比较器电路系统的制作方法

本案是有关于一种比较器电路系统，且特别是有关于适用于高速应用的比较器电路系统。

背景技术：

比较器常应用于各种电子装置，以提供比较或判断一预定条件的控制功能。比较器的操作精准度，例如为操作时序、输出信号的品质，都会影响到系统其他电路的操作正确性。例如，当比较器应用于高速数据传输时，比较器可能会受到时序抖动(timingjitter)的影响而降低其信号品质。本案所提供的比较器电路系统可通过补偿电流来提升输出信号的品质，以适用于高速数据传输的应用中。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本案的一些态样系于提供一种比较器电路系统，其包含一输入对电路、一负载电路以及一补偿电路。输入对电路用以比较一第一输入信号与一第二输入信号以控制一第一偏压电流。负载电路耦接至该输入对电路，并用以响应于该第一偏压电流以自该负载电路的一第一输出端输出具有一第一位准的一输出信号。补偿电路耦接至该输入对电路与该负载电路，并用以在该负载电路产生具有该第一位准的该输出信号的期间，自该第一输出端汲取一补偿电流至一电压源，其中该电压源用以提供一第二位准的一电压。

于一些实施例中，比较器电路系统还包含一第一电流源电路。第一电流源电路耦接于该输入对电路与该电压源之间，并用以根据一偏压信号产生该第一偏压电流。

于一些实施例中，其中该补偿电路用以根据该第一输入信号启动以自该第一输出端汲取该补偿电流，其中该补偿电流经由该第一电流源电路传送至该电压源。

于一些实施例中，比较器电路系统还包含一第二电流源电路。第二电流源电路耦接于该补偿电路与该电压源之间，并用以根据该偏压信号产生一第二偏压电流。

于一些实施例中，补偿电路用以根据该偏压信号与该第二偏压电流固定导通，以自该第一输出端固定汲取该补偿电流至该电压源。

于一些实施例中，其中该补偿电路与该输入对电路耦接至一节点，该补偿电流经由该节点传送至该电压源，且该补偿电路包含一第一晶体管以及一第二晶体管。第一晶体管耦接于该第一输出端与该节点之间，并用于响应于该第一输入信号导通以汲取该补偿电流。第二晶体管耦接于该负载电路的一第二输出端与该节点之间，并用于响应于该第二输入信号导通。

于一些实施例中，该补偿电路包含一第一晶体管与一第二晶体管。第一晶体管耦接于该第一输出端与该电压源之间，并用于响应于一偏压信号固定导通以汲取该补偿电流。第二晶体管耦接于该负载电路的一第二输出端与该电压源之间，并用于响应于该偏压信号固定导通。

于一些实施例中，其中该负载电路包含多个晶体管。多个晶体管耦接至该输入对电路，并分别耦接至该负载电路的该第一输出端与一第二输出端。

本案的另一些态样系于提供一种比较器电路系统，其包含一电流源电路、一输入对电路、一负载电路以及一交叉耦接(cross-coupled)晶体管对。电流源电路用以提供一偏压电流。输入对电路，耦接至该电流源电路，并用以比较一第一输入信号与一第二输入信号，以导向该偏压电流。负载电路耦接至该电流源电路，并用以根据导向后的该偏压电流于一第一输出端以及一第二输出端分别产生一第一输出信号与一第二输出信号。交叉耦接晶体管对包含一第一晶体管与一第二晶体管。第一晶体管耦接于该第一输出端与该电流源电路之间，并根据该第一输入信号导通以自该第一输出端汲取一第一补偿电流；以及第二晶体管耦接于该第二输出端与该电流源电路之间，并根据该第二输入信号导通以自该第二输出端汲取一第二补偿电流。

本案的又一些态样系于提供一种比较器电路系统，其包含一输入对电路、一负载电路、一第一晶体管与一第二晶体管。输入对电路耦接至一第一电流源电路，并用以比较一第一输入信号与一第二输入信号，以导向该第一电流源电路产生的一第一偏压电流。负载电路用以根据导向后的该第一偏压电流于一第一输出端以及一第二输出端分别产生一第一输出信号与一第二输出信号。第一晶体管耦接于该第一输出端与一第二电流源电路之间，并根据一偏压信号固定信号导通以自该第一输出端汲取一第一补偿电流。第二晶体管耦接于该第二输出端与该第二电流源电路之间，并根据该偏压信号固定信号导通以自该第二输出端汲取一第二补偿电流，其中该第一补偿电流与该第二补偿电流的总和相同于该第二电流源电路提供的一第二偏压电流。

