一种轨到轨高速CMOS滞回比较器

一
种 高精度 动态 Ｃ ＭＯＳ比较器 ，采用 二级 差分 比较和 一级动 态 正反馈 ｌｔｈ结构实现 了高比较 精度 。预增益 和 Ｌ ｔｈ ａ ｃ ａｃ
级 的应 用 降低 了 功 耗 。设 计 中 充 分 考 虑 了 工 艺 离 散 性 和 使 用 环 境 温 度 与 电 源 变 化 的 影 响 ，保 证 了 成 品 率 和 电 路 在 变 化
工作环 境下性 能指标 的实现 。仿真 结果表 明 ，设计 的 高速 动态 比较器 Ｌ Ｂ （ ｅｓ Ｓｇ ｉ ｃｎ ｉ）为士 ．５ Ｓ Ｌ ａｔ ｉｎｆ ａ ｔ ｔ ｉ Ｂ ０１ ｍＶ，输入 动 态范 围为 Ｄ（ 为地 电压 ， Ｄ为 电源 电压 ） ，相应 于 ｌ ４位 比较精 度 。功耗 ６２ ｍＷ，工 作频率 ３６ ｚ ．８ ．ＭＨ 。电路
境 的适 应 能 力 。该 比较器 可 以应 用于 高 精 度模 数 转 换 器 中 ，实 现 １ ４位 以上 的模 数 转换 。
２ 比较 器 电路 结 构 设 计
图 ｌ 出一 两级 比较 器 的基 本 结构 ，包 括 一 级 差 分 比较 加 一级 反 示 相放 大 。采 用 差 分输 入 便 于 控 制 比较 器 跳 变 电压 的离 散性 ，使 之 对 工 艺和 电源 电压 的变 化 不敏 感 ，而 反 相级 则 补 偿 了差 分输 入 级增 益 低 的 缺 陷 ，对 输 出信 号 进 行放 大 。 这种 结 构 的 比较 器 增益 可 写为 ：
但 在 高 速 高 精 度 的应 用 场 合 ，如 本 文设 计 的 用 于 ｌ 精 度 的 Ａ／ 转 换 器 中 ，由于 要 综 合 考虑 比较 器 ４位 Ｄ 的增 益 、 失调和 转 换 速 率 ，不 能 简 单地 依 赖 这 些 参 数 的调 整 来 取 得 高 增 益 。 另外 ，这 种 结 构 只 能工 作 于静 态 条 件 ，而在 如 Ａ／ Ｄ、Ｄ／ 转 换 器 等 应 用 场 合 ，每 次 比较 都 由一 时钟 信 号 控 制 ， 比较器 在 信 号 的 Ａ 跳 变 沿 进 行 比较 ，处于 动 态 工作 状态 ，再 考 虑 到功 耗 的 降低 等 ，对 电路 性 能提 出了 更 多 的要 求 。

