CN111124033B

CN111124033B - 差分对结构动态栅电容补偿电路

Info

Publication number: CN111124033B
Application number: CN201911381809.2A
Authority: CN
Inventors: 王粲; 彭科; 刘军; 熊飞; 钱哲弘
Original assignee: Verisilicon Holdings Co ltd; VeriSilicon Microelectronics Shanghai Co Ltd; VeriSilicon Microelectronics Chengdu Co Ltd
Current assignee: Verisilicon Holdings Co ltd; VeriSilicon Microelectronics Shanghai Co Ltd; VeriSilicon Microelectronics Chengdu Co Ltd
Priority date: 2019-12-27
Filing date: 2019-12-27
Publication date: 2021-07-13
Anticipated expiration: 2039-12-27
Also published as: CN111124033A

Abstract

本发明提供一种差分对结构动态栅电容补偿电路，所述补偿电路包括：所述采样电容的输入端与差分对结构的第一差分输入端连接，用于采样所述差分对结构的耦合电流；所述第一电流镜的输入端连接所述采样电容的输出端，第一输出端连接所述第二电流镜的输入端，第二输出端连接所述第二电流镜的输出端；所述误差放大器的反相输入端连接参考电压，正相输入端连接所述第一电流镜的第二输出端。本发明通过该动态栅电容补偿电路抵消MOS栅电容的耦合效应，从而提高比较器或放大器对快速信号的处理能力，防止回踢噪声干扰。

Description

差分对结构动态栅电容补偿电路

技术领域

本发明涉及电路设计领域，特别是涉及一种差分对结构动态栅电容补偿电路。

背景技术

MOS差分输入对是集成电路中最广泛应用的电路结构之一。对集成电路中广泛使用的MOS输入差分对的比较器和放大器而言,在一端输入阻抗通常较大而不能忽略的情况下,另一端的信号的快速变化分量将通过MOS栅电容耦合对其产生干扰,破坏另一端正常稳定工作状态并增加弛豫时间。从而干扰输出的稳定时间又或是产生错误的暂态输出，从而降低了差分对对快速信号的处理性能。尤其对低功耗应用而言，耦合产生的干扰存在的时间更长。所以对栅电容的交流耦合效应进行补偿是有必要的。

因此，如何抵消MOS栅电容的耦合效应，从而提高比较器或放大器对快速信号的处理能力，已成为本领域技术人员亟待解决的问题之一。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种差分对结构动态栅电容补偿电路，用于解决现有技术中过MOS差分输入对产生耦合的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种差分对结构动态栅电容补偿电路，所述补偿电路包括：采样电容、误差放大器、第一电流镜以及第二电流镜；

采样电容、误差放大器、第一电流镜以及第二电流镜；

所述采样电容的输入端与差分对结构的第一差分输入端连接，用于采样所述差分对结构的耦合电流；

所述第一电流镜的输入端连接所述采样电容的输出端，第一输出端连接所述第二电流镜的输入端，第二输出端连接所述第二电流镜的输出端；

所述误差放大器的反相输入端连接参考电压，正相输入端连接所述第一电流镜的第二输出端。

可选地，当所述第一电流镜由第一P型晶体管、第二P型晶体管以及第三P型晶体管形成时，所述第一P型晶体管、第二P型晶体管以及第三P型晶体管的源极均接电源电压，所述第一P型晶体管、所述第二P型晶体管以及第三P型晶体管的栅极相连接，所述第一P型晶体管的漏极与栅极短接并连接于所述采样电容以及所述误差放大器的输出端，所述第三P型晶体管的漏极作为第一电流镜的第一输出端输出，所述第二P型晶体管的漏极作为第一电流镜的第二输出端输出；所述第二电流镜由第一N型晶体管和第二N型晶体管形成，所述第一N型晶体管的源极接地，所述第一N型晶体管的漏极与栅极短接并连接于所述第一电流镜的第一输出端，所述第二N型晶体管的漏极连接于所述第一电流镜的第一输出端，第二N型晶体管的栅极连接于所述第一N型晶体管的栅极。

