(2020年整理)两级开环比较器的设计.doc

两级开环比较器的设计初级比较器设计比较器的电路符号如右图所示，它的功能是比较输入端的信号差异，输出以之对应的数值上离散的两种信号之一，当Vin+>Vin-时，比较器输出为高电平(Voh);当Vin+<="">(Vol);比较器广1泛用于模拟电路和数字电路的接口部分即连续和离散的交接部分。

1.比较器静态特性(1)理想比较器模型理想比较器的电路模型如下图所示：C 理想比较器模型它的传输曲线如下图所示:A VoVo hVin+ -Vin-传输曲线可以用数学函数表示如下:本文主要包括：(1)分析说明比较器工作原理; 器的HSPICE莫拟；(4)比较器物理版图设计实现；(1)(2)比较器的设计计算方法;(5)设计文件列表说明。

(3)比较.比较器的原理简述比较器电路符号理想比较器的传输曲线Vo lB2f八,V)V oh ,when(V n V n ) 0To (V inVin ) - --- - TT ； - —: TTV ol ,when(V n V n ) 0A V oh V olV ih V il(2)有限增益比较器模型有限增益比较器的电路模型如下图所示:有限增益比较器模型它的传输曲线如下图所示:传输曲线可以用数学函数表示如下:f l (V in V in ) 1 rV oh,when(V in V in ) V ih ]A (V inV in ), whenV il M % )V,1V ol,,when(V inV in ) V^AVoh Vo1，为一个有限值V ih V il(3)包含输入失调电压的比较器包含输入失调电压比较器电路模型如下图所示:223 42包含输入失调电压比较器模型它的传输曲线如下图所示:包含输入失调电压比较器的传输曲线其中的Vos 为输入失调电压，它被定义为：实际比较器输出电压为零时，输入端所加的电压, 它是比较器的一个重要参数，跟比较器的精度有密切的关系，而且它的温漂很难补偿。

