專利名稱：精確匹配電流鏡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于電流比值轉(zhuǎn)換的電流鏡。特別地，它涉及一種將參 考電流轉(zhuǎn)換為精確固定倍數(shù)電流的電流比值轉(zhuǎn)換電流鏡。
背景技術(shù)：
眾所周知的最簡(jiǎn)單和通用的A/D轉(zhuǎn)換器如圖1所示，它將輸入的 模擬信號(hào)進(jìn)行快速編碼并且將之轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的閃速形式A/D轉(zhuǎn)換器。在半 導(dǎo)體集成電路的芯片面積中形成這種類型的A/D轉(zhuǎn)換器時(shí)，每個(gè)比較器占據(jù)芯 片的面積大小，決定了整個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器芯片面積大小。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是為了解決前述兩個(gè)問(wèn)題而提出的，本發(fā)明提出了一種電路元件 很少，速度很快的比較器，提供了電路元件很少，速度很快的A/D轉(zhuǎn)換器。 本發(fā)明提供的比較器的基本結(jié)構(gòu)包括第一開(kāi)關(guān)K1，它的一端來(lái)自輸入信號(hào)； 第一反相器INVi，它的輸入端與所述第一開(kāi)關(guān)1U的另一端相連；第二開(kāi)關(guān)K2， 它的一端來(lái)自參考電壓第二反相器INV2，它的輸入端與所述第二開(kāi)關(guān)K2的另 一端相連；第三開(kāi)關(guān)K3，它的一端與所述第一反相器I柳1的輸入端相連，另一 端與所述第二反相器INV2的輸出端相連；第四開(kāi)關(guān)K4，它的一端與所述第二反 相器INV2的輸入端相連，另一端與所述第一反相器INVi的輸出端相連。
本發(fā)明提供的比較器的基本結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)的比較器結(jié)構(gòu)完全不相同，傳統(tǒng)的 比較器結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)的二級(jí)運(yùn)算放大器結(jié)構(gòu)類似，這種比較器結(jié)構(gòu)電路元件多，速度越高要求功耗越大，同時(shí)面臨較大失調(diào)電壓的影響；本發(fā)明提供的比較器 的基本結(jié)構(gòu)電路元件少，它的功耗主要花費(fèi)在放大和再生階段，而這段時(shí)間是 在時(shí)鐘作用下瞬間完成工作即達(dá)到穩(wěn)定，因此時(shí)間相當(dāng)短暫，功耗很低，對(duì)速 度要求遠(yuǎn)不如傳統(tǒng)的比較器敏感。同時(shí)本發(fā)明提供的比較器的失調(diào)電壓很小。 本發(fā)明提供的比較器的基本結(jié)構(gòu)與斬波型比較器結(jié)構(gòu)也完全不相同，在公開(kāi)號(hào)
為CN1388647A的專利中提供的斬波型比較器結(jié)構(gòu)采用了電容元件，并且有一個(gè) '開(kāi)關(guān)跨接在反相器的輸入輸出端，在這個(gè)開(kāi)關(guān)閉合期間，被這個(gè)開(kāi)關(guān)跨接的反 相器的輸入輸出端短接，流過(guò)電流很大，功耗相當(dāng)髙；本發(fā)明提供的比較器的 基本結(jié)構(gòu)中沒(méi)有電容元件，也沒(méi)有一個(gè)開(kāi)關(guān)跨接在反相器的輸入輸出端，


參照附圖會(huì)更好地理解下面公開(kāi)的本發(fā)明，其中
圖1為顯示通用的閃速形式A/D轉(zhuǎn)換器例子的電路方框圖
具體實(shí)施例方式
比較器的工作情況描述如下。
本發(fā)明提供一種提高了比較速度的比較器，減少了比較器電路中元件數(shù)目。 同時(shí)本發(fā)明提供的比較器的基本結(jié)構(gòu)既可以單端輸出又可以雙端差分輸出，其 后的鎖存器的設(shè)計(jì)可以相當(dāng)靈活多樣，也減少了電路元件數(shù)量。另外，作為本 發(fā)明的一種應(yīng)用，還實(shí)現(xiàn)了一種A/D轉(zhuǎn)換器。
權(quán)利要求
1、一種精確匹配電流鏡，包括第一PMOS管，它的漏極來(lái)自輸入?yún)⒖茧娏餍盘?hào)，它的源極與電壓源相連，它的柵極與第二PMOS管的柵極相連，它的襯底與電壓源相連；第二PMOS管，它的漏極來(lái)自輸出參考電流信號(hào)，它的源極與電壓源相連，它的柵極與第一PMOS管的柵極相連，它的襯底與電壓源相連；第三運(yùn)算放大器，它的輸出端與第一PMOS管的柵極相連，并第二PMOS管的柵極相連，它的正輸入端與第一PMOS管的漏極相連，它的負(fù)輸入端與第二PMOS管的漏極相連；第四電平轉(zhuǎn)換電路，它的輸入端與所述第二PMOS管的漏極相連；第五NMOS管，它的漏極與所述第四電平轉(zhuǎn)換電路的輸出端相連，它的襯底與地相連；第六NMOS管，它的漏極與所述第五NMOS管的源極相連，它的柵極與所述第四電平轉(zhuǎn)換電路的輸出端相連，并與所述第五NMOS管的漏極相連，它的源極與地相連，它的襯底與地相連；第七運(yùn)算放大器，它的輸出端與第五NMOS管的柵極相連，它的正輸入端與一個(gè)參考電壓相連，它的負(fù)輸入端與所述第五NMOS管的源極相連，并與所述第六NMOS管的漏極相連。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述精確匹配電流鏡，其特征在于，該電路結(jié)構(gòu)可以由單個(gè) 集成電路實(shí)現(xiàn)，也可以由分立元器件和集成電路塊組合實(shí)現(xiàn)；