可选地，当所述第一电流镜由第一N型晶体管、第二N型晶体管以及第三N型晶体管形成时，所述第一N型晶体管、第二N型晶体管以及第三N型晶体管的源极均接地，所述第一N型晶体管、所述第二N型晶体管以及所述第三N型晶体管的栅极相连接，所述第一N型晶体管的漏极与栅极短接并连接于所述采样电容以及所述误差放大器的输出端，所述第三N型晶体管的漏极作为第一电流镜的第一输出端输出，所述第二N型晶体管的漏极作为第一电流镜的第二输出端输出；所述第二电流镜由第一P型晶体管和第二P型晶体管形成，所述第一P型晶体管的源极均接电源电压，所述第一P型晶体管的漏极与栅极短接并连接于所述第一电流镜的第一输出端，所述第二P型晶体管的漏极连接于所述第一电流镜的第一输出端，第二P型晶体管的栅极连接于所述第一P型晶体管的栅极。

本发明还提供一种差分对结构动态栅补偿电路，所述补偿电路包括：采样电容、第一电流镜、第二电流镜、第一误差放大器以及第二误差放大器；

所述第一电流镜的输入端连接所述采样电容，输出端连接所述第二电流镜的输出端；

所述第二电流镜的输入端连接所述第二误差放大器的输出端；

所述第一误差放大器的反相输入端连接参考电压，正相输入端连接所述第一电流镜的输出端；

所述第二误差放大器的反相输入端连接所述参考电压，正相输入端连接所述第二电流镜的输出端。

可选地，当所述第一电流镜由第一N型晶体管和第二N型晶体管形成时，所述第一N型晶体管、第二N型晶体管的源极均接源极接地，所述第一N型晶体管的漏极与栅极短接并连接于所述采样电容以及所述第一误差放大器的输出端，所述第二N型晶体管的栅极连接于所述第一N型晶体管的栅极，所述第二N型晶体管的漏极作为所述第一电流镜的输出端输出；所述第二电流镜由第一P型晶体管和第二P型晶体管形成，所述第一P型晶体管和第一P型晶体管的源极均接电源电压，所述第一P型晶体管的漏极与栅极短接并连接于所述第二误差放大器的输出端，所述第二P型晶体管的栅极连接于所述第一P型晶体管的栅极，所述第二P型晶体管的漏极作为所述第二电流镜的输出端输出。

可选地，当所述第一电流镜由第一P型晶体管和第二P型晶体管形成时，所述第一P型晶体管、第二P型晶体管的源极均接电源电压，所述第一P型晶体管的漏极与栅极短接并连接于所述采样电容以及第一误差放大器的输出端，所述第二P型晶体管的栅极连接于所述第一P型晶体管的栅极，所述第二P型晶体管的漏极作为所述第一电流镜的输出端输出；所述第二电流镜由第一N型晶体管和第二N型晶体管形成，所述第一N型晶体管和第二N型晶体管的源极均接地，所述第一N型晶体管的漏极与栅极短接并连接于所述第二误差放大器的输出端，所述第二N型晶体管的栅极连接于所述第一N型晶体管的栅极，所述第二N型晶体管的漏极作为所述第二电流镜的输出端输出。

本发明还提供一种差分对结构动态栅补偿电路，所述补偿电路包括：采样电容、误差放大器、第一电流镜、第二电流镜以及前馈电容；

所述第一电流镜的输入端连接所述采样电容，第一输出端连接所述第二电流镜的输入端，第二输出端连接所述第二电流镜的输出端；

所述误差放大器的反相输入端连接参考电压，正相输入端连接所述第一电流镜的输出端；

所述前馈电容的一端连接于所述第一电流镜的第二输出端，另一端连接于所述差分对结构的第二差分输入端。

可选地，当所述第一电流镜由第一P型晶体管和第二P型晶体管以及第三P型晶体管形成时，所述第一P型晶体管、第二P型晶体管以及第三P型晶体管的源极均接电源电压，所述第一P型晶体管、第二P型晶体管以及第三P型晶体管的栅极相连接，所述第一P型晶体管的漏极与栅极短接并连接于所述采样电容及所述误差放大器的输出端，所述第二P型晶体管的漏极作为所述第一电流镜的第二输出端输出，所述第三P型晶体管的漏极作为所述第一电流镜的第一输出端输出；所述第二电流镜由第一N型晶体管和第二N型晶体管形成，所述第一N型晶体管和第二N型晶体管的源极均接地，所述第一N型晶体管的漏极与栅极短接并连接于所述第一电流镜的第一输出端，所述第二N型晶体管的栅极连接所述第一N型晶体管的栅极，所述第二N型晶体管的漏极连接于所述第一电流镜的第一输出端。