综上所述，本案所提供的比较器电路系统可通过补偿电流来提升输出信号的品质，以适用于高速数据传输的应用中。

附图说明

为让本揭示内容的上述和其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附附图的说明如下：

图1为根据本案一些实施例所绘示的一种比较器电路系统的示意图；

图2为根据本案的一些实施例所绘示如图1中的比较器电路系统的电路示意图；

图3为根据本案的一些实施例所绘示如图1中的比较器电路系统的电路示意图；

图4为未使用补偿电路的相关技术的波形示意图与眼图；以及

图5为根据本案的一些实施例所绘示图2中的比较器电路系统有使用补偿电路时的波形示意图与眼图。

具体实施方式

本文所使用的所有词汇具有其通常的意涵。上述的词汇在普遍常用的字典中的定义，在本说明书的内容中包含任一于此讨论的词汇的使用例子仅为示例，不应限制到本揭示内容的范围与意涵。同样地，本揭示内容亦不仅以于此说明书所示出的各种实施例为限。

在本文中，使用第一、第二与第三等等的词汇，是用于描述各种元件、组件、区域、层与/或区块是可以被理解的。但是这些元件、组件、区域、层与/或区块不应该被这些术语所限制。这些词汇只限于用来辨别单一元件、组件、区域、层与/或区块。因此，在下文中的一第一元件、组件、区域、层与/或区块也可被称为第二元件、组件、区域、层与/或区块，而不脱离本案的本意。本文中所使用的“与/或”包含一或多个相关联的项目中的任一者以及所有组合。

关于本文中所使用的“耦接”或“连接”，均可指二或多个元件相互直接作实体或电性接触，或是相互间接作实体或电性接触，亦可指二或多个元件相互操作或动作。

于本文中，用语“电路系统(circuitry)”泛指包含一或多个电路(circuit)所形成的单一系统。用语“电路”泛指由一或多个晶体管与/或一或多个主被动元件按一定方式连接以处理信号的物件。

参照图1，图1为根据本案一些实施例所绘示的一种比较器电路系统100的示意图。于一些实施例中，比较器电路系统100可应用于各种数据传输系统中。于一些实施例中，比较器电路系统100包含输入对电路110、负载电路120、补偿电路130与电流源电路140。

输入对电路110耦接至负载电路120以及电流源电路140之间。于一些实施例中，输入对电路110用以比较输入信号vip与输入信号vin，以控制电流源电路140所产生的偏压电流ib1。举例而言，输入对电路110可由全差动输入对(如后述的晶体管)实现。于此条件下，当输入信号vip大于输入信号vin时，大部分的偏压电流ib1会导向输入对电路110中处理输入信号vip的信号路径。反之，当输入信号vip小于输入信号vin时，大部分的偏压电流ib1会导向输入对电路110中处理输入信号vin的信号路径。于一些实施例中，输入信号vip或输入信号vin中的一者可为比较用的一参考信号。于一些实施例中，电流源电路140可包含由一或多个晶体管所实现的电流镜电路，但本案并不以此为限。

负载电路120用以提供至少一主动负载，以响应于被输入对电路110导向的电流ib1而于其输出端nop产生输出信号vop，并于其输出端non产生输出信号von。例如，若输入信号vip大于输入信号vin时，输出端nop输出具有一高位准(例如为后述的电压vdd)的输出信号vop，且输出端non输出具有一低位准(例如为后述的地电压)的输出信号von。反之，若输入信号vip低于输入信号vin时，输出端nop输出具有一低位准的输出信号vop，且输出端non输出具有一高位准的输出信号von。

