為了分析達(dá)到擺率時(shí)兩級(jí)開(kāi)環(huán)比較器的傳輸時(shí)延，必須首先搞清楚第一級(jí)和第二級(jí)初始輸出電壓的工作狀態(tài)。考察如圖8.2-3所示的兩級(jí)開(kāi)環(huán)比較器。第一級(jí)和第二級(jí)的電容分別為C和。CH。VDDuiv1M4M3M6cl4iv∞M1M2則則ασ2vaCnIssM7M5VBIASVss圖8.2-3 用于求初始狀態(tài)的兩級(jí)開(kāi)環(huán)比較器　

　我們選擇一個(gè)直流電平作為輸入，并且找出其他比這一直流電平高或低的電平作為輸入時(shí)第一級(jí)和第二級(jí)的輸出電壓。

　　事實(shí)上，我們要對(duì)每種可能性考慮兩種情況。
　　它們是 M1 和M2的電流不等但都不為零， 以及一個(gè)輸入晶體管的電流為l,另一個(gè)為零。
　　我們首先假設(shè)v等于直流V∞2,且i1<IS,i2>0時(shí),。vC1>VG2。
　　在這種情況下， M4處在飽和區(qū),i=i=i并且大于i由于有差分電流流入CI,v變大。
　　隨著v不斷增大， M4將進(jìn)入放大區(qū)，且i<i當(dāng)M4的源、漏電壓降低到使i=i時(shí)，第一級(jí)的輸出電壓ve穩(wěn)定。這一電壓值為：藍(lán)VDDV5pu(藍(lán)f)<vθ1<VDD,vC1>VC2,l1<ISS及i>0(8.2-18)在式(8.2-18)成立的情況下, vsc6的值小于VTp|, M6將截止,此時(shí), 輸出電壓為:Vout= Vss.vσ:>Vca: l<Iss及l(fā)>0(8.2-19)如果vG1>Vσ2,則i1=lSS,i2=0,vo1=VDD,且ν仍然為V　　接下來(lái)，假設(shè) vc仍然等于νVσ2,但當(dāng)i1>0,i2<I5S時(shí),va1<VG2,在這種情況下，i=i=i<i,同時(shí)v減小。當(dāng)vo1≤Vα2Vm時(shí)， M2 處在放大區(qū)。
　　隨著v1持續(xù)降低到vDm<VDS2(飽和),M2的電流持續(xù)降低直到i=il/2,在這一點(diǎn)上v穩(wěn)定。此時(shí)，Vσ2Vaα2<v1<Vσ2V∞52+VDs2(飽和)(8.2-20)或Vs2<vo1<V52+VDs2(飽和),νG<Vσ2.t1>0及i<l(8.2-21)
　　在式(8.221)的條件下，輸出電壓vogt將接近VDD,并且可以通過(guò)例5.1-2的方法求出結(jié)果。如果νC1<Vσ,剛才的結(jié)果仍然有效，直到MI 或M2 的源電壓使 M5 離開(kāi)飽和區(qū)?！　∪绻霈F(xiàn)這種情況， 則l降低，v接近V且v∞可用例5.1-2的方法確定。

　　如果 M1 柵極等于直流電壓Vc1,我們現(xiàn)在可以重復(fù)以上的過(guò)程， 對(duì)第一級(jí)和第二級(jí)的初始輸出狀態(tài)進(jìn)行考察。首先假設(shè)ot=Vcc,νσ2>Vol,t2<ls且i>0只要M4處于飽和區(qū)，由l<l可得i<l因此，由于差分電流流出C,ν降低。
　　隨著ν降低， M2將進(jìn)入放大區(qū)， 且將降i低到i=i=I/2處， 此時(shí)γ穩(wěn)定， 其值為：Vσ1VCπ(ls/2)<vo1<VG1Vcs2(ls)/2)+VDs2(飽和)(8.2-22)或VS2(I5(2)<νa1<Vs2(I5D)+VD>2(飽和).va2>vC1,t1>0及i<Iss(8.2-23)在式(8.2-23)的條件下,輸出電壓v將接近vV,，且可以由例5.1-2 的方法求解。如果v2>>VC1,以上結(jié)論仍然有效，直到M1或M2的源電壓使 M5 離開(kāi)飽和區(qū)。如果發(fā)生這種情況，則ls降低，v接近V,且v可以用例5.1-2的方法確定。　　接下來(lái), 假設(shè) va仍然等于Vo,但(va2<VC1,i1<Is5且i>0i>i得到i>i并使 v。增大。v只要M4處于飽和區(qū)，。l>t。當(dāng)M4進(jìn)入放大區(qū)，將下降直至i4l=i,在這一點(diǎn)上v1穩(wěn)定， 且Voo- Vso(飽和)< v。1 <Voo, va2< Va, i<Iss及t>0(8.2-24)在式(8.224)的條件下， vso的值小于vO|V|,且M6截止， 輸出電壓為：v∞=V55,vσ2<VC1,i1<I35及i>0(8.2-25)如果vG2<<VG1,則i1=IS,i2=0,vol=Vpo,v=仍然是V以上的結(jié)論在表8.2-1中歸總列出。