可选地，当所述第一电流镜由第一N型晶体管和第二N型晶体管以及第三N型晶体管形成时，所述第一N型晶体管、第二N型晶体管以及第三N型晶体管的源极均接地，所述第一N型晶体管、第二N型晶体管以及第三N型晶体管的栅极相连接，所述第一N型晶体管的漏极与栅极短接并连接于所述采样电容及所述误差放大器的输出端，所述第二N型晶体管的漏极作为所述第一电流镜的第二输出端输出，所述第三N型晶体管的漏极作为所述第一电流镜的第一输出端输出；所述第二电流镜由第一P型晶体管和第二P型晶体管形成，所述第一P型晶体管和第二P型晶体管的源极均接电源电压，所述第一P型晶体管的漏极与栅极短接并连接于所述第一电流镜的第二输出端，所述第二P型晶体管的栅极连接所述第一P型晶体管的栅极，所述第二P型晶体管的漏极连接于所述第一电流镜的第一输出端。

可选地，所述采样电容与所述差分对结构的晶体管类型相同。

可选地，所述第一电流镜与所述差分对结构的晶体管类型相同。

如上所述，本发明差分对结构动态栅电容补偿电路，具有以下有益效果：

本发明的差分对结构动态栅电容补偿电路，通过一电容采样电路来采样等效的耦合电流，用电流镜来放大采样电流并反馈到差分对的另一端，用MOSFET差分对的栅电容交流耦合进行动态补偿，减少栅电容耦合的影响；通过共模反馈环路使原电路的静态工作点不受影响，且设定动态补偿电路的偏置工作点。共模运放的输出端控制放大电流镜的栅端，一个输入端为参考电压，另一个输入端也是本补偿电路的输出端，其直接连接到被补偿差分对的非信号输入端或通过电容耦合到被补偿差分对的非信号输入端，完成补偿；提高比较器或放大器对快速信号的处理能力，防止回踢噪声干扰。

附图说明

图1显示为现有的差分对结构的示意图。

图2显示为本发明的差分对结构动态栅电容补偿电路的一种实施方式示意图。

图3显示为本发明的差分对结构动态栅电容补偿电路的补偿效果对比示意图。

图4显示为本发明的差分对结构动态栅电容补偿电路的另一种实施方式示意图。

图5显示为本发明的差分对结构动态栅电容补偿电路的另一种实施方式示意图。

图6显示为本发明的差分对结构动态栅电容补偿电路的又一种实施方式示意图。

元件标号说明

11 第一电流镜

12 第二电流镜

13 误差放大器

131 第一误差放大器

132 第二误差放大器

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅图1~图5。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

对于普通差分对结构，如图1所示，差分对结构包括第一差分输入端A和第二差分输入端B，R为B端等效电阻，其来源为输入的等效电阻，连线电阻，又或是为实现特定功能需要的电阻等，后文均用输入阻抗代替。 B1为等效输入阻抗的另一端点。如等效输入阻抗R比较大从而不能将B点简单视为交流地的时候，A端的快速变化信号分量将通过栅源电容Cgs耦合到B，从而干扰到正常比较电压的设定或增加放大器的弛豫时间。

由于输入阻抗R不定，R越大B的电压波动越大。可以简单估算耦合到B的电流。设B为交流地，且忽略掉差分对等效跨导Gm造成的分流效应（后文中提出的动态补偿电路的MP1的跨导Gmp可以部分抵消差分对等效跨导Gm的分流效应，在此均作为小量进行忽略且不影响最终的结论），那么耦合到B的电流为

Ibcouple=ΔVA*2*π*f*（Cgs/2）；

其中，ΔVA为A点的电压变化量，f为频率，Cgs为栅源电容（g代表gate，s代表source）。

这里示意一下交流耦合对B端造成的影响。A端为3V的逻辑信号电压，基频为1MHz，π约为3.14，Cgs估算1pF（计算上因为等效为串联电容所以除以2），位移电流流过R产生了最大的毛刺电压ΔVB，ΔVB= ΔVA*2*π*f*0.5*Cgs*R= 3*2*π*1M*0.5*1p*20k~~190mV。而B端的恢复时间常数正比于R和Cgs的乘积。在微功耗电路中，R和Cgs通常都比较大，这样快速变化的A端就对B造成了回踢干扰。从而使运放或是比较器的输出产生毛刺或是不希望出现的错误结果。如果Ｂ端还连接了其他电路部分，同样也会被此回踢噪声干扰。

