RU2352061C1

RU2352061C1 - Differential comparator with sample of input signal

Info

Publication number: RU2352061C1
Application number: RU2008104370/09A
Authority: RU
Inventors: Юрий Владимирович Агрич (RU); Юрий Владимирович Агрич
Original assignee: Юрий Владимирович Агрич
Priority date: 2008-02-11
Filing date: 2008-02-11
Publication date: 2009-04-10

Abstract

FIELD: physics; electronics.

SUBSTANCE: invention can be used in microelectronic systems of processing of analogue signals and transformations of analogue information in digital, in particular, in high-speed analogue-digital transformers (ADT). The voltage comparator (VC) includes device of sample-storage of input signal (SSD) on switched condensers with unitary or double sample and, at least, one differential amplifier (DA) with a pair of input MOS transistors of the first type with the general source connected to cell, and sinks connected to drains of first and second pairs of MOS transistors of the second type and forming differential DA exits, and between shutters of first pair of MOS transistors of the second type and the general busbar of sources of first and second pair of MOS transistors of the second type the pair of condensers is included, shutters of second pair of MOS transistors of the second type are connected crosswise to the drains of opposite transistors of pair, forming the plus feedback, and DA differential exits are shunted with MOS key. DA works with alternating stages of zeroing and comparison, and the stage of zeroing DA comes to end after the moment of sample of the SSD input signal with cutout of shutters of the first pair of transistors of the second type from the drains then the DA source increases current, at least, on response time of the plus feedback of the second MOS pair of transistors of the second type. The MOS key shunts differential DA exits only for the period of switching SSD from sample phase in phase of comparison and formation on the DA inlets of signal of sufficient amplitude.

EFFECT: speed and accuracy increase, reduction of consumption and power of differential voltage comparators with sample of differential input signal.

10 cl, 8 dwg

Description

Изобретение относится к электронике и может быть использовано в микроэлектронных системах обработки аналоговых сигналов и преобразования аналоговой информации в цифровую, и в частности, в быстродействующих аналого-цифровых преобразователях (АЦП).The invention relates to electronics and can be used in microelectronic systems for processing analog signals and converting analog information to digital, and in particular, in high-speed analog-to-digital converters (ADCs).

Цель изобретения - повышение быстродействия и точности, а также уменьшение потребляемой мощности быстродействующих дифференциальных компараторов напряжения (КН) с выборкой входного дифференциального сигнала.The purpose of the invention is to increase the speed and accuracy, as well as reducing the power consumption of high-speed differential voltage comparators (KH) with a sample of the input differential signal.

Известно множество схем быстродействующих дифференциальных КН, однако далеко не все быстродействующие дифференциальные КН удовлетворяют нижеприведенной совокупности требований:There are many schemes of high-speed differential VF, but far from all high-speed differential VFs satisfy the following set of requirements:

а. используют автокоррекцию смещения нуля для повышения точности;but. use auto-correction of zero offset to increase accuracy;

b. используют выборку входного сигнала с известной апертурной задержкой и малым временным шумом или джиггером (jitter) момента выборки;b. using a sample of the input signal with a known aperture delay and low temporal noise or jitter (jitter) of the sampling time;

с. обеспечивают возможность сравнения дифференциального входного сигнала с дифференциальным опорным напряжением;from. provide a comparison of the differential input signal with the differential reference voltage;

d. обеспечивают работоспособность и точность в широком диапазоне напряжения входного сигнала при малых напряжениях питания.d. provide operability and accuracy in a wide range of input signal voltages at low supply voltages.

Указанная совокупность требований к КН необходима для обеспечения высокого быстродействия и точности современных параллельных (flash), конвейерных (pipeline), и комбинированных много стадийных (subranging) АЦП.The specified set of requirements for the SC is necessary to ensure high speed and accuracy of modern parallel (flash), conveyor (pipeline), and combined multi-stage (subranging) ADCs.

Автокоррекция смещения нуля необходима для минимизации ошибки преобразования в высокоразрядных АЦП при использовании в КН малых размеров элементов (транзисторов), увеличивающих смещение нуля КН из-за погрешностей согласования параметров идентичных элементов (mismatch).Autocorrection of zero bias is necessary to minimize the conversion error in high-bit ADCs when using small sizes of elements (transistors) in the SC, which increase the SC zero offset due to errors in matching parameters of identical elements (mismatch).

Выборка входного сигнала с известной апертурной задержкой и малым джиггером необходима для уменьшения динамической ошибки выборки быстроизменяющегося входного сигнала, что особенно критично для параллельных АЦП, но может представлять проблемы и для высокоразрядных конвейерных и многостадийных АЦП при частотах входного сигнала от десятков мегагерц и выше.Sampling an input signal with a known aperture delay and a small jigger is necessary to reduce the dynamic sampling error of a rapidly changing input signal, which is especially critical for parallel ADCs, but it can also be a problem for high-bit pipelined and multi-stage ADCs with input signal frequencies of tens of megahertz and higher.

Дифференциальный входной сигнал, как правило, используется в современных быстродействующих АЦП, интегрированных в едином кристалле системы цифровой обработки сигналов, для уменьшения чувствительности АЦП к шумам на шинах питания, земли и аналоговых сигналов, генерируемых цифровыми схемами.The differential input signal, as a rule, is used in modern high-speed ADCs integrated in a single chip of a digital signal processing system to reduce the ADC sensitivity to noise on power buses, ground, and analog signals generated by digital circuits.

Необходимость обеспечения точности преобразования сигналов в широком диапазоне напряжения диктуется требованием повышения отношения сигнал/шум, что особенно важно при использовании современных субмикронных технологий с пониженным до 1-2 В напряжением питания.The need to ensure accuracy of signal conversion in a wide voltage range is dictated by the requirement to increase the signal-to-noise ratio, which is especially important when using modern submicron technologies with a reduced supply voltage to 1-2 V.

Известен дифференциальный КН (см. патент США №5644313, М. Кл. Н03М 1/40, пр. 5.06.95 г., опубликованный 1.07.97 г.), включающий устройство выборки дифференциального входного сигнала (УВХ) на коммутируемых конденсаторах с двукратной (double sampling) выборкой за период тактового сигнала. К дифференциальному выходу УВХ подключен стробируемый дифференциальный усилитель (ДУ). ДУ включает Р-МОП ключ, подключенный истоком к шине положительного питания и выполняющий функции коммутируемого источника тока ДУ, 3 пары согласованных Р-МОП транзисторов, 3 пары согласованных N-МОП транзисторов и пару N-МОП ключей, коммутирующих выходы усилителя к шине земли. К стоку Р-МОП ключа коммутируемого источника подключены истоки двух пар Р-МОП транзисторов, причем Р-МОП транзисторы первой пары подключены стоками - к истокам третьей пары Р-МОП транзисторов, подключенных затворами к дифференциальным входам усилителя и затворам третьей пары N-МОП транзисторов, а стоками - к дифференциальным выходам усилителя и стокам третьей пары N-МОП транзисторов. Истоки третьей пары N-МОП транзисторов подключены к стокам первой пары N-МОП транзисторов, стоки второй пары N-МОП и второй пары Р-МОП транзисторов подключены к выходам усилителя, а истоки первой и второй пар N-МОП транзисторов подключены к шине земли.Known differential KN (see US patent No. 5644313, M. Cl. H03M 1/40, pr. 5.06.95, published 1.07.97), including a device for sampling the differential input signal (CVC) on switched capacitors with double (double sampling) sampling for the period of the clock signal. A gated differential amplifier (DU) is connected to the differential output of the UVC. The remote control includes a R-MOS key, connected by the source to the positive power bus and acting as a switched current source of the remote control, 3 pairs of matched R-MOS transistors, 3 pairs of matched N-MOS transistors and a pair of N-MOS keys, switching the outputs of the amplifier to the ground bus. The sources of two pairs of R-MOS transistors are connected to the drain of the R-MOS switch key of the switched source, and the R-MOS transistors of the first pair are connected by drains to the sources of the third pair of R-MOS transistors connected by gates to the differential inputs of the amplifier and the gates of the third pair of N-MOS transistors and drains to the differential outputs of the amplifier and drains of the third pair of N-MOS transistors. The sources of the third pair of N-MOS transistors are connected to the drains of the first pair of N-MOS transistors, the drains of the second pair of N-MOS transistors and the second pair of P-MOS transistors are connected to the outputs of the amplifier, and the sources of the first and second pairs of N-MOS transistors are connected to the ground bus.

Известный КН соответствует вышерассмотренным требованиям b и с, поскольку имеет УВХ на коммутируемых конденсаторах с дифференциальными входами. Однако этот КН не имеет автокоррекции смещения нуля, что ограничивает его точность, и не способен обеспечить высокое быстродействие и точность при пониженном до 2В и ниже напряжении питания, поскольку имеет последовательное включение 5 транзисторов (3 Р-МОП и 2 N-МОП) между шинами питания. Кроме того, Р-МОП ключ, выполняющий функции коммутируемого источника тока усилителя, производит повышенный шум, поскольку полностью отключает ток усилителя.The well-known SC corresponds to the above requirements b and c, since it has a CVC on switched capacitors with differential inputs. However, this KN does not have auto-correction of zero offset, which limits its accuracy, and is not able to provide high speed and accuracy with a reduced voltage to 2V or lower, since it has a series connection of 5 transistors (3 P-MOS and 2 N-MOS) between the buses nutrition. In addition, the R-MOS key, acting as a switched current source of the amplifier, produces increased noise, since it completely turns off the current of the amplifier.

Наиболее близким к заявляемому является дифференциальный КН с автокоррекцией смещения нуля, представленный в патенте США №4899154, М. Кл. Н03М 1/36, пр. 26.07.88 г., опубликованном 6.02.90 г. Данный КН, приведенный на Фиг.1, включает первый дифференциальный усилитель с источником тока на Р-МОП транзисторе 101, включенный между шиной положительного питания vdd 102 и общим истоком 103 входной пары Р-МОП транзисторов 105, 106, затворы которых 109, 110 двумя парами ключей 131, 133 и 132, 134 подключены к опорному 150 и сигнальному 151 входам КН, а стоки которых 107, 108, являющиеся выходами первого ДУ, шунтированы ключом 119, коммутируются к шине земли 100 ключами 124, 125, и подключены к стокам первой 113, 114 и второй 111, 112 пар N-МОП транзисторов, истоки которых подключены к шине земли. Затворы первой пары N-МОП транзисторов подключены к верхним обкладкам первой пары конденсаторов 115, 116, нижняя обкладка которых подключена к шине земли. Верхние обкладки второй пары конденсаторов 122, 123, с подключенными к земле нижними обкладками, коммутируются первой парой ключей 117, 118 к затворам пары N-МОП транзисторов 113, 114, а второй парой ключей 120, 121 - к выходам первого ДУ 107, 108. Затворы входной пары N-МОП транзисторов 141, 142 второго ДУ подключены к выходам первого ДУ 107, 108, а их стоки - к стокам пары Р-МОП транзисторов 145,146. Пара Р-МОП транзисторов 145, 146 с истоками, подключенными к шине положительного питания, образующая токовое зеркало, преобразует дифференциальный сигнал входа второго ДУ в однофазный сигнал на выходе второго ДУ 144. Выходной инвертор 147 преобразует сигнал на выходе второго ДУ 144 в цифровой сигнал на выходе 152 инвертора.Closest to the claimed is a differential KN with auto-correction of zero offset, presented in US patent No. 4899154, M. Kl. Н03М 1/36, pr. July 26, 88, published on February 6, 1990. This KN shown in FIG. 1 includes a first differential amplifier with a current source on a P-MOS transistor 101 connected between the positive power bus vdd 102 and a common source 103 of the input pair of R-MOS transistors 105, 106, the gates of which 109, 110 are connected by two pairs of keys 131, 133 and 132, 134 to the reference 150 and signal 151 of the KN inputs, and the drains of which 107, 108, which are the outputs of the first remote control, shunted by key 119, switched to the earth bus 100 by keys 124, 125, and connected to the drains of the first 113, 114 and second 111, 112 pairs of N-MOSFET ranzistors whose sources are connected to the earth bus. The gates of the first pair of N-MOS transistors are connected to the upper plates of the first pair of capacitors 115, 116, the lower plate of which is connected to the ground bus. The upper plates of the second pair of capacitors 122, 123, with the lower plates connected to the ground, are switched by the first pair of keys 117, 118 to the gates of the pair of N-MOS transistors 113, 114, and the second pair of keys 120, 121 to the outputs of the first remote control 107, 108. The gates of the input pair of N-MOS transistors 141, 142 of the second remote control are connected to the outputs of the first remote control 107, 108, and their drains are connected to the drains of the pair of R-MOS transistors 145,146. A pair of R-MOS transistors 145, 146 with sources connected to the positive supply bus, forming a current mirror, converts the differential signal of the second remote control input into a single-phase signal at the output of the second remote control 144. The output inverter 147 converts the signal at the output of the second remote control 144 to a digital signal output 152 of the inverter.

