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Cadence高速低噪声比较器设计(3)

时间:2022-11-11 21:54来源:毕业论文
(3)输入共模范围 输入共模范围(ICMR)是指在某一电压区域内,比较器内所有的晶体管都处于饱和区。ICMR在一定程度上决定着比较器的精度和输入失调电压

(3)输入共模范围

输入共模范围(ICMR)是指在某一电压区域内,比较器内所有的晶体管都处于饱和区。ICMR在一定程度上决定着比较器的精度和输入失调电压,因此是一个不容忽视的特性。

2。1。2 动态特性

(1)传输延迟时间

信号输入比较器与比较器输出结果之间有一个时间差,这一时间差称为比较器的传输延迟时间,如图2。5所示。这是一个非常重要的参数,因为在ADC中,这经常是限制转换率的因素。

分析比较器的动态特性,要针对输入信号选择是小信号方式还是大信号方式,传输延迟时间也不例外。简单来说,针对小的输入信号,用小信号分析方式,针对大的信号,用大信号分析方式。在小信号的情况下,随着输入的增大,传输延迟时间减小。而到大信号的情况,尤其是足够大时,传输延时随输入信号增大却不再改变,此时的传输延时由比较器的摆率(电压的变化率)决定,那么这一延时可以写为:

其中SR为摆率。

图2。5 比较器的传输延迟时间

2。2 比较器的分类

根据电路结构的差异分,可以简单地分为开环的和闭环的。开环的运算放大器就是一个简单的开环比较器。而闭环比较器则是在原来的基础上增加了正反馈的结构,例如迟滞比较器和可再生比较器。

根据功耗的大小分,包括静态的和动态的。静态比较器无论是在电路状态改变还是电路状态稳定时,都会消耗功耗;动态的在电路状态稳定时,没有功耗,只有在电路状态改变时,才有功耗。目前主流的比较器都是动态的,因此本文也采用动态比较器来减小功耗。文献综述

根据比较器的工作时间划分,比较器包括连续时间的和离散时间的。前者在时钟周期下,比较器始终在工作。而后者在工作和不工作的状态之间交替切换,这种工作方式有更高的效率和更小的传输延时。开关电容比较器就是离散时间比较器的重要分支。

下面针对一些典型的比较器作一些简单的介绍。

2。2。1开环比较器

开环比较器可简单地用运算放大器来构建。一般电路中为保证运算放大器稳定工作,运算放大器一般工作在闭环模式,并且拥有补偿电路。而比较器电路为达到大的带宽和较快的速度,其运算放大器工作在开环模式,没有补偿电路,同时要求运算放大器的增益要高,带宽要大。而单级放大器因为增益带宽积一定,因而不可能同时具有高增益和大带宽,这就导致比较器不能同时具有高精度和高速度的特性。目前这一问题的解决办法为用多级放大器级联构成运算放大器。

开环比较器结构比较简单,这势必会导致性能的缺失。首先,其失调电压及噪声较大。失调电压大的比较器如果运用到ADC中,会产生转换错误,利用自动校零技术[9]可以明显改善这一点。而噪声,则可利用迟滞技术(例如迟滞比较器)来减小。其次,开环比较器的功耗与速度是此消彼长的,很难达到两全其美,这也是现在高速比较器很少采用开环比较器的重要原因。

2。2。2迟滞比较器

通常情况下,比较器的输入信号肯定带有噪声,当输入的两个信号相差较小时,噪声使信号之间的大小关系变得不明确,比较器输出此时也会不断跳变,无法得到准确的比较结果。迟滞就是用来解决这一问题的办法。

所谓迟滞,是比较器的一种性质,主要思想为将传统比较器的固定阈值变为可变的阈值,输入由小到大时对应一个阈值点,输入由大到小时对应另一个。以上变化如图2。6所示。注意,输入由小到大时,输出保持恒定,直到输入越过正向阈值点VTRP+时,输出才开始切换状态。一旦输出切换,阈值点也发生改变,由VTRP+变为VTRP-。这样,当输入由大到小变化时,输出也保持恒定,直至输入越过负向阈值点VTRP-时,输出才开始切换状态。如此往复。 Cadence高速低噪声比较器设计(3):http://www.youerw.com/tongxin/lunwen_101980.html

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