專利名稱：一種電流開(kāi)關(guān)型BiCMOS鎖存比較器電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及集成電路領(lǐng)域，尤其涉及一種電流開(kāi)關(guān)型BiCMOS (雙極 型CMOS)鎖存比較器電路。
背景技術(shù)：
鎖存比較器是繼運(yùn)算放大器之后的第二大被廣泛使用的電子組件，長(zhǎng)期以來(lái)它 一直被廣泛使用在振蕩器、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器或前端信號(hào)處理機(jī)等電子設(shè)備中。作為高速 A/D轉(zhuǎn)換器的重要組成部分，鎖存比較器的速度直接影響并限制著A/D轉(zhuǎn)換器的 速度。
在高速A/D轉(zhuǎn)換器中，以閃存模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片(Flash ADC)為例，多采用電 流開(kāi)關(guān)雙極型比較器。典型的電流開(kāi)關(guān)雙極型比較器電路如圖l所示，該比較器由 一個(gè)寬帶寬的預(yù)放大器1，、再生放大鎖存器2，和電流開(kāi)關(guān)3，組成，且均采用雙極 差分對(duì)來(lái)實(shí)現(xiàn)，即預(yù)放大器1，包括差分對(duì)三極管Q!，和三極管Q2，，再生放大鎖存 器2，包括差分對(duì)三極管Q3'、三極管Q4'。當(dāng)時(shí)鐘信號(hào)CLK由低變高時(shí)，預(yù)放大器
r工作，再生放大鎖存器2，關(guān)斷，預(yù)放大器r放大輸入差值信號(hào)，則該比較器電路
工作在跟蹤模式；當(dāng)時(shí)鐘信號(hào)CLK由高變低時(shí)，由三極管Qs，和三極管Q6，組成的 電流開(kāi)關(guān)3，切斷預(yù)放大器l，的尾電流，再生放大鎖存器2'開(kāi)始工作，鎖存輸出差 分信號(hào)，則該比較器電路工作在鎖存模式。在圖l中，由電流開(kāi)關(guān)3'來(lái)控制電流 源lEE在預(yù)放大器l，和再生放大鎖存器2，之間的流通，以決定該比較器電路工作在 跟蹤模式還是鎖存模式。
在上述比較器電路中，由于三極管Qs，和三極管Q6，構(gòu)成的雙極型電流開(kāi)關(guān)3， 的開(kāi)關(guān)關(guān)斷特性差，使得整個(gè)比較器的速度下降，從而直接影響并限制著A/D轉(zhuǎn) 換器的速度，因此這種典型的電流開(kāi)關(guān)雙極型比較器電路已越來(lái)越不能適應(yīng)高速 A/D轉(zhuǎn)換器的工作要求。
實(shí)用新型內(nèi)容
為了，克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本實(shí)用新型旨在提供一種低功耗、
集成度高、關(guān)斷特性好的電流開(kāi)關(guān)型BiCMOS鎖存比較器電路，以滿足高速高 精度模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片(A D C )的工作需求。
本實(shí)用新型所述的一種電流開(kāi)關(guān)型BiCMOS鎖存比較器電路，包括預(yù)放大 器、再生放大鎖存器和同時(shí)與所述預(yù)放大器、再生放大鎖存器連接的電流開(kāi)關(guān)， 其特征在于所述的電流開(kāi)關(guān)包括兩個(gè)NMOS管(N溝道MOS管)，且兩個(gè) NMOS管的柵極分別用于接收時(shí)鐘信號(hào)，啟動(dòng)所述的電流開(kāi)關(guān)型BiCMOS鎖存 比較器電路。
在上述的電流開(kāi)關(guān)型BiCMOS鎖存比較器電路中，它還包括一射級(jí)跟隨器 和兩個(gè)同時(shí)與其連接的輸出緩沖器，其中，所述射級(jí)跟隨器與所述的預(yù)放大器 連接。
在上述的電流開(kāi)關(guān)型BiCMOS鎖存比較器電路中，所述的射級(jí)跟隨器包括 兩個(gè)三極管，且兩個(gè)三極管的集電極相互連接；所述的兩個(gè)輸出緩沖器分別包 括三個(gè)相互連接的三極管。
在上述的電流開(kāi)關(guān)型BiCMOS鎖存比較器電路中，所述的兩個(gè)輸出緩沖器 分別連接有一電流源。
