图1:a)带电阻纠错电路的基于比较器的缓冲器[2]。b)基于比较器的推荐缓冲器电路框图。c)时钟时序图。
可变电压控制的电流源
在推荐电路中使用的定制的可变电压控制电流源[3]如图2(a)所示。当E1和E2处于最低点时,输出电流的最大值将流过输出端。当E1增加时,M2和M4的电流以及Iout将减小。最终当E2被置高时,M5被关断。
定制的比较器
基于比较器的推荐缓冲器中使用的电压比较器如图2(b)所示[4]。为了提高比较器的增益,后置放大器电路与文献[4]有所不同,后者使用NMOS输入放大器。另外,在这个比较器中,信号E1由M2的漏极驱动,这个漏极清楚地再现了信号Vin的变化,而信号E2只有两个状态。在这个比较器中有三个主要模块:由M1和M2组成的前置放大器级,包含M3-M6的判决电路级,以及由剩余电路组成的后置放大器级。第一级电路只是一个基本的差分n沟道放大器,连接着来自第二级的有源负载。第二级电路中的判决过程如下:首先考虑Vin低于Vref的情况。此时M4导通,M3关断。因此所有偏置电流通过M4和M6。在这种情况下,E1和E2处于它们的最低点。随着Vin增加并接近Vref,M4和M6中的电流开始减小,因此E1从地电平开始逐步按比例增加到Vin,而E2仍然是0。当Vin超过Vref电平时,偏置电流将流过M3和M5。现在E2使用判决电路的再生属性快速上升到高电平状态。最后,利用后置放大器级电路增强比较器的分辨率。
图2:a)可变电压控制的电流源,b)推荐架构中的定制比较器。
仿真结果
为了验证基于比较器的推荐缓冲器精度,在HSPICE环境下用0.18μm标准CMOS工艺和1.8V电源电压对电路进行了仿真。假定共模电压、正弦输入信号的幅度和频率分别是0.9V、0.2V和10KHz。电路工作时钟为1MHz,负载为1pf电容。图3显示了推荐电路的输入、输出、E1和E2波形。从图中可以看出,当Vout远小于Vin时,Vout电压以高斜率上升。当Vout接近于Vin电压值时,输出斜率会减小。E1信号应跟踪比较器输出信号的逐步增加。另外,当Vout超过Vin电压值时,E2信号状态被触发。
图3:信号E1、E2和Vout。