=gml*AVi(gml為M0S管Ml的跨導(dǎo)）
[0004] P型M0S管M3、M4作為電流鏡負(fù)載將差分電流信號(hào)ΛΙ1轉(zhuǎn)化為其漏極節(jié)點(diǎn)的差分電 壓信號(hào)AVol (AVol =Vd2-Vdl)。AVol滿足以下關(guān)系：
[0005] Δν〇1= Δ Il*(r〇l//r〇3)(rol，ro3分別表示]?1，]\0的小信號(hào)電阻）
[0006] N型M0S管M5為第一級(jí)差分放大器提供直流偏置。P型M0S管M3、M4的漏極節(jié)點(diǎn)分別 連接至第二級(jí)共源放大器的輸入端P型M0S管M7和P型M0S管M9的柵極上，M7和M9將差分電壓 信號(hào)AVol轉(zhuǎn)化為流過(guò)其漏端的差分電流ΛΙ2(ΛΙ2 = Ι6-Ι7)，并通過(guò)電流鏡負(fù)載M6和M8再 次轉(zhuǎn)化為差分電壓信號(hào)Λν〇2(Λν〇2 = ν〇ρ-ν〇η)，并通過(guò)輸出端的正極和負(fù)極差分輸出。其 中Λν〇1、Λν〇2、ΛΙ2滿足以下關(guān)系：
[0007] Δ V〇2 = Δ I2*(ro6//ro7) = Δ V〇l*gm7*(ro6//ro7) (rol，ro3分別表不Μ6，Μ7的小 信號(hào)電阻，gm7表示Μ7的跨導(dǎo)）
[0008] N型M0S管M5、M6、M8偏置在外接電壓VBN上，P型M0S管M3、M4偏置在外接電壓VBP上。 為保證該電路的差分特性，M0S管Ml和M2，M3和M4，M7和M9，M6和M8的模型和尺寸均相同。在 直流狀態(tài)下，該全差分比較器的增益為
[0009] Av = gml*(ro3//rol )*gm7*(ro6//ro7)
[0010] 但是，上述電路第一級(jí)差分放大器的電流鏡負(fù)載M3和M4的柵極需要外接偏置電壓 VBP，該電壓大小必須通過(guò)對(duì)Ml，M2漏極電壓的平均值進(jìn)行采樣的共模反饋電路來(lái)確定，否 則第一級(jí)差分放大器的輸出共模電壓會(huì)因?yàn)榱鬟^(guò)M3的直流偏置電流和流過(guò)Ml的直流偏置 電流之間的不匹配而無(wú)法確定，從而使得比較器無(wú)法正常工作;且共模反饋電路的引入會(huì) 消耗額外的功耗、增加電路的面積以及降低比較器的增益。另外，該比較器的差分輸入轉(zhuǎn)折 點(diǎn)電壓為〇,即當(dāng)輸入差分電壓AVi>0時(shí)，AVo2為高電平，當(dāng)AVi〈0時(shí)，輸出AVo2低電平。 當(dāng)AVi的大小處于0附近時(shí)，若輸入節(jié)點(diǎn)Vip或Vin受到電路內(nèi)部或者外部的噪聲干擾，致使 AVi在0附近產(chǎn)生等于噪聲幅度的振蕩，那么該比較器將會(huì)直接因?yàn)樵肼暥敵黾兇庥稍?聲引起的高低電平信號(hào)，造成比較器輸出信號(hào)的失真，如圖2所示，在圖2中，VI為低電平，V2 為高電平，V3為AVi = 0時(shí)的電平，圖2A為未受到噪聲干擾的波形圖，圖2B為受到噪聲as干 擾的波形圖；因此，該放大器抵抗噪聲的能力較弱。當(dāng)該電路在靜態(tài)工作（即沒(méi)有交流信號(hào) 輸入)條件下，第二級(jí)電路中的M0S管M6、M8受到外接固定電壓偏置VBN的作用，會(huì)產(chǎn)生固定 偏置電流，從而增加了一定的功耗。
[0011]因此，有必要提供一種改進(jìn)的全差分比較器來(lái)克服上述缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 本發(fā)明的目的是提供一種全差分比較器，本發(fā)明的全差分比較器，節(jié)省了電路的 功耗和面積，增強(qiáng)了放大器抵抗噪聲的能力，增加了比較器的增益。