Описанный КН имеет схему автокоррекции смещения нуля, образуемую парой N-МОП транзисторов 113,114, парами конденсаторов 115, 116 и 122, 123 и парами ключей 120, 121 и 117, 118, причем емкости конденсаторов 122, 123 должны быть значительно больше, чем емкости конденсаторов 117, 118. Автокоррекция смещения нуля КН проводится в фазе обнуления КН при замкнутых ключах 132, 134 (высокий уровень сигнала b 181 на Фиг.1b), подающих на дифференциальные входы одно и то же напряжение опорного уровня источника Vref 150. Автокоррекция смещения нуля проводится за много периодов тактового сигнала clock 182, последовательным включением пар ключей 120, 121 и 117, 118 сигналами с0 183 и c1 184 (высокий уровень сигналов на Фиг.1b), при этом потенциалы выходов первого ДУ 107, 108 передаются на верхние обкладки конденсаторов 115, 116 и затворы МОП транзисторов 115, 116 и сохраняются в рабочей фазе КН (высокий уровень сигнала а 180). Сформированные за несколько периодов тактового сигнала clock напряжения на затворах МОП транзисторов 113, 114 в фазе обнуления включают напряжение смещения нуля выхода первого ДУ, вызванное рассогласованием параметров идентичных пар транзисторов. Отрицательная обратная связь затвор - сток МОП транзисторов 113, 114, уменьшает указанное напряжение смещения. Для более полной передачи потенциалов выходов 107, 108 КН на конденсаторы 115, 116 и, соответственно, для более точной коррекции смещения требуются несколько периодов тактового сигнала, поскольку емкости конденсаторов хранения 115, 116 много больше емкостей конденсаторов 122, 123, осуществляющих промежуточное хранение и передачу потенциалов выходов 107, 108.The described KN has a zero offset auto-correction circuit formed by a pair of N-MOS transistors 113,114, pairs of capacitors 115, 116 and 122, 123 and pairs of keys 120, 121 and 117, 118, and the capacitances of the capacitors 122, 123 should be much larger than the capacitors 117, 118. The autocorrection of the KN zero offset is carried out in the phase of zeroing the KN with the keys 132, 134 closed (high signal level b 181 in Fig. 1b), supplying the same voltage of the reference level of the source Vref 150 to the differential inputs. Autocorrection of the zero offset over many periods of the clock the clock 182, by sequentially switching on the key pairs 120, 121 and 117, 118 with the signals c0 183 and c1 184 (the high level of signals in Fig.1b), while the output potentials of the first remote control 107, 108 are transmitted to the upper plates of the capacitors 115, 116 and gates MOS transistors 115, 116 and are stored in the working phase of the SC (high signal level a 180). Formed over several periods of the clock clock signal, the voltages at the gates of the MOS transistors 113, 114 in the zeroing phase include the zero bias voltage of the output of the first remote control caused by the mismatch of the parameters of identical pairs of transistors. Negative feedback gate-drain MOS transistors 113, 114, reduces the specified bias voltage. For a more complete transfer of the potentials of the outputs 107, 108 KN to the capacitors 115, 116 and, accordingly, for more accurate bias correction, several periods of the clock signal are required, since the capacitance of the storage capacitors 115, 116 is much larger than the capacitance of the capacitors 122, 123, which carry out intermediate storage and transmission potentials of outputs 107, 108.

Автокоррекция смещения нуля этого КН позволяет обеспечить высокую точность сравнения входного сигнала с опорным напряжением Vref.Auto-correction of the zero offset of this KN allows for high accuracy of comparing the input signal with the reference voltage Vref.

Однако, как можно видеть по диаграммам сигналов управления этого КН на Фиг.1b, для его нормальной работы необходимо, чтобы частота циклов выборки и сравнения входного сигнала (сигналы а 180 и b 181, управляющие ключами 133, 134) была в 4 раза ниже, чем тактовая частота сигнала clock 182. Предельная частота сигнала clock ограничена относительно большим временем перезарядки емкостей выходов первого ДУ 107, 108, включающих паразитные емкости стоков транзисторных пар 105, 106; 111, 112; 113, 114, ключей 119, 124, 125 и затворов транзисторов 141, 142, от потенциала земли до относительно высокого напряжения, большего порогового напряжения N-МОП транзисторов 141, 142. Соответственно, существенно ограничена и предельная частота выборок и сравнения входного сигнала для этого КН. Кроме того, этот КН не имеет входного УВХ, обеспечивающего выборку входного сигнала с малой и стабильной апертурной задержкой, следовательно, большой джиттер момента выборки не позволит этому КН обрабатывать с достаточной точностью высокочастотный входной сигнал.However, as can be seen from the diagrams of the control signals of this SC in Fig.1b, for its normal operation it is necessary that the frequency of the sampling and comparison cycles of the input signal (signals a 180 and b 181, which control keys 133, 134) is 4 times lower, than the clock frequency of the clock signal 182. The limiting frequency of the clock signal is limited by the relatively large time of recharging the capacitances of the outputs of the first ДУ 107, 108, including stray capacitances of the drains of transistor pairs 105, 106; 111, 112; 113, 114, keys 119, 124, 125 and gates of transistors 141, 142, from the ground potential to a relatively high voltage, a higher threshold voltage of N-MOS transistors 141, 142. Accordingly, the limiting frequency of the samples and comparing the input signal is significantly limited KN. In addition, this VF does not have an input I / O, which provides sampling of the input signal with a small and stable aperture delay, therefore, a large jitter of the sampling time will not allow this VF to process the high-frequency input signal with sufficient accuracy.

Также из-за отсутствия входного УВХ на коммутируемых конденсаторах невозможно использовать этот КН для точной выборки высокочастотного входного сигнала одновременно с УВХ умножающего цифроаналогового преобразователя (ЦАП), что необходимо в комбинированных и конвейерных АЦП. Например, RSD (Redundant Signed Digit) АЦП в вышеупомянутом патенте США №4899154 использует КН с входным УВХ на коммутируемых конденсаторах.Also, due to the lack of input CVC on switched capacitors, it is impossible to use this KN for accurate sampling of a high-frequency input signal simultaneously with a CVM multiplying digital-to-analog converter (DAC), which is necessary in combined and pipelined ADCs. For example, the RSD (Redundant Signed Digit) ADC in the aforementioned US Patent No. 4,899,154 uses KN with input I / O on switched capacitors.

Несмотря на то, что описанный известный КН состоит из дифференциальных усилителей, он осуществляет сравнение потенциала на однопроводном входе КН с уровнем потенциала на опорном входе Vref, не обеспечивая возможность работы с дифференциальным входным сигналом.Despite the fact that the described well-known КН consists of differential amplifiers, it compares the potential at a single-wire input of the КН with the potential level at the reference input Vref, not providing the possibility of working with a differential input signal.

Целью изобретения является повышение быстродействия и точности, а также уменьшение потребляемой мощности быстродействующих дифференциальных КН с выборкой входного дифференциального сигнала.The aim of the invention is to increase the speed and accuracy, as well as reducing the power consumption of high-speed differential KV with a sample of the input differential signal.

Для упрощения описания далее будем называть МОП транзисторы первого или второго типа проводимости соответственно транзисторами первого или второго типа, МОП ключи - ключами, дифференциальный КН с выборкой входного дифференциального сигнала - просто КН, а дифференциальный усилитель с входными транзисторами первого или второго типа проводимости - ДУ первого или второго типа соответственно.To simplify the description, hereinafter we will call MOS transistors of the first or second type of conductivity, respectively, transistors of the first or second type, MOS keys - keys, a differential KN with a sample of the input differential signal - just KN, and a differential amplifier with input transistors of the first or second type of conductivity - the first or the second type, respectively.

Поставленные цели достигаются тем, что в КН, содержащем, по крайней мере, один ДУ первого типа с парой входных транзисторов первого типа с общим истоком, подключенным к источнику тока, и стоками, подключенными к стокам первой и второй пар транзисторов второго типа и образующими дифференциальные выходы ДУ, причем между затворами первой пары транзисторов второго типа и общей шиной истоков первой и второй пар транзисторов второго типа включена пара конденсаторов, затворы второй пары транзисторов второго типа подключены перекрестно к стокам противоположных транзисторов пары, образуя положительную обратную связь, дифференциальные выходы ДУ шунтированы ключом, затворы первой пары транзисторов второго типа подключены парой ключей к своим стокам, а затворы пары входных транзисторов подключены к дифференциальным выходам УВХ входного сигнала на коммутируемых конденсаторах и ключами к шине синфазного уровня, при этом после завершения фазы выборки входного сигнала УВХ и отключения затворов первой пары транзисторов второго типа от своих стоков источник тока ДУ увеличивает ток, по крайней мере, на время срабатывания положительной обратной связи второй пары транзисторов второго типа.The goals are achieved in that in a conductor containing at least one remote control of the first type with a pair of input transistors of the first type with a common source connected to a current source, and drains connected to the drains of the first and second pairs of transistors of the second type and forming differential remote control outputs, and between the gates of the first pair of transistors of the second type and the common source bus of the first and second pairs of transistors of the second type, a pair of capacitors is connected, the gates of the second pair of transistors of the second type are cross-connected to the drains the opposite transistors of the pair, forming positive feedback, the differential outputs of the remote control are shunted by the key, the gates of the first pair of transistors of the second type are connected by a pair of keys to their drains, and the gates of a pair of input transistors are connected to the differential outputs of the input-current characteristics of the input signal on switched capacitors and by the keys to the common-mode bus, in this case, after the completion of the sampling phase of the input signal of the UVX and disconnecting the gates of the first pair of transistors of the second type from their drains, the current source of the remote control increases the current, at least for the duration of the positive feedback operation of the second pair of transistors of the second type.

В частном случае поставленные цели достигаются и тем, что в КН входные обкладки пары конденсаторов УВХ подключены первой парой ключей, замкнутых в фазе выборки входного сигнала, к дифференциальным входам КН и второй парой ключей, замкнутых в фазе хранения входного сигнала, к дифференциальным опорным входам КН, а выходные обкладки этих конденсаторов подключены третьей парой ключей, замкнутых в фазе выборки, к шине синфазного уровня и четвертой парой ключей, замкнутых в фазе хранения, к входам ДУ первого типа, причем в фазе выборки входы ДУ отключены от УВХ и подключены ключами к шине синфазного уровня, затворы первой пары транзисторов второго типа подключены ключами к своим стокам и КН находится в состоянии обнуления, а в фазе хранения затворы первой пары транзисторов второго типа отключают от своих стоков, входы ДУ отключают от шины синфазного уровня и подключают к выходам УВХ, в результате чего КН переходит в состояние сравнения дифференциального входного сигнала КН с разностью напряжений дифференциальных опорных входов КН.In the particular case, the goals are achieved by the fact that in the input wiring plates of the pair of capacitors UVX are connected by the first pair of keys closed in the phase of sampling the input signal to the differential inputs of the core and the second pair of keys closed in the phase of storing the input signal to the differential reference inputs of the KN and the output plates of these capacitors are connected by a third pair of keys, closed in the sampling phase, to the common-mode bus and a fourth pair of keys, closed in the storage phase, to the inputs of the remote control of the first type, and in the sampling phase, the inputs of the remote control of disconnected from the I / O and connected by keys to the common-mode bus, the gates of the first pair of transistors of the second type are connected by keys to their drains and the KV is in the zero state, and during the storage phase the gates of the first pair of transistors of the second type are disconnected from their drains, the remote control inputs are disconnected from the common-mode bus level and connected to the outputs of the I / O, as a result of which the KN switches to the state of comparison of the differential input signal of the KN with the voltage difference of the differential reference inputs of the KN.

