一种低功耗动态锁存比较器的制作方法

1.本发明涉及一种低功耗动态锁存比较器，属于比较器电路结构技术领域。


背景技术：

2.随着半导体行业的快速发展，目前，比较器几乎广泛运用到了所有行业当中，比较器(亦可称为电压比较器)是集成电路中的一种。电压比较器用于比较两个输入电压的大小。
3.目前，使用的高精度比较器的电路规模通常非常大，也使得电路的功耗较大。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种低功耗动态锁存比较器，解决现有技术中功耗大的问题。
5.为实现以上目的，本发明是采用下述技术方案实现的：本发明提供了一种低功耗动态锁存比较器，包括：7个传输门、2个反相器、2个二输入或非门、第一采样电容和第二采样电容；2个反相器首尾相连构成放大电路，2个二输入或非门互相连接组成动态锁存电路，7个传输门由第一传输门至第七传输门组成，第一采样电容的前后分别连接第一传输门和第三传输门，第三传输门还连接有并联的第五传输门、放大电路、动态锁存电路，然后依次连接第四传输门、第二采样电容、第二传输门，在第三传输门和动态锁存电路之间还连接有第六传输门，在动态锁存电路和第四传输门之间还连接有第七传输门；第一采样电容和第二采样电容分别通过第一传输门和第二传输门采集输入信号和参考信号，然后将输入信号和参考信号传输到放大电路两端进行比较，放大电路对比较结果进行放大，然后将最终结果锁存至动态锁存电路中。
6.进一步的，在采集信号前，先对放大电路进行预设置，包括：使能第五传输门的开关控制信号，开启第五传输门，使放大电路两端的电位相等。
7.进一步的，在采集信号前，使能第一传输门和第二传输门的开关控制信号，开启第一传输门和第二传输门，使输入信号和参考信号分别被第一采样电容和第二采样电容采样，然后断开第一传输门和第二传输门，使第一采样电容和第二采样电容上的电位保持稳定。
8.进一步的，将输入信号和参考信号传输到放大电路两端进行比较，放大电路对比较结果进行放大，包括：使能第三传输门和第四传输门的开关控制信号，开启第三传输门和第四传输门，同时断开第五传输门，将输入信号和参考信号分别传输到放大电路的两个端口，而后放大电路对输入信号和参考信号的差值进行放大，放大电路连接第三传输门的端口为x端口，连接第四传输门的端口为y端口；若输入信号大于参考信号，则在放大电路的x端口将所述差值放大至电源电压，而
放大电路的y端口变成接电源地的低电位；若输入信号小于参考信号，则在放大电路连接的y端口将所述差值放大至电源电压，而放大电路的x端口变成接电源地的低电位。
9.进一步的，将最终结果锁存至动态锁存电路中，包括：使能第六传输门和第七传输门的开关控制信号，开启第六传输门和第七传输门后，使放大电路的x端口与一个二输入或非门的一个输入端相连，放大电路的y端口与另一个二输入或非门的一个输入端相连，则动态锁存电路中两个二输入或非门的输出电位高低能够反映输入信号和参考信号的大小；最后断开第六传输门和第七传输门将最终结果锁存在动态锁存电路中。
10.进一步的，所述第一采样电容和第二采样电容都连接至电源地。
11.与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明提供的一种低功耗动态锁存比较器，仅由7个传输门、2个反相器、2个二输入或非门和2个采样电容组成，使用的都是简单的门级电路和mom电容，且不同于传统的设计难度较大的高增益运算放大器，此设计中的放大电路仅由2个反相器首尾相连而得，设计难度小，电路规模小，从而使得功耗大幅度降低；而且本发明的电路结构对称性较好，在电路布局布线中能有效节省电路面积；本设计的电压分辨率能达到1mv，可应用到一般的flash adc中。
附图说明
12.图1是本发明实施例提供的一种低功耗动态锁存比较器的结构示意图。
具体实施方式
13.下面结合附图对本发明作进一步描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
14.如图1所示，本发明提供的一种低功耗动态锁存比较器，包括7个传输门、2个反相器、2个二输入或非门和2个采样电容。
15.7个传输门tg0、tg1、tg2、tg3、tg4、tg5、tg6起到开关的作用。
16.2个反相器（第一反相器和第二反相器）首尾相连构成放大电路，2个二输入或非门互相连接组成动态锁存电路，7个传输门由第一传输门至第七传输门组成。