[0013] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種全差分比較器，包括差分輸入級(jí)與差分輸出 級(jí)，所述差分輸入級(jí)包括正反饋通路、負(fù)反饋通路及偏置場(chǎng)效應(yīng)管，所述差分輸出級(jí)包括正 輸出單元與負(fù)輸出單元，外部差分信號(hào)均輸入所述負(fù)反饋通路與正反饋通路，所述負(fù)反饋 通路、正反饋通路均分別與正反饋通路、偏置場(chǎng)效應(yīng)管的漏極、正輸出單元、負(fù)輸出單元連 接，外部一固定偏置電壓輸入所述偏置場(chǎng)效應(yīng)管的柵極，所述偏置場(chǎng)效應(yīng)管的源極接地，所 述偏置場(chǎng)效應(yīng)管為所述正反饋通路與負(fù)反饋通路提供偏置電流，所述正反饋通路與負(fù)反饋 通路對(duì)輸入的差分信號(hào)進(jìn)行放大并輸出至所述差分輸出級(jí)，所述正輸出單元輸出經(jīng)差分放 大后的正信號(hào)，所述負(fù)輸出單元輸出經(jīng)差分放大后的負(fù)信號(hào)。
[0014] 較佳地，所述正反饋通路包括第一場(chǎng)效應(yīng)管、第二場(chǎng)效應(yīng)管、第三場(chǎng)效應(yīng)管與第四 場(chǎng)效應(yīng)管，外部正向信號(hào)輸入所述第一場(chǎng)效應(yīng)管的柵極，外部負(fù)向信號(hào)輸入所述第二場(chǎng)效 應(yīng)管的柵極，所述第一場(chǎng)效應(yīng)管的源極與第二場(chǎng)效應(yīng)管的源極共同連接并與所述偏置場(chǎng)效 應(yīng)管的漏極連接，所述第一場(chǎng)效應(yīng)管的漏極分別與所述負(fù)反饋通路、第四場(chǎng)效應(yīng)管的漏極、 負(fù)輸出單元連接，第二場(chǎng)效應(yīng)管的漏極分別與所述負(fù)反饋通路、第三場(chǎng)效應(yīng)管的漏極、正輸 出單元連接，所述第三場(chǎng)效應(yīng)管的源極與第四場(chǎng)效應(yīng)管的源極均與外部電源連接，所述第 三場(chǎng)效應(yīng)管的柵極與第四場(chǎng)效應(yīng)管的柵極均與所述負(fù)反饋通路連接。
[0015] 較佳地，所述負(fù)反饋通路包括，第一場(chǎng)效應(yīng)管、第二場(chǎng)效應(yīng)管、第五場(chǎng)效應(yīng)管與第 六場(chǎng)效應(yīng)管，所述第一場(chǎng)效應(yīng)管的源極與第二場(chǎng)效應(yīng)管的源極共同連接并與所述偏置場(chǎng)效 應(yīng)管的漏極連接，所述第一場(chǎng)效應(yīng)管的漏極分別與所述第五場(chǎng)效應(yīng)管的柵極、第五場(chǎng)效應(yīng) 管的漏極、第四場(chǎng)效應(yīng)管的漏極、負(fù)輸出單元連接，第二場(chǎng)效應(yīng)管的漏極分別與所述第六場(chǎng) 效應(yīng)管的柵極、第六場(chǎng)效應(yīng)管的漏極、第三場(chǎng)效應(yīng)管的漏極、正輸出單元連接，所述第五場(chǎng) 效應(yīng)管的源極與第六場(chǎng)效應(yīng)管的源極均與外部電源連接，所述第五場(chǎng)效應(yīng)管的柵極、漏極 均與第三場(chǎng)效應(yīng)管的柵極連接，所述第六場(chǎng)效應(yīng)管的柵極、漏極均與第四場(chǎng)效應(yīng)管的柵極 連接。
[0016] 較佳地，所述負(fù)輸出單元包括第七場(chǎng)效應(yīng)管、第八場(chǎng)效應(yīng)管、第九場(chǎng)效應(yīng)管及第十 場(chǎng)效應(yīng)管，所述第七場(chǎng)效應(yīng)管的源極與第八場(chǎng)效應(yīng)管的源極均與外部電源連接，所述第七 場(chǎng)效應(yīng)管的柵極與所述第一場(chǎng)效應(yīng)管的漏極連接，所述第七場(chǎng)效應(yīng)管的漏極與所述第九場(chǎng) 效應(yīng)管的漏極、柵極連接;所述第八場(chǎng)效應(yīng)管的柵極與所述第二場(chǎng)效應(yīng)管的漏極連接，所述 第八場(chǎng)效應(yīng)管的漏極與所述第十場(chǎng)效應(yīng)管的漏極連接并輸出負(fù)信號(hào);所述第九場(chǎng)效應(yīng)管的 柵極與第十場(chǎng)效應(yīng)管的柵極連接，所述第九場(chǎng)效應(yīng)管的源極與第十場(chǎng)效應(yīng)管的源極均接 地。