В другом частном случае дополнительное повышение быстродействия достигается и тем, что КН производит двукратную выборку входного дифференциального сигнала за период тактового сигнала, для чего в КН:In another particular case, an additional increase in speed is achieved by the fact that the KN produces a double sampling of the input differential signal for the period of the clock signal, for which the KN:

- входные обкладки первой пары конденсаторов УВХ подключены первой парой ключей, замкнутых в фазе выборки входного сигнала этой парой конденсаторов, к дифференциальным входам КН и второй парой ключей, замкнутых в фазе хранения входного сигнала на этой паре конденсаторов, к дифференциальным опорным входам КН, а выходные обкладки упомянутой первой пары конденсаторов УВХ подключены третьей парой ключей, замкнутых в фазе выборки входного сигнала этой парой конденсаторов, к шине синфазного уровня и четвертой парой ключей, замкнутых в фазе хранения входного сигнала на этой паре конденсаторов, к входам ДУ первого типа;- input plates of the first pair of UVC capacitors are connected by the first pair of keys, closed in the sampling phase of the input signal by this pair of capacitors, to the differential inputs of the KN and the second pair of keys, closed in the phase of storing the input signal on this pair of capacitors, to the differential reference inputs of the KN, and the output the plates of said first pair of UVC capacitors are connected by a third pair of keys closed in the phase of sampling the input signal by this pair of capacitors to the common-mode bus and a fourth pair of keys closed in the xp phase anenia of the input signal on this pair of capacitors to the inputs of the remote control of the first type;

- входные обкладки второй пары конденсаторов УВХ подключены пятой парой ключей, замкнутых в фазе выборки входного сигнала этой парой конденсаторов, к дифференциальным входам КН и шестой парой ключей, замкнутых в фазе хранения входного сигнала на этой паре конденсаторов, к дифференциальным опорным входам КН, а выходные обкладки упомянутой второй пары конденсаторов УВХ подключены седьмой парой ключей, замкнутых в фазе выборки входного сигнала этой парой конденсаторов, к шине синфазного уровня и восьмой парой ключей, замкнутых в фазе хранения входного сигнала на этой паре конденсаторов, к входам упомянутого ДУ;- the input plates of the second pair of UVC capacitors are connected by the fifth pair of keys, closed in the phase of sampling the input signal by this pair of capacitors, to the differential inputs of the KN and the sixth pair of keys, closed in the phase of storing the input signal on this pair of capacitors, to the differential reference inputs of the KN, and the output the plates of the mentioned second pair of UVC capacitors are connected by the seventh pair of keys closed in the phase of sampling the input signal by this pair of capacitors to the common-mode bus and the eighth pair of keys closed in the storage phase input signal on this pair of capacitors, to the inputs of the mentioned remote control;

- во время фазы выборки входного сигнала первой парой конденсаторов УВХ вторая пара конденсаторов УВХ находится в фазе хранения входного сигнала и, наоборот, во время фазы выборки входного сигнала второй парой конденсаторов УВХ, первая пара конденсаторов УВХ находится в фазе хранения входного сигнала;- during the sampling phase of the input signal by the first pair of UVX capacitors, the second pair of UVX capacitors is in the storage phase of the input signal and, conversely, during the sampling phase of the input signal by the second pair of UVX capacitors, the first pair of UVX capacitors is in the storage phase of the input signal;

- в конце каждой фазы выборки любой из пар конденсаторов входы ДУ отключены от УВХ и подключены ключами к шине синфазного уровня, затворы первой пары транзисторов второго типа подключены ключами к своим стокам и КН находится в состоянии обнуления;- at the end of each phase of the selection of any of the pairs of capacitors, the remote control inputs are disconnected from the I / O circuit and connected by keys to the common-mode bus, the gates of the first pair of transistors of the second type are connected by keys to their drains and the KV is in a state of zeroing;

- по завершении каждой фазы выборки затворы первой пары транзисторов второго типа отключают от своих стоков, а входы ДУ отключают от шины синфазного уровня и подключают к выходам УВХ на время, меньшее длительности фазы хранения УВХ, в результате чего КН переходит на это время в состояние сравнения дифференциального входного сигнала КН с разностью напряжений дифференциальных опорных входов КН.- at the end of each sampling phase, the gates of the first pair of transistors of the second type are disconnected from their drains, and the remote control inputs are disconnected from the common-mode bus and connected to the UVX outputs for a time shorter than the duration of the UVX storage phase, as a result of which the KN switches to the comparison state for this time differential KN input signal with the voltage difference of the differential KN reference inputs.

В частном случае поставленные цели достигаются и тем, что в КН к выходу ДУ первого типа с входными транзисторами первого типа подключены затворы пары транзисторов второго типа последующего ДУ второго типа с общим истоком, подключенным к коммутируемому источнику тока, и стоками, образующими дифференциальные выходы этого ДУ и подключенными к стокам пары транзисторов первого типа, причем затворы пары транзисторов первого типа подключены перекрестно к стокам противоположных транзисторов пары, образуя положительную обратную связь, а пара ключей коммутирует затворы пары транзисторов первого типа к их общему истоку.In the particular case, the goals are achieved by the fact that in the gate to the output of the first type of remote control with input transistors of the first type are connected the gates of a pair of transistors of the second type of the subsequent second-type remote control with a common source connected to a switched current source, and drains that form the differential outputs of this remote control and connected to the drains of a pair of transistors of the first type, and the gates of a pair of transistors of the first type are cross-connected to the drains of the opposite transistors of the pair, forming a positive feedback, and the pair to Luch commutes the gates of a pair of transistors of the first type to their common source.

Повышение быстродействия в выше- и нижеприведенных частных исполнениях КН достигается также и тем, что после завершения фазы выборки входного сигнала и отключения затворов первой пары транзисторов второго типа от своих стоков, выходы ДУ первого типа шунтируют замкнутым ключом, по крайней мере, на время прохождения сигнала от опорных входов КН до выходов ДУ.The increase in speed in the above and the following private versions of the SC is also achieved by the fact that after completing the sampling phase of the input signal and disconnecting the gates of the first pair of transistors of the second type from their sinks, the outputs of the remote control of the first type are shunted with a closed key, at least for the duration of the signal from the reference inputs of the KN to the outputs of the remote control.

В частном случае исполнения КН, включающем ДУ второго типа, поставленные цели достигаются и тем, что коммутируемый источник тока ДУ второго типа включает ток этого ДУ после отключения затворов первой пары транзисторов второго типа предшествующего ДУ первого типа от своих стоков, по крайней мере, на время срабатывания положительной обратной связи пары транзисторов первого типа в ДУ второго типа, причем в это же время размыкают ключи, коммутирующие затворы транзисторов первого типа ДУ второго типа к их истоку.In the particular case of the KH design, including the second type of remote control, the goals are achieved by the fact that the switched second-order current source of the second type turns on the current of this remote control after disconnecting the gates of the first pair of transistors of the second type of the previous first type remote control from its drains, at least for a while positive feedback triggering of a pair of transistors of the first type in the second type of remote control, and at the same time, the keys switching the gates of the first type of transistors of the second type of remote control to their source are opened.

В частном случае исполнения КН с двумя последовательно включенными ДУ первого типа поставленная цель повышения точности достигаются тем, что к дифференциальному выходу первого ДУ первого типа подключены затворы входной пары транзисторов первого типа второго ДУ первого типа, а к дифференциальному выходу второго ДУ первого типа подключены затворы входной пары транзисторов второго типа третьего ДУ второго типа, общий исток которых подключен к коммутируемому источнику тока, а стоки, образующие дифференциальные выходы третьего ДУ, подключены к стокам пары транзисторов первого типа, причем затворы пары транзисторов первого типа подключены перекрестно к стокам противоположных транзисторов пары, образуя положительную обратную связь, а пара ключей коммутирует затворы пары транзисторов первого типа к их общему истоку.In the particular case of the design of the KN with two series-connected remote controls of the first type, the goal of increasing accuracy is achieved by the fact that the gates of the input pair of the transistors of the first type of the second remote control of the first type are connected to the differential output of the first remote control of the first type, and the input gates of the second control of the second type pairs of transistors of the second type of the third remote control of the second type, the common source of which is connected to a switched current source, and the drains forming the differential outputs of the third remote control are connected enes to the drains of a pair of first type transistors and the gates of pairs of transistors of the first type cross connected to the drains of transistors of opposite pairs to form a positive feedback, and the pair of keys commutes closures pair of transistors of the first type to their common origin.

В частном случае исполнения КН с двумя последовательно включенными ДУ первого типа поставленная цель повышения точности достигаются и тем, что ключ, шунтирующий выходы второго ДУ первого типа, выключается с задержкой относительно ключа, шунтирующего выходы первого ДУ первого типа, коммутируемый источник тока третьего ДУ второго типа включает ток третьего ДУ после выключения ключа, шунтирующего выходы второго ДУ первого типа, а ключи, подключающие стоки транзисторов первого типа третьего ДУ второго типа к их общему истоку, выключаются также после выключения ключа, шунтирующего выходы второго ДУ первого типа.In the particular case of KH design with two series-type remote controls of the first type, the set goal of improving accuracy is also achieved by the fact that the key shunting the outputs of the second remote control of the first type is turned off with a delay relative to the key shunting the outputs of the first remote control of the first type, the switched current source of the third remote control of the second type turns on the current of the third remote control after turning off the key, shunting the outputs of the second remote control of the first type, and the keys connecting the drains of the transistors of the first type of the third remote control of the second type to their common source turn off kzhe after turning off the key, outputs the second control diverter first type.

В другом частном случае исполнения КН дополнительное повышение точности и быстродействия достигается также и тем, что к выходам последнего ДУ второго типа подключены по одному из входов двух логических вентилей И-НЕ, вторые входы которых подключены перекрестно к их выходам, образуя триггер-защелку, причем выходы вентилей являются прямым и инверсным выходами КН.In another particular case of KH execution, an additional increase in accuracy and speed is also achieved by the fact that the outputs of the last remote control of the second type are connected via one of the inputs of two logical AND gate, the second inputs of which are cross-connected to their outputs, forming a trigger latch, and the valve outputs are direct and inverse KN outputs.

Поставленная цель повышения точности достигается в КН, включающем ДУ первого типа также и тем, что крутизна второй пары транзисторов второго типа меньше крутизны входных транзисторов и много меньше крутизны транзисторов второго типа первой пары.The goal of increasing accuracy is achieved in the CV, including the first type of remote control also by the fact that the steepness of the second pair of transistors of the second type is less than the steepness of the input transistors and much less than the steepness of the second type of transistors of the first pair.

Сущность изобретения поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.

На Фиг.1 представлена уже описанная схема известного КН с автокоррекцией смещения нуля, наиболее близкого заявляемому.Figure 1 presents the already described scheme of the known KN with auto-correction of zero offset, closest to the claimed.

На Фиг.2 представлена схема заявляемого дифференциального КН с однократной выборкой входного дифференциального сигнала, первым ДУ первого типа и вторым ДУ второго типа, использующий автокоррекцию смещения нуля.Figure 2 presents a diagram of the inventive differential KN with a single sampling of the input differential signal, the first remote control of the first type and the second remote control of the second type, using auto-correction of zero offset.

На Фиг.3 представлена схема заявляемого дифференциального КН с двукратной выборкой входного дифференциального сигнала, первым ДУ первого типа и вторым ДУ второго типа, использующий автокоррекцию смещения нуля.Figure 3 presents a diagram of the inventive differential KN with double sampling of the input differential signal, the first remote control of the first type and the second remote control of the second type, using auto-correction of zero offset.

На Фиг.4 представлены диаграммы управляющих сигналов, необходимых для организации работы заявляемых КН с однократной (Фиг.4а) и двукратной (Фиг.4b) выборкой входного дифференциального сигнала, а также форма сигналов на выходах ДУ.Figure 4 presents a diagram of the control signals necessary for organizing the operation of the inventive SC with a single (Fig. 4a) and a double (Fig. 4b) sampling of the input differential signal, as well as the waveform at the outputs of the remote control.

На Фиг.5 представлен вариант исполнения логической схемы формирования управляющих сигналов заявляемого КН с двукратной выборкой входного дифференциального сигнала.Figure 5 presents an embodiment of a logical circuit for the formation of control signals of the inventive SC with a double sampling of the input differential signal.

На Фиг.6 представлена схема заявляемого дифференциального КН с выборкой входного дифференциального сигнала, тремя первым и вторым ДУ первого типа, и третьим ДУ второго типа, использующий автокоррекцию смещения нуля.Figure 6 presents a diagram of the inventive differential KN with a sample of the input differential signal, the first three and the second remote control of the first type, and the third remote control of the second type, using auto-correction of zero offset.

Ниже, на примере чертежей, приведено описание устройства и работы заявляемого дифференциального КН с выборкой входного сигнала и автокоррекцией смещения нуля.Below, by the example of the drawings, a description is given of the device and operation of the claimed differential KN with sampling of the input signal and auto-correction of zero offset.

На Фиг.2 представлена схема заявляемого дифференциального КН с однократной выборкой входного дифференциального сигнала, первым ДУ первого типа и вторым ДУ второго типа, использующего автокоррекцию смещения нуля по пп.1, 2, 4, 5, 6, 10 Формулы.Figure 2 presents a diagram of the inventive differential KN with a single sampling of the input differential signal, the first remote control of the first type and the second remote control of the second type, using auto-correction of zero offset according to claims 1, 2, 4, 5, 6, 10 of the Formula.