17.第一传输门tg0的输入端与输入信号vin相连，第一传输门tg0的输出端连接至第一采样电容c0的上极板，第一采样电容c0的下极板接至电源地vss，并且第一采样电容c0的上极板还与第三传输门tg2的输入端相连，第三传输门tg2的输出端与第五传输门tg4的输入端、第六传输门tg5的输入端相连，同时也连接到第一反相器inv0的输出端和第二反相器inv1的输入端，第六传输门tg5的输出端与二输入或非门nor0的一个输入端相连，二输入或非门nor0的另一个输入端口接至二输入或非门nor1的输出端，即输出端口q，二输入或非门nor1的一个输入端连接至二输入或非门nor0的输出端口qb，二输入或非门nor1的另一个输入端口与第七传输门tg6的输出端相连，第七传输门tg6的输入端与第四传输门tg3的输出端、第五传输门tg4的输出端、第一反相器inv0的输出端和第二反相器inv1的输入端相连，第四传输门tg3的输入端与第二采样电容c1的上极板相连，第二采样电容c1的下极板连接到电源地vss，第二采样电容c1的上极板也与第二传输门tg1的输出端相连，第二传输门tg1
的输入端与参考信号vref相连。
18.图1中，ck0、ckb0：控制两个传输门tg0、tg1开启或关断的控制信号，若ck0接低电位，则ckb0接高电位，若ck0接高电位，则ckb0接低电位；ck1、ckb1：控制两个传输门tg2、tg3开启或关断的控制信号，若ck1接低电位，则ckb1接高电位，若ck1接高电位，则ckb1接低电位；ck2、ckb2：控制传输门tg4开启或关断的控制信号，若ck2接低电位，则ckb2接高电位，若ck2接高电位，则ckb2接低电位；ck3、ckb3：控制两个传输门tg5、tg6开启或关断的控制信号，若ck3接低电位，则ckb3接高电位，若ck3接高电位，则ckb3接低电位；q、qb：q是二输入或非门nor1的输出信号，也为动态锁存电路的输出信号，也是整个比较器的输出信号，其值为高电平表示输入信号vin大于参考信号vref，其值为低电平表示输入信号vin小于参考信号vref，qb是二输入或非门nor0的输出信号，其输出结果与q相反。
19.两个传输门tg0和tg1均由ck0和ckb0控制开启或关断；两个传输门tg2和tg3均由ck1和ckb1控制开启或关断；第五传输门tg4由ck2和ckb2控制开启或关断；两个传输门tg5和tg6均由ck3和ckb3控制开启或关断。
20.此低功耗动态锁存比较器通过以下五个步骤完成输入信号vin与参考信号vref的比较（初始时7个传输门均处于关断状态）：第一步：使能第五传输门tg4的开关控制信号ck2和ckb2，开启第五传输门tg4，使放大电路两端的电位相等，完成放大电路的预设置；第二步：使能第一传输门tg0和第二传输门tg1的开关控制信号，开启第一传输门tg0和第二传输门tg1，使输入信号vin和参考信号vref分别被第一采样电容c0和第二采样电容c1采样，然后断开第一传输门tg0和第二传输门tg1，使第一采样电容c0和第二采样电容c1上的电位保持稳定；第三步：使能第三传输门tg2和第四传输门tg3的开关控制信号，开启第三传输门tg2和第四传输门tg3，同时断开第五传输门tg4，将输入信号vin和参考信号vref分别传输到放大电路的x端口和y端口，而后放大电路对输入信号vin和参考信号vref的差值进行放大，若输入信号vin大于参考信号vref，则在放大电路的x端口将输入信号vin与参考信号vref的差值放大至电源电压，而放大电路的y端口变成接电源地的低电位；若输入信号vin小于参考信号vref，则在放大电路的y端口将参考信号vref与输入信号vin的差值放大至电源电压，而放大电路的x端口变成接电源地的低电位；第四步：使能第六传输门tg5和第七传输门tg6的开关控制信号，开启第六传输门tg5和第七传输门tg6，使放大电路的x端口与动态锁存电路中的二输入或非门nor0的一个输入端相连，放大电路的y端口与动态锁存电路中的二输入或非门nor1的一个输入端相连，若放大电路的x端口为高电位，y端口为低电位，则动态锁存电路的输出q为高电位，qb为低电位，即表示输入信号vin大于参考信号vref；若放大电路的x端口为低电位，y端口为高电位，则动态锁存电路的输出q为低电位，qb为高电位，即表示输入信号vin小于参考信号vref；第五步：断开第六传输门tg5和第七传输门tg6将比较结果锁存在动态锁存电路
中。
21.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。