[0017] 較佳地，所述正輸出單元包括第十一場(chǎng)效應(yīng)管、第十二場(chǎng)效應(yīng)管、第十三場(chǎng)效應(yīng)管 及第十四場(chǎng)效應(yīng)管，所述第十一場(chǎng)效應(yīng)管的源極與第十二場(chǎng)效應(yīng)管的源極均與外部電源連 接，所述第十一場(chǎng)效應(yīng)管的柵極與所述第二場(chǎng)效應(yīng)管的漏極連接，所述第十一場(chǎng)效應(yīng)管的 漏極與所述第十三場(chǎng)效應(yīng)管的漏極、柵極連接;所述第十二場(chǎng)效應(yīng)管的柵極與所述第一場(chǎng) 效應(yīng)管的柵極連接，所述第十二場(chǎng)效應(yīng)管的漏極與所述第十四場(chǎng)效應(yīng)管的漏極連接并輸出 正信號(hào);所述第十三場(chǎng)效應(yīng)管的柵極與第十四場(chǎng)效應(yīng)管的柵極連接，所述第十三場(chǎng)效應(yīng)管 的源極與第十四場(chǎng)效應(yīng)管的源極均接地。
[0018] 較佳地，所述第一場(chǎng)效應(yīng)管和第二場(chǎng)效應(yīng)管具有相同的結(jié)構(gòu)特征，所述第三場(chǎng)效 應(yīng)管和第四場(chǎng)效應(yīng)管具有相同的結(jié)構(gòu)特征，所述第五場(chǎng)效應(yīng)管和第六場(chǎng)效應(yīng)管具有相同的 結(jié)構(gòu)特征，所述第七場(chǎng)效應(yīng)管和第十一場(chǎng)效應(yīng)管具有相同的結(jié)構(gòu)特征，所述第八場(chǎng)效應(yīng)管 和第十二場(chǎng)效應(yīng)管具有相同的結(jié)構(gòu)特征，所述第九場(chǎng)效應(yīng)管和第十三場(chǎng)效應(yīng)管具有相同的 結(jié)構(gòu)特征，所述第十場(chǎng)效應(yīng)管和第十四場(chǎng)效應(yīng)管具有相同的結(jié)構(gòu)特征。
[0019] 較佳地，所述第一場(chǎng)效應(yīng)管與第二場(chǎng)效應(yīng)管為N型場(chǎng)效應(yīng)管，所述第五場(chǎng)效應(yīng)管、 第七場(chǎng)效應(yīng)管、第八場(chǎng)效應(yīng)管、第i 場(chǎng)效應(yīng)管、第十二場(chǎng)效應(yīng)管為P型場(chǎng)效應(yīng)管。
[0020] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的全差分比較器除外接偏置電壓VBN以外，不再需要其它 外接偏置電壓，不需要共模反饋電路，節(jié)省了電路的功耗和面積;增強(qiáng)放大器抵抗噪聲的能 力，使得電路輸出信號(hào)不會(huì)因?yàn)檩斎攵丝诘脑肼曅盘?hào)而發(fā)生改變;且降低了第二級(jí)電路中 的靜態(tài)工作電流，進(jìn)一步增加比較器的增益。
[0021] 通過(guò)以下的描述并結(jié)合附圖，本發(fā)明將變得更加清晰，這些附圖用于解釋本發(fā)明 的實(shí)施例。
【附圖說(shuō)明】
[0022] 圖1為現(xiàn)有技術(shù)的全差分比較器的電路結(jié)構(gòu)圖。
[0023] 圖2有技術(shù)的全差分比較器的輸出波形圖。
[0024] 圖3為本發(fā)明全差分比較器的電路結(jié)構(gòu)圖。
[0025] 圖4為本發(fā)明全差分比較器受到噪聲干擾的輸出波形圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026] 現(xiàn)在參考附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例，附圖中類(lèi)似的元件標(biāo)號(hào)代表類(lèi)似的元件。如 上所述，本發(fā)明提供了一種全差分比較器，節(jié)省了電路的功耗和面積，增強(qiáng)了放大器抵抗噪 聲的能力，增加了比較器的增益。