Дифференциальный входной сигнал поступает на дифференциальные входы 261, 262 УВХ КН, подключенные к входам первой пары входных ключей 255, 256, замыкаемых в фазе выборки входного сигнала, и выходы которых подключены к входным обкладкам пары конденсаторов выборки-хранения 253, 254. Дифференциальное опорное напряжение поступает на дифференциальные опорные входы УВХ 263, 264, подключенные к входам второй пары входных ключей 257, 258, замыкаемых в фазе хранения входного сигнала, и выходы которых также подключены к входным обкладкам упомянутой пары конденсаторов 253, 254. Выходные обкладки упомянутой пары конденсаторов 253, 254 подключены третьей парой ключей 251, 252, замыкаемых в фазе выборки входного сигнала, к шине синфазного уровня vcm 232 и четвертой парой ключей 233, 234, замыкаемых в фазе хранения входного сигнала, к дифференциальным выходам УВХ 209, 210. Упомянутые дифференциальные выходы УВХ подключены к затворам пары входных транзисторов 205, 206 первого типа (в исполнении, изображенном на чертеже, Р-типа) входного ДУ, причем затворы упомянутой пары транзисторов 205, 206 в фазе выборки входного сигнала подключаются парой ключей 230, 231 к шине синфазного уровня vcm 232. Истоки упомянутой пары входных транзисторов 205, 206, объединены и подключены к выходу источника постоянного тока на транзисторе 201 первого типа (Р), а их стоки - к выходам 207, 208 ДУ и к стокам первой 213, 214 и второй 211, 212 пар транзисторов второго типа (N), причем исток транзистора источника тока подключен к шине положительного питания vdd 202, а на его затвор 204 подается напряжение, задающее постоянный ток ДУ. Затворы первой пары транзисторов 213, 214 второго типа подключены парой ключей 217, 218 к своим стокам, а парой конденсаторов 215, 216 к общему истоку первой и второй пар транзисторов второго типа и к шине отрицательного питания (или земли) vss 200. Затворы второй пары транзисторов 211, 212 второго типа подключены перекрестно к их стокам, образуя положительную обратную связь, а выходы первого ДУ шунтированы ключом 219.The differential input signal is supplied to the differential inputs 261, 262 of the CVC KH connected to the inputs of the first pair of input keys 255, 256, which are closed in the sampling phase of the input signal, and the outputs of which are connected to the input plates of the pair of sample-storage capacitors 253, 254. Differential reference voltage arrives at the differential reference inputs UVX 263, 264 connected to the inputs of the second pair of input keys 257, 258, closed in the phase of storage of the input signal, and the outputs of which are also connected to the input plates of the mentioned pair of condensation orov 253, 254. The output plates of the mentioned pair of capacitors 253, 254 are connected by a third pair of keys 251, 252, locked in the phase of sampling the input signal, to the common-mode bus vcm 232 and a fourth pair of keys 233, 234, closed in the phase of storing the input signal, to differential outputs of UVX 209, 210. The mentioned differential outputs of UVX are connected to the gates of a pair of input transistors 205, 206 of the first type (in the design shown in the drawing, P-type) of the input remote control, and the gates of the said pair of transistors 205, 206 are in the sampling phase of the input signal I will connect They are coupled by a pair of keys 230, 231 to the common-mode bus vcm 232. The sources of the aforementioned pair of input transistors 205, 206 are combined and connected to the output of a direct current source on transistor 201 of the first type (P), and their drains to the outputs 207, 208 of the remote control and to the drains of the first 213, 214 and second 211, 212 pairs of transistors of the second type (N), and the source of the transistor of the current source is connected to the positive power bus vdd 202, and a voltage defining a constant current of the remote control is supplied to its gate 204. The gates of the first pair of transistors 213, 214 of the second type are connected by a pair of keys 217, 218 to their drains, and the pair of capacitors 215, 216 to the common source of the first and second pairs of transistors of the second type and to the negative power (or ground) bus vss 200. The gates of the second pair transistors 211, 212 of the second type are cross-connected to their drains, forming a positive feedback, and the outputs of the first remote control are shunted by key 219.

К общему истоку входных транзисторов первого ДУ также подключен дополнительный коммутируемый источник тока на последовательно включенных транзисторе первого (Р) типа 220 и ключе 221, увеличивающий общий ток ДУ после завершения фазы выборки входного сигнала и отключения затворов первой пары транзисторов второго типа от своих стоков, по крайней мере на время формирования требуемой амплитуды выходного сигнала ДУ за счет положительной обратной связи второй пары транзисторов второго типа.An additional switched current source is also connected to the common source of input transistors of the first remote control on a series-connected transistor of the first (P) type 220 and key 221, which increases the total remote control current after completing the sampling phase of the input signal and disconnecting the gates of the first pair of transistors of the second type from their drains, at least during the formation of the required amplitude of the output signal of the remote control due to the positive feedback of the second pair of transistors of the second type.

К выходам первого ДУ 207, 208 подключены затворы входных транзисторов 241, 242 второго (N) типа следующего (на чертеже второго) ДУ второго типа в соответствии с п.4, 6 Формулы. Общий исток упомянутых входных транзисторов второго ДУ подключен к выходу коммутируемого источника тока 243, а их стоки подключены к стокам пары транзисторов 246, 247 первого (Р) типа и образуют дифференциальные выходы этого ДУ 244, 245. Затворы пары транзисторов 246, 247 первого типа подключены перекрестно к их стокам, образуя положительную обратную связь, а пара ключей 248, 249 коммутирует затворы транзисторов 246,247 и соответствующие выходы этого ДУ к шине положительного питания 202.The outputs of the first remote control 207, 208 are connected to the gates of the input transistors 241, 242 of the second (N) type of the next (in the drawing of the second) remote control of the second type in accordance with paragraphs 4, 6 of the Formula. The common source of the mentioned input transistors of the second remote control is connected to the output of the switched current source 243, and their drains are connected to the drains of the pair of transistors 246, 247 of the first (P) type and form the differential outputs of this remote control 244, 245. The gates of the pair of transistors 246, 247 of the first type are connected cross to their drains, forming a positive feedback, and a pair of keys 248, 249 commutates the gates of transistors 246,247 and the corresponding outputs of this remote control to the positive power bus 202.

Ключи УВХ и ДУ компаратора управляются двумя парами тактовых сигналов а0 280, b0 281 и a1 282, b1 283 с не перекрывающимися активными фазами высокого уровня, обычно используемыми для управления УВХ, причем пара сигналов a1, b1 задержана относительно пары а0, b0. Ключ 219 первого ДУ управляется дополнительным сигналом nab 287, формируемым из сигналов а0, b0, например, логической функцией ИЛИ-НЕ. Ключ 221 первого ДУ управляется дополнительньм сигналом а2 285, задержанным относительно а1.The I / O and remote control keys of the comparator are controlled by two pairs of clock signals a0 280, b0 281 and a1 282, b1 283 with non-overlapping high-level active phases usually used to control the I / O, and the pair of signals a1, b1 is delayed relative to the pair a0, b0. The key 219 of the first remote control is controlled by an additional signal nab 287, formed from the signals a0, b0, for example, a logical function OR-NOT. The key 221 of the first remote control is controlled by an additional signal a2 285, delayed relative to a1.

Диаграммы управляющих сигналов а0 280, b0 281, a1 282, b1 283, а2 285, nab 287 для ключей описанного КН с обычной (однократной за период тактового сигнала) выборкой входного сигнала и форма напряжений на выходах 207, 208 первого ДУ представлены на Фиг.4а.The diagrams of the control signals a0 280, b0 281, a1 282, b1 283, a2 285, nab 287 for the keys of the described KN with the usual (one-time per clock signal) sampling of the input signal and the form of voltages at the outputs 207, 208 of the first remote control are shown in FIG. 4a.

Во время фазы выборки входного сигнала 400 конденсаторы 253, 254 УВХ подключены при высоком уровне сигнала а1 282 замкнутыми ключами 255, 256 к дифференциальным входам компаратора 261, 262 и при высоком уровне сигнала а0 280 замкнутыми ключами 251, 252 к шине синфазного уровня vcm 232. Ключи 217, 218 ДУ замкнуты при высоком уровне сигнала а0 280, соединяя затворы транзисторов 213, 214 с их стоками, ключ 219 ДУ разомкнут при низком уровне сигнала nab 287, а ключ 221 ДУ (Р-типа) разомкнут при высоком уровне сигнала а2 285. В фазе выборки, включая и собственно момент выборки, затворы входных транзисторов ДУ 205, 206 отключены от выхода УВХ разомкнутыми ключами 233, 234 при низком уровне сигнала b0 281 и подключены к шине синфазного уровня vcm 232 ключами 230, 231 при высоком уровне сигнала а1 282. Таким образом, в фазе выборки ДУ находится в стадии обнуления, так как напряжения на затворах входных транзисторов ДУ равны (vcm), а транзисторы 213, 214 с затворами, закороченными со своими стоками, обеспечивают на дифференциальном выходе ДУ 207, 208 напряжение, равное напряжению смещения нуля выхода ДУ 422.During the sampling phase of the input signal 400, the capacitors 253, 254 of the UVC are connected at a high signal level a1 282 with closed keys 255, 256 to the differential inputs of the comparator 261, 262 and at a high signal level a0 280 with closed keys 251, 252 to the common mode bus vcm 232. The keys 217, 218 of the remote control are closed at a high level of the signal a0 280, connecting the gates of the transistors 213, 214 with their drains, the key 219 of the remote control is open at a low level of signal nab 287, and the key 221 of the remote control (P-type) is open at a high level of signal a2 285 . In the sampling phase, including the actual sampling time, input gates of transistors ДУ 205, 206 are disconnected from the I / O output by open keys 233, 234 at a low signal level b0 281 and connected to the common-mode bus vcm 232 with keys 230, 231 at a high signal level a1 282. Thus, in the sampling phase, the remote control is in the stage zeroing, since the voltages at the gates of the input transistors of the remote control are equal (vcm), and transistors 213, 214 with gates shorted with their drains provide a voltage equal to the zero bias voltage of the output of the remote control 422 at the differential output of the remote control 207, 208.

Напряжение смещения нуля выхода ДУ в стадии обнуления (Voffs_out)₀ приближенно определяется нижеприведенными соотношениями.The zero offset voltage of the remote control output at the zeroing stage (Voffs_out) _{0 is} approximately determined by the relations below.

где ΔVt₁, ΔVt₂₁, ΔVt₂₂ - рассогласование пороговых напряжений транзисторов входной пары и транзисторов первой и второй пар второго типа соответственно;where ΔVt ₁ , ΔVt ₂₁ , ΔVt ₂₂ is the mismatch of the threshold voltages of the transistors of the input pair and the transistors of the first and second pairs of the second type, respectively;

gm₁, gm₂₁, gm₂₂ - крутизна транзисторов входной пары и транзисторов первой и второй пар второго типа соответственно;gm ₁ , gm ₂₁ , gm ₂₂ - the steepness of the transistors of the input pair and the transistors of the first and second pairs of the second type, respectively;

Δgm₁, Δgm₂₁, Δgm₂₂ - рассогласование крутизны транзисторов входной пары и транзисторов первой и второй пар второго типа соответственно;Δgm ₁ , Δgm ₂₁ , Δgm ₂₂ - the mismatch of the steepness of the transistors of the input pair and the transistors of the first and second pairs of the second type, respectively;

I₁, I₂₁, I₂₂ - токи транзисторов входной пары и транзисторов первой и второй пар второго типа соответственно;I ₁ , I ₂₁ , I ₂₂ are the currents of the transistors of the input pair and the transistors of the first and second pairs of the second type, respectively;

ΔI₁, ΔI₂₂ - рассогласование токов транзисторов входной пары и второй пары транзисторов второго типа соответственно.ΔI ₁ , ΔI ₂₂ - the mismatch of the currents of the transistors of the input pair and the second pair of transistors of the second type, respectively.

Подстрочный индекс ₀ означает, что значение соответствующего параметра соответствует стадии обнуления ДУ.The subscript ₀ means that the value of the corresponding parameter corresponds to the zeroing stage of the remote control.

Из (3) видно, что рассогласование токов второй пары транзисторов второго типа определяется напряжением смещения нуля выхода, умноженным на половину крутизны транзисторов второй пары второго типа, что обусловлено положительной обратной связью перекрестного подключения затворов этих транзисторов. Поэтому для обеспечения низкого напряжения смещения нуля выхода ДУ крутизна транзисторов второй пары второго типа не должна быть большой, напротив, из (1) следует, что чем больше крутизна транзисторов первой пары второго типа, тем меньше напряжение смещения нуля выхода ДУ.From (3) it is seen that the mismatch of the currents of the second pair of transistors of the second type is determined by the output zero bias voltage multiplied by half the steepness of the transistors of the second pair of the second type, due to the positive feedback of the cross-connection of the gates of these transistors. Therefore, to ensure a low voltage of zero bias of the output of the remote control, the steepness of the transistors of the second pair of the second type should not be large, on the contrary, from (1) it follows that the greater the steepness of the transistors of the first pair of the second type, the lower the voltage of the bias of the zero of the output of the remote control.

Действительно, подставляя (2) и (3) в (1) и, опуская слагаемые с малым весом, получаем упрощенное для наглядности соотношение (4), определяющее напряжение смещения нуля выхода ДУ.Indeed, substituting (2) and (3) in (1) and omitting the terms with low weight, we obtain relation (4), simplified for clarity, that determines the zero-point voltage of the remote control output.

Из (4) следует, что для уменьшения напряжения смещения нуля выхода ДУ, обусловленного рассогласованием параметров всех пар транзисторов ДУ, крутизна транзисторов второй пары второго типа должна быть много меньше крутизны транзисторов первой пары второго типа.From (4) it follows that in order to reduce the zero-bias voltage of the remote control output due to the mismatch of the parameters of all pairs of remote control transistors, the slope of the transistors of the second pair of the second type should be much less than the slope of the transistors of the first pair of the second type.

