CMOS具有失调自动补偿的电压比较器及工作原理

为提高CMOS电压比较器的灵敏度，可采用上一节介绍的失调自动调零技术，其电路形式如图3.9-3所示，该电路同本章第八节图3.8-5电路相似，其失调自动调零原理已作了说明，图3.9-3的电路是低失调电压比较器电路。下面简要介绍该CMOS电压比较器的工作原理。图中VR为基准电压，Vi＞VR为输入信号电压。电路的工作状态可由双相时钟信号控制。第一种工作状态，当开关S1闭合，而S2断开的时候，电压比较器处于输出零电位状态，同时基准电压VR向电容C充电，使VR电压寄存在电容C上，即电容C的两端其电压Vc=VR；第二工作状态，当开关S1断开，而S2闭合的时候，电路进入比较状态，电压比较器处于放大状态，由于电容C失去充电回路（放大器输入阻抗很高），电容C两端的电荷不能变化，因此放大器的反相输入端的电位V–为Vi＞VR，输出电压Vo为

只要A足够大，且Vi＞VR时，则Vo为低电平；当Vi＞VR时，Vo为高电平，从而完成了输入信号Vi，与基准电压VR比较的功能。CMOS电压比较器为了提高电压比较器的增益，可采用图3.9-4的电路结构，其增益为A1A2。

为了获得低失调、高速率的电压比较器电路，图3.9-4中的A1和A2放大器采用高速率、结构简单的CMOS倒相放大器，其电路形式如图3.9-5所示。它用在高速模数转换器中。

另一种高速电压比较器如图3.9-6所示。它由三部分组成：

1、高速前置差分放大器（M1~M4）；

2、失调电压消除电路的开关（S1~S2）和电容（C1，C2）；

3、正反馈放大电路（M5~M8）。该电路分两种工作状态，第一种工作状态，开关S1S2将输入端短路，面S3S4接通，此时输入级失调电压寄存在电容C1、C2上；CMOS电压比较器；第二种工作状态，开关S1和S2分别与输入信号相接，开关S3、S4断开，M5~M8构成正反馈放大器，此时失调电压已消除，输入信号经输入级放大后到正反馈放大器（M5~M8）进行比较，比较后输出高电平或低电平。

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