[0027] 請(qǐng)參考圖3,圖3為本發(fā)明全差分比較器的電路結(jié)構(gòu)圖。如圖所示，本發(fā)明的全差分 比較器包括差分輸入級(jí)與差分輸出級(jí)，所述差分輸入級(jí)包括正反饋通路、負(fù)反饋通路及偏 置場(chǎng)效應(yīng)管Ms;所述差分輸出級(jí)包括正輸出單元與負(fù)輸出單元。外部差分信號(hào)(Vip、Vin)均 輸入所述負(fù)反饋通路與正反饋通路，所述負(fù)反饋通路、正反饋通路均分別與正反饋通路、偏 置場(chǎng)效應(yīng)管Ms的漏極、正輸出單元、負(fù)輸出單元連接，從而所述正反饋通路與負(fù)反饋通路將 外部輸入的差分信號(hào)(Vip、Vin)進(jìn)行差分放大并輸出至所述差分輸出級(jí)。外部一固定偏置 電壓VBN輸入所述偏置場(chǎng)效應(yīng)管Ms的柵極，所述偏置場(chǎng)效應(yīng)管Ms的源極接地，所述偏置場(chǎng)效 應(yīng)管Ms為所述正反饋通路與負(fù)反饋通路提供偏置電流，以保證所述正反饋通路與負(fù)反饋通 路的正常工作。所述正輸出單元輸出經(jīng)差分放大后的正信號(hào)outp，所述負(fù)輸出單元輸出經(jīng) 差分放大后的負(fù)信號(hào)outn。如上所述，本發(fā)明的全差分比較器除外接偏置電壓VBN以外，不 再需要其它外接偏置電壓，不需要共模反饋電路，節(jié)省了電路的功耗和面積;增強(qiáng)放大器抵 抗噪聲的能力，使得電路輸出信號(hào)不會(huì)因?yàn)檩斎攵丝诘脑肼曅盘?hào)而發(fā)生改變;且降低了所 述差分輸出級(jí)電路中的靜態(tài)工作電流，進(jìn)一步增加比較器的增益。
[0028] 具體地：
[0029] 所述正反饋通路包括第一場(chǎng)效應(yīng)管M1、第二場(chǎng)效應(yīng)管M2、第三場(chǎng)效應(yīng)管M3與第四 場(chǎng)效應(yīng)管M4，外部正向信號(hào)Vip輸入所述第一場(chǎng)效應(yīng)管Ml的柵極，外部負(fù)向信號(hào)Vin輸入所 述第二場(chǎng)效應(yīng)管M2的柵極，所述第一場(chǎng)效應(yīng)管Ml的源極與第二場(chǎng)效應(yīng)管M2的源極共同連接 并與所述偏置場(chǎng)效應(yīng)管Ms的漏極連接，所述第一場(chǎng)效應(yīng)管Ml的漏極分別與所述負(fù)反饋通 路、第四場(chǎng)效應(yīng)管M4的漏極、負(fù)輸出單元連接，第二場(chǎng)效應(yīng)管M2的漏極分別與所述負(fù)反饋通 路、第三場(chǎng)效應(yīng)管M3的漏極、正輸出單元連接，所述第三場(chǎng)效應(yīng)管M3的源極與第四場(chǎng)效應(yīng)管 M4的源極均與外部電源VDD連接，所述第三場(chǎng)效應(yīng)管M3的柵極與第四場(chǎng)效應(yīng)管M4的柵極均 與所述負(fù)反饋通路連接。所述負(fù)反饋通路包括，第一場(chǎng)效應(yīng)管M1、第二場(chǎng)效應(yīng)管M2、第五場(chǎng) 效應(yīng)管M5與第六場(chǎng)效應(yīng)管M6,所述第一場(chǎng)效應(yīng)管Ml的源極與第二場(chǎng)效應(yīng)管M2的源極共同連 接并與所述偏置場(chǎng)效應(yīng)管Ms的漏極連接，所述第一場(chǎng)效應(yīng)管Ml的漏極分別與所述第五場(chǎng)效 應(yīng)管M5的柵極、第五場(chǎng)效應(yīng)管M5的漏極、第四場(chǎng)效應(yīng)管M4的漏極、負(fù)輸出單元連接，第二場(chǎng) 效應(yīng)管M2的漏極分別與所述第六場(chǎng)效應(yīng)管M6的柵極、第六場(chǎng)效應(yīng)管M6的漏極、第三場(chǎng)效應(yīng) 管M3的漏極、正輸出單元連接，所述第五場(chǎng)效應(yīng)管M5的源極與第六場(chǎng)效應(yīng)管M6的源極均與 外部電源VDD連接，所述第五場(chǎng)效應(yīng)管M5的柵極、漏極均與第三場(chǎng)效應(yīng)管M3的柵極連接，所 述第六場(chǎng)效應(yīng)管M6的柵極、漏極均與第四場(chǎng)效應(yīng)管M4的柵極連接。
