前置放大電路與比較器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種比較器，特別是涉及一種可使用于比較器的前置放大器。
【背景技術(shù)】
[0002]比較器可用以比較二個輸入電壓的大小，是電子系統(tǒng)當中的基本組件。在作比較之前，比較器一般會使用前置放大電路來對輸入電壓進行前置放大。
[0003]等效輸入噪聲(input-referred noise)是攸關(guān)前置放大電路的效能的一個重要考量議題。為了抑制等效輸入噪聲，部分的傳統(tǒng)前置放大電路使用二負載電容器，分別連接至輸入晶體管。這種傳統(tǒng)前置放大電路雖然可以抑制等效輸入噪聲，然而，在比較階段卻會消耗額外的電源。
[0004]因此亟需提出一種新穎的比較器，特別是其前置放大電路，以改善傳統(tǒng)電路的缺點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]鑒于以上所述，本發(fā)明的目的在于，提出一種新型結(jié)構(gòu)的前置放大電路，所要解決的技術(shù)問題是使其可適用于比較器中，有效抑制等效輸入噪聲，并能降低(或維持)電源的消耗。
[0006]本發(fā)明的另一目的在于，提供一種新型結(jié)構(gòu)的比較器，所要解決的技術(shù)問題是使其使用上述的前置放大電路，可有效抑制等效輸入噪聲，并能降低(或維持)電源的消耗。
[0007]本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題是采用以下的技術(shù)方案來實現(xiàn)的。依據(jù)本發(fā)明提出的一種前置放大電路包括:第一輸入晶體管、第二輸入晶體管、第一偏壓晶體管及常開啟晶體管。第一輸入晶體管接收第一輸入電壓，第二輸入晶體管接收第二輸入電壓，且第一輸入晶體管的分支與第二輸入晶體管的分支并聯(lián)于電源與地之間。第一輸入晶體管的分支與第二輸入晶體管的分支并聯(lián)后再與第一偏壓晶體管串聯(lián)。常開啟晶體管的源極、漏極連接于時脈信號與第一偏壓晶體管的柵極之間。
[0008]本發(fā)明的目的以及解決其技術(shù)問題還可以采用以下的技術(shù)措施來進一步實現(xiàn)。
[0009]前述的前置放大電路，還包括:第一負載晶體管，串聯(lián)于該第一輸入晶體管的分支；及第二負載晶體管，串聯(lián)于該第二輸入晶體管的分支；其中該第一負載晶體管與該第二負載晶體管的柵極接收該時脈信號。
[0010]前述的前置放大電路，其中該第一輸入晶體管的源極與該第二輸入晶體管的源極電性耦接后，再電性耦接至該第一偏壓晶體管的漏極，而該第一偏壓晶體管的源極電性耦接至地。
[0011]前述的前置放大電路，還包括第二偏壓晶體管，其并聯(lián)于該第一偏壓晶體管。
[0012]前述的前置放大電路，其中該第一偏壓晶體管與該第二偏壓晶體管的漏極互相電性耦接，而源極也互相電性耦接。
[0013]前述的前置放大電路，其中當致能信號為非主動時，該第一偏壓晶體管與該第二偏壓晶體管的柵極皆受控于該時脈信號；當該致能信號為主動時，該第二偏壓晶體管關(guān)閉，且該第一偏壓晶體管的柵極經(jīng)由該常開啟晶體管而受控于該時脈信號。
[0014]本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)。依據(jù)本發(fā)明提出的一種比較器，其包括:一前置放大電路，受控于時脈信號，接收第一輸入電壓及第二輸入電壓，經(jīng)前置放大后分別產(chǎn)生第一放大電壓及第二放大電壓；以及一閂鎖電路，接收該第一放大電壓及該第二放大電壓，經(jīng)閂鎖后產(chǎn)生第一輸出電壓及第二輸出電壓；其中該前置放大電路包括:第一輸入晶體管，接收該第一輸入電壓；第二輸入晶體管，接收該第二輸入電壓，該第一輸入晶體管的分支與該第二輸入晶體管的分支并聯(lián)于電源與地之間；第一偏壓晶體管，其中該第一輸入晶體管的分支與該第二輸入晶體管的分支并聯(lián)后再與該第一偏壓晶體管串聯(lián)；及常開啟晶體管，其源極、漏極連接于時脈信號與該第一偏壓晶體管的柵極之間。
[0015]本發(fā)明的目的以及解決其技術(shù)問題還可以采用以下的技術(shù)措施來進一步實現(xiàn)。
[0016]前述的比較器，其中當該時脈信號為主動時，該前置放大電路進行前置放大，且該閂鎖電路執(zhí)行閂鎖；當該時脈信號為非主動時，該前置放大電路關(guān)閉以節(jié)省電源。
[0017]前述的比較器，其中該前置放大電路還包括:第一負載晶體管，串聯(lián)于該第一輸入晶體管的分支；及第二負載晶體管，串聯(lián)于該第二輸入晶體管的分支；其中該第一負載晶體管與該第二負載晶體管的柵極接收該時脈信號。
[0018]前述的比較器，其中該第一輸入晶體管的源極與該第二輸入晶體管的源極電性耦接后，再電性耦接至該第一偏壓晶體管的漏極，而該第一偏壓晶體管的源極電性耦接至地。
[0019]前述的比較器，其中該前置放大電路還包括第二偏壓晶體管，其并聯(lián)于該第一偏壓晶體管。
[0020]前述的比較器，其中該第一偏壓晶體管與該第二偏壓晶體管的漏極互相電性耦接，而源極也互相電性耦接。
[0021]前述的比較器，其中當致能信號為非主動時，該第一偏壓晶體管與該第二偏壓晶體管的柵極皆受控于該時脈信號；當該致能信號為主動時，該第二偏壓晶體管關(guān)閉，且該第一偏壓晶體管的柵極經(jīng)由該常開啟晶體管而受控于該時脈信號。