本发明提供了一种新的MOSFET 动态栅电容补偿电路，用于解决以上技术问题。

实施例一

如图2所示，本发明提供一种差分对结构动态栅电容补偿电路，连接于差分对结构，所述差分对结构包括第一差分输入端A、第二差分输入端B以及与所述第二差分输入端B连接的等效阻抗R，等效阻抗的另一端为B1，B1与参考电压VREF相连，所述动态栅电容补偿电路包括：采样电容Cc，第一电路镜11、第二电流镜12以及误差放大器13；

采样电容Cc的输入端与第一差分输入端A连接，用于采样差分对结构的耦合电流；

误差放大器13的反相输入端连接参考电压VREF、正相输入端连接于第一电流镜11的第二输出端以及第二电流镜12的输出端；

第一电流镜11的输入端连接采样电容Cc的输出端，第一输出端连接第二电流镜12的输入端，第二输出端连接第二电流镜12的输出端。

作为示例，第一电流镜11由第一P型晶体管MP1、第二P型晶体管MP2以及第三P型晶体管MP3形成，第一P型晶体管MP1、第二P型晶体管MP2以及第三P型晶体管MP3的源极均接电源电压VDD，所述第一P型晶体管MP1、所述第二P型晶体管MP2以及第三P型晶体管MP3的栅极相连接，所述第一P型晶体管的漏极与栅极短接并连接采样电容Cc以及误差放大器13的输出端，所述第三P型晶体管MP3的漏极作为第一电流镜的第一输出端输出，所述第二P型晶体管MP2的漏极作为第一电流镜11的第二输出端输出；第二电流镜12由第一N型晶体管MN1和第二N型晶体管MN2形成，第一N型晶体管MN1以及第二N型晶体管MN2的源极接地GND，第一N型晶体管MN1的漏极与栅极短接并连接于第一电流镜11的第二输出端，所述第二N型晶体管MN2的漏极和所述第一电流镜11的第一输出端连接，所述第二N型晶体管MN2的栅极和所述第一N型晶体管MN1的栅极连接。在其他实施例中，所述第一电流镜11由第一N型晶体管、第二N型晶体管以及第三N型晶体管形成，所述第一N型晶体管、第二N型晶体管以及第三N型晶体管的源极均接地，所述第一N型晶体管、所述第二N型晶体管以及第三N型晶体管的栅极相连接，所述第一N型晶体管的漏极与栅极短接并连接于所述采样电容以及所述误差放大器的输出端，所述第三N型晶体管的漏极作为第一电流镜11的第一输出端输出，所述第二N型晶体管的漏极作为第一电流镜11的第二输出端输出；所述第二电流镜12由第一P型晶体管和第二P型晶体管形成，所述第一P型晶体管的源极均接电源电压，所述第一P型晶体管的漏极与栅极短接并连接于所述第一电流镜的第一输出端，所述第二P型晶体管的漏极和所述第一电流镜11的第一输出端连接，第二P型晶体管的栅极和所述第一P型晶体管的栅极连接。

作为示例，采样电容Cc与差分对结构的MOS管类型相同。如果针对PMOS差分对，采用PMOS采样电容更优；对NMOS差分对，采用NMOS采样电容更优。采样电容Cc如不采用同源MOS 栅电容也可用其他电容代替，例如金属电容或不同种类的MOS电容等，其补偿准确度将有一定程度的降低，但不影响补偿功能的实现。

作为示例，第一电流镜11与差分对结构的晶体管类型相同。对PMOS差分对，采用PMOS电流镜来做第一次放大耦合电流更优；对NMOS差分对，采用NMOS电流镜来做第一次放大耦合电流更优；如用其他放大方式（如三极管电流镜）将降低补偿准确度，但不影响补偿功能的实现。

相对比普通的比较器或放大器的MOS输入差分对的运用，在本实施例中，通过增加以上所述的动态栅电容补偿电路，可以使得B1的共模电压和B点相同。其具体过程为：

耦合电流的大小可以估算如下：因为电流镜的大小远比产生Cc的MOS电容小，所以忽略电流镜的Cgs电容。流过MP1的耦合电流可近似表达为

[ΔVA/{(Gmp)^-1+(2πfCc) ^-1}]，

ΔVA为A点的电压变化量，Gmp为MP1的的跨导，f为频率，Cc为采样电容的电容值；

将第一电流镜的第一输出端的电流输入与输出比值设为1：Ka、第一电流镜的第二电流输出端的输入与输出的比值设为1：Kb以及第二电流镜的电流输入与输出的比值设为1：Kc，则通过第一电流镜以及第二电流镜放大到B端的电流为：

