比较器的制作方法

本发明涉及集成电路领域，具体而言，涉及一种比较器。

背景技术

随着集成电路的快速发展，数据信号传输的接口技术在提升传输速度和传输质量方面的要求也越来越高。更高的传输速度需要具有高速特性的信号发送/接收电路，提高信号传输质量则需要实现抗干扰和低emi传输。而低压差分信号传输是实现提高信号传输速度和传输质量的重要方式。但传输信号电压幅值的降低对于信号接收单元而言是一项挑战。

由于输入差分信号电压幅值较低，因而通常需要先将小幅值信号进行放大处理。现有技术中的比较器电路通常将二极管形式连接的mos管结构(即mos二极管负载)作为第一放大级的负载，以实现恒定的跨导增益级，之后通过级联次级放大输出单元对第一放大级输出的差分信号作进一步放大并将其转换为单端输出信号。由于mos二极管负载结构的箝位作用其本身是一种负反馈效应，即当mos二极管负载上的电压由低变高时，mos二极管负载的栅源电压亦会随之变大，而栅源电压的增大又会将mos二极管负载输出节点电位拉低，因而形成一个负反馈过程，反之亦然。这种负反馈过程会导致第一放大级的输出节点的翻转电压摆幅过小且翻转速度缓慢，进而使得比较器翻转上升下降沿时间较长且不对称，最终导致接收信号抖动增大和建立与保持时间减小。另外，次级放大输出单元较大的输出电阻会减小比较器带宽，牵制比较器响应速度。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种比较器，以改善上述的问题。

本发明实施例提供了一种比较器，包括初级放大输出单元及次级放大输出单元，所述初级放大输出单元与所述次级放大输出单元级联，所述初级放大输出单元包括第一场效应管、第二场效应管、第三场效应管及第四场效应管，所述第一场效应管、所述第二场效应管的第一端均与电源电连接，所述第一场效应管的栅极、所述第二场效应管的栅极均用于接收低压差分信号，所述第一场效应管的第二端与所述第三场效应管的第二端、所述次级放大输出单元的第一输入端电连接；

所述第二场效应管的第二端与所述第四场效应管的第二端、所述次级放大输出单元的第二输入端电连接，所述第三场效应管的第一端与所述第四场效应管的第一端均接地，所述第三场效应管的栅极与第二端之间串接有第一阻抗器件，所述第一阻抗器件还与所述次级放大输出单元的第一输入端连接，所述第四场效应管的栅极与第二端之间串接有第二阻抗器件，所述第二阻抗器件还与所述次级放大输出单元的第二输入端电连接。

进一步地，所述比较器还包括第一耦合器件、第二耦合器件，所述第一耦合器件的一端分别与所述第三场效应管的栅极、所述第一阻抗器件电连接，所述第一耦合器件的另一端分别与所述第二阻抗器件、所述第四场效应管的第二端、所述次级放大输出单元的第二输入端、所述第二场效应管的第二端均电连接；

所述第二耦合器件的一端分别与所述第四场效应管的栅极、所述第二阻抗器件电连接，所述第二耦合器件的另一端分别与所述第一阻抗器件、所述第三场效应管的第二端、所述次级放大输出单元的第一输入端、所述第一场效应管的第二端均电连接。

进一步地，所述第一阻抗器件为第一动态隔离器件，所述第二阻抗器件为第二动态隔离器件。

进一步地，第一动态隔离器件为第一电阻或第一动态隔离mos管，所述第二动态隔离器件为第二电阻或第二动态隔离mos管。

进一步地，所述第一耦合器件为第一电容或第一耦合mos管，所述第二耦合器件为第二电容或第二耦合mos管。

进一步地，所述次级放大输出单元包括第五场效应管、第六场效应管、第七场效应管及第八场效应管，所述第五场效应管、所述第六场效应管的第一端均与电源电连接，所述第五场效应管的栅极、第六场效应管的栅极电连接，且所述第五场效应管的栅极、第六场效应管的栅极均连接于第五场效应管的第二端与所述第七场效应管的第二端之间；

所述第七场效应管的第一端、所述第八场效应管的第一端均接地，所述第七场效应管的栅极分别与所述第三场效应管的第二端、所述第一阻抗器件、所述第一场效应管的第二端电连接，所述第八场效应管的栅极分别与所述第二场效应管的第二端、所述第二阻抗器件、所述第四场效应管的第二端电连接，所述第八场效应管的第二端与所述第六场效应管的第二端电连接。