[0030] 所述負(fù)輸出單元包括第七場(chǎng)效應(yīng)管M7、第八場(chǎng)效應(yīng)管M8、第九場(chǎng)效應(yīng)管M9及第十 場(chǎng)效應(yīng)管M10,所述第七場(chǎng)效應(yīng)管M7的源極與第八場(chǎng)效應(yīng)管M8的源極均與外部電源VDD連 接，所述第七場(chǎng)效應(yīng)管M7的柵極與所述第一場(chǎng)效應(yīng)管Ml的漏極連接，所述第七場(chǎng)效應(yīng)管M7 的漏極與所述第九場(chǎng)效應(yīng)管M9的漏極、柵極連接;所述第八場(chǎng)效應(yīng)管M8的柵極與所述第二 場(chǎng)效應(yīng)管M2的漏極連接，所述第八場(chǎng)效應(yīng)管M8的漏極與所述第十場(chǎng)效應(yīng)管M10的漏極連接 并輸出負(fù)信號(hào)outn;所述第九場(chǎng)效應(yīng)管M9的柵極與第十場(chǎng)效應(yīng)管M10的柵極連接，所述第九 場(chǎng)效應(yīng)管M9的源極與第十場(chǎng)效應(yīng)管M10的源極均接地。
[0031] 所述正輸出單元包括第十一場(chǎng)效應(yīng)管M11、第十二場(chǎng)效應(yīng)管M12、第十三場(chǎng)效應(yīng)管 M13及第十四場(chǎng)效應(yīng)管M14,所述第^^一場(chǎng)效應(yīng)管Mil的源極與第十二場(chǎng)效應(yīng)管M12的源極均 與外部電源VDD連接，所述第十一場(chǎng)效應(yīng)管Mil的柵極與所述第二場(chǎng)效應(yīng)管M2的漏極連接， 所述第十一場(chǎng)效應(yīng)管Mil的漏極與所述第十三場(chǎng)效應(yīng)管M12的漏極、柵極連接;所述第十二 場(chǎng)效應(yīng)管M12的柵極與所述第一場(chǎng)效應(yīng)管Ml的柵極連接，所述第十二場(chǎng)效應(yīng)管M12的漏極與 所述第十四場(chǎng)效應(yīng)管M14的漏極連接并輸出正信號(hào)outp;所述第十三場(chǎng)效應(yīng)管M13的柵極與 第十四場(chǎng)效應(yīng)管M14的柵極連接，所述第十三場(chǎng)效應(yīng)管M13的源極與第十四場(chǎng)效應(yīng)管M14的 源極均接地。
[0032]作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，所述第一場(chǎng)效應(yīng)管Ml和第二場(chǎng)效應(yīng)管M2具有相同的 結(jié)構(gòu)特征，所述第三場(chǎng)效應(yīng)管M3和第四場(chǎng)效應(yīng)管M4具有相同的結(jié)構(gòu)特征，所述第五場(chǎng)效應(yīng) 管M5和第六場(chǎng)效應(yīng)管M6具有相同的結(jié)構(gòu)特征，所述第七場(chǎng)效應(yīng)管M7和第^^一場(chǎng)效應(yīng)管Mil 具有相同的結(jié)構(gòu)特征，所述第八場(chǎng)效應(yīng)管M8和第十二場(chǎng)效應(yīng)管M12具有相同的結(jié)構(gòu)特征，所 述第九場(chǎng)效應(yīng)管M9和第十三場(chǎng)效應(yīng)管M13具有相同的結(jié)構(gòu)特征，所述第十場(chǎng)效應(yīng)管M10和第 十四場(chǎng)效應(yīng)管M14具有相同的結(jié)構(gòu)特征;從而使得全發(fā)明的全差分電路左右對(duì)稱(chēng)，可有效抑 制共模信號(hào)，保證了輸出信號(hào)的精度。
[0033]請(qǐng)?jiān)俳Y(jié)合參考圖3,描述本發(fā)明全差分比較器的工作原理：
[0034] N型場(chǎng)效應(yīng)管的第一場(chǎng)效應(yīng)管Ml、第二場(chǎng)效應(yīng)管M2為輸入級(jí)的輸入對(duì)管，將差分電 壓輸入信號(hào)AVi (AVi為輸入差分信號(hào)Vip與Vin的電位差，即AVi =Vip-Vin)轉(zhuǎn)化為流過(guò) 其漏極的差分電流信號(hào)ΛΙ1(ΛΙ1 = Ι1_Ι2)，且ΛΙ1滿足以下關(guān)系：
