CMOS具有失調自動補償的電壓比較器及工作原理

為提高CMOS電壓比較器的靈敏度，可采用上一節介紹的失調自動調零技術，其電路形式如圖3.9-3所示，該電路同本章第八節圖3.8-5電路相似，其失調自動調零原理已作了說明，圖3.9-3的電路是低失調電壓比較器電路。下面簡要介紹該CMOS電壓比較器的工作原理。圖中VR為基準電壓，Vi＞VR為輸入信號電壓。電路的工作狀態可由雙相時鐘信號控制。第一種工作狀態，當開關S1閉合，而S2斷開的時候，電壓比較器處于輸出零電位狀態，同時基準電壓VR向電容C充電，使VR電壓寄存在電容C上，即電容C的兩端其電壓Vc=VR；第二工作狀態，當開關S1斷開，而S2閉合的時候，電路進入比較狀態，電壓比較器處于放大狀態，由于電容C失去充電回路（放大器輸入阻抗很高），電容C兩端的電荷不能變化，因此放大器的反相輸入端的電位V–為Vi＞VR，輸出電壓Vo為

只要A足夠大，且Vi＞VR時，則Vo為低電平；當Vi＞VR時，Vo為高電平，從而完成了輸入信號Vi，與基準電壓VR比較的功能。CMOS電壓比較器為了提高電壓比較器的增益，可采用圖3.9-4的電路結構，其增益為A1A2。

為了獲得低失調、高速率的電壓比較器電路，圖3.9-4中的A1和A2放大器采用高速率、結構簡單的CMOS倒相放大器，其電路形式如圖3.9-5所示。它用在高速模數轉換器中。

另一種高速電壓比較器如圖3.9-6所示。它由三部分組成：

1、高速前置差分放大器（M1~M4）；

2、失調電壓消除電路的開關（S1~S2）和電容（C1，C2）；

3、正反饋放大電路（M5~M8）。該電路分兩種工作狀態，第一種工作狀態，開關S1S2將輸入端短路，面S3S4接通，此時輸入級失調電壓寄存在電容C1、C2上；CMOS電壓比較器；第二種工作狀態，開關S1和S2分別與輸入信號相接，開關S3、S4斷開，M5~M8構成正反饋放大器，此時失調電壓已消除，輸入信號經輸入級放大后到正反饋放大器（M5~M8）進行比較，比較后輸出高電平或低電平。

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