[发明专利]一种具有电平移位功能的比较器

说明书

本发明属于半导体和集成电路技术领域，具体为一种具有电平位移功能的比较器。本发明的比较器包括级联的一个比较模块和一个锁存模块。比较模块由两个交叉耦合的比较单元组成，每个比较单元包括一个上拉电路，一个下拉电路和一个反相器电路。根据输入信号共模电平的不同，选择不同的上拉电路和下拉电路，实现应用于低输入共模电压的比较器和应用于高输入共模电压的比较器，并可以将以上两种不同的比较器的比较模块并联实现应用于宽输入共模电压的比较器。本发明比较器可同时实现电平移位和电压比较，提高速度和性能；还可完全采用标准单元，而与自动化设计流程兼容。

技术领域

本发明属于半导体和集成电路技术领域，具体涉及集成电路中的一种比较器电路。

背景技术

随着半导体工艺进入超深亚微米（UDSM）时代，CMOS（互补金属氧化物半导体）电路的电源电压越来越低，从1.2V到1V不等。以1.2V电源电压为例，芯片的共模电压应为0.6V。

而由于系统中不同电压域的存在，模拟电路模块可能工作在更高电压域，从1.8V到3.3V不等。因此，以1.8V为例，模拟电路模块的共模电压即为0.9V，相对比较器的共模电压即为高输入共模电压。同理，压控振荡器（VCO）电路中，振荡器的供电电压受到其他电路控制，电压必定小于1.2V，通常仅为0.8V左右。因此，振荡器的共模电压即为0.4V，相对比较器的共模电压即为低输入共模电压。

不同电压域中的信号直接交互会产生直流通路而造成静态功耗，而在传统芯片中，通常采用电平转换电路实现不同电压域之间的变换。但在高精度、低噪声容限的数模混合电路中，电平转换电路为引入额外的噪声和延时。因此，设计出一种读取差分输入信号，将比较电路和电平转换电路结合的，可以应用于宽输入共模电压的比较器电路显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有电平移位功能的比较器，以解决对具有不同共模电压的输入差分电压进行比较时，产生的静态功耗或额外的噪声延时问题。

本发明提供的具有电平移位功能的比较器，包括级联的一个比较模块和一个锁存模块；比较模块由结构相同的第一比较单元和第二比较单元组成；一对待比较信号分别由正负输入端输入这一对比较单元，产生一对中间信号分别作为锁存模块的置位信号和复位信号，锁存模块的输出为比较器的输出端。

本发明提供的具有电平移位功能的比较器，其电路中的比较单元包括：一个上拉电路，一个下拉电路和一个反相器电路；反相器电路的输入是电路的其中一个输入，上拉电路和下拉电路具有相同的控制输入；第一比较单元的控制输入与第二比较单元的输出相连，第二比较单元的控制输入与第一比较单元的输出相连，使两个比较单元形成交叉耦合的连接方式。

本发明提供的具有电平移位功能的比较器，标准共模电压是电源电压（VDD）的一半，当输入共模电压（V_CMIN）相对于标准共模电压（V_CM）不同时，上拉电路和下拉电路具有不同的电路形式：

（1）当输入共模电压低于标准共模电压（V_CMINV_CM）时，上拉电路是一个具有当控制输入为逻辑0时导通、逻辑1时关断功能的开关，下拉电路是一个常通开关或一根导线使反相器电路的下方接到地（GND），构成低共模比较模块，使具有电平移位功能的比较器成为低共模比较器；

（2）当输入共模电压高于标准共模电压（V_CMINV_CM）时，上拉电路是一个常通开关或一根导线使反相器电路的上方接到电源（VDD），下拉电路是一个具有当控制输入为逻辑1时导通、逻辑0时关断功能的开关，构成高共模比较模块，使具有电平移位功能的比较器成为高共模比较器。

本发明提供的具有电平移位功能的比较器，当宽输入共模电压（V_CMIN与V_CM关系不确定）时，宽共模比较器可以通过以下其中一种方法实现：