电压比较器(以下简称比较器)是一种常用的集成电路。

它可用于报警器电路、自动控制电路、测量技术，也可用于V/F变换电路、A/D变换电路、高速采样电路、电源电压监测电路、振荡器及压控振荡器电路、过零检测电路等。

本文主要介绍其基本概念、工作原理及典型工作电路，并介绍一些常用的电压比较器。

什么是电压比较器简单地说，电压比较器是对两个模拟电压比较其大小(也有两个数字电压比较的，这里不介绍)，并判断出其中哪一个电压高，如图1所示。

图1(a)是比较器，它有两个输入端：同相输入端(“+”端)及反相输入端(“-”端)，有一个输出端Vout(输出电平信号)。

另外有电源V+及地(这是个单电源比较器)，同相端输入电压VA，反相端输入VB。

VA和VB的变化如图1(b)所示。

在时间0～t1时，VA>VB；在t1～t2时，VB>VA；在t2～t3时，VA>VB。

在这种情况下，Vout的输出如图1(c)所示：VA>VB时，Vout输出高电平(饱和输出)；VB>VA 时，Vout输出低电平。

根据输出电平的高低便可知道哪个电压大。

如果把VA输入到反相端，VB输入到同相端，VA及VB的电压变化仍然如图1(b)所示，则Vout输出如图1(d)所示。

与图1(c)比较，其输出电平倒了一下。

输出电平变化与VA、VB的输入端有关。

图2(a)是双电源(正负电源)供电的比较器。

如果它的VA、VB输入电压如图1(b)那样，它的输出特性如图2(b)所示。

VB>VA时，Vout输出饱和负电压。

如果输入电压VA与某一个固定不变的电压VB相比较，如图3(a)所示。

此VB称为参考电压、基准电压或阈值电压。

如果这参考电压是0V(地电平)，如图3(b)所示，它一般用作过零检测。

比较器的工作原理比较器是由运算放大器发展而来的，比较器电路可以看作是运算放大器的一种应用电路。

由于比较器电路应用较为广泛，所以开发出了专门的比较器集成电路。

适用于SAR ADC的CMOS比较器的设计广泛应用于从模拟信号到数字信号的转换过程当中。

在模一数转换过程中，经过采样的信号经过比较器以打算模拟信号输出的数字值。

比较器可以比较一个模拟信号和另外一个模拟信号或参考信号的大小。

比较器大都采纳开环模式，这种开环结构不必对照较器举行补偿，同时，未举行补偿的比较器可以获得较大的带宽和较高的频率响应。

然而因为MOS 器件的失配误差，以及的增益和速度之间的互相制约，使得在一定工艺条件下同时实现比较器的高速和高精度十分困难。

本文提出一种带时钟控制的可再生比较器，适用于在时光上离散的信号。

此设计在传统的前置预放和锁存器级联的理论基础上，通过引入交错耦合负载、复位和钳位技术，与文献相比，实现了更高的速度和相对较高的精度。

2 比较器结构与设计该比较器的结构简化1所示。

它由两级结构相同的前置放大器和一级带有复位再生的高速锁存器组成，每一级中都带有一个内置正反馈的设计。

前置放大器使输入的变幻足够大，并且将其加载到锁存器的输入端，这样获得的最佳特性。

2.1 前置放大器的设计及优化传统的前置放大器结构2所示，这种内置正反馈比较器由一个差分输入对，一个伪源和一对交错耦台负载组成，负载衔接成差分的模式。

M1和M2组成差分输入对，M3、M33、M4、M44组成带有正反馈的负载，以提高电路的增益，这个正反馈单元电路可以通过调节M3、M4和M33、M44管的宽长比(W／L)来形成弱正反馈或强正反馈。

2.2 前置放大器电路中的正反馈分析正反馈是通过衔接到M3和M4的源一漏极的并联反馈。

其比较的工作过程为：差分输入信号加到NMOS对管M1和M2的栅极，假设一端加正第1页共4页。

电压比较器(以下简称比较器)是一种常用的集成电路。

它可用于报警器电路、自动控制电路、测量技术，也可用于V/F变换电路、A/D变换电路、高速采样电路、电源电压监测电路、振荡器及压控振荡器电路、过零检测电路等。

本文主要介绍其基本概念、工作原理及典型工作电路，并介绍一些常用的电压比较器。

什么是电压比较器简单地说，电压比较器是对两个模拟电压比较其大小(也有两个数字电压比较的，这里不介绍)，并判断出其中哪一个电压高，如图1所示。

图1(a)是比较器，它有两个输入端：同相输入端(“+”端)及反相输入端(“-”端)，有一个输出端Vout(输出电平信号)。

另外有电源V+及地(这是个单电源比较器)，同相端输入电压VA，反相端输入VB。

VA和VB的变化如图1(b)所示。

在时间0～t1时，VA>VB；在t1～t2时，VB>VA；在t2～t3时，VA>VB。

在这种情况下，Vout的输出如图1(c)所示：VA>VB时，Vout输出高电平(饱和输出)；VB>VA 时，Vout输出低电平。

根据输出电平的高低便可知道哪个电压大。

如果把VA输入到反相端，VB输入到同相端，VA及VB的电压变化仍然如图1(b)所示，则Vout输出如图1(d)所示。

与图1(c)比较，其输出电平倒了一下。

输出电平变化与VA、VB的输入端有关。

图2(a)是双电源(正负电源)供电的比较器。

如果它的VA、VB输入电压如图1(b)那样，它的输出特性如图2(b)所示。

VB>VA时，Vout输出饱和负电压。

如果输入电压VA与某一个固定不变的电压VB相比较，如图3(a)所示。

此VB称为参考电压、基准电压或阈值电压。

如果这参考电压是0V(地电平)，如图3(b)所示，它一般用作过零检测。

比较器的工作原理比较器是由运算放大器发展而来的，比较器电路可以看作是运算放大器的一种应用电路。

由于比较器电路应用较为广泛，所以开发出了专门的比较器集成电路。

HT66Fx0 比较器比较器的设定与注意事项的设定与注意事项文件编码：A N0198S简介HT66Fx0系列MCU提供有两组独立的比较器(16-pin封装仅提供一组)，并都由软件控制，输入输出端口安排灵活，均与I/O共用引脚，本文即着重对此比较器的使用及注意事项作一介绍。

比较器比较器的相关设定的相关设定基本设置比较器的打开、关闭等设定都是通过CP0C/CP1C寄存器进行软件配置，具体如下：位R/W名称说明条件0R/W CxHYEN迟滞控制0：关闭；1：打开1R --- 未使用读取为02R --- 未使用读取为03R/W CxOS 输出通道选择0: CxOUT 引脚1: 内部使用4R CxOUT 比较器输出位比较器结果输出5R/W CxPOL 比较器输出极性0: 输出极性未转换1: 输出极性转换6R/W CxEN 开/关控制0: 关; 1:开7R/W CxSEL 比较器输入或I/O口的选择0: 普通I/O 引脚1: 比较器输入引脚表格中x指0或1，注意16-pin封装的型号只有一个比较器0。

CxHYEN：该位用来设置是否开启迟滞输入，当设置为1开启迟滞输入时，只有当比较器两个输入端电压差大于规格书中限定的迟滞电压值时比较器才能有所动作，否则比较器会保持原来的状态不变。