[0035] Δ Il=gml*AVi(gml為第一場(chǎng)效應(yīng)管Ml的跨導(dǎo)）
[0036] P型場(chǎng)效應(yīng)管的第五場(chǎng)效應(yīng)管M5為柵極和漏極相連的自偏置負(fù)載晶體管，其無(wú)需 外接電壓提供偏置，可將差分電流信號(hào)ΛΙ1轉(zhuǎn)換為第一級(jí)的差分輸出信號(hào)Λν〇1(Λν〇1 = Vd2-Vdl),
[0037] AVol滿足以下關(guān)系：
[0038] Δν〇1= Δ Il*Rk(Rk為由第一場(chǎng)效應(yīng)管Μ1、第三場(chǎng)效應(yīng)管M3及第五場(chǎng)效應(yīng)管Μ5的尺 寸和電特性共同決定的一常量）
[0039] 本發(fā)明全差分比較器的差分輸入級(jí)具有遲滯特性，所謂遲滯特性是指其差分輸入 轉(zhuǎn)折點(diǎn)電壓是輸入電壓的函數(shù)。具體在本發(fā)明中，當(dāng)AVi大于0時(shí)，轉(zhuǎn)折點(diǎn)電壓為一大于0的 常數(shù)VTRP+，即，當(dāng)且僅當(dāng)AVi>VTRP+時(shí)，比較器輸出由低變?yōu)楦摺．?dāng)AVi小于0時(shí)，轉(zhuǎn)折點(diǎn)電 壓為一小于〇的常數(shù)VTRP-，即，當(dāng)且僅當(dāng)AVi〈VTRP-時(shí)，比較器輸出由高變?yōu)榈?。在本發(fā)明 中，有IVTRP+I = IVTRP-I =VTRP，當(dāng)VTRP大于AVi位于0時(shí)所受到的噪聲幅度的大小時(shí)，比 較器輸出AVo2(AVo2 = outp-〇utn)不會(huì)因?yàn)樵肼暥l(fā)生改變(如圖4所示，VI為低電平，V2 為高電平，V3為AVi = 0時(shí)的電平，as為噪聲）。
[0040] 由上述可知，本發(fā)明的差分輸入級(jí)中有正反饋通路與負(fù)反饋通路:在負(fù)反饋通路 中，第五場(chǎng)效應(yīng)管M5和第六場(chǎng)效應(yīng)管M6管的存在會(huì)抑制AVol隨輸入AVi的變化，令其負(fù)反 饋系數(shù)為β?，則有
[0041 ] β? ^ gm5 ( ^表示正比例，gm5為第五場(chǎng)效應(yīng)管Μ5的跨導(dǎo)）
[0042]在正反饋通路中，第三場(chǎng)效應(yīng)管M3和第四場(chǎng)效應(yīng)管M4的存在會(huì)增強(qiáng)AVol隨輸入 AVi的變化，令其正反饋系數(shù)為β2,則有
[0043] β2 ^ gm3 (gm3為第三場(chǎng)效應(yīng)管M3的跨導(dǎo)）
[0044] 當(dāng)β2>β1時(shí)，電路表現(xiàn)出遲滯特性，VTRP>0,并且VTRP的大小正比于gm3/gm5,即
[0046]因此本電路的可以通過(guò)調(diào)整gm3和gm5的比例，改變電路對(duì)于噪聲的抗性，以增強(qiáng) 電路的抗干擾性。
[0047] P型場(chǎng)效應(yīng)管第七場(chǎng)效應(yīng)管M7、第八場(chǎng)效應(yīng)管M8、第^^一場(chǎng)效應(yīng)管Mil、第十二場(chǎng)效 應(yīng)管Ml2的柵極為本發(fā)明差分輸出級(jí)的輸入端口。該差分輸出級(jí)將差分輸入級(jí)輸出的差分 電壓信號(hào)AVol進(jìn)一步放大輸出，形成比較器最終的差分輸出信號(hào)AV 〇2(AV〇2 = outp-outn) <3Δν〇2?兩足以下關(guān)系：
[0048] AV〇2 = G*AV〇l(G為本發(fā)明差分輸出級(jí)的增益，由第七場(chǎng)效應(yīng)管Μ7、第八場(chǎng)效應(yīng) 管M8、第^^一場(chǎng)效應(yīng)管Mil、第十二場(chǎng)效應(yīng)管M12的尺寸和電特性共同唯一確定）。
