具有多增益级之比较器;COMPARATOR WITH MULTIPLE GAIN STAGES

摘要

数个增益级可定义为一种具有快速、精确且低偏移量之比较器。一低增益、低输入阻抗并且完全差动共同闸极放大器可以为多级比较器中的第一级，用以提供适用于较小功率消耗之较大的频宽。比较器之输入端可包括一差动输入对，分别定义为共同闸极放大器之输入级中闸极耦合金氧半导体装置之源极。第一级之差动输出对可耦接至第二增益级之差动输入对，其中第二增益级可以为用以执行双端至单端转换之差动输入电流镜放大器。第二增益级之单端输出可作为锁存器之输入，锁存器可以为双稳态设定/重设锁存器，用以增加增益以及反应时间，以保护多级开关，锁存器之单端输出系作为比较器之输出。

主权项

1.一种比较器，具有一第一输入、一第二输入以及一输出，包括：一第一级放大器，具有一第一差动输出对以及一第一差动输入对，上述第一差动输入对系耦接至上述比较器之上述第一输入与第二输入，其中上述第一级放大器具有一低输入阻抗；以及一第二增益级放大器，具有一第二差动输入对，耦接至上述第一级放大器之上述第一差动输出对，其中上述第二增益级放大器系用以产生一单端输出，且上述第二增益级放大器具有比上述第一级放大器更大的增益；其中上述第二增益级放大器之上述单端输出系用以产生上述比较器之上述输出；其中上述第一级放大器包括一第一电晶体装置对，该第一电晶体装置对的闸极互相连接并且形成一差动输入级，其中上述第一差动输入对系分别由上述第一电晶体装置对之源极所形成，其中上述第一电晶体装置对为二极体连接。 ;2.如申请专利范围第1项所述之比较器，更包括一双稳态锁存器，具有耦接至上述第二增益级放大器之上述单端输出之一第一输入端，耦接至上述第二增益级放大器之上述单端输出之反相的一第二输入端，以及用以产生上述比较器之上述输出之一输出端。 ;3.如申请专利范围第1项所述之比较器，其中上述第一级放大器更包括：一共同闸极差动电流镜对，每个上述电流镜具有一输入端、一输出端以及耦接至上述第一电晶体装置对的闸极并且设定用以接收一第一电流之一第二共同闸极节点，其中每个上述电流镜的输入端系分别耦接至上述第一差动输入对之一输入端，以根据介于上述第一差动输入对之间的一相对电压而产生对应于上述电流镜输入端之上述电流镜中的电流。 ;4.如申请专利范围第3项所述之比较器，其中上述第一级放大器更包括一电流源，用以产生上述第一电流，其中上述第一电流系为一常数。 ;5.如申请专利范围第3项所述之比较器，其中上述第一级放大器更包括：一第一负载电路，耦接至上述电流镜对的输出端之一者，以根据由上述电流镜对之一者所导通的电流于上述电流镜对的输出端之一者处产生电压；以及一第二负载电路，耦接至上述电流镜对的输出端之另一者，以根据由上述电流镜对之另一者所导通的电流于上述电流镜对的输出端之另一者处产生电压。 ;6.如申请专利范围第1项所述之比较器，其中上述第二增益级放大器包括一第二电晶体装置对，形成具有一第二差动输入对之一差动输入级，上述具有一第一共同源极节点之第二电晶体装置对系用以接收一第二电流，其中上述第二差动输入对系分别由上述第二电晶体装置对之闸极所形成。 ;7.如申请专利范围第6项所述之比较器，其中上述第二增益级放大器更包括一电流源，用以产生上述第二电流，其中上述第二电流系为一常数。 ;8.如申请专利范围第6项所述之比较器，其中上述第二增益级放大器更包括一第一负载电路对，上述第一负载电路对的每个负载电路系分别耦接至上述第二差动输入对之一者，以根据流经上述负载电路所耦接之上述第二差动输入对之一者的电流分别于上述负载电路所耦接之上述第二差动输入对之一者处产生电压。 ;9.如申请专利范围第8项所述之比较器，其中上述第二增益级放大器更包括一共同源极差动电流镜对，每个上述电流镜皆具有一输入端以及一输出端，且一共同源极节点系耦接至接地点，其中每个上述电流镜的输入端系分别耦接至上述第二差动输入对之一者，以根据介于上述第二差动输入对之间的一相对电压而产生对应于上述电流镜输入端之上述电流镜中的电流。 ;10.如申请专利范围第9项所述之比较器，其中上述第二增益级放大器更包括一第二负载电路对，其中上述第二负载电路对之一者系耦接至上述电流镜对之一者之输出端，且上述第二负载电路对之另一者系耦接至上述电流镜对之另一者之输出端；其中上述第二负载电路对之一者系用以镜反射于上述第二负载电路对之另一者处所导通的电流，以由上述第二差动输入对产生上述单端输出。 ;11.