补偿电路130用以在负载电路120输出具一特定位准(例如可为前述的高位准)的输出信号vop的期间内，自输出端nop汲取一补偿电流icp至用于提供一预定位准(例如可为前述的低位准与/或后述图2～图3所示的电压vss)的电压源。于一些实施例中，在输入对电路110比较输入信号vin与输入信号vip的过程中，补偿电流icp汲取自输入对电路110与/或负载电路120中经由较少的偏压电流ib1流过的信号路径。

在一些相关技术中，比较器在未设置补偿电路130下直接执行比较操作。于此些技术中，比较器所产生的输出信号的品质将相依于输入信号的切换频率。当应用于高速数据传输下，输入信号具有较高的切换频率，使得比较器的输出在还没完全进入稳态时即进入下一次比较操作。如此，比较器的输出信号的品质将会降低。相较于上述相关技术，通过汲取补偿电流icp，比较器电路系统100的输出可较快进入稳态。如此一来，比较器电路系统100可适用于高速数据传输的应用。关于此处的说明将于后术段落参照图4与图5说明。

以下段落将以说明上述多个电路的实施方式，但本案并不以后述实施例为限。

参照图2，图2为根据本案的一些实施例所绘示如图1中的比较器电路系统100的电路示意图。为易于理解，图1与图2中的类似元件将被指定为相同标号。

如图2所示，输入对电路110包含晶体管mn1以及晶体管mn2。于一些实施例中，晶体管mn1以及晶体管mn2为差动输入对。晶体管mn1的第一端耦接至负载电路120的输出端non，晶体管mn1的第二端与电流源电路140耦接至节点nd，且晶体管mn1的控制端用以接收输入信号vip。晶体管mn2的第一端耦接至负载电路120的输出端nop，晶体管mn2的第二端与电流源电路140耦接至节点nd，且晶体管mn2的控制端用以接收输入信号vin。于此例中，电流源电路140包含晶体管mnb1。晶体管mnb1的第一端耦接至节点nd，晶体管mnb1的第二端耦接至用于提供电压vss的电压源，且晶体管mnb1的控制端用于接收偏压信号vbn。晶体管mnb1根据偏压信号vbn产生偏压电流ib1。于一些实施例中，电压vss低于电压vdd，其中电压vss可为地电压，但本案并不以此为限。

如图2所示，负载电路120包含晶体管mp1以及晶体管mp2。晶体管mp1与晶体管mp2两者的多个第一端耦接至一电压源以接收电压vdd。晶体管mp1与晶体管mp2两者的多个控制端用以接收偏压信号vbp，以分别提供一主动负载至输入对电路110。晶体管mp1或晶体管mp2根据所提供的主动负载与电流源以及输入对电路110所导向的偏压电流ib1产生输出信号von与vop。晶体管mp1的第二端耦接至输出端non，且晶体管mp2的第二端耦接至输出端nop。

如图2所示，当输入信号vip由低位准转态至高位准，且输入信号vin由高位准转态至低位准时，晶体管mn1导通且晶体管mn2关断。于此条件下，大部分的偏压电流ib1被导向流至晶体管mp1与晶体管mn1的信号路径。如此，负载电路120将输出具有低位准的输出信号von，并输出具有高位准的输出信号vop。

如图2所示，补偿电路130包含晶体管mn3以及晶体管mn4。于一些实施例中，晶体管mn3与晶体管mn4为交叉耦接(cross-coupled)的晶体管对。晶体管mn3的第一端耦接至输出端nop，晶体管mn3的第二端耦接至节点nd，且晶体管mn3的控制端用以接收输入信号vip。晶体管mn4的第一端耦接至输出端non，晶体管mn4的第二端耦接至节点nd，且晶体管mn4的控制端用以接收输入信号vin。

于此例中，补偿电路130设置以响应于输入信号vin或输入信号vip启动，以汲取前述的补偿电流icp。举例而言，当输入信号vip由低位准转态至高位准，且输入信号vin由高位准转态至低位准时，晶体管mn3导通且晶体管mn4关断。于此条件下，晶体管mn3自晶体管mp2的第二端(即输出端nop)汲取补偿电流icp至提供电压vss的电压源。于一些实施例中，当输入信号vip由低位准转态至高位准，且输入信号vin由高位准转态至低位准时，输出信号vop的位准稍低于电压vdd(如后述图5所示)。