[ΔVA/{(Gmp)^-1+(2πfCc) ^-1}]*Kb-[ΔVA/{(Gmp)^-1+(2πfCc)^-1}]*Ka*Kc

化简可得：

[ΔVA/{(Gmp)^-1+(2πfCc)^-1}]*[Kb-Ka*Kc]，Ka,Kb,Kc为任意常数；

当此通过电流镜放大到B端的电流与耦合到B端的电流可以互相抵消时，B端的毛刺电压最小。

即[ΔVA/{(Gmp)^-1+(2πfCc)^-1}]*[Kb-Ka*Kc]=ΔVA*2*π*f*（Cgs/2）；

由MOS的特性可知，通常(Gmp)^-1满足远小于(2πfCc) ^-1，

则有[ΔVA*(2πfCc) ]*[Kb-Ka*Kc]=ΔVA*2*π*f*（Cgs/2）；

化简可得： Cc=（Cgs/2）/[Kb-Ka*Kc]= Cgs/{2*[Kb-Ka*Kc]}

考虑到被忽略掉的其他实际影响,最终构成Cc的MOS管尺寸大小约为差分对MOS的1/(8[Kb-Ka*Kc])到1/(4[Kb-Ka*Kc])左右。

如图3所示，（a）表示为采用该发明提供的动态栅电容补偿电路后的仿真波形图，(b)表示为未采用动态栅电容补偿电路后的仿真波形图。从图中可以看出，对5V/10ns的A端输入，B端的干扰幅度减小为大约为补偿前的50%，恢复时间下降为补偿前的50%。本实施例提供的动态栅电容补偿电路具有较好的补偿效果。

本实施例针对差分对结构中MOS栅电容耦合现象，通过一电容采样电路来采样等效的耦合电流，用电流镜来放大采样电流并反馈到差分对的另一端，用MOSFET差分对的栅电容交流耦合进行动态补偿，减少栅电容耦合的影响。

通过共模反馈环路使原电路的静态工作点不受影响，且设定动态补偿电路的偏置工作点。共模运放的输出端控制放大电流镜的栅端，一个输入端为参考电压，另一个输入端也是本补偿电路的输出端，其直接连接到被补偿差分对的非信号输入端，完成补偿。

实施例二

本实施例提供一种差分对结构动态栅电容补偿电路，如图4所示，连接于差分对结构，所述差分对结构包括第一差分输入端A、第二差分输入端B以及与所述第二差分输入端B连接的等效阻抗R，等效阻抗的另一端为B1，B1与参考电压VREF相连，所述补偿电路包括：采样电容、第一电流镜11、第二电流镜12、第一误差放大器131、以及第二误差放大器132；

第一电流镜11的输入端连接所述采样电容的输出端，输出端连接第二电流镜12的输出端；

第二电流镜12的输入端连接第二误差放大器132的输出端；

第一误差放大器131的反相输入端连接于参考电压VREF，正相输入端连接于第一电流镜11的输出端及第二电流镜12的输出端；

第二误差放大器132的反相输入端连接于参考电压VREF，正向输入端连接于第二电流镜12的输出端以及第一电流镜11的输出端。

作为示例，第一电流镜11由第一N型晶体管MN1和第二N型晶体管MN2形成，第一N型晶体管MN1以及第二N型晶体管MN2的源极接地GND，第一N型晶体管MN1的漏极与栅极短接并连接于采样电容Cc和第一误差放大器131的输出端，所述第二N型晶体管MN2的栅极连接于所述第一N型晶体管MN1的栅极，所述第二N型晶体管MN2的漏极作为所述第一电流镜11的输出端输出；第二电流镜12由第一P型晶体管MP1和第二P型晶体管MP2形成，第一P型晶体管MP1和第二P型晶体管MP2的源极均接电源电压VDD，第一P型晶体管MP1的漏极与栅极短接并连接于误差放大器132的输出端，所述第二P型晶体管MP2的栅极连接于所述第一P型晶体管MP1的栅极，所述第二P型晶体管MP2的漏极作为所述第二电流镜12的输出端输出。在其他的实施例中，所述第一电流镜由第一P型晶体管和第二P型晶体管形成，所述第一P型晶体管、第二P型晶体管的源极均接电源电压，所述第一P型晶体管的漏极与栅极短接并连接于所述采样电容以及第一误差放大器的输出端，所述第二P型晶体管的栅极连接于所述第一P型晶体管的栅极，所述第二P型晶体管的漏极作为所述第一电流镜的输出端输出；所述第二电流镜由第一N型晶体管和第二N型晶体管形成，所述第一N型晶体管和第一N型晶体管的源极均接地，所述第一N型晶体管的漏极与栅极短接并连接于所述第二误差放大器的输出端，所述第二N型晶体管的栅极连接于所述第一N型晶体管的栅极，所述第二N型晶体管的漏极作为所述第二电流镜12的输出端输出。