当关闭迟滞输入，只要比较器两端输入的电压差大于比较器输入失调电压，比较器就可以在最大1µs内给出比较的结果。

CxOS：该位用来设置是否在输出端输出比较结果，当设置为1，比较器的运行结果将只在CxOUT位给出；设置为0时，比较器的运行结果将既复给CxOUT位又同时从C0X\C1X引脚输出，只有在CxSEL=1时，此位才有效。

当CxSEL=0时，不管CxOS为何，比较器的运行结果将只在CxOUT位给出。

CxOUT ：该位输出比较器的比较结果，其具体结果需要参考CxPOL 的极性选择。

CxPOL ：该位用来设置比较器输出的极性，具体如下表：CxPOL Inputs CxOUT Cx+ < Cx- 0 0 Cx+ > Cx- 1 Cx+ > Cx- 0 1Cx+ < Cx-1CxEN ：该位用来设置比较器的打开和关闭，1为打开，0为关闭。

初级比较器设计一．前言本文主要包括：（1）分析说明比较器工作原理；（2）比较器的设计计算方法；（3）比较器的HSPICE模拟；（4）比较器物理版图设计实现；（5）设计文件列表说明。

传输曲线可以用数学函数表示如下：1()in in f V V +--=,()oh in in ihV when V V V +-->(),()v in in il in in ih A V V whenV V V V +-+--<-< ,,()ol in in il V when V V V +--<(0)(0)()11v v v c cA A A s s s w τ==++ 那么，我们下面就可以分析比较器的时延：根据时延的定义和()v A s ，进行拉普拉斯逆变换，得到输入为阶跃信号min in V 的时域响应如三．比较器的设计比较器的传输时延始终是我们关注的一个重点指标，以下侧重分析时延的限制因素和设计时常常引用的公式。

66()[1oh DD DS DD DD G MIN TP V V V V V V V ⇒=-=---v v2根据基尔霍夫电压环路（KVL ）和电流节点（KCL ）定理,可以得到该小信号等效电路的方程组并解得：1624676224567624675656()(1/)()()1[(')][()]out m m ds ds c m v in ds n c ds n ds ds n n c n n V s g g r r sC g A s V s s r C M C r C s r r C C C C C -==++++++M ’为密勒因子， （3）估算时延为了计算的方便，()v A s 可以采用节点时间常数近似方法估算，它的另一种表示方式如下：12(0)()(1)(1)v v A A s s s p p =++其中：低频增益161246672467(0)(//)(//)()()m m v m ds ds m ds ds ds ds ds ds g g A g r r g r r g g g g ==++，2411ds ds g g p C +=-，6722ds ds g g p C +=-，1C 为第一级输出极点5的电容，2C 为为第二级输出节点6的电容。

一种滞回比较器设计薛腾飞;朱江;乔明【摘要】比较器广泛应用于模拟信号到数字信号的转换过程中，在模-数转换过程中，对输入进行采样后的信号通过比较器以决定模拟信号的数字量。

滞回比较器也叫迟滞比较器，以其优越的抗噪声能力在比较器中占有重要地位。

描述一种滞回比较器，使用少量元件节省成本，滞回电压阈值设计灵活，同时用P管作差分输入管，有较高的共模输入范围，转换速率快。

使用0.18μm CMOS工艺分别对转折点压差为200 mV的设计进行仿真，仿真结果与设计预期相符合。

%Comparator is widely used in conversion of analog signal to digital signal. In analog-to-digital conversion, the input signal is sampled by comparator to determined the output digital signal. Hysteresis comparator also called sluggish comparator with superior anti noise ability plays an important role in comparator. The paper describes a hysteresis comparator with simple structure and hysteresis voltage threshold design lfexibility. At the same time PMOS are the differential input transistors and the comparator has high common mode input range and large slew rate. The design with turning point of voltage difference 200 mV is simulated with 0.18 μm CMOS process and the results are accord with the desired outcome.【期刊名称】《电子与封装》【年(卷),期】2015(000)003【总页数】4页(P26-28,43)【关键词】模数转换;抗噪声能力;滞回比较器【作者】薛腾飞;朱江;乔明【作者单位】电子科技大学电子薄膜与集成器件国家重点实验室，成都 610054;辽宁锦榜电气有限公司，沈阳 110141;电子科技大学电子薄膜与集成器件国家重点实验室，成都 610054【正文语种】中文【中图分类】TN402比较器常用于保护电路，模拟输入信号和参考电压作为输入信号，输出数字信号作为控制信号。