Момент первой выборки tsp1 401 (Фиг.4а) входного сигнала определяется моментом размыкания ключей 251, 252 (Фиг.2) при заднем фронте сигнала а0 280, при этом также размыкаются ключи 217, 218, отключая затворы транзисторов 213, 214 от стоков и фиксируя потенциал на конденсаторах 215, 216. После размыкания ключей 251, 252, 217, 218 ключ 219 замыкается на время высокого уровня сигнала nab 287, препятствуя изменению напряжения на дифференциальном выходе ДУ за счет положительной обратной связи транзисторов 211, 212 под воздействием случайных помех. Разность напряжений на дифференциальных выходах ДУ (420, 421 Фиг.4а) при замкнутом ключе 219 близка к 0. С некоторой задержкой от момента выборки tsp1 401, определяемой величиной неперекрытия фаз а0, b0, конденсаторы 253, 254 УВХ отключаются от входов КН и шины синфазного уровня и подключаются ключами 257, 258 к дифференциальным опорным входам КН 263, 264, а ключами 233, 234 к затворам входных транзисторов ДУ при высоком уровне сигнала b0 281. Это состояние соответствует фазе 402 хранения на УВХ первой выборки входного сигнала, при этом на входных обкладках конденсаторов 253, 254, и соответственно на входе ДУ, формируется дифференциальный сигнал, соответствующий разности входного и опорного напряжений. При переходе сигнала nab 287 на низкий уровень ключ 219 размыкается, разрешая напряжениям дифференциальных выходов ДУ изменяться в соответствии с разностью дифференциального входного сигнала и дифференциального опорного напряжения КН.The moment of the first sampling tsp1 401 (Fig. 4a) of the input signal is determined by the moment of opening of the keys 251, 252 (Fig. 2) at the trailing edge of the signal a0 280, while the keys 217, 218 are also opened, disconnecting the gates of the transistors 213, 214 from the drains and fixing potential on capacitors 215, 216. After opening the keys 251, 252, 217, 218, the key 219 closes for a high level of signal nab 287, preventing the voltage at the differential output of the remote control from changing due to the positive feedback of transistors 211, 212 under the influence of random interference. The voltage difference at the differential outputs of the remote control (420, 421 of Fig. 4a) with the key 219 closed is close to 0. With a certain delay from the sampling time tsp1 401, determined by the non-overlap of the phases a0, b0, the capacitors 253, 254 of the CVC are disconnected from the KN and bus inputs in-phase level and are connected by keys 257, 258 to the differential reference inputs of KN 263, 264, and by keys 233, 234 to the gates of the input transistors of the remote control at a high signal level b0 281. This state corresponds to phase 402 of storage of the first sample of the input signal at the I / O circuit, while input capacitor plates 253, 254, and accordingly at the input of the remote control, a differential signal is generated corresponding to the difference between the input and reference voltages. When the signal nab 287 goes to a low level, the key 219 opens, allowing the voltages of the differential outputs of the remote control to change in accordance with the difference between the differential input signal and the differential voltage reference of the KN.

По окончании фазы 402 (Фиг.4а) хранения и сравнения выборки 1 уровень сигнала b0 281 изменяется на низкий, а сигнала а0 280 - на высокий, переводя УВХ в фазу выборки, а ДУ в состояние обнуления. Формируемый в момент перехода импульс высокого уровня сигнала nab 287, замыкает ключ 219, ускоряя процесс обнуления дифференциального напряжения выхода ДУ. Далее, аналогично, осуществляется и следующая (вторая) выборка входного сигнала в момент tsp2 404.At the end of the sampling storage and comparison phase 402 (Fig. 4a), the signal level b0 281 changes to low, and the signal a0 280 changes to high, transferring the I – V characteristic to the sampling phase and the remote control to the zeroing state. The high-level signal pulse nab 287 formed at the moment of transition closes the key 219, accelerating the process of zeroing the differential voltage of the remote control output. Then, similarly, the next (second) sample of the input signal at the time tsp2 404 is also performed.

Напряжение смещения нуля входа Voffs_in ДУ с коэффициентом усиления Ku при отключенных от стоков затворах транзисторов первой пары второго типа (в стадии сравнения), определяется соотношениями:The zero bias voltage of the input Voffs _ in the remote control with gain Ku when the gates of the transistors of the first pair of the second type are disconnected from the drains (in the comparison stage) is determined by the relations:

где R₁ - выходное сопротивление (сток-исток) транзисторов входной пары ДУ;where R ₁ is the output resistance (drain-source) of the transistors of the input pair of the remote control;

Ri - выходное сопротивление ДУ (параллельное соединение выходных сопротивлений транзисторов входной пары и обеих пар второго типа);Ri is the output resistance of the remote control (parallel connection of the output resistances of the transistors of the input pair and both pairs of the second type);

Отметим, что токовые зависимости крутизны (gm) и выходного сопротивления сток-исток (Rds) для МОП транзисторов определяются общеизвестными соотношениями (7), (8).Note that the current dependences of the slope (gm) and the drain-source output resistance (Rds) for MOS transistors are determined by well-known relations (7), (8).

где n=0,5 при достаточно больших токах и увеличивается до 1 при малых плотностях тока канала (в предпороговой области работы МОП транзистора при напряжении затвор-исток, меньшем порогового напряжения).where n = 0.5 at sufficiently high currents and increases to 1 at low channel current densities (in the near-threshold region of operation of a MOS transistor with a gate-source voltage lower than the threshold voltage).

Как видно из приведенных соотношений, для уменьшения напряжения смещения входа ДУ и КН, а также повышения коэффициента усиления Ku, и соответственно чувствительности (разрешения) КН, необходимо увеличивать крутизну транзисторов первой пары второго типа (gm₂₁) и входных транзисторов (gm₁) ДУ без увеличения тока, например, увеличением коэффициента формы (отношения ширины канала транзистора к его длине).As can be seen from the above relations, in order to reduce the bias voltage of the input of the remote control and the KN, as well as increase the gain Ku, and accordingly the sensitivity (resolution) of the KN, it is necessary to increase the slope of the transistors of the first pair of the second type (gm ₂₁ ) and the input transistors (gm ₁ ) of the remote control without increasing the current, for example, by increasing the shape factor (the ratio of the channel width of the transistor to its length).

Напротив, увеличение тока ДУ, необходимое для повышения быстродействия, ведет к уменьшению коэффициента усиления, и соответственно к ухудшению чувствительности, и увеличению напряжения смещения входа ДУ и КН в целом.On the contrary, an increase in the remote control current necessary to increase the speed leads to a decrease in the gain, and, accordingly, to a deterioration in sensitivity, and an increase in the bias voltage of the input of the remote control and the main voltage as a whole.

Вторая пара транзисторов второго типа ДУ с перекрестным соединением затворов со стоками, образующим положительную обратную связь, используется для повышения коэффициента усиления и быстродействия ДУ. Очевидно, что чем больше крутизна и ток транзисторов второй пары второго типа, тем выше коэффициент усиления и быстродействие ДУ, но тем больше напряжение смещения и гистерезис ДУ, ведущие к возможности неправильного срабатывания КН в момент перехода от стадии обнуления к стадии сравнения. Данное противоречие может быть разрешено использованием малого тока ДУ в стадии обнуления и увеличением тока после отключения затворов транзисторов первой пары второго типа от стоков и поступления входного сигнала с выхода УВХ на вход ДУ. При этом вследствие зафиксированных на конденсаторах напряжений затворов транзисторов первой пары второго типа, эти транзисторы не могут пропустить увеличивающийся ток, следовательно, напряжения на их стоках (выходах ДУ) и, соответственно, на затворах транзисторов второй пары второго типа должны увеличиваться. В свою очередь, увеличение напряжений на затворах транзисторов второй пары второго типа ведет к сильному увеличению тока и крутизны этой пары транзисторов. Например, при отношении ширины каналов транзисторов первой пары второго типа к ширине каналов транзисторов второй пары второго типа (Wg₂₁/Wg₂₂)=0,05, отношение токов этих транзисторов (I₂₁/I₂₂) в стадии обнуления также равно 0,05. Последующее увеличение тока ДУ в 2 раза может вызывать увеличение тока транзисторов второй пары второго типа почти в 20 раз. Соответственно, в (20)^0,5…(20)¹=4,5…20 раз возрастет крутизна транзисторов второй пары второго типа, тогда как выходное сопротивление ДУ (Ri), определяемое в первом приближении сопротивлениями сток-исток транзисторов входной пары первого типа и первой пары второго типа, уменьшится всего в 2 раза. Если при этом параметры транзисторов ДУ подобраны так, что gm22·Ri близко к 2, то Ku, определяемое соотношением (3), может возрасти в десятки раз. Соответственно повысится и чувствительность КН, тогда как напряжение смещения нуля входа незначительно увеличится за счет изменения смещения нуля выхода ДУ при изменении тока. Действительно из (1) видно, что при достаточно больших gm21 вклад второго и третьего слагаемых правой части соотношения (1) в напряжение смещения выхода ДУ может быть незначительным. Однако при достаточно большом возрастании тока gm22·Ri может превысить 2, что означает изменение полярности коэффициента усиления ДУ на положительную. Практически это означает, что, если выходное дифференциальное напряжение ДУ еще не достигло достаточного уровня в результате воздействия входного сигнала КН, то транзисторы второй пары второго типа за счет положительной обратной связи перетянут и выходное напряжение ДУ изменится на противоположное, защелкивая ДУ в неправильном состоянии.The second pair of transistors of the second type of remote control with a cross-connection of the gates with drains, forming a positive feedback, is used to increase the gain and speed of the remote control. Obviously, the greater the steepness and current of the transistors of the second pair of the second type, the higher the gain and speed of the remote control, but the greater the bias voltage and the hysteresis of the remote control, leading to the possibility of incorrect operation of the SC at the moment of transition from the zeroing stage to the comparison stage. This contradiction can be resolved by using a small remote control current in the zeroing stage and by increasing the current after disconnecting the gates of the first pair of the second type of transistors from the drains and receiving an input signal from the I / O output to the remote control input. Moreover, due to the gate voltages of the transistors of the first pair of the second type fixed on the capacitors, these transistors cannot pass the increasing current, therefore, the voltages at their drains (remote control outputs) and, accordingly, at the gates of the transistors of the second pair of the second type should increase. In turn, an increase in the voltage at the gates of the transistors of the second pair of the second type leads to a strong increase in the current and the steepness of this pair of transistors. For example, when the ratio of the channel width of the transistors of the first pair of the second type to the channel width of the transistors of the second pair of the second type (Wg ₂₁ / Wg ₂₂ ) = 0.05, the ratio of the currents of these transistors (I ₂₁ / I ₂₂ ) in the zeroing stage is also 0.05 . A subsequent increase in the remote control current by a factor of 2 can cause an increase in the current of the transistors of the second pair of the second type by almost 20 times. Accordingly, in (20) ^0.5 ... (20) ¹ = 4.5 ... 20 times the steepness of the transistors of the second pair of the second type will increase, while the output resistance of the remote control (Ri), determined in a first approximation by the resistance of the drain-source transistors of the input pair of the first type and the first pair of the second type, will decrease by only 2 times. If, in this case, the parameters of the remote control transistors are selected so that gm22 · Ri is close to 2, then Ku, defined by relation (3), can increase by tens of times. Accordingly, the sensitivity of the KN will increase, while the voltage of the zero bias of the input will increase slightly due to a change in the zero bias of the output of the remote control when the current changes. Indeed, it can be seen from (1) that for sufficiently large gm21, the contribution of the second and third terms on the right-hand side of relation (1) to the bias voltage of the output of the remote control can be insignificant. However, with a sufficiently large increase in current, gm22 · Ri can exceed 2, which means that the polarity of the gain of the remote control is positive. In practice, this means that if the output differential voltage of the remote control has not yet reached a sufficient level as a result of the influence of the input KH signal, then the transistors of the second pair of the second type will draw due to the positive feedback and the output voltage of the remote control will change to the opposite, snapping the remote control in the wrong state.

Следует отметить, что эффект резкого увеличения тока и крутизны транзисторов второй пары второго типа (аналогичный увеличению тока ДУ) может оказывать и инжекция заряда на верхние обкладки конденсаторов 215, 216 при размыкании ключей 217, 218. Упомянутая инжекция заряда приводит к уменьшению напряжений на затворах транзисторов первой пары второго типа, и тем самым, к уменьшению тока в транзисторах первой пары второго типа и соответствующему увеличению тока транзисторов второй пары второго типа. Упомянутый эффект инжекции приводит к ухудшению работы КН, так как происходит при отсутствии правильного входного сигнала на входе ДУ (затворы входных транзисторов ДУ еще закорочены), а также является дополнительным источником рассогласования токов в плечах ДУ за счет рассогласования параметров ключей и конденсаторов. Таким образом, инжекция заряда ключей 217, 218, приводящая к увеличению тока и крутизны транзисторов второй пары второго типа и, соответственно к усилению положительной обратной связи, может привести к неправильному срабатыванию (защелкиванию) ДУ и КН еще до поступления входного сигнала. Поэтому этот эффект необходимо минимизировать уменьшением или компенсацией инжектируемого ключами заряда и увеличением емкости конденсаторов 215, 216.It should be noted that the effect of a sharp increase in the current and the steepness of the transistors of the second pair of the second type (similar to an increase in the remote control current) can be exerted by the charge injection on the upper plates of the capacitors 215, 216 when the keys 217, 218 are opened. The aforementioned charge injection leads to a decrease in the voltage across the gates of the transistors the first pair of the second type, and thereby, to a decrease in the current in the transistors of the first pair of the second type and a corresponding increase in the current of the transistors of the second pair of the second type. The aforementioned injection effect leads to a deterioration of the QW operation, since it occurs in the absence of the correct input signal at the remote control input (the gates of the input transistors of the remote control are still shorted), and is also an additional source of current mismatch in the remote control arms due to the mismatch of the parameters of the keys and capacitors. Thus, the injection of the charge of the keys 217, 218, which leads to an increase in the current and the steepness of the transistors of the second pair of the second type and, accordingly, to the strengthening of the positive feedback, can lead to improper operation (snapping) of the remote control and the primary voltage even before the input signal arrives. Therefore, this effect must be minimized by reducing or compensating for the charge injected by the keys and increasing the capacitance of the capacitors 215, 216.