作为示例，采样电容Cc与差分对结构的MOS管类型相同。如果针对PMOS差分对，采用PMOS采样电容更优；对NMOS差分对，采用NMOS采样电容更优。采样电容Cc如不采用同源MOS 栅电容也可用其他电容代替，但其补偿准确度将有一定程度的降低。

作为示例，第一电流镜11与差分对结构的MOS管类型相同。对PMOS差分对，采用PMOS电流镜来做第一次放大耦合电流更优；对NMOS差分对，采用NMOS电流镜来做第一次放大耦合电流更优；如用其他放大方式（如三极管电流镜）将降低补偿准确度。

经测试验证，本实施例提供的动态栅电容补偿电路，得到了与实施例一相似的补偿效果。

本实施例针对差分对中MOS栅电容耦合现象，用另一电容采样电路来采样等效的耦合电流，用电流镜来放大采样电流并反馈到差分对的另一端，用MOSFET差分对的栅电容交流耦合进行动态补偿，减少栅电容耦合的影响。

实施例三

本实施例提供一种差分对结构动态栅电容补偿电路，如图5所示，所述差分对结构包括第一差分输入端A、第二差分输入B以及与所述第二差分输入端B连接的等效阻抗R，等效阻抗R的另一端为B1，所述补偿电路包括：采用电容Cc、第一电流镜11、第二电流镜12以及误差放大器13和前馈电容Cf；

采样电容Cc的输入端与差分对结构的第一差分输入端A连接，用于采样差分对结构的耦合电流；

第一电流镜211的输入端连接采样电容的输出端，第一输出端连接第二电流镜12的输入端，第二输出端连接第二电流镜12的输出端；

误差放大器13的反相输入端连接参考电压VREF，正相输入端连接第一电流镜11的第二输出端；

前馈电容，一端连接于所述第一电流镜与所述第二电流镜的输出端，另一端连接于所述第二差分输入端。

作为示例，第一电流镜11由第一P型晶体管MP1和第二P型晶体管MP2以及第三P型晶体管MP3形成，第一P型晶体管MP1、第二P型晶体管MP2以及第三P型晶体管MP3的源极均接电源电压VDD，所述第一P型晶体管MP1、第二P型晶体管MP2以及第三P型晶体管MP3的栅极相连接，第一P型晶体管MP1的漏极与栅极短接并连接采样电容Cc及误差放大器13的输出端，所述第二P型晶体管MP2的漏极作为所述第一电流镜11的第二输出端输出，所述第三P型晶体管MP3的漏极作为所述第一电流镜11的第一输出端输出；第二电流镜12由第一N型晶体管MN1和第二N型晶体管MN2形成，第一N型晶体管MN1以及第二N型晶体管MN2的源极接地，第一N型晶体管MN1的漏极与栅极短接并连接于第一电流镜11的第一输出端，所述第二N型晶体管MN2的栅极连接所述第一N型晶体管MN1的栅极，所述第二N型晶体管MN2的漏极连接于所述第一电流镜11的第一输出端。

在另一实施例中，电流镜的类型也可以如图6所示，所述第一电流镜11由第一N型晶体管MN1和第二N型晶体管MN2以及第三N型晶体管MN3形成，所述第一N型晶体管MN1、第二N型晶体管MN2以及第三N型晶体管MN3的源极均接地，所述第一N型晶体管MN1、第二N型晶体管MN2以及第三N型晶体管MN3的栅极相连接，所述第一N型晶体管MN1的漏极与栅极短接并连接于所述采样电容Cc及所述误差放大器13的输出端，所述第二N型晶体管MN2的漏极作为所述第一电流镜11的第二输出端输出，所述第三N型晶体管MN3的漏极作为所述第一电流镜11的第一输出端输出；所述第二电流镜12由第一P型晶体管MP1和第二P型晶体管MP2形成，所述第一P型晶体管MP1和第二P型晶体管MP2的源极均接电源电压，所述第一P型晶体管MP1的漏极与栅极短接并连接于所述第一电流镜11的第二输出端，所述第二P型晶体管MP2的栅极连接所述第一P型晶体管MP1的栅极，所述第二P型晶体管MP2的漏极连接于所述第一电流镜11的第一输出端。