[0022]前述的比較器，其中該閂鎖電路包括:第一比較晶體管，接收該第一放大電壓；第二比較晶體管，接收該第二放大電壓，該第一比較晶體管的分支與該第二比較晶體管的分支并聯(lián)于電源與地之間；第一反相器，串聯(lián)于該第一比較晶體管的分支；及第二反相器，串聯(lián)于該第二比較晶體管的分支，且該第一反相器與該第二反相器互相交叉耦接，該第二反相器與該第一反相器的輸出分別作為該第一輸出電壓與該第二輸出電壓。
[0023]前述的比較器，其中該閂鎖電路還包括:第一重置電路及第二重置電路；當該時脈信號為非主動時，借由該第一重置電路、該第二重置電路分別對該第一反相器與該第二反相器的輸出予以重置。
[0024]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)點和有益效果。借由上述技術(shù)方案，本發(fā)明前置放大電路與比較器至少具有下列優(yōu)點及有益效果:本發(fā)明的前置放大電路與使用于此前置放大電路的比較器可有效抑制等效輸入噪聲，并能降低(或維持)電源的消耗。
[0025]綜上所述，本發(fā)明是有關(guān)于一種前置放大電路與比較器。該前置放大電路包括:第一輸入晶體管、第二輸入晶體管以分別接收第一輸入電壓、第二輸入電壓。第一輸入晶體管的分支與第二輸入晶體管的分支并聯(lián)于電源與地之間。該前置放大電路還包括第一偏壓晶體管，其中第一輸入晶體管的分支與第二輸入晶體管的分支并聯(lián)后再與第一偏壓晶體管串聯(lián)。該前置放大電路還包括常開啟晶體管，其源極、漏極連接于時脈信號與第一偏壓晶體管的柵極之間。本發(fā)明在技術(shù)上有顯著的進步，并具有明顯的積極效果，誠為一新穎、進步、實用的新設計。
[0026]上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，而可依照說明書的內(nèi)容予以實施，并且為了讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實施例，并配合附圖，詳細說明如下。
【附圖說明】
[0027]圖1是顯示本發(fā)明實施例的比較器的系統(tǒng)方框圖。
[0028]圖2是顯示圖1的前置放大電路的電路圖。
[0029]圖3A是顯示本發(fā)明另一實施例的前置放大電路的電路圖。
[0030]圖3B是顯示圖3A相關(guān)信號的時序圖。
[0031 ]圖4是顯示圖1的閂鎖電路的電路圖。
[0032]100:比較器11:前置放大電路
[0033]12:閂鎖電路31:第一傳輸電路
[0034]32:第二傳輸電路41:第一反相器
[0035]42:第二反相器43:第一重置電路
[0036]44:第二重置電路IN_P:第一輸入電壓
[0037]IN_N:第二輸入電壓Vol:第一放大電壓
[0038]Vo2:第二放大電壓0UT_P:第一輸出電壓
[0039]0UT_N:第二輸出電壓CLKC:時脈信號
[0040]CLKC_B:反相時脈信號EN:致能信號
[0041]EN_B:反相致能信號Ml:第一輸入晶體管
[0042]M2:第二輸入晶體管M3:第一負載晶體管
[0043]M4:第二負載晶體管M5:第一偏壓晶體管
[0044]M6:常開啟晶體管M7:第二偏壓晶體管
[0045]M8:P型晶體管M9:N型晶體管
[0046]MlO:P型晶體管Mll:晶體管
[0047]N1:第一比較晶體管N2:第二比較晶體管
【具體實施方式】
[0048]為更進一步闡述本發(fā)明為達成預定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功效，以下結(jié)合附圖及較佳實施例，對依據(jù)本發(fā)明提出的前置放大電路與比較器其【具體實施方式】、結(jié)構(gòu)、特征及其功效，詳細說明如后。
[0049]圖1的系統(tǒng)方框圖顯示了本發(fā)明實施例的比較器100，其屬于一種時脈控制比較器(clocked comparator)或稱為動態(tài)円鎖控制比較器(dynamic latched comparator)。本實施例的比較器100可應用于各種的電子系統(tǒng)，例如連續(xù)逼近式模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器(SARADC),但不限定于此。
[0050]在本實施例中，比較器100可包含前置放大電路11與閂鎖(latch)電路12。其中，前置放大電路11受控于時脈信號CLKC,接收第一輸入電壓IN_P&第二輸入電壓IN_N,經(jīng)前置放大后分別產(chǎn)生第一放大電壓Vol及第二放大電壓Vo2。閂鎖電路12受控于時脈信號CLKC(或者是反相的時脈信號)，接收第一放大電壓Vol及第二放大電壓Vo2，經(jīng)閂鎖后產(chǎn)生第一輸出電壓0UT_P&第二輸出電壓0UT_N。當時脈信號CLKC為主動(asserted)時，例如高位準電壓，則前置放大電路11進行前置放大，且閂鎖電路12執(zhí)行閂鎖。當時脈信號CLKC為非主動(unasserted)時，例如低位準電壓，則前置放大電路11關(guān)閉以節(jié)省電源，且閂鎖電路12可進行重置(reset)。
[0051]圖2是顯示圖1的前置放大電路11的電路圖。在本實施例中，前置放大電路11主要包括一對輸入晶體管(例如N型晶體管)——第一輸入晶體管Ml及第二輸入晶體管M2。第一輸入晶體管Ml的分支