Известно, что рассогласование параметров парных транзисторов в первом приближении обратно пропорционально квадратному корню из площади затворов транзисторов. Поэтому уменьшение крутизны транзисторов второй пары второго типа целесообразно как уменьшением ширины канала, так и увеличением длины, обеспечивая достаточную для требуемой точности согласования параметров площадь затвора.It is known that the mismatch of the parameters of paired transistors in a first approximation is inversely proportional to the square root of the gate area of the transistors. Therefore, reducing the steepness of the transistors of the second pair of the second type is advisable both by decreasing the channel width and increasing the length, providing a shutter area sufficient for the required accuracy of matching the parameters.

Таким образом, из проведенного рассмотрения особенностей работы ДУ можно сделать следующие выводы:Thus, from the consideration of the features of the remote control, we can draw the following conclusions:

- в ДУ с входными транзисторами первого типа необходимо задавать крутизну транзисторов второй пары второго типа меньшей, чем крутизна входных транзисторов и транзисторов второго типа первой пары, уменьшением ширины и (или) увеличением длины канала. Увеличенная длина канала транзисторов второй пары второго типа, по сравнению с первой парой, несмотря на увеличенную паразитную емкость, может быть предпочтительнее, поскольку транзисторы с длиной канала, большей минимальной, имеют повышенное пороговое напряжение и начинают более эффективно работать при увеличении тока ДУ;- in the remote control with input transistors of the first type, it is necessary to set the slope of the transistors of the second pair of the second type less than the slope of the input transistors and transistors of the second type of the first pair, reducing the width and (or) increasing the length of the channel. The increased channel length of the transistors of the second pair of the second type, compared with the first pair, despite the increased stray capacitance, may be preferable, since transistors with a channel length greater than the minimum have an increased threshold voltage and begin to work more efficiently with increasing remote control current;

- с целью минимизации напряжения смещения нуля КН, повышения его чувствительности (коэффициента усиления) и одновременного достижения максимального быстродействия при минимальном токе потребления, необходимо минимизировать ток ДУ в стадии обнуления и увеличивать его в стадии сравнения после отключения затворов транзисторов первой пары второго типа от их стоков;- in order to minimize the voltage of the KV zero bias, increase its sensitivity (gain) and at the same time achieve maximum performance at the minimum current consumption, it is necessary to minimize the remote control current in the zeroing stage and increase it in the comparison stage after disconnecting the gates of the first pair of transistors of the second type from their drains ;

- увеличивать ток ДУ можно только после подключения затворов входных транзисторов ДУ к выходу УВХ и поступления входного сигнала КН через УВХ на вход ДУ. При наличии ключа 219, шунтирующего выходы ДУ на время переключения УВХ в фазу хранения и поступления входного сигнала КН на вход ДУ, увеличение тока ДУ может начинаться во время переключения УВХ и формирования входного сигнала ДУ. Однако до формирования достаточного уровня выходного дифференциального напряжения ДУ, не должно происходить существенного увеличения тока во избежание неправильного защелкивания ДУ;- it is possible to increase the remote control current only after connecting the gates of the input transistors of the remote control to the output of the I / O and the input of the KH input signal through the I / O to the input of the remote control. If there is a key 219, which shunts the remote control outputs for the time of switching the I / O into the storage phase and the input of the KH input signal to the remote control input, an increase in the remote control current can begin during switching of the I / O and formation of the input remote control signal. However, before the formation of a sufficient level of the output differential voltage of the remote control, there should not be a significant increase in current in order to avoid incorrect latches of the remote control;

- увеличенный ток ДУ необходим только на время формирования выходного напряжения ДУ под воздействием положительной обратной связи, образуемой перекрестным подключением затворов транзисторов второй пары второго типа к их стокам, после чего ток ДУ может снова уменьшаться для минимизации среднего тока потребления КН.- increased remote control current is necessary only for the duration of the remote control output voltage generation under the influence of positive feedback formed by cross-connecting the gates of the transistors of the second pair of the second type to their drains, after which the remote control current can decrease again to minimize the average current consumption of the KV.

Второй ДУ с входными транзисторами второго типа, подключенными к выходу первого ДУ, изображенный на Фиг.2, необходим для дальнейшего повышения коэффициента усиления КН и формирования выходного дифференциального напряжения, достаточного для срабатывания последующей логической схемы (обычно триггера-защелки).The second remote control with input transistors of the second type connected to the output of the first remote control, shown in figure 2, is necessary to further increase the gain of the gain and the formation of the output differential voltage sufficient to trigger the subsequent logic circuit (usually a trigger-latch).

Второй ДУ имеет коммутируемый источник тока 243, обеспечивающий включение тока этого ДУ только на время, необходимое для формирования выходного напряжения ДУ, и ключи 248, 249, обеспечивающие высокий уровень напряжения на обоих выходах второго ДУ (уровень логической единицы) во время нахождения первого ДУ в стадии обнуления. Основным требованием к управляющему сигналу b1 283 является его небольшая задержка для активизации второго ДУ только после появления правильного выходного сигнала первого ДУ достаточной амплитуды.The second remote control has a switched current source 243, which ensures that the current of this remote control is turned on only for the time necessary to form the output voltage of the remote control, and switches 248, 249, which provide a high voltage level at both outputs of the second remote control (logical unit level) while the first remote control is in zeroing stages. The main requirement for the control signal b1 283 is its small delay for activating the second remote control only after the correct output signal of the first remote control of sufficient amplitude.

На Фиг.3 представлена схема заявляемого дифференциального КН с двукратной выборкой входного дифференциального сигнала за период тактового сигнала, двумя ДУ и автокоррекцией смещения нуля по п.1, 3, 4, 5, 6, 10 Формулы.Figure 3 presents a diagram of the inventive differential KN with double sampling of the input differential signal for the period of the clock signal, two remote control and auto-correction of zero offset according to claim 1, 3, 4, 5, 6, 10 of the Formula.

Дифференциальный входной сигнал поступает на дифференциальные входы 361, 362 УВХ КН, подключенные к входным обкладкам первой пары конденсаторов выборки-хранения 353, 354 первой парой входных ключей 355, 356, замыкаемых в фазе выборки входного сигнала упомянутой первой парой конденсаторов, и также подключенные к входным обкладкам второй пары конденсаторов выборки-хранения 373, 374 пятой парой входных ключей 375, 376, замыкаемых в фазе выборки входного сигнала упомянутой второй парой конденсаторов. Дифференциальное опорное напряжение поступает на дифференциальные опорные входы 363, 364 УВХ, подключенные к входным обкладкам упомянутой первой пары конденсаторов второй парой входных ключей 357, 358, замыкаемых в фазе хранения входного сигнала на упомянутой первой паре конденсаторов, и также подключенные к входным обкладкам упомянутой второй пары конденсаторов шестой парой входных ключей 377, 378, замыкаемых в фазе хранения входного сигнала на упомянутой второй паре конденсаторов. Выходные обкладки упомянутой первой пары конденсаторов подключены к шине синфазного уровня vcm 332 третьей парой ключей 351, 352, замыкаемых в фазе выборки входного сигнала упомянутой первой парой конденсаторов, и к дифференциальным выходам УВХ 309, 310 четвертой парой ключей 333, 334, замыкаемых в фазе хранения входного сигнала на упомянутой первой паре конденсаторов. Выходные обкладки упомянутой второй пары конденсаторов подключены к шине синфазного уровня vcm 332 седьмой парой ключей 371, 372, замыкаемых в фазе выборки входного сигнала упомянутой второй парой конденсаторов, и к дифференциальным выходам УВХ 309, 310 восьмой парой ключей 333, 334, замыкаемых в фазе хранения входного сигнала на упомянутой второй паре конденсаторов.The differential input signal is supplied to the differential inputs 361, 362 of the I / O CV connected to the input plates of the first pair of sample-storage capacitors 353, 354 by the first pair of input keys 355, 356, which are closed in the sample phase of the input signal by the first pair of capacitors, and also connected to the input the plates of the second pair of capacitors of the sample-storage 373, 374 by the fifth pair of input keys 375, 376, which are closed in the phase of sampling the input signal by the said second pair of capacitors. The differential reference voltage is supplied to the differential reference inputs 363, 364 of the UVC connected to the input plates of said first pair of capacitors by a second pair of input keys 357, 358, closed in the phase of storing the input signal on said first pair of capacitors, and also connected to the input plates of said second pair capacitors the sixth pair of input keys 377, 378, locked in the phase of storage of the input signal on said second pair of capacitors. The output plates of the aforementioned first pair of capacitors are connected to the common-mode bus vcm 332 by a third pair of keys 351, 352, closed in the phase of sampling the input signal by the first pair of capacitors, and to the differential outputs UVX 309, 310 by a fourth pair of keys 333, 334, closed in the storage phase an input signal on said first pair of capacitors. The output plates of the said second pair of capacitors are connected to the common-mode bus vcm 332 by the seventh pair of keys 371, 372, closed in the phase of sampling the input signal by the second pair of capacitors, and to the differential outputs UVX 309, 310 by the eighth pair of keys 333, 334, closed in the storage phase an input signal to said second pair of capacitors.

Дифференциальные выходы УВХ подключены к затворам пары входных транзисторов 305, 306 первого типа (в исполнении, изображенном на чертеже, Р - типа) входного ДУ, причем затворы упомянутой пары транзисторов 305, 306 в фазе выборки входного сигнала подключаются парой ключей 330, 331 к шине синфазного уровня vcm 332. Истоки упомянутой пары входных транзисторов 305, 306 объединены и подключены к выходу источника постоянного тока на транзисторе 301 первого типа (Р), а их стоки к выходам 307, 308 ДУ и к стокам первой 313, 314 и второй 311, 312 пар транзисторов второго типа (N), причем исток транзистора источника тока подключен к шине положительного питания vdd 302, а на его затвор 304 подается напряжение, задающее режимный ток ДУ. Затворы первой пары транзисторов 313, 314 второго типа подключены парой ключей 317, 318 к своим стокам, а парой конденсаторов 315, 316 - к общему истоку первой и второй пар транзисторов второго типа и к шине отрицательного питания (или земли) vss 300. Затворы второй пары транзисторов 311, 312 второго типа подключены перекрестно к их стокам, образуя положительную обратную связь, а выходы входного ДУ шунтированы ключом 319.The differential outputs of the UVX are connected to the gates of the pair of input transistors 305, 306 of the first type (in the design shown in the drawing, P-type) of the input remote control, and the gates of the said pair of transistors 305, 306 in the sampling phase of the input signal are connected by a pair of keys 330, 331 to the bus in-phase level vcm 332. The sources of the aforementioned pair of input transistors 305, 306 are combined and connected to the output of a direct current source on the transistor 301 of the first type (P), and their drains to the outputs 307, 308 of the remote control and to the drains of the first 313, 314 and second 311, 312 pairs of transistors of the second type (N), with than the source of the transistor of the current source is connected to the positive power bus vdd 302, and a voltage is supplied to its gate 304, which specifies the operating mode current of the remote control. The gates of the first pair of transistors 313, 314 of the second type are connected by a pair of keys 317, 318 to their drains, and the pair of capacitors 315, 316 are connected to the common source of the first and second pairs of transistors of the second type and to the negative power (or ground) bus vss 300. The gates of the second pairs of transistors 311, 312 of the second type are cross-connected to their drains, forming a positive feedback, and the outputs of the input remote control are shunted by a key 319.

К общему истоку входных транзисторов первого ДУ также подключен дополнительный коммутируемый источник тока на последовательно включенных транзисторе первого (Р) типа 320 и ключе 321, увеличивающий общий ток источника тока ДУ после завершения фазы выборки входного сигнала на УВХ и отключения затворов первой пары транзисторов второго типа от своих стоков. Увеличенный ток ДУ необходим, по крайней мере, на время формирования выходного сигнала ДУ под воздействием входного сигнала, усиленного положительной обратной связью второй пары транзисторов второго типа.An additional switched current source is also connected to the common source of the input transistors of the first remote control on a series-connected transistor of the first (P) type 320 and a key 321, which increases the total current of the remote control current source after completing the sampling phase of the input signal at the IWX and disconnecting the gates of the first pair of second type transistors from their stocks. An increased remote control current is necessary, at least for the duration of the formation of the remote control output signal under the influence of an input signal amplified by the positive feedback of the second pair of transistors of the second type.

К выходам первого ДУ 307, 308 подключены затворы входных транзисторов 341, 342 второго типа (на чертеже N-типа) следующего (на чертеже второго) ДУ в соответствии с п.4, 6 Формулы. Общий исток упомянутых входных транзисторов второго ДУ подключен к выходу коммутируемого источника тока 343, а их стоки подключены к стокам пары транзисторов 346, 347 первого (Р) типа и образуют дифференциальные выходы 344, 345 этого ДУ. Затворы пары транзисторов 346, 347 подключены перекрестно к их стокам, образуя положительную обратную связь, а пара ключей 348, 349 коммутирует затворы транзисторов 346, 347 и соответствующие выходы этого ДУ к шине положительного питания 302.The gates of the input transistors 341, 342 of the second type (in the N-type drawing) of the next (in the second drawing) of the remote control in accordance with paragraphs 4, 6 of the Formula are connected to the outputs of the first remote control 307, 308. The common source of the mentioned input transistors of the second remote control is connected to the output of the switched current source 343, and their drains are connected to the drains of a pair of transistors 346, 347 of the first (P) type and form the differential outputs 344, 345 of this remote control. The gates of the pair of transistors 346, 347 are cross-connected to their drains, forming a positive feedback, and the pair of keys 348, 349 commutes the gates of the transistors 346, 347 and the corresponding outputs of this remote control to the positive power bus 302.

