两级开环比较器的初始工作状态

　　为了分析达到摆率时两级开环比较器的传输时延，必须首先搞清楚第一级和第二级初始输出电压的工作状态。考察如图8.2-3所示的两级开环比较器。第一级和第二级的电容分别为C和。CH。VDDuiv1M4M3M6cl4iv∞M1M2则则ασ2vaCnIssM7M5VBIASVss图8.2-3 用于求初始状态的两级开环比较器　

　我们选择一个直流电平作为输入，并且找出其他比这一直流电平高或低的电平作为输入时第一级和第二级的输出电压。

　　事实上，我们要对每种可能性考虑两种情况。
　　它们是 M1 和M2的电流不等但都不为零， 以及一个输入晶体管的电流为l,另一个为零。
　　我们首先假设v等于直流V∞2,且i1IS,i2>0时,。vC1>VG2。
　　在这种情况下， M4处在饱和区,i=i=i并且大于i由于有差分电流流入CI,v变大。
　　随着v不断增大， M4将进入放大区，且ii当M4的源、漏电压降低到使i=i时，第一级的输出电压ve稳定。这一电压值为：蓝VDDV5pu(蓝f)vθ1VDD,vC1>VC2,l1ISS及i>0(8.2-18)在式(8.2-18)成立的情况下, vsc6的值小于VTp|, M6将截止,此时, 输出电压为:Vout= Vss.vσ:>Vca: lIss及l>0(8.2-19)如果vG1>Vσ2,则i1=lSS,i2=0,vo1=VDD,且ν仍然为V　　接下来，假设 vc仍然等于νVσ2,但当i1>0,i2I5S时,va1VG2,在这种情况下，i=i=ii,同时v减小。当vo1≤Vα2Vm时， M2 处在放大区。
　　随着v1持续降低到vDmVDS2(饱和),M2的电流持续降低直到i=il/2,在这一点上v稳定。此时，Vσ2Vaα2v1Vσ2V∞52+VDs2(饱和)(8.2-20)或Vs2vo1V52+VDs2(饱和),νGVσ2.t1>0及il(8.2-21)
　　在式(8.221)的条件下，输出电压vogt将接近VDD,并且可以通过例5.1-2的方法求出结果。如果νC1Vσ,刚才的结果仍然有效，直到MI 或M2 的源电压使 M5 离开饱和区。　　如果出现这种情况， 则l降低，v接近V且v∞可用例5.1-2的方法确定。　　如果 M1 栅极等于直流电压Vc1,我们现在可以重复以上的过程， 对第一级和第二级的初始输出状态进行考察。首先假设ot=Vcc,νσ2>Vol,t2ls且i>0只要M4处于饱和区，由ll可得il因此，由于差分电流流出C,ν降低。
　　随着ν降低， M2将进入放大区， 且将降i低到i=i=I/2处， 此时γ稳定， 其值为：Vσ1VCπ(ls/2)vo1VG1Vcs2(ls)/2)+VDs2(饱和)(8.2-22)或VS2(I5(2)νa1Vs2(I5D)+VD>2(饱和).va2>vC1,t1>0及iIss(8.2-23)在式(8.2-23)的条件下,输出电压v将接近vV,，且可以由例5.1-2 的方法求解。如果v2>>VC1,以上结论仍然有效，直到M1或M2的源电压使 M5 离开饱和区。如果发生这种情况，则ls降低，v接近V,且v可以用例5.1-2的方法确定。　　接下来, 假设 va仍然等于Vo,但(va2VC1,i1Is5且i>0i>i得到i>i并使 v。增大。v只要M4处于饱和区，。l>t。当M4进入放大区，将下降直至i4l=i,在这一点上v1稳定， 且Voo- Vso(饱和) v。1 Voo, va2 Va, iIss及t>0(8.2-24)在式(8.224)的条件下， vso的值小于vO|V|,且M6截止， 输出电压为：v∞=V55,vσ2VC1,i1I35及i>0(8.2-25)如果vG2VG1,则i1=IS,i2=0,vol=Vpo,v=仍然是V以上的结论在表8.2-1中归总列出。