由于采用了上述的技術(shù)解決方案，本實(shí)用新型用NMOS開(kāi)關(guān)取代基本雙極 型電流開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)較好的開(kāi)關(guān)特性；同時(shí)增加了射極跟隨器和輸出緩沖器，從 而使得本電路可以廣泛應(yīng)用于高速A/D轉(zhuǎn)換器模塊和IP核設(shè)計(jì)。本實(shí)用新型 既具有現(xiàn)有的電流開(kāi)關(guān)雙極型比較器電路快速、輸入失調(diào)電壓低和大電流驅(qū)動(dòng) 能力的優(yōu)點(diǎn)，又具備CMOS電路低功耗和高集成度的特性，滿足了高速高精度 模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片(ADC)的工作需求。
附困說(shuō)明


圖1是現(xiàn)有技術(shù)中電流開(kāi)關(guān)雙極型比較器電路的原理圖2是本實(shí)用新型的一種電流開(kāi)關(guān)型BiCMOS鎖存比較器電路的原理圖。
具體實(shí)施方式
如圖2所示，本實(shí)用新型，即一種電流開(kāi)關(guān)型BiCMOS鎖存比較器電路，包 括預(yù)放大器l、再生放大鎖存器2和電流開(kāi)關(guān)3，其中，預(yù)放大器l包括兩個(gè)三極 管Q1、 Q2;再生放大鎖存器2與預(yù)放大器1并聯(lián)連接，它包括兩個(gè)三極管Q3、 Q4,電流開(kāi)關(guān)3包括兩個(gè)NMOS管Ml、 M2,且兩個(gè)NMOS管Ml、 M2的斥冊(cè)極 分別用于接收時(shí)鐘信號(hào)CLK,啟動(dòng)本比較器電路，NMOS管Ml的源極和NMOS 管M2的源極同時(shí)連接一電流源正E， NMOS管Ml的漏極分別與預(yù)放大器1中三 極管Ql的發(fā)射極以及三極管Q2的發(fā)射極連接，NMOS管M2的漏極分別與再生 放大鎖存器2中三極管Q3的發(fā)射極以及三極管Q4的發(fā)射極連接。
本比較器電路還包括一射級(jí)跟隨器4和兩個(gè)同時(shí)與其連接的輸出緩沖器5、 6, 其中，射級(jí)跟隨器4與預(yù)放大器1連接，它包括兩個(gè)三極管Qll、 Q12，且三極管 Qll的集電極與三極管Q12的集電極連接，三極管Qll的發(fā)射極與預(yù)放大器1中 三極管Ql的基極連接，三極管Q12的發(fā)射極與預(yù)放大器1中三極管Q2的基極連 接。
輸出緩沖器5包括三個(gè)相互連接的三極管Q5、 Q7、 Q9,三極管Q5的基極與 預(yù)放大器1中三極管Ql的集電極連接，三極管Q5的集電極與射級(jí)跟隨器4中三 極管Qll的集電極連接，三極管Q5的發(fā)射極分別與三極管Q7的集電極和基極連 接，三極管Q7的發(fā)射極分別與三極管Q9的集電極和基極連接，三極管Q9的發(fā) 射極與電流源IEF連接；輸出緩沖器6包括三個(gè)相互連接的三極管Q6、 Q8、 Q10, 三極管Q6的基極與預(yù)放大器1中三極管Q2的集電極連接，三極管Q6的集電極 與射級(jí)跟隨器4中三極管Q12的集電極連接，三極管Q6的發(fā)射極分別與三極管 Q8的集電極和基極連接，三極管Q8的發(fā)射極分別與三極管Q10的集電極和基極 連接，三極管Q10的發(fā)射極與電流源IEF連接。
在本實(shí)用新型中，用由NM0S管M1、 M2組成的電流開(kāi)關(guān)取代了由三極管組 成的雙極型電流開(kāi)關(guān)，NMOS管電流開(kāi)關(guān)在傳輸電流時(shí)可以雙向傳輸，只需對(duì)它 的源極和漏極互換角色即可，并且當(dāng)開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)，輸出電壓Vout隨輸入電壓Vinl、 Vin2的變化而變化；當(dāng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)后，輸出電壓Vout保持為常數(shù)，因此實(shí)現(xiàn)了較好 的開(kāi)關(guān)特性，從而提高了本比較器電路的速度。在本實(shí)用新型中增設(shè)射極跟隨器4， 一方面提高了本比較器電路的輸入阻抗， 另一方面利用了其阻抗變換特性，使得源阻抗偏差A(yù)Rs減小，從而提高了本比較 器電路的精度，減小了失調(diào)電壓。
輸出緩沖器5、 6中的三極管Q7、 Q8在以下幾方面改善了本比較器電路的性 能1、減小了三極管Q5、 Q6在輸出節(jié)點(diǎn)的電容負(fù)載效應(yīng)，因此提高了小信號(hào)帶 寬和再生放大速度；2、提高了輸出電壓Vout的擺幅，當(dāng)擺幅達(dá)到V朋(三極管基 極與發(fā)射極間的最大電壓)時(shí)而不會(huì)進(jìn)入飽和狀態(tài)；3、為驅(qū)動(dòng)與本比較器電路連 接的外部數(shù)據(jù)鎖存器電^m供了小的輸出阻抗。