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述精確匹配電流鏡，其特征在于，與所述第一 PMOS管的 漏極相連的輸入?yún)⒖茧娏餍盘?hào)，可以由任何在集成電路中實(shí)現(xiàn)電流信號(hào)產(chǎn)生的 電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，也可以由任何分立元器件實(shí)現(xiàn)電流信號(hào)產(chǎn)生的電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，也可 以由任何集成電路塊實(shí)現(xiàn)電流信號(hào)產(chǎn)生的電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，也可以由分立元器件和集成電路塊組合實(shí)現(xiàn)；
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述精確匹配電流鏡，其特征在于，所述第四電平轉(zhuǎn)換電路， 它的輸入端與所述第二 PM0S管的漏極相連，它的輸出端與所述第五NM0S管的 漏極相連，它可以由任何在集成電路中實(shí)現(xiàn)電壓電平轉(zhuǎn)換的電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，也可 由任何分立元器件實(shí)現(xiàn)電壓電平轉(zhuǎn)換的電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，也以由任何集成電路塊實(shí) 現(xiàn)電壓電平轉(zhuǎn)換的電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，也可由分立元器件和集成電路塊組合實(shí)現(xiàn)；
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述精確匹配電流鏡，其特征在于，所述第三運(yùn)算放大器， 它的輸出端與第一 PM0S管的柵極和第二 PM0S管的柵極相連，它的正輸入端與 第一 PM0S管的漏極相連，它的負(fù)輸入端與第二 PM0S管的漏極相連，確保了第 一 PMOS管的和第二 PM0S管的柵源電壓相等，同時(shí)確保了第一 PM0S管的和第二 PM0S管的漏源電壓相等，從而保障了流過(guò)第一PM0S管的電流和流過(guò)第二 PM0S 管的電流之比與第一PMOS管的寬長(zhǎng)比和第二 PM0S管的寬長(zhǎng)比之比值相等；
6、 根據(jù)權(quán)利要求l所述精確匹配電流鏡，其特征在于，所述第七運(yùn)算放大器， 它的輸出端與第五NMOS管的柵極相連，它的正輸入端與一個(gè)參考電壓相連，它 的負(fù)輸入端與所述第五NMOS管的源極相連，并與所述第六NM0S管的漏極相連， 確保了所述第六NM0S管的漏源電壓和所述第七運(yùn)算放大器的正輸入端參考電壓 電壓相等；
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述精確匹配電流鏡，其特征在于，所述第六NM0S管，它 的漏極與所述第五NM0S管的源極相連，它的柵極與所述第網(wǎng)電平轉(zhuǎn)換電路的輸 出端相連，并與所述第五NMOS管的漏極相連，它的源極與地相連，它的襯底與 地相連，確保了所述第六NMOS管的柵源電壓和所述第五NM0S管的漏極電壓相 等，從而確保了流過(guò)所述第六NM0S管的源漏電流與流過(guò)所述第二 PM0S管的源 漏電流相等。
全文摘要
一種精確匹配電流鏡，用于模數(shù)(下文中稱為“A/D”)轉(zhuǎn)換器。所述比較器通過(guò)第一個(gè)開(kāi)關(guān)K1和第一個(gè)反相器INV1的輸入端實(shí)現(xiàn)采樣功能，通過(guò)第一個(gè)反相器INV1實(shí)現(xiàn)放大功能，通過(guò)第四個(gè)開(kāi)關(guān)K4和第二個(gè)反相器INV2實(shí)現(xiàn)再生功能，通過(guò)第一反相器INV1和第二反相器INV2以及第三個(gè)開(kāi)關(guān)K3和第四個(gè)開(kāi)關(guān)K4實(shí)現(xiàn)比較和鎖定比較結(jié)果的功能。所述比較器通過(guò)第一個(gè)開(kāi)關(guān)K1和第一個(gè)反相器INV1采樣輸入信號(hào)，通過(guò)第二個(gè)開(kāi)關(guān)K2和第二個(gè)反相器INV2采樣參考信號(hào)，所述比較器通過(guò)較少的晶體管數(shù)目，獲得較高比較精度和比較速度。
文檔編號(hào)G05F3/26GK101498949SQ20081003315
公開(kāi)日2009年8月5日 申請(qǐng)日期2008年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月28日
發(fā)明者曹先國(guó) 申請(qǐng)人:曹先國(guó)