[0049]綜上所述，本發(fā)明的差分比較器，不需要外接電壓VBN進(jìn)行偏置，不需要消耗固定 的靜態(tài)電流，節(jié)省了功耗，另外所述差分輸出級(jí)采用了推挽結(jié)構(gòu)，采用同樣的器件時(shí)，差分 輸出級(jí)具有更大的增益。
[0050]以上結(jié)合最佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但本發(fā)明并不局限于以上揭示的實(shí)施 例，而應(yīng)當(dāng)涵蓋各種根據(jù)本發(fā)明的本質(zhì)進(jìn)行的修改、等效組合。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種全差分比較器，包括差分輸入級(jí)與差分輸出級(jí)，其特征在于，所述差分輸入級(jí)包 括正反饋通路、負(fù)反饋通路及偏置場(chǎng)效應(yīng)管，所述差分輸出級(jí)包括正輸出單元與負(fù)輸出單 元，外部差分信號(hào)均輸入所述負(fù)反饋通路與正反饋通路，所述負(fù)反饋通路、正反饋通路均分 別與正反饋通路、偏置場(chǎng)效應(yīng)管的漏極、正輸出單元、負(fù)輸出單元連接，外部一固定偏置電 壓輸入所述偏置場(chǎng)效應(yīng)管的柵極，所述偏置場(chǎng)效應(yīng)管的源極接地，所述偏置場(chǎng)效應(yīng)管為所 述正反饋通路與負(fù)反饋通路提供偏置電流，所述正反饋通路與負(fù)反饋通路對(duì)輸入的差分信 號(hào)進(jìn)行放大并輸出至所述差分輸出級(jí)，所述正輸出單元輸出經(jīng)差分放大后的正信號(hào)，所述 負(fù)輸出單元輸出經(jīng)差分放大后的負(fù)信號(hào)。2. 如權(quán)利要求1所述的全差分比較器，其特征在于，所述正反饋通路包括第一場(chǎng)效應(yīng) 管、第二場(chǎng)效應(yīng)管、第三場(chǎng)效應(yīng)管與第四場(chǎng)效應(yīng)管，外部正向信號(hào)輸入所述第一場(chǎng)效應(yīng)管的 柵極，外部負(fù)向信號(hào)輸入所述第二場(chǎng)效應(yīng)管的柵極，所述第一場(chǎng)效應(yīng)管的源極與第二場(chǎng)效 應(yīng)管的源極共同連接并與所述偏置場(chǎng)效應(yīng)管的漏極連接，所述第一場(chǎng)效應(yīng)管的漏極分別與 所述負(fù)反饋通路、第四場(chǎng)效應(yīng)管的漏極、負(fù)輸出單元連接，第二場(chǎng)效應(yīng)管的漏極分別與所述 負(fù)反饋通路、第三場(chǎng)效應(yīng)管的漏極、正輸出單元連接，所述第三場(chǎng)效應(yīng)管的源極與第四場(chǎng)效 應(yīng)管的源極均與外部電源連接，所述第三場(chǎng)效應(yīng)管的柵極與第四場(chǎng)效應(yīng)管的柵極均與所述 負(fù)反饋通路連接。3. 如權(quán)利要求2所述的全差分比較器，其特征在于，所述負(fù)反饋通路包括，第一場(chǎng)效應(yīng) 管、第二場(chǎng)效應(yīng)管、第五場(chǎng)效應(yīng)管與第六場(chǎng)效應(yīng)管，所述第一場(chǎng)效應(yīng)管的源極與第二場(chǎng)效應(yīng) 管的源極共同連接并與所述偏置場(chǎng)效應(yīng)管的漏極連接，所述第一場(chǎng)效應(yīng)管的漏極分別與所 述第五場(chǎng)效應(yīng)管的柵極、第五場(chǎng)效應(yīng)管的漏極、第四場(chǎng)效應(yīng)管的漏極、負(fù)輸出單元連接，第 二場(chǎng)效應(yīng)管的漏極分別與所述第六場(chǎng)效應(yīng)管的柵極、第六場(chǎng)效應(yīng)管的漏極、第三場(chǎng)效應(yīng)管 的漏極、正輸出單元連接，所述第五場(chǎng)效應(yīng)管的源極與第六場(chǎng)效應(yīng)管的源極均與外部電源 連接，所述第五場(chǎng)效應(yīng)管的柵極、漏極均與第三場(chǎng)效應(yīng)管的柵極連接，所述第六場(chǎng)效應(yīng)管的 柵極、漏極均與第四場(chǎng)效應(yīng)管的柵極連接。