在簡(jiǎn)單比較器電路的分析中，由于負(fù)載電容直接影響電路的穩(wěn)定性，為了把負(fù) 載電容的影響減到最小，通過(guò)三極管Q5、 Q6對(duì)輸出節(jié)點(diǎn)的負(fù)載電容和電阻Ru、 Ru進(jìn)行緩沖，同時(shí)也為三極管Q3、 Q4提供一個(gè)大的基極充電電流。
綜上所述，本實(shí)用新型既具有現(xiàn)有的電流開(kāi)關(guān)雙極型比較器電路快速、輸 入失調(diào)電壓低和大電流驅(qū)動(dòng)能力的優(yōu)點(diǎn)，又具備CMOS電路低功耗和高集成度 的特性，滿足了高速高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片(ADC)的工作需求。
以上結(jié)合附圖實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域中普通技術(shù)人 員可根據(jù)上述說(shuō)明對(duì)本實(shí)用新型做出種種變化例。因而，實(shí)施例中的某些細(xì)節(jié) 不應(yīng)構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的限定，本實(shí)用新型將以所附權(quán)利要求書(shū)界定的范圍作 為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種電流開(kāi)關(guān)型BiCMOS鎖存比較器電路，包括預(yù)放大器、再生放大鎖存器和同時(shí)與所述預(yù)放大器、再生放大鎖存器連接的電流開(kāi)關(guān)，其特征在于所述的電流開(kāi)關(guān)包括兩個(gè)NMOS管(M1、M2)，且兩個(gè)NMOS管(M1、M2)的柵極分別用于接收時(shí)鐘信號(hào)，啟動(dòng)所述的電流開(kāi)關(guān)型BiCMOS鎖存比較器電路，且NMOS管(M1)的源極和NMOS管(M2)的源極同時(shí)連接一電流源(IEE)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電流開(kāi)關(guān)型BiCMOS鎖存比較器電路，其特征 在于它還包括一射級(jí)跟隨器和兩個(gè)同時(shí)與其連接的輸出緩沖器，其中，所述 射級(jí)跟隨器與所述的預(yù)放大器連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電流開(kāi)關(guān)型BiCMOS鎖存比較器電路，其 特征在于所述的射級(jí)跟隨器包括兩個(gè)三極管(Qll、 Q12)，且三極管(Q11) 的集電極與三極管(Q12)的集電極連接；所述的兩個(gè)輸出緩沖器分別包括三 個(gè)相互連接的三極管(Q5、 Q7、 Q9和Q6、 Q8、 Q10)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l或2所述的電流開(kāi)關(guān)型BiCMOS鎖存比較器電路，其 特征在于所述的兩個(gè)輸出緩沖器分別連接有一電流源(IEF)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種電流開(kāi)關(guān)型BiCMOS鎖存比較器電路，包括預(yù)放大器、再生放大鎖存器和同時(shí)與所述預(yù)放大器、再生放大鎖存器連接的電流開(kāi)關(guān)，所述的電流開(kāi)關(guān)包括兩個(gè)NMOS管(M1、M2)，且兩個(gè)NMOS管(M1、M2)的柵極分別用于接收時(shí)鐘信號(hào)，啟動(dòng)所述的電流開(kāi)關(guān)型BiCMOS鎖存比較器電路，且NMOS管(M1)的源極和NMOS管(M2)的源極同時(shí)連接一電流源(IEE)。本實(shí)用新型既具有現(xiàn)有的電流開(kāi)關(guān)雙極型比較器電路快速、輸入失調(diào)電壓低和大電流驅(qū)動(dòng)能力的優(yōu)點(diǎn)，又具備CMOS電路低功耗和高集成度的特性，滿足了高速高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片(ADC)的工作需求。
文檔編號(hào)H03K19/0185GK201341126SQ20082015822
公開(kāi)日2009年11月4日 申請(qǐng)日期2008年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月30日
發(fā)明者帥 師 申請(qǐng)人:上海貝嶺股份有限公司