经测试验证，本实施例提供的动态栅补偿电路，得到了与实施例一相似的补偿效果。

通过共模反馈环路使原电路的静态工作点不受影响，且设定动态补偿电路的偏置工作点。共模运放的输出端控制放大电流镜的栅端，一个输入端为参考电压，另一个输入端也是本补偿电路的输出端，其通过电容耦合到被补偿差分对的非信号输入端，完成补偿。

综上所述，本发明提供一种差分对结构动态栅电容补偿电路，包括：采样电容、误差放大器、第一电流镜以及第二电流镜；所述采样电容的输入端与差分对结构的第一差分输入端连接，用于采样所述差分对结构的耦合电流；所述第一电流镜的输入端连接所述采样电容的输出端，第一输出端连接所述第二电流镜的输入端，第二输出端连接所述第二电流镜的输出端；所述误差放大器的反相输入端连接参考电压，正相输入端连接所述第一电流镜的第二输出端。本发明的动态栅电容补偿电路，通过一电容采样电路来采样等效的耦合电流，用电流镜来放大采样电流并反馈到差分对的另一端，用MOSFET差分对的栅电容交流耦合进行动态补偿，减少栅电容耦合的影响，从而提高比较器或放大器对快速信号的处理能力，防止回踢噪声干扰。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims

1.一种差分对结构动态栅电容补偿电路，其特征在于，所述补偿电路包括：采样电容、误差放大器、第一电流镜以及第二电流镜；

所述误差放大器的反相输入端连接参考电压，正相输入端连接所述第一电流镜的第二输出端；

当所述第一电流镜由第一P型晶体管、第二P型晶体管以及第三P型晶体管形成时，所述第一P型晶体管、第二P型晶体管以及第三P型晶体管的源极均接电源电压，所述第一P型晶体管、所述第二P型晶体管以及第三P型晶体管的栅极相连接，所述第一P型晶体管的漏极与栅极短接并连接于所述采样电容以及所述误差放大器的输出端，所述第三P型晶体管的漏极作为第一电流镜的第一输出端输出，所述第二P型晶体管的漏极作为第一电流镜的第二输出端输出；所述第二电流镜由第一N型晶体管和第二N型晶体管形成，所述第一N型晶体管的源极接地，所述第一N型晶体管的漏极与栅极短接并连接于所述第一电流镜的第一输出端，所述第二N型晶体管的漏极连接于所述第一电流镜的第一输出端，第二N型晶体管的栅极连接于所述第一N型晶体管的栅极。

2.根据权利要求1所述的差分对结构动态栅电容补偿电路，其特征在于，当所述第一电流镜由第一N型晶体管、第二N型晶体管以及第三N型晶体管形成时，所述第一N型晶体管、第二N型晶体管以及第三N型晶体管的源极均接地，所述第一N型晶体管、所述第二N型晶体管以及所述第三N型晶体管的栅极相连接，所述第一N型晶体管的漏极与栅极短接并连接于所述采样电容以及所述误差放大器的输出端，所述第三N型晶体管的漏极作为第一电流镜的第一输出端输出，所述第二N型晶体管的漏极作为第一电流镜的第二输出端输出；所述第二电流镜由第一P型晶体管和第二P型晶体管形成，所述第一P型晶体管的源极均接电源电压，所述第一P型晶体管的漏极与栅极短接并连接于所述第一电流镜的第一输出端，所述第二P型晶体管的漏极连接于所述第一电流镜的第一输出端，第二P型晶体管的栅极连接于所述第一P型晶体管的栅极。