4. 如權(quán)利要求3所述的全差分比較器，其特征在于，所述負(fù)輸出單元包括第七場(chǎng)效應(yīng) 管、第八場(chǎng)效應(yīng)管、第九場(chǎng)效應(yīng)管及第十場(chǎng)效應(yīng)管，所述第七場(chǎng)效應(yīng)管的源極與第八場(chǎng)效應(yīng) 管的源極均與外部電源連接，所述第七場(chǎng)效應(yīng)管的柵極與所述第一場(chǎng)效應(yīng)管的漏極連接， 所述第七場(chǎng)效應(yīng)管的漏極與所述第九場(chǎng)效應(yīng)管的漏極、柵極連接;所述第八場(chǎng)效應(yīng)管的柵 極與所述第二場(chǎng)效應(yīng)管的漏極連接，所述第八場(chǎng)效應(yīng)管的漏極與所述第十場(chǎng)效應(yīng)管的漏極 連接并輸出負(fù)信號(hào);所述第九場(chǎng)效應(yīng)管的柵極與第十場(chǎng)效應(yīng)管的柵極連接，所述第九場(chǎng)效 應(yīng)管的源極與第十場(chǎng)效應(yīng)管的源極均接地。5. 如權(quán)利要求4所述的全差分比較器，其特征在于，所述正輸出單元包括第十一場(chǎng)效應(yīng) 管、第十二場(chǎng)效應(yīng)管、第十三場(chǎng)效應(yīng)管及第十四場(chǎng)效應(yīng)管，所述第十一場(chǎng)效應(yīng)管的源極與第 十二場(chǎng)效應(yīng)管的源極均與外部電源連接，所述第十一場(chǎng)效應(yīng)管的柵極與所述第二場(chǎng)效應(yīng)管 的漏極連接，所述第十一場(chǎng)效應(yīng)管的漏極與所述第十三場(chǎng)效應(yīng)管的漏極、柵極連接;所述第 十二場(chǎng)效應(yīng)管的柵極與所述第一場(chǎng)效應(yīng)管的柵極連接，所述第十二場(chǎng)效應(yīng)管的漏極與所述 第十四場(chǎng)效應(yīng)管的漏極連接并輸出正信號(hào);所述第十三場(chǎng)效應(yīng)管的柵極與第十四場(chǎng)效應(yīng)管 的柵極連接，所述第十三場(chǎng)效應(yīng)管的源極與第十四場(chǎng)效應(yīng)管的源極均接地。6. 如權(quán)利要求5所述的全差分比較器，其特征在于，所述第一場(chǎng)效應(yīng)管和第二場(chǎng)效應(yīng)管 具有相同的結(jié)構(gòu)特征，所述第三場(chǎng)效應(yīng)管和第四場(chǎng)效應(yīng)管具有相同的結(jié)構(gòu)特征，所述第五 場(chǎng)效應(yīng)管和第六場(chǎng)效應(yīng)管具有相同的結(jié)構(gòu)特征，所述第七場(chǎng)效應(yīng)管和第十一場(chǎng)效應(yīng)管具有 相同的結(jié)構(gòu)特征，所述第八場(chǎng)效應(yīng)管和第十二場(chǎng)效應(yīng)管具有相同的結(jié)構(gòu)特征，所述第九場(chǎng) 效應(yīng)管和第十三場(chǎng)效應(yīng)管具有相同的結(jié)構(gòu)特征，所述第十場(chǎng)效應(yīng)管和第十四場(chǎng)效應(yīng)管具有 相同的結(jié)構(gòu)特征。7.如權(quán)利要求6所述的全差分比較器，其特征在于，所述第一場(chǎng)效應(yīng)管與第二場(chǎng)效應(yīng)管 為N型場(chǎng)效應(yīng)管，所述第五場(chǎng)效應(yīng)管、第七場(chǎng)效應(yīng)管、第八場(chǎng)效應(yīng)管、第^ 場(chǎng)效應(yīng)管、第十 二場(chǎng)效應(yīng)管為P型場(chǎng)效應(yīng)管。
【文檔編號(hào)】H03F3/45GK106026938SQ201610345328
【公開(kāi)日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年5月23日
【發(fā)明人】何力
【申請(qǐng)人】四川和芯微電子股份有限公司