进一步地，所述第五场效应管、所述第六场效应管、所述第七场效应管及所述第八场效应管均为mos管。

进一步地，所述比较器还包括信号整形处理单元，所述次级放大输出单元的输出端与所述信号整形处理单元的输入端电连接。

进一步地，所述信号整形处理单元包括第一反相器及第二反相器，所述第一反相器及所述第二反相器串接于所述所述次级放大输出单元的输出端。

进一步地，所述第一场效应管、所述第二场效应管、所述第三场效应管及所述第四场效应管均为mos管。

与现有技术相比，本发明提供的比较器，通过在第三场效应管的栅极与第二端之间串接第一阻抗器件，第一阻抗器件还与所述次级放大输出单元的第一输入端连接，在第四场效应管的栅极与第二端之间串接第二阻抗器件，第二阻抗器件还与次级放大输出单元的第二输入端电连接，从而在比较器运行的过程中，第一耦合器件、第二耦合器件分别结合第一阻抗器件、第二阻抗器件的动态隔离作用实现正反馈耦合效应，以此加快比较器输出信号沿翻转速度；此外，第一阻抗器件、第二阻抗器件分别结合第三场效应管、第四场效应管自身的寄生电容产生零点，可以尽可能展宽比较器带宽，具体来说，第一阻抗器件、第二阻抗器件分别与第三场效应管的栅端和第四场效应管对地看到的自身的电容一起产生零点，从而补偿由次级放大输出单元产生的极点对比较器带宽的影响，以达到展宽比较器带宽的目的，最终达到实现比较器在低压信号接收与响应速度两方面性能得以最大程度提升的目的。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明实施例提供的比较器的电路连接框图；

图2为本发明实施例提供的比较器的电路图。

图标：100-比较器；101-初级放大输出单元；102-次级放大输出单元；103-信号整形处理单元。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明实施例提供了一种比较器100，包括初级放大输出单元101、次级放大输出单元102及信号整形处理单元103，初级放大输出单元101与次级放大输出单元102级联，初级放大输出单元101包括第一场效应管mp1、第二场效应管mp2、第三场效应管mn1及第四场效应管mn2，第一场效应管mp1、第二场效应管mp2的第一端均与电源电连接，第一场效应管mp1的栅极、第二场效应管mp2的栅极组成差分对管用于接收低压差分信号，第一场效应管mp1的第二端与第三场效应管mn1的第二端、次级放大输出单元102的第一输入端电连接。

第二场效应管mp2的第二端与第四场效应管mn2的第二端、次级放大输出单元102的第二输入端电连接，第三场效应管mn1的第一端与第四场效应管mn2的第一端均接地，第三场效应管mn1的栅极与第二端之间串接有第一阻抗器件，第一阻抗器件还与次级放大输出单元102的第一输入端连接，第四场效应管mn2的栅极与第二端之间串接有第二阻抗器件，第二阻抗器件还与次级放大输出单元102的第二输入端电连接。第三场效应管mn1与第四场效应管mn2作为第一场效应管mp1、第二场效应管mp2的负载。

本实施例中，第一动态隔离器件可以采用第一电阻rz1，当然，也可以采用第一动态隔离mos管或其他具有电阻性能的电子元件，在此不做限制，第二动态隔离器件可以采用第二电阻rz2，当然可以采用第二动态隔离mos管或其他具有电阻性能的电子元件，在此不做限制。在比较器100运行的过程中，第一阻抗器件、第二阻抗器件分别与第三场效应管mn1的栅端和第四场效应管mn2对地看到的自身的电容一起产生零点，从而补偿由次级放大输出单元产生的极点对比较器100带宽的影响，以达到展宽比较器100带宽的目的，最大程度提高了比较器100的响应速度。

次级放大输出单元102的输出端与信号整形处理单元103的输入端电连接。其中，本实施例中，信号整形处理单元103包括但不限于第一反相器inv1及第二反相器inv2，第一反相器inv1及第二反相器inv2串接于次级放大输出单元102的输出端，且第一反相器inv1及第二反相器inv2均用于对信号进行整形处理，并且作为比较器100的输出。

本实施例中，次级放大输出单元可以采用但不限于推挽放大输出单元，第一阻抗器件、第二阻抗器件均具备带宽补偿的功能。

另外，比较器100还包括第一耦合器件、第二耦合器件，第一耦合器件的一端分别与第三场效应管mn1的栅极、第一阻抗器件电连接，第一耦合器件的另一端分别与第二阻抗器件、第四场效应管mn2的第二端、次级放大输出单元102的第二输入端、第二场效应管mp2的第二端均电连接。

第二耦合器件的一端分别与第四场效应管mn2的栅极、第二阻抗器件电连接，第二耦合器件的另一端分别与第一阻抗器件、第三场效应管mn1的第二端、次级放大输出单元102的第一输入端、第一场效应管mp1的第二端均电连接。

此时，第一阻抗器件采用第一动态隔离器件，第二阻抗器件采用第二动态隔离器件。

第一动态隔离器件可以采用第一电阻rz1或第一动态隔离mos管或其他一些阻抗特性器件，在此不做限制，第二动态隔离器件采用第二电阻rz2或第二动态隔离mos管或其他一些阻抗特性，在此不做限制。

本实施例中，本实施例中，第一耦合器件采用第一电容c1，在此不做限制；当然在其他实施例中，也可以采用第一耦合mos管，第二耦合器件采用第二电容c2，当然在其他实施例中，也可以采用第二耦合mos管，在此不做限制。