3.一种差分对结构动态栅补偿电路，其特征在于，所述补偿电路包括：采样电容、第一电流镜、第二电流镜、第一误差放大器以及第二误差放大器；

所述第一电流镜的输入端连接所述采样电容的输出端，输出端连接所述第二电流镜的输出端；

所述第二误差放大器的反相输入端连接所述参考电压，正相输入端连接所述第二电流镜的输出端；

当所述第一电流镜由第一N型晶体管和第二N型晶体管形成时，所述第一N型晶体管、第二N型晶体管的源极均接源极接地，所述第一N型晶体管的漏极与栅极短接并连接于所述采样电容以及所述第一误差放大器的输出端，所述第二N型晶体管的栅极连接于所述第一N型晶体管的栅极，所述第二N型晶体管的漏极作为所述第一电流镜的输出端输出；所述第二电流镜由第一P型晶体管和第二P型晶体管形成，所述第一P型晶体管和第二P型晶体管的源极均接电源电压，所述第一P型晶体管的漏极与栅极短接并连接于所述第二误差放大器的输出端，所述第二P型晶体管的栅极连接于所述第一P型晶体管的栅极，所述第二P型晶体管的漏极作为所述第二电流镜的输出端输出。

4.根据权利要求3所述的差分对结构动态栅补偿电路，其特征在于，当所述第一电流镜由第一P型晶体管和第二P型晶体管形成时，所述第一P型晶体管、第二P型晶体管的源极均接电源电压，所述第一P型晶体管的漏极与栅极短接并连接于所述采样电容以及第一误差放大器的输出端，所述第二P型晶体管的栅极连接于所述第一P型晶体管的栅极，所述第二P型晶体管的漏极作为所述第一电流镜的输出端输出；所述第二电流镜由第一N型晶体管和第二N型晶体管形成，所述第一N型晶体管和第二N型晶体管的源极均接地，所述第一N型晶体管的漏极与栅极短接并连接于所述第二误差放大器的输出端，所述第二N型晶体管的栅极连接于所述第一N型晶体管的栅极，所述第二N型晶体管的漏极作为所述第二电流镜的输出端输出。

5.一种差分对结构动态栅补偿电路，其特征在于，所述补偿电路包括：采样电容、误差放大器、第一电流镜、第二电流镜以及前馈电容；

所述前馈电容的一端连接于所述第一电流镜的第二输出端，另一端连接于所述差分对结构的第二差分输入端；

当所述第一电流镜由第一P型晶体管和第二P型晶体管以及第三P型晶体管形成时，所述第一P型晶体管、第二P型晶体管以及第三P型晶体管的源极均接电源电压，所述第一P型晶体管、第二P型晶体管以及第三P型晶体管的栅极相连接，所述第一P型晶体管的漏极与栅极短接并连接于所述采样电容及所述误差放大器的输出端，所述第二P型晶体管的漏极作为所述第一电流镜的第二输出端输出，所述第三P型晶体管的漏极作为所述第一电流镜的第一输出端输出；所述第二电流镜由第一N型晶体管和第二N型晶体管形成，所述第一N型晶体管和第二N型晶体管的源极均接地，所述第一N型晶体管的漏极与栅极短接并连接于所述第一电流镜的第二输出端，所述第二N型晶体管的栅极连接所述第一N型晶体管的栅极，所述第二N型晶体管的漏极连接于所述第一电流镜的第一输出端。

6.根据权利要求5所述的差分对结构动态栅补偿电路，其特征在于，当所述第一电流镜由第一N型晶体管和第二N型晶体管以及第三N型晶体管形成时，所述第一N型晶体管、第二N型晶体管以及第三N型晶体管的源极均接地，所述第一N型晶体管、第二N型晶体管以及第三N型晶体管的栅极相连接，所述第一N型晶体管的漏极与栅极短接并连接于所述采样电容及所述误差放大器的输出端，所述第二N型晶体管的漏极作为所述第一电流镜的第二输出端输出，所述第三N型晶体管的漏极作为所述第一电流镜的第一输出端输出；所述第二电流镜由第一P型晶体管和第二P型晶体管形成，所述第一P型晶体管和第二P型晶体管的源极均接电源电压，所述第一P型晶体管的漏极与栅极短接并连接于所述第一电流镜的第二输出端，所述第二P型晶体管的栅极连接所述第一P型晶体管的栅极，所述第二P型晶体管的漏极连接于所述第一电流镜的第一输出端。

7.根据权利要求1~6任一项所述的差分对结构动态栅补偿电路，其特征在于，所述采样电容与所述差分对结构的晶体管类型相同。

8.根据权利要求1~6任一项所述的差分对结构动态栅补偿电路，其特征在于，所述第一电流镜与所述差分对结构的晶体管类型相同。