Ключи УВХ этого компаратора также управляются двумя парами тактовых сигналов а0 380, b0 381 и a1 382, b1 383 с не перекрывающимися активными фазами высокого уровня, обычно используемыми для управления аналогичными УВХ, причем пара сигналов a1, b1 задержана относительно пары а0, b0.The I / O keys of this comparator are also controlled by two pairs of clock signals a0 380, b0 381 and a1 382, b1 383 with non-overlapping high-level active phases, usually used to control similar I / O, and the pair of signals a1, b1 is delayed relative to the pair a0, b0.

Ключ 319 ДУ управляется дополнительным сигналом nab 387, формируемым из сигналов а0, b0, например, логической функцией ИЛИ-НЕ. Ключи 321 и 343, 348, 349 ДУ управляются дополнительными сигналами ncw1 397 и cw1 396 соответственно, формируемыми из дополнительного сигнала cw 394, определяющего длительность активной стадии сравнения входного сигнала КН, например, двумя (cw1) и тремя инверсиями (ncw1) (см. Фиг.5). Отметим, что вместо сигнала ncw1, может также использоваться и сигнал new, полученный из cw одной инверсией.The remote control key 319 is controlled by an additional signal nab 387 generated from the signals a0, b0, for example, by a logical function OR-NOT. The keys 321 and 343, 348, 349 of the remote control are controlled by additional signals ncw1 397 and cw1 396, respectively, generated from the additional signal cw 394, which determines the duration of the active stage of comparing the input signal of the SC, for example, two (cw1) and three inversions (ncw1) (see Figure 5). Note that instead of the ncw1 signal, the new signal obtained from cw by one inversion can also be used.

Ключи ДУ 330, 331, 317, 318 управляются дополнительным сигналом abncw 398, формируемым из сигналов а0, b0, и cw, например, двумя последовательными логическими функциями ИЛИ-НЕ (Фиг.5).The keys of the remote control 330, 331, 317, 318 are controlled by an additional signal abncw 398, formed from the signals a0, b0, and cw, for example, two consecutive logical functions OR-NOT (Figure 5).

Диаграммы управляющих сигналов а0 380, b0 381, a1 382, b1 383, nab 387, cw 394, new 395, cw1 396, ncw1 397 для ключей описанного КН с двукратной (за период тактового сигнала) выборкой входного сигнала и диаграммы напряжений 420, 421 на выходах 307, 308 первого ДУ и 423, 424 на выходах 344, 345 второго ДУ (второго типа) представлены на Фиг.4b.Diagrams of control signals a0 380, b0 381, a1 382, b1 383, nab 387, cw 394, new 395, cw1 396, ncw1 397 for the keys of the described KN with a double (per clock signal) sampling of the input signal and voltage diagram 420, 421 at the outputs 307, 308 of the first remote control and 423, 424 at the outputs 344, 345 of the second remote control (second type) are presented in Fig.4b.

Рассмотрим особенности работы более сложного КН с двукратной выборкой входного сигнала, позволяющей в два раза повысить частоту выборок одним КН.Consider the features of a more complex SC with a double sampling of the input signal, which allows to double the frequency of samples of one SC.

Конструкция и принцип работы УВХ с двукратной выборкой входного сигнала на независимых конденсаторах известны, см. например, патент США "Switched capacitor gain stage", №5574457, M. Кл. Н03М 1/12, опубликованный 12 ноября 1996 г. При этом в два раза возрастает частота выборок, но появляются дополнительные ошибки выборки, обусловленные рассогласованием емкостей конденсаторов и параметров ключей разных блоков выборки.The design and principle of operation of the CVC with double sampling of the input signal on independent capacitors are known, see, for example, US patent "Switched capacitor gain stage", No. 5574457, M. Kl. Н03М 1/12, published November 12, 1996. At the same time, the sampling frequency doubles, but additional sampling errors appear due to the mismatch of capacitors and key parameters of different sample blocks.

Схема и принципы работы УВХ с двукратной выборкой в целом аналогичны работе обычного УВХ с однократной выборкой. Главное отличие УВХ с двукратной выборкой состоит в наличии двух идентичных блоков выборки-хранения, работающих попеременно: во время фазы выборки первым блоком, второй блок находится в фазе хранения, и, наоборот, во время фазы хранения первым блоком, второй блок находится в фазе выборки. Управление обоими блоками УВХ осуществляется, как уже говорилось, двумя парами сигналов а0 380, b0 381, a1 382, b1 383 (Фиг.4b), причем пары сигналов а0, а1 и b0, b1 имеют не перекрывающиеся активные фазы высокого уровня, а пара сигналов a1, b1 задержана относительно пары сигналов а0, b0. Моменты выборки входного сигнала (tspi) определяются задними фронтами сигналов а0, b0. В КН с двукратной выборкой, аналогично выше рассмотренному КН с однократной выборкой, также используется сигнал nab 387, высокий уровень которого замыкает ключ, шунтирующий дифференциальный выход ДУ во время переключения УВХ из фазы выборки в фазу сравнения, и тем самым, препятствующий ложному срабатыванию ДУ после отключения затворов второй пары транзисторов второго типа до появления на его входе правильного входного сигнала.The scheme and principles of operation of a double-sample CVC are generally similar to the operation of a conventional single-sample CVC. The main difference between the double-sampling UVC is the presence of two identical sampling and storage units that operate alternately: during the sampling phase by the first block, the second block is in the storage phase, and, conversely, during the storage phase by the first block, the second block is in the sampling phase . The control of both units of the IWC is carried out, as already mentioned, by two pairs of signals a0 380, b0 381, a1 382, b1 383 (Fig. 4b), and the pairs of signals a0, a1 and b0, b1 have non-overlapping high-level active phases, and a pair signals a1, b1 is delayed relative to a pair of signals a0, b0. The sampling times of the input signal (tspi) are determined by the trailing edges of the signals a0, b0. In a double-sampling KN, similar to the single-sampling KN considered above, the nab 387 signal is also used, the high level of which closes the key, which shunts the differential output of the remote control during switching of the CVC from the sampling phase to the comparison phase, and thereby preventing false triggering of the remote control after shutting off the gates of the second pair of transistors of the second type until the correct input signal appears at its input.

Как можно видеть, ДУ в КН с двукратной выборкой должен работать в два раза быстрее, обеспечивая обработку выборок обоих УВХ, и соответственно, обе стадии работы (обнуления и сравнения) для такого ДУ должны укладываться в полупериод сигналов а0, b0. Для реализации такого режима работы ДУ необходим дополнительный сигнал cw 394, определяющий временной интервал (окно) стадии сравнения ДУ от момента выборки входного сигнала УВХ. Очевидно, длительность окна стадии сравнения ДУ должна быть минимальной, но достаточной для надежного срабатывания КН при минимальном дифференциальном входном сигнале. Сигналом cw формируются задержанный сигнал cw1 396, высокий уровень которого включает источник тока 343 и отключает ключи 348, 349 второго ДУ с входными транзисторами второго типа, а также задержанный и инвертированный сигнал ncw1 397, низкий уровень которого подключает дополнительный источник тока 321 для увеличения тока ДУ. Также сигналами cw и а0, b0 формируется сигнал abncw 398, низкий уровень которого размыкает ключи 317, 318, 330, 331 ДУ, обеспечивая переход ДУ в стадию сравнения. Очевидно, что для нормальной работы КН с двукратной выборкой стадия сравнения ДУ должна иметь длительность, существенно меньшую длительности фаз хранения УВХ, так как достаточно большое время требуется для последующей стадии обнуления ДУ с учетом необходимости вывода ДУ из состояния максимального дифференциального сигнала выхода под воздействием положительной обратной связи и возможно более точного установления напряжения смещения нуля на выходе ДУ.As you can see, the remote control in the double-walled SC should work twice as fast, providing processing of the samples of both UHFs, and accordingly, both stages of operation (zeroing and comparison) for such a remote control should fit into the half-period of signals a0, b0. To implement such a mode of operation of the remote control, an additional signal cw 394 is required, which determines the time interval (window) of the stage of comparison of the remote control from the moment of sampling the input signal of the UVC. Obviously, the window duration of the remote control comparison stage should be minimal, but sufficient for reliable operation of the SC with a minimum differential input signal. The cw signal forms a delayed signal cw1 396, the high level of which turns on the current source 343 and turns off the keys 348, 349 of the second remote control with input transistors of the second type, as well as the delayed and inverted signal ncw1 397, the low level of which connects an additional current source 321 to increase the current of the remote control . Signals cw and a0, b0 also form the signal abncw 398, the low level of which opens the remote control keys 317, 318, 330, 331, ensuring the remote control enters the comparison stage. Obviously, for normal operation of a VF with a double sampling, the stage of comparing the remote control must have a duration substantially shorter than the duration of the storage phases of the UVC, since a sufficiently large time is required for the subsequent stage of zeroing the remote control, taking into account the need to remove the remote control from the state of the maximum differential output signal under the influence of a positive feedback communication and possibly more accurately establish the bias voltage zero at the output of the remote control.

На диаграмме Фиг.4b обозначены моменты последовательных выборок входного сигнала tsp1 401, tsp2 404, tsp3 407 и последовательность стадий обнуления 400, 403, 406, 409 и сравнения 402, 405, 408 для выборок блоками А и В УВХ. Приведены условные формы напряжений на дифференциальных выходах первого V₃₀₇ 420, V₃₀₈ 421 и второго V_outp 423, V_outn 424 для ДУ, изображенного на Фиг.3. На диаграмме также показаны: напряжения смещения нуля на выходе первого ДУ в стадии обнуления 422; формирование большого сигнала на выходах первого ДУ в стадии сравнения при низком уровне сигнала abncw; высокий уровень напряжения (питание) на обоих выходах второго ДУ в стадии обнуления; формирование большого сигнала на выходе второго ДУ в стадии сравнения при высоком уровне сигнала cw1.On the diagram of Fig. 4b, the moments of successive samples of the input signal tsp1 401, tsp2 404, tsp3 407 and the sequence of stages of zeroing 400, 403, 406, 409 and comparison 402, 405, 408 for samples by blocks A and B of the I / O are indicated. Conventional forms of voltages at the differential outputs of the first V ₃₀₇ 420, V ₃₀₈ 421 and the second V _outp 423, V _outn 424 for the remote control shown in Figure 3 are shown. The diagram also shows: zero bias voltage at the output of the first remote control in the zeroing stage 422; the formation of a large signal at the outputs of the first remote control in the comparison stage at a low signal level abncw; high voltage level (power supply) at both outputs of the second remote control at the zeroing stage; the formation of a large signal at the output of the second remote control in the comparison stage at a high signal level cw1.

На Фиг.5 приведен вариант схем формирования дополнительных управляющих сигналов, требующихся для работы КН, приведенного на Фиг.3. Как видно эти схемы чрезвычайно просты.Figure 5 shows a variant of the schemes for generating additional control signals required for the operation of the SC, shown in Figure 3. As you can see, these schemes are extremely simple.

На Фиг.6 приведена схема КН с тремя ДУ, необходимыми для повышения коэффициента усиления и, соответственно, дальнейшего снижения напряжения смещения нуля и повышения разрешающей способности КН. В этом КН использованы два ДУ с входными транзисторами первого типа и автокоррекцией смещения нуля и третий ДУ с входными транзисторами второго типа для формирования выходного сигнала полной амплитудой в диапазоне напряжения питания. Принципы работы этого КН аналогичны уже рассмотренным. Однако для эффективной работы такого КН необходимо формировать дополнительные управляющие сигналы ncw2, nab1 и cw2 для второго и третьего ДУ с оптимальными задержками, формируя конвейерное прохождение сигнала через все ДУ.Figure 6 shows the SC scheme with three remote controls necessary to increase the gain and, accordingly, further reduce the bias voltage of zero and increase the resolution of the SC. In this KN, two remote controls with input transistors of the first type and auto-correction of zero offset and a third remote control with input transistors of the second type are used to form the output signal with a full amplitude in the range of the supply voltage. The principles of operation of this SC are similar to those already considered. However, for the effective operation of such a SC, it is necessary to generate additional control signals ncw2, nab1 and cw2 for the second and third remote control with optimal delays, forming a conveyor signal passing through all the remote control.

Оценка практической реализуемости и эффективности заявляемого КН проводилась моделированием схемы КН с двукратной выборкой входного сигнала и двумя ДУ, приведенной на Фиг.3, на базе 0.18 мкм КМОП технологии с напряжением питания 1,8 В.Evaluation of the practical feasibility and effectiveness of the proposed SC was carried out by modeling the SC scheme with a double sample of the input signal and two remote controls, shown in Figure 3, based on 0.18 μm CMOS technology with a supply voltage of 1.8 V.