第１ ５ 卷 ，第３ 期
ＶＯｌ １ ５ ． Ｎ Ｏ． ３
电 子
与
封
装
总 第１ ４ ３ 期 ２ ０ ｌ ５ 年３ 月
Ｅ Ｌ ＥＣＴ ＲＯＮＩ ＣＳ＆ Ｐ ＡＣＫ腾 飞 ，朱 江 ，乔
明
（ １ ． 电子科技大学 电子薄膜与集成器件国家重点实验室 ， 成都 ６ １ ０ ０ ５ ４ ；２ ． 辽宁锦榜电气有 限公司，沈 阳 ｌ １ ０ １ ４ １ ）
艺 分别 对 转 折 点 压 差 为 ２ ０ ０ ｍＶ 的设 计 进 行 仿真 ，仿真 结 果 与 设 计预 期 相符 合 。
关键词 ：模数转换 ；抗 噪声能力 ；滞回比较 器 中图分类号 ：Ｔ Ｎ ４ ０ ２ 文献标识码 ：Ａ 文章编号 ：１ ６ ８ １ － １ ０ ７ ０（ ２ ０ １ ５ ）０ ３ — ０ ０ ２ ６ — ０ ３
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 一数转换过程 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 ． １ ８ ｇ ｍ Ｃ ＭＯ Ｓ工
Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｏ ｆ ａ Ｈｙ ｓ ｔ ｅ ｒ ｅ ｓ ｉ ｓ Ｃｏ ｍｐａ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ
ＸＵＥ Ｔ ｅ ｎ ｇ ￣ｉ ， Ｚ ＨＵ Ｊ ｉ ａ ｎ ｇ ， ＱＩ ＡＯ Ｍｉ ｎ ｇ
（ １ ． Ｓ ｔ ａ ｔ ｅ Ｋ ｅ ｙ Ｌ ａ ｂ ｏ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ ｙ ｏ ｆ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ Ｔ ｈ ｉ ｎ Ｆ ｉ ｌ ｍ ｓ ａ ｎ ｄ Ｉ ｎ ｔ ｅ ｇ ｒ ａ ｔ ｅ ｄ Ｄｅ ｖ ｉ ｃ ｅ ， Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ｏ ｆＣ ｈ ｉ ｎ ａ ， Ｃ ｈ ｅ ｎ ｇ ｄ ｕ ６ １ ０ ０ ５ ４ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ； ２ ． Ｌ ｉ ａ ｏ ｎ ｉ ｎ ｇＪ ｉ ｎ ｂ ａ ｎ ｇ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ Ｃ ｏ ． ， Ｌ ｔ ｄ ． ， Ｓ ｈ ｅ ｎ ｙ ａ ｎ ｇ Ｉ １ ０ １ ４ １ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）

M8 M6
Mb2 IREF2
Vout1
Vin Iss cloc k
Vout2
M1
M2
Vb1
M4 M b3
M9 M10
M7
M8
Mb1
M11
22
设计的前置放大器
AV
M7 M8 M10 M9
gM 4 gM 0 gM 1
Vom
clk M11
Vop
晶体管 M1,M2,M3,M4
尺寸W/L(m) 2u/180n 600n/180n 500n/180n 4u/300n 1u/180n
+ －
一部分失调电压。
回踢噪声的来源
12
开关电容比较器

在许多A/D转换系统应用中，输入端常会有一个采样保持电路。这样会使得
输入信号在采样时钟相位发生变化时才变化。这种应用的比较器可以采用开关电 容的结构，这是一种将开关电容电路和开环应用比较器相结合的电路。其特点是 可以采用单端结构的电路来比较差分信号，而且很方便使用自动校零技术来消除
VOSlatch
Out+
Latch
Out-
2 Input Re ferred Offset V
OSpreamp

1 2 VOSlatch 2 AV
增益越大越大越好？
预放大级减小比较器输入失调电压原理图

正反馈锁存器前边加一级预放大器，预放大器内部和输出端加载隔离电 路，使得其输出信号多次衰减后到达信号的输入端。加载的隔离电路越 多，回踢噪声衰减的就越大
再生锁存器结构
总的失调电压为 ：
2 V V
OS OS 1
1 2 V OS 2 Alatch

CMOS电压迟滞比较器电路
CMOS电压迟滞比较器电路是一种用于比较两个输入电压的电路，它具有高输入阻抗、低功率消耗、快速响应和高精度等优点。

它的I工作原理基于CMOS晶体管的电压迟滞特性。

当输入电压达到一定阈值时，CMOS晶体管的输出电压将发生突变，从而实现电压比较的功能。

CMOS电压迟滞比较器电路通常由两个输入端和两个输出端组成。

当输入电压的差值超过一定范围时，输出端将产生相应的电压信号。

这种电路具有低噪声和抗干扰能力强等优点，因此被广泛应用于数模转换.振荡器和其他应用领域。

以上信息仅供参考，如需了解更多信息，建议咨询专业人士。