本实施例中，定义第三场效应管mn1与第一电阻rz1的连接点为节点n1，第三场效应管mn1与第二电阻rz2的连接点为节点n2，第三场效应管mn1、第一电阻rz1及第一耦合器件三者的连接点为n3，第四场效应管mn2、第二电阻rz2及第二耦合器件三者的连接点为n4。

在节点n1和节点n4、节点n2和节点n3之间分别加入第一电容c1和，当比较器100在运行时，通过第一电容c1将节点n2的动态电压信号耦合到节点n3。同样地，第二电容c2会将节点n1的动态电压信号耦合到节点n4。因此，节点n1与节点n4为动态同相信号，节点n2与节点n3为动态同相信号，由于节点n1与节点n2为动态差分反相信号，加之在第一电阻rz1和第二电阻rz2的动态隔离作用下，则有节点n3与节点n1的动态信号反相以及节点n4与节点n2的动态信号反相。以输入信号由低电平变高电平为例，节点n1电位升高，节点n2电位降低，由于第一电容c1和第二电容c2的耦合作用，此时节点n3电位会跟随节点n2而降低，节点n4会跟随节点n1而升高，导致第二场效应管mp2的栅源电压减小，第四场效应管mn2的栅源电压增大，这会使得节点n1的电位可以迅速拉至更高的电位，而节点n2可以迅速拉至更低的电位，从而形成一个正反馈过程，反之亦然。这样的正反馈过程一方面使得节点n1和节点n2在动态翻转时具有更大的翻转幅值和更快的翻转速度，进而可以驱动后续次级放大输出单元输出幅值增大，翻转速度加快；另一方面比较器100可以允许输入的差分信号压差更低，最终使得比较器100的在响应速度和信号传输质量方面性能得到有效的改善。

另外，本实施例中，次级放大输出单元102包括第五场效应管mp3、第六场效应管mp4、第七场效应管mn3及第八场效应管mn4，第五场效应管mp3、第六场效应管mp4的第一端均与电源电连接，第五场效应管mp3的栅极、第六场效应管mp4的栅极电连接，且第五场效应管mp3的栅极、第六场效应管mp4的栅极均连接于第五场效应管mp3的第二端与第七场效应管mn3的第二端之间；

第七场效应管mn3的第一端、第八场效应管mn4的第一端均接地，第七场效应管mn3的栅极分别与第三场效应管mn1的第二端、第一阻抗器件、第一场效应管mp1的第二端电连接，第八场效应管mn4的栅极分别与第二场效应管mp2的第二端、第二阻抗器件、第四场效应管mn2的第二端电连接，第八场效应管mn4的第二端与第六场效应管mp4的第二端电连接。

需要说明的是，本实施例中，场效应管的第一端为源极、第二端为漏极或场效应管的第二端为源极、第一端为漏极。

本实施例中，第五场效应管mp3、第六场效应管mp4、第七场效应管mn3及第八场效应管mn4均为mos管；第一场效应管mp1、第二场效应管mp2、第三场效应管mn1及第四场效应管mn2均为mos管。例如，第一场效应管mp1、第二场效应管mp2、第五场效应管mp3、第六场效应管mp4采用p型mos管，第三场效应管mn1、第四场效应管mn2、第七场效应管mn3、第八场效应管mn4采用p型mos管。当然地，各个mos管之间类型可以在p型和n型之间互换，在此不做限定。

综上所述，本发明提供的比较器通过在第三场效应管的栅极与第二端之间串接第一阻抗器件，第一阻抗器件还与所述次级放大输出单元的第一输入端连接，在第四场效应管的栅极与第二端之间串接第二阻抗器件，第二阻抗器件还与次级放大输出单元的第二输入端电连接，从而在比较器运行的过程中，第一耦合器件、第二耦合器件分别结合第一阻抗器件、第二阻抗器件的动态隔离作用实现正反馈耦合效应，以此加快比较器输出信号沿翻转速度；此外，第一阻抗器件、第二阻抗器件分别结合第三场效应管、第四场效应管自身的寄生电容产生零点，可以尽可能展宽比较器带宽，具体来说，第一阻抗器件、第二阻抗器件分别与第三场效应管的栅端和第四场效应管对地看到的自身的电容一起产生零点，从而补偿由次级放大输出单元产生的极点对比较器带宽的影响，以达到展宽比较器带宽的目的，最终达到实现比较器在低压信号接收与响应速度两方面性能得以最大程度提升的目的，再者，利用第一电阻、第二电阻的动态隔离效果，通过增加第一电容、第二电容，消除常用电路结构中mos管负载的负反馈效应，并转变为正反馈作用，增大比较器第一放大级的翻转幅值，加快了翻转速度，改善了比较器性能，另外翻转幅值和翻转速度的提升使得比较器可以应用于更低压差的差分信号输入场景。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。