К выходу второго ДУ подключен цифровой триггер-защелка на двух элементах И-НЕ. Целью моделирования была разработка КН, пригодного для использования в быстродействующих (более 100 млн. выборок в секунду) 12 разрядных многостадийных (конвейерных) АЦП в качестве первого каскада с выборкой входного сигнала АЦП и 4-разрядным параллельным преобразованием. Амплитуда дифференциального входного сигнала АЦП - 1В р-р, допустимая ошибка КН - 31 мВ с учетом использования известной технологии цифровой коррекции.A digital trigger latch on two NAND elements is connected to the output of the second remote control. The purpose of the simulation was to develop a conductor suitable for use in high-speed (more than 100 million samples per second) 12-bit multi-stage (pipelined) ADCs as the first stage with sampling of the ADC input signal and 4-bit parallel conversion. The amplitude of the differential input signal of the ADC is 1V rr, the permissible error of the KN is 31 mV, taking into account the use of the well-known digital correction technology.

При моделировании использовались управляющие сигналы а0, b0, a1, b1, cw, сформированные реальными КМОП генераторами, используемыми в схеме быстродействующего конвейерного АЦП. Дополнительные управляющие сигналы cw1, ncw1, nab, abncw формировались схемами, приведенными на Фиг.5 в соответствии с диаграммой, приведенной на Фиг.4b.In the simulation, the control signals a0, b0, a1, b1, cw, formed by real CMOS generators used in the high-speed conveyor ADC circuit, were used. Additional control signals cw1, ncw1, nab, abncw were generated by the circuits shown in Fig.5 in accordance with the diagram shown in Fig.4b.

Некоторые конструктивные характеристики основных элементов КН:Some design characteristics of the main elements of the SC:

- ширина и длина канала входных транзисторов (РМОП) первого ДУ - 8 мкм / 0,18 мкм;- the width and length of the channel of the input transistors (RMOS) of the first remote control is 8 μm / 0.18 μm;

- ширина и длина канала первой пары NMOП транзисторов первого ДУ - 14 мкм / 0,36 мкм;- the width and length of the channel of the first pair of NMOP transistors of the first remote control is 14 μm / 0.36 μm;

- ширина и длина канала второй пары NMOП транзисторов первого ДУ - 1,4 мкм / 0,36 мкм;- the width and channel length of the second pair of NMOP transistors of the first remote control is 1.4 μm / 0.36 μm;

- емкость конденсаторов выборки УВХ и хранения смещения ДУ- 0,03 пФ и 0,04 пФ- the capacitance of the capacitors sample UVH and storage bias DN - 0.03 pF and 0.04 pF

- типовой ток постоянного и коммутируемого источников тока первого ДУ - 35 мкА и 47 мкА- typical current of direct and switched current sources of the first remote control - 35 μA and 47 μA

В результате моделирования получены основные характеристики КН для типовых условий (типовое напряжение питания 1,8 В, температура среды 25°С, типовые модели элементов и идеальное согласование транзисторов ДУ) и для наихудшего случая (напряжение питания в диапазоне 1,6-2,0 В, температура среды в диапазоне минус 40-150°С, все имеющиеся модели элементов и наихудшая комбинация рассогласования транзисторов всех пар обоих ДУ величиной 3 сигма).As a result of the simulation, the main characteristics of the SC are obtained for typical conditions (typical supply voltage 1.8 V, medium temperature 25 ° C, typical element models and ideal matching of remote control transistors) and for the worst case (supply voltage in the range 1.6-2.0 C, the temperature of the medium is in the range of minus 40-150 ° C, all available models of elements and the worst combination of the mismatch of transistors of all pairs of both remote controls of 3 sigma).

Получены следующие характеристики КН:The following characteristics of KN are obtained:

- минимальный дифференциальный входной сигнал для правильной работы КН (Vin):- minimum differential input signal for correct operation of the KN (Vin):

12 мВ типовой; 18 мВ наихудший;12 mV typical; 18 mV worst;

- максимальная задержка выходного сигнала КН на выходе триггера:- the maximum delay of the output signal KN at the output of the trigger:

от момента выборки (заднего фронта сигналов а0, b0), (td_кн):from the time of sampling (trailing edge of the signals a0, b0), (td _ kn):

1,63 нс типовой (при Vin=12 мВ); 2,10 нс наихудший (при Vin=18 мВ);1.63 ns typical (at Vin = 12 mV); 2.10 ns worst case (at Vin = 18 mV);

от момента подключения УВХ к ДУ (переднего фронта сигналов a1, b1), (td ду):from the moment of connecting the I / O to the remote control (leading edge of the signals a1, b1), (td remote control):

0,97 нс типовой; 1,23 нс наихудший;0.97 ns typical; 1.23 ns worst;

- усредненный ток потребления КН (Idd_avg): 124 мкА типовой; 151 мкА наихудший.- averaged current consumption KN (Idd _ avg): 124 μA typical; 151 μA is the worst.

Отметим, что время переключения УВХ из фазы выборки в фазу сравнения, включающее величину не перекрытия фаз высокого уровня а0, b0 и задержку сигналов a1, b1 и определяемое быстродействием используемой элементной базы, составило в наихудшем случае 0,87 нс, то есть время задержки сигнала на двух ДУ и выходном триггере (td ду) составило в наихудшем случае всего 1,23 нс. Использование более быстродействующей элементной базы, например технологий с размерами 0,13 мкм и менее, позволит получить еще меньшее время задержки КН.Note that the time of switching the CVC from the sampling phase to the comparison phase, including the non-overlap of the high-level phases a0, b0 and the signal delay a1, b1 and determined by the speed of the used element base, amounted to 0.87 ns in the worst case, i.e., the signal delay time on two remote controls and an output trigger (td remote), in the worst case, it was only 1.23 ns. The use of a faster element base, for example, technologies with dimensions of 0.13 microns or less, will allow for even shorter time delay of the SC.

Из приведенных данных видно, что заявляемый КН имеет отличные характеристики быстродействия при малом токе потребления и приемлемую точность, позволяя реализовывать 12-разрядные конвейерные АЦП с производительностью до 150 млн. выборок в секунду.From the above data it is seen that the inventive CL has excellent performance characteristics at low current consumption and acceptable accuracy, allowing you to implement 12-bit pipelined ADC with a capacity of up to 150 million samples per second.

Таким образом, заявляемый КН обладает новизной, может быть реализован и позволяет существенно улучшить быстродействие и точность сравнения входного сигнала, а также снизить потребляемую мощность.Thus, the claimed KN has novelty, can be implemented and can significantly improve the speed and accuracy of the comparison of the input signal, as well as reduce power consumption.

Claims

1. A differential voltage comparator (KN) with a sample of the input differential signal, containing at least one differential amplifier (DU) with a pair of input MOS transistors of the first conductivity type with a common source connected to the current source, and drains connected to the drains of the first and the second pair of MOS transistors of the second type of conductivity and forming the differential outputs of the remote control, and between the gates of the first pair of MOS transistors of the second type of conductivity and the common source bus of the first and second pairs of MOS transistors the second type of conductivity includes a pair of capacitors, the gates of the second pair of MOS transistors of the second type of conductivity are connected crosswise to the drains of the opposite transistors of the pair, forming positive feedback, and the differential outputs of the remote control are shunted by the MOS key, characterized in that the gates of the first pair of MOS transistors of the second type of conductivity are connected by a pair MOS keys to their sinks, the gates of a pair of input MOS transistors are connected to the differential outputs of the device for sampling and storing (UVX) the input signal to switched capacitors and MOSFETs with the keys to the common-mode bus, and after completing the sampling phase of the input UVX signal and disconnecting the gates of the first pair of MOSFETs of the second type of conductivity from their drains, the current source of the remote control increases the current, at least for the duration of the positive feedback operation of the second pair MOS transistors of the second type of conductivity.

2. Differential KN with sampling of the input differential signal according to claim 1, characterized in that the input plates of the pair of capacitors UVX are connected to the differential inputs of the KN by the first pair of MOS keys, the second pair of MOS keys to the differential reference inputs of the KN, and the output plates of the mentioned capacitors are connected by the third a pair of MOS keys to the common-mode bus and a fourth pair of MOS keys to the remote control inputs, and in the sampling phase, the remote control inputs are disconnected from the I / O and the MOS keys are connected to the common-mode bus, the gates of the first pair of MOS transients Of the second conductivity type, the MOS keys are connected to their drains by the keys and the SC is in the zero state, and during the storage phase, the gates of the first pair of the second conductivity type MOS transistors are disconnected from the drains, the remote control inputs are disconnected from the common-mode bus and connected to the UVX outputs, as a result of which the SC goes into a state of comparison of the differential input signal with the voltage difference of the differential reference inputs.

3. The differential KN according to claim 1 with a double sampling of the input differential signal for the period of the clock signal, characterized in that the input plates of the first pair of capacitors UVX are connected by the first pair of MOS keys to the differential inputs of the KN and the second pair of MOS keys to the differential reference inputs of the KN, and the output plates of the aforementioned first pair of capacitors are connected by the third pair of MOS keys to the common-mode bus and the fourth pair of MOS keys to the inputs of the remote control, the input plates of the second pair of capacitors UVX are connected by the fifth pair MOS keys to the differential inputs of the KN and the sixth pair of MOS keys to the differential reference inputs of the KN, and the output plates of the mentioned second pair of capacitors are connected by the seventh pair of MOS keys to the common-mode bus and the eighth pair of MOS keys to the inputs of the remote control, and during the sampling phase of the input signal mentioned the first pair of capacitors, the second pair of capacitors is in the storage phase of the input signal and, conversely, during the sampling phase of the said second pair of capacitors, the first pair of capacitors is in the storage phase I of the input signal, at the end of each phase of the sampling of any of the pairs of capacitors, the remote control inputs are disconnected from the I / O circuit and connected by the MOS keys to the common-mode bus, the gates of the first pair of MOS transistors of the second type of conductivity are connected by the MOS keys to their drains and the KN is in the zero state, at the end of each sample, the gates of the first pair of MOS transistors of the second type of conductivity are disconnected from their drains, and the inputs of the remote control are disconnected from the common-mode bus and connected to the UVC outputs for a time shorter than the duration of the UVC storage phase, ensuring I state comparison of the differential input signal with the difference between differential inputs reference voltages.

4. A differential KN with a sample of the input differential signal according to claim 1, characterized in that the gates of a pair of input MOS transistors of the second conductivity type of the next remote control with a common source connected to a switched current source are connected to the differential output of the remote control with input MOS transistors of the first type of conductivity and drains forming the differential outputs of this remote control and connected to the drains of a pair of MOS transistors of the first conductivity type, and the gates of a pair of MOS transistors of the first conductivity type are connected crosswise to the drains of the opposite transistors of the pair, forming a positive feedback, and the pair of MOS keys switches the gates of the pair of MOS transistors of the first type of conductivity to their common source.

5. Differential KN with sampling the input differential signal according to claim 1, characterized in that at the end of the sampling phase of the input signal and disconnecting the gates of the first pair of MOS transistors of the second type of conductivity from their sinks, the outputs of the remote control with input MOS transistors of the first type of conductivity are shunted by a closed MOS key, at least for the duration of the signal from the reference inputs of the SC to the outputs of this remote control.

6. Differential KN with sampling the input differential signal according to claim 4, characterized in that after opening the MOS keys connecting the gates and drains of the first pair of MOS transistors of the second conductivity type of the previous remote control with the input MOS transistors of the first conductivity type, the switched current source includes the current of the remote control with input MOS transistors of the second type of conductivity, at least for the time of positive feedback operation of a pair of MOS transistors of the first type, and at the same time, MOS switches open, the commutator MOS transistors of the first type to their source.

7. Differential CV with a sample of the input differential signal according to claim 1, characterized in that the gates of the input pair of MOS transistors of the first conductivity type of the second remote control, similar to the first, are connected to the differential output of the first remote control with input MOS transistors of the first type, and the differential output of the second The gates are connected to the gates of the input pair of MOS transistors of the second type of conductivity of the third remote control with a common source connected to a switched current source, and drains forming differential outputs of the remote control and connected to the drains of a pair of MOS transistors of the first conductivity type, and the gates of a pair of MOS transistors of the first conductivity type are cross-connected to the drains of the opposite transistors of the pair, forming positive feedback, and a pair of MOS switches switches the gates of a pair of MOS transistors of the first conductivity type to their common source .

8. Differential KN with sampling the input differential signal according to claim 7, characterized in that the key shunting the outputs of the second remote control is turned off with a delay relative to the key shunting the outputs of the first remote control, the switched current source of the third remote control turns on the current of the third remote control after turning off the key shunting the outputs of the second remote control, and the keys connecting the drains of the MOS transistors of the first conductivity type of the third remote control to their common source are also turned off after turning off the key bypassing the outputs of the second remote control.

9. Differential KN with sampling of the input differential signal according to claim 1, or 2, or 3, or 4, or 5, or 6, 7, or 8, characterized in that the outputs of the last remote control are connected through one of the inputs of two logical AND-NOT gates, the second inputs of which are cross-connected to their outputs, forming a trigger latch, and the gate outputs are direct and inverse KN outputs.

10. Differential CV with a sample of the input differential signal according to claim 1, or 2, or 3, or 4, or 5, or 6, 7, or 8, characterized in that in the remote control with input MOS transistors of the first type of conductivity, the slope of the second pairs of MOS transistors of the second type of conductivity are less than the steepness of the input MOS transistors and much less than the steepness of MOS transistors of the second type of conductivity of the first pair.