参照图3，图3为根据本案的一些实施例所绘示如图1中的比较器电路系统100的电路示意图。为易于理解，图1～图3中的类似元件将被指定为相同标号。

相较于图2，于此例中，比较器电路系统100还包含电流源电路310。电流源电路310耦接至补偿电路130以及提供电压vss的电压源之间，并根据偏压信号vbn产生偏压电流ib2。此外，相较于图2，于此例中补偿电路130耦接至电流源电路310，并设置以根据偏压信号vbn与偏压电流ib2固定导通，以持续自负载电路120的输出端von与vop分别汲取补偿电流icp1与补偿电流icp2至提供电压vss的电压源。

详细而言，于一些实施例中，电流源电路310包含晶体管mnb2。晶体管mnb2的第一端耦接至晶体管mn3与晶体管mn4的多个第二端，晶体管mnb2的第二端耦接至提供电压vss的电压源，且晶体管mnb2的控制端用以接收偏压信号vbn。晶体管mnb2设置以根据偏压信号vbn产生偏压电流ib2。此外，于此例中，晶体管mn3与晶体管mn4的多个控制端用以接收偏压信号vbn以持续导通来汲取补偿电流icp1与icp2。

于此例中，晶体管mn3与晶体管mn4固定汲取的补偿电流icp1与icp2的总和相同于偏压电流ib2。于一些实施例中，通过设置元件尺寸与/或偏压条件，补偿电流icp1与icp2每一者设置为一半的偏压电流ib2。

于一些实施例中，上述的输入对电路110、负载电路120与/或补偿电路130中每一者设置为差动电路。为了易于理解，上述操作仅以输出信号vop的补偿为例说明。应当理解，由于差动电路为对称结构，补偿电路130亦可对输出信号von执行类似补偿操作。例如，当输入信号vip由高位准转态至低位准，且输入信号vin由低位准转态至高位准时，晶体管mn4为导通而自输出端non汲取补偿电流。

上述设置方式仅为示例，且本案并不以此为限。举例而言，于不同实施例中，晶体管mnb2、mn3与mn4亦可使用不同的偏压信号控制。

上述对于各晶体管所采用的型式(p型、n型)、种类等等皆为示例，本案并不以上述为限。依据不同操作电压或应用条件，不同型式或种类的晶体管皆可用来实施本案的比较器电路系统100。另外，依据不同型式的晶体管，前述各个实施例中所提到的位准、电压的相应关系亦可一并调整。

请参照图4与图5，图4为未使用补偿电路120的相关技术的波形示意图与眼图，且图5为根据本案的一些实施例绘示图2中的比较器电路系统100有使用补偿电路120时的波形示意图与眼图。

如先前所述，在一些相关技术中未使用补偿电路120，比较器的输出无法快速进入稳态而造成信号品质下降。例如，如图4所示，在输入信号vip的切换(即转态)频率较快时(例如为期间t1内的两次切换)，在还没完全进入稳态并稳定于电压vdd的位准之前(即脉波p1)，输出信号vop的状态便响应于输入信号vip的第二次的切换改变。相对地，在后续切换频率较低的期间t2，输出信号vop尚可进入稳态并稳定于电压vdd的位准。换言之，在未使用补偿电路120的相关技术中，输出信号vop将相依于输入信号vip的切换频率。如此，若通过量测输出信号vop的眼图410，可得知输出信号vop上受到较多时序抖动(timingjitter)的影响而降低其信号品质。

相对地，如图5所示，通过补偿电路120，在每一次输入信号vip有切换时，比较器电路系统100的输出可以即时地进入稳态。如此，若通过量测输出信号vop的眼图510，可得知输出信号vop可受到较少时序抖动)的影响。换言之，通过设置补偿电路120，输出信号vop的信号品质可被提升。

综上所述，本案所提供的比较器电路系统可通过补偿电流来提升输出信号的品质，以适用于高速数据传输的应用中。

虽然本案已以实施方式揭露如上，然其并非限定本案，任何熟悉此技艺者，在不脱离本案的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本案的保护范围当视所附的权利要求书所界定的范围为准。