1 导言
跟着VLSI 特征尺度的不断缩小和高速?低功耗使用需求的不断添加， 电流型电路逐步遭到广泛的注重。 与传统的电压型电路比较， 电流型电路具有面积小、速度快、可在低电压下作业和与数字CMOS 集成电路工艺彻底兼容的特色， 成为替代电压型电路的一种有用方法， 现现已广泛使用于A /D变换器、滤波器和神经网络的VL S I 完成中。
作为电流型电路的一个根本单元， CMOS 电流比较器最简略的一种结构是将两个共源共栅电流镜的输出电流之差经过一个电压比较器扩大， 得到一个电压比较信号。 为了进步输出电压信号的起伏，一般需求在后面级联几组容性负载的CMOS 反相器。 可是， 因为共源共栅电流镜的输出阻抗较大， 参加容性负载会形成电流比较器的呼应速度下降。 针对速度的问题， 呈现了几种高速电流比较器。 图1 (a) 为Traff提出的一种高速CMOS 电流比较器， 其间I in表明两组输入电流之差，V out表明输出的比较成果。 为了进步输出电压的起伏， 一般在后面还需参加几组CMOS 反相器， 为简略起见图中省略这部分电路。 这个电流比较器的输入级(M 1 和M 2) 是一个起电流2电压转化效果的源跟从级， 输出级(M 3和M 4) 是一个起负反应效果的CMOS 互补扩大器，当输入电流之差I in产生改变时， 这个负反应能够按捺输入端电压的改变， 所以这种电流比较用具有较小的输入和输出阻抗， 与根据共源共栅电流镜结构的传统电流比较器比较有较小的呼应时刻。 可是， 当I in在改变进程中值很小时， 在一段时刻内两个输入管M 1 和M 2 有或许一起处于关断状况， 这时的I in主要是对寄生电容充电或放电， 所以在这种状况下电流比较器仍具有较大的输入阻抗。 故关于这种电流比较器， 跟着输入电流的减小， 呼应速度急剧下降。 针对这个问题， Tang提出了一种改进型的CMOS 电流比较器， 如图1 (b) 所示。 它参加了两个作业在饱满区的MO S 管MB1、MB2 以及相应的四个偏置电流源， 这实际上是将输入级的作业方法由B 类改为AB 类， 防止M 1 和M 2 一起关断的状况产生， 然后进步了在小电流输入状况下电流比较器的呼应速度。 可是， 这个电路结构比较杂乱， 四个电流源的详细值对电路功能有较大影响， 并且因为MB1和MB2 管的衬底与源端相联， 使得制造工艺有必要选用杂乱的双阱工艺。 M in提出了另一种高速CMOS 电流比较器， 它由三个具有恒流源负载的反相扩大器和一个CMOS 反相器组成， 一起为第一个反相扩大器参加了电阻反应网络， 这能够减小电流比较器的输入阻抗。 虽然这个电路具有较高的速度和较好的工艺容错性， 它的比较精度遭到偏置电流的约束。 为了取得较高的比较精度， 需求选用较大的偏置电流， 然后加大电路的功耗。 此外， 因为选用恒流源负载的反相扩大器， 当电流比较器的输入电流添加时， 这个电路的功耗不会下降， 这与Tang 规划的电流比较器和本文规划的电流比较器不同。 针对上述几种电路的缺陷， 本文提出了一种新式的高功能CMOS 电流比较器， 它的特色包含速度快、功耗低、结构简略和工艺容错性好。
图1 现有的几种高速CMOS 电流比较器
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