比较器：大信号的非线性电路，不需要做频率补偿

作用：（1）状态检测 （2）1-bit ADC

当输入信号很接近的时候，比较器工作在小信号状态下，相当于放大器

Cross Pair

M5和M8是正反馈，M8的vgs减小，当Vds8增大的时候，Id8减小，所以ΔV/ΔI是负值，为负电阻，同理为负导纳。

M3是正电阻，M8是负电阻，二者并联，总的对地导纳为二者之和，和变小了，取倒数得到的阻抗提高了，增益变高。

需要注意的是，做小信号放大器的时候，M5和M8的W/L应该小于M3和M6，以保证正反馈小于负反馈，避免电路不稳定。因为电阻为负，电容为正，形成RHP极点。

对比较器来说，起到对输入信号的预放大和加快响应速度的功能。输入信号不同，导致经过一级放大之后M3和M6栅极的电压相差变大，进而导致M4和M7的电流差异变大，导致M7和M11的电流不相等，如果M7的电流大于M11，那么为了保证电流连续，会强制调节M7的Vds减小使其进入线性区以使二者相等，输出为低电平。反之亦然。

迟滞比较器

相比于普通比较器，迟滞比较器有两个翻转点，即Vref+和Vref-，对如图所示的同向比较器。当Vi高于Vref+时，翻转到高电平；当Vi低于Vref-时，翻转到低电平。

窗口的大小为比较器的噪声容限。

构成迟滞比较器需要引入反馈，将输出反馈回来以改变参考电位。

利用线性叠加原理求Vp'：分别求出当Vp=0和Vo=0时Vp'的表达式并相加。

Vo作为比较器的输出有两个值：0和1。所以会形成两个Vp'，只要控制正向扫描时Vp'大，反向扫描时Vp'小。

反向比较器：正向扫描时，Vn由低变高，Vo由1变0，此过程中Vo为1，所以Vref+大。反向扫描相反。

输出电压通过控制开关改变电阻分压，来实现对Vref的控制。NM（Noise Margin）与Vcc无关。

同向比较器：正向扫描时，Vo为0，PMOS打开，R3a被短路，R1和R2分压较大，Vref+较大。反之同理。

使用NMOS的缺点：分压比难以控制，开关通断时分子分母都改变了。

使用PMOS的缺点：若Vref比较低，会使得PMOS难以导通。

通过比较器内部的反馈形成窗口

当没有M5，M8的时候，Vid不为0导致A、B两点的电压不相等，使比较器翻转。Vid=0对应着比较器的翻转点。

当加入M5,M8后，引入正反馈，当M5,M8的W/L比M3,M7小时，正反馈小于负反馈，仅实现增益的提高和响应速度的上升。

当M5,M8的W/L比M3,M7大时：

假设M1的输入电压远大于M2，则VA<<VB,VA=0,VB=1,M3和M8没有电流，M6电流很大。

翻转过程中，令Vid=0，过程中VB增大，VA减小，当VA=VB时，到达翻转点。此时IA=IB，所以

为什么正反馈才能形成迟滞？为什么i2=i6时转变状态？

因为M4是二极管接法，只有截止和饱和两种状态。当i2=i6时，M4截止，Vo1=VDD-Vds3，Vo2=VDD。一旦i2增大到大于i6，M4导通，此时Vo1=VDD-Vds3，Vo2=VDD-Vds4，二者趋近相等，比较器状态发生翻转。

下面分析参考：【新提醒】迟滞比较器中的正反馈 - Analog/RF IC 设计讨论 - EETOP 创芯网论坛 (原名：电子顶级开发网) -

首先，M1和M2是差分对，宽长比相等；M3和M4的宽长比也相等，M10和M11的宽长比相等，同时，M10（M11）的宽长比是M3（M4）宽长比的beta倍。正是这个beta倍造成了正反馈；
从电路上说，给定Vref的情况下，VIN从比Vref小很多开始考虑：这时M1管开始导通电流，M2截止，因此所有的尾电流IDS5全部流过M1管，并且流过M3管，M10管通过镜像，把Beta倍的IDS5流到M2管的漏极上，由于M2管截止，M10管的Vds必须降低到线性区的范围，因此M2管的漏极电压为VDD。
现在开始抬高VIN，当Vref=VIN时，IDS1=IDS2。但是由于M10管会流出beta倍的IDS3=IDS1，因此对于M2管的漏极这个节点来说，还是必须满足M10管工作在线性区。因此M2管的漏极电压还是约等于VDD。只有当VIN>Vref，并且满足IDS1*Beta=IDS2时，IDS10=beta*IDS1=IDS2，这时才达到翻转点。在此基础上稍微增加VIN，就可以使IDS2>IDS10，从而翻转M2管的漏极电压。
也就是说，VIN的继续增加，使得M2管的漏极电流最终能够大于M10管的漏极电流。而多余的电流流过M4管，M11管把M4管的电流镜像Beta倍，流到M1管的漏极。由于M1管的电流是由Vref和VIN决定的，在翻转点的时候，IDS1=IDS2/Beta。我们考虑当Vin的电压略微大于翻转点对应电压时的情况。此时IDS2大于IDS10，所以IDS4大于0，所以IDS11大于0，而Vin略微增大时，流经IDS1的电流减小,IDS1=IDS3+IDS11，所以IDS3减小，所以IDS10减小，所以IDS4进一步增大，形成正反馈。直到IDS4=IDS2，ISD10=0，IDS11=Beta*IDS4,IDS3=0。因为IDS3=0，M3截止，所以M1漏极的节点电压约等于VDD，M11进入线性区，翻转完成，即M1漏极的节点电压实现了从低到高的翻转，M2漏极的节点电压实现了从高到低的翻转。

当VIN减小时，VIN必须减小到比Vref小，以至于IDS1=Beta*IDS2的时候，才会达到另一个翻转点。这就形成了迟滞。

反相器的参考电压Vref由电路自身参数定义，由PMOS和NMOS的W/L确定，翻转点不够准确。

当两个管子都工作在饱和区，饱和电流相等时，Vin和Vout近似都在VDD/2附近，此时Vin对应的电压即为Vref。

对称设计时，Vref约等于VDD/2。

基于反相器的迟滞比较器

当不加MP2和MN2时，可以看作MP0和MP1串联，MN0和MN1串联，相当于一个普通的反相器，Vi从低电平向高电平变化时，与地作比较，当VGSn大于VTHn时，NMOS导通，电平翻转。

当加入MN2和MP2后，Vi从低电平向高电平变化时，当MN0导通后，MN0和MN2相当于电阻串联分压，通过合理的设计将Vx节点电压上升，那么可以实现MN0导通而MN1不导通的状态，从而使得电路需要更高的输入电压才能翻转。实现迟滞。MN2的W/L越大，迟滞效果越好。

动态比较器的功耗比静态比较器小。