一种比较器，包括：一第一二极体连接电晶体以及一第二二极体连接电晶体，每个上述二极体连接电晶体皆具有一闸极、一源极、一汲极以及形成于上述源极与上述汲极之间的一通道，其中上述第一二极体连接电晶体之通道系耦接于一第一共同节点与一第一输入端之间，而上述第二二极体连接电晶体之通道系耦接于上述第一共同节点与一第二输入端之间，其中上述第一共同节点系用以接收一第一电流；一第一电流镜电晶体以及一第二电流镜电晶体，每个上述电流镜电晶体皆具有一闸极、一源极、一汲极以及形成于上述源极与汲极之间的一通道，其中上述第一电流镜电晶体之闸极与源极系分别耦接至上述第一二极体连接电晶体之闸极与源极，且上述第二电流镜电晶体之闸极与源极系分别耦接至上述第二二极体连接电晶体之闸极与源极；一第一负载装置以及一第二负载装置，其中上述第一负载装置系耦接于一供应电压与上述第一电流镜电晶体之汲极，且上述第二负载装置系耦接于上述供应电压与上述第二电流镜电晶体之汲极之间；以及一双端至单端转换器，具有一第一差动输入对，耦接至上述第一与第二电流镜电晶体之汲极，其中上述双端至单端转换器系形成一单端输出端，用以产生上述比较器之输出。 ;12.如申请专利范围第11项所述之比较器，更包括耦接至上述第一共同节点之一电流源，用以提供上述第一电流。 ;13.如申请专利范围第12项所述之比较器，其中上述电流源包括一第一电晶体，具有一闸极、一源极、一汲极以及形成于上述源极与汲极之间的一通道，其中上述第一电晶体之通道系耦接于上述供应电压与上述第一与第二二极体连接电晶体的通道之间，其中上述第一电晶体之闸极系耦接至一参考电压。 ;14.如申请专利范围第13项所述之比较器，其中上述电流源更包括一第二电晶体，具有一闸极、一源极、一汲极以及形成于上述源极与汲极之间的一通道，其中上述第二电晶体的通道系耦接于上述供应电压与上述参考电压之间且上述第二电晶体之闸极系耦接至上述参考电压以及上述第一电晶体之闸极。 ;15.如申请专利范围第11项所述之比较器，其中上述第一负载装置包括：一电阻，具有一第一端子与一第二端子；以及一第一与第二负载电晶体，每个上述负载电晶体具有一闸极、一源极、一汲极以及形成于上述源极与汲极之间的一通道，其中上述第一负载电晶体之通道系于上述供应电压与上述电阻之上述第一端子之间与上述第二负载电晶体之通道串接，上述电阻之上述第二端子系耦接至上述第一电流镜电晶体之汲极，且上述第一与第二负载电晶体之闸极系耦接至上述电阻之第一端子。 ;16.如申请专利范围第11项所述之比较器，其中上述第一负载装置包括：一电阻，具有一第一端子与一第二端子；以及一第一与第二负载电晶体，每个上述负载电晶体具有一闸极、一源极、一汲极以及形成于上述源极与汲极之间的一通道，其中上述第一负载电晶体之通道系于上述供应电压与上述电阻之上述第一端子之间与上述第二负载电晶体之通道串接，上述电阻之上述第二端子系耦接至上述第二电流镜电晶体之汲极，且上述第一与第二负载电晶体之闸极系耦接至上述电阻之第一端子。 ;17.如申请专利范围第11项所述之比较器，其中上述双端至单端转换器包括：一差动电晶体对，每个上述差动电晶体具有一闸极、一源极、一汲极以及形成于上述源极与汲极之间的一通道，其中上述差动电晶体对之闸极系形成上述第一差动输入对，其中上述差动电晶体对之源极系耦接至一第二共同节点；一第三与第四二极体连接电晶体，每个上述二极体连接电晶体具有一闸极、一源极、一汲极以及形成于上述源极与汲极之间的一通道，其中上述第三二极体连接电晶体之通道系耦接于一参考电压与上述差动电晶体对之一者的汲极之间，且上述第四二极体连接电晶体之通道系耦接于上述参考电压与上述差动电晶体对之一者的汲极之间；一第三与第四电流镜电晶体，每个上述电流镜电晶体具有一闸极、一源极、一汲极以及形成于上述源极与汲极之间的一通道，其中上述第三电流镜电晶体之闸极系耦接至上述第三二极体连接电晶体之闸极，上述第四电流镜电晶体之闸极系耦接至上述第四二极体连接电晶体之闸极，且上述第三与第四电流镜电晶体之源极系耦接至上述参考电压；以及一第一与第二负载电晶体，每个上述负载电晶体具有一闸极、一源极、一汲极以及形成于上述源极与汲极之间的一通道，其中上述第一负载电晶体之闸极与汲极耦接并且共同耦接至上述第二负载电晶体之闸极，上述第一负载电晶体之通道系耦接于上述供应电压与上述第三电流镜电晶体之汲极之间，且上述第二负载电晶体之通道系耦接于上述供应电压与上述第四电流镜电晶体之汲极之间，其中上述第四电流镜电晶体之汲极系提供上述单端输出。 ;18.如申请专利范围第11项所述之比较器，更包括一SR锁存器，具有一输入端对以及一输出端，其中上述输入端对之一者系耦接至上述单端输出，且上述输入端对之另一者系耦接至反相的上述单端输出，且上述输出端系用以产生上述比较器之输出。;第1图系显示使用于一转换式稳定器中用以侦测接地端电位之传统比较器。;第2图系显示一具有多增益级串联架构。;第3图系显示本发明实施例之比较器中之第一增益级。;第4图系显示本发明实施例之一具有二增益级之比较器。;第5图系显示本发明实施例之一具有二增益级与一输出级之比较器。