第３３卷第２期
２０１０年４月 电子器件
Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｄｅｖｉｃｅｓ Ｖｏ１．３３ Ｎｏ．２ Ａｐｒ．２０１０
Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ａ Ｈｉｇｈ－Ｓｐｅｅｄ Ｃｌｏｃｋｅｄ Ｃｏｍｐａｒａｔｏｒ
Ｄｕａｎ Ｊｉｈａｉ ，ＱＩＮ Ｙｕｆｅｉ，ＰＡＮ Ｌｅｉ
（Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ＆Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ，Ｇｕｉｌｉｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｇｕｉｌｉｎ ５４１００４，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｐｒｅａｍｐｌｉｆｉｅｒ—ｌａｔｃｈ ｔｈｅｏｒｙ．ａ ｈｉｇｈ－ｓｐｅｅｄ ｃｌｏｃｋｅｄ ｃｏｍｐａｒａｔｏｒ ｗａｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ．Ｉｔ ｃｏｎｓｉｓｔｓ ｏｆ ａ ｐｒｅａｍｐｌｉ—
ｆｉｅｒ，ａ ｄｅｃｉｓｉｏｎ ｃｉｒｃｕｉｔ ａｎｄ ｏｕｔｐｕｔ ｂｕｆｆｅｒ．Ｂａｓｅｄ ｏｎ ０．１８ Ｉｘｍ ＳＭＩＣ ＣＭＯＳ ｐｒｏｃｅｓｓ，ｔｈｅ ｃｏｍｐａｒａｔｏｒ ｃｉｒｃｕｉｔ ｗｉｔｈ ａ １．８ Ｖ
ｐｏｗｅｒ ｓｕｐｐｌｙ Ｗａｓ ｓｉｍｕｌａｔｅｄ ｂｙ Ｈｓｐｉｃｅ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｉｔ ｃａｎ ａｃｈｉｅｖｅ ａ ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ ｏｆ ０．３ ｍＶ ａｔ ａ ５００
ＭＨｚ ｃｌｏｃｋ ｒａｔｅ，ａｎｄ ｔｈｅ ｐｏｗｅｒ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ ｉｓ ｏｎｌｙ ２６．６ ｌｘＷ．Ｔｈｅ ｃｉｒｃｕｉｔ ｃａｎ ｂｅ ｕｓｅｄ ｉｎ ｈｉｇｈ—ｓｐｅｅｄ Ｆｌａｓｈ ＡＤＣ ｄｅｓｉｇｎ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｃｌｏｃｋｅｄ ｃｏｍｐａｒａｔｏｒ；ｐｒｅａｍｐｌｉｆｉｅｒ；ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｆｅｅｄｂａｃｋ；ｓｅｒｆ－ｂｉａｓｉｎｇ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ；ｏｆｆｓｅｔ ｖｏｌｔａｇｅ
第ｌ２卷第ｌ期 ２００７年２月 电路与系统学报 ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＣＩＲＣＵＩＴＳ ＡＮＤ ＳＹＳＴＥＭＳ ＶＯ１．１２ Ｎｏ．１ Ｆｅｂｒｕａｒｙ，２００７
文章编号：１００７—０２４９（２００７）０１・００５１・０４
一种低失调ＣＭＯＳ比较器设计
李杰， 吴光林， 吴建辉， 戚韬
（东南大学国家专用集成电路系统工程技术研究中心，江苏南京２１００９６）
摘蔓。本文在研究各种比较器失调消除技术基础上，提出了一种用于ＡＤＣ电路的高速高精度比较器失调消除技
术。该比较器由主动复位和共模箝位的预放大器和输出锁存器构成，通过负反馈自适应调整比较器输入失调电压，降
低了开关电容沟道电荷注入和时钟馈通对比较器精度的影响。仿真结果表明，在Ｃｈａ￣ｅｒｅｄ ０．３５ｇｍ ＣＯＭＳ工艺下，电
源电压３．３Ｖ，调整后的比较器失调误差为３４ｇＶ，比较速率１００ＭＨｚ。
关键词ｔ Ａ／Ｄ转换器；比较器；失调消除技术；放大器
中圈分类号ｔ ＴＮ４３２ 文献标识码ｔ Ａ
１ 引言
比较器是逐次逼近型ＡＤＣ和ｆｌａｓｈ ＡＤＣ电路中关键的部分【ｌ，２］。比较器中电路元件的失配造成比
较器通常的失调误差大约为５０ｍＶ［引，为了满足高精度的模数转换器（ＡＤＣ）设计，必须对比较器进
行失调消除。通常的失调消除技术有输入失调存储、输出失调存储【４］、电阻激光修正、反馈自调整 Ｊ。
输入失调存储由于要克服开关断开引起的时钟穿通效应，需要较大电容，这样降低比较器输入电压的
建立时间。输出失调存储和输入失调存储一样，由于失调存储电容在信号传输路径上，降低了比较器
的速度，同时它也不能消除沟道电荷注入的影响，降低了比较器的精度【６］。片上电阻激光修调是指在
测试时对比较器的负载电阻进行激光修调。由于校准过程只在芯片制造时进行一次，要求电路具有时
间和温度的稳定性。这种校准方法具有芯片面积小、不需外加芯片外元件、比较器可以连续性工作等
优点，缺点是需要校准工序，增加成本。文献［５】提出的反馈自调整失配校准方式可以根据电路对温度
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《模拟集成电路设计》课程教学大纲
一、课程基本信息
1、课程编码：
2、课程名称（中/英文）：模拟集成电路设计/ Design of Analog integrated Circuits
3、学时/学分：56学时/3.5学分
4、先修课程：电路基础、信号与系统、半导体物理与器件、微电子制造工艺
5、开课单位：微电子学院
6、开课学期（春/秋/春、秋）：秋
7、课程类别：专业核心课程
8、课程简介（中/英文）：
本课程为微电子专业的必修课，专业核心课程，是集成电路设计方向最核心的专业课程之一。本课程主要介绍典型模拟CMOS集成电路的工作原理、设计方法和设计流程、仿真分析方法，以及模拟CMOS集成电路的最新研发动态。通过该课程的学习，将为学生今后从事集成电路设计奠定坚实的理论基础。
9、教材及教学参考书：
教材：《模拟集成电路设计》，魏廷存，等编著
教学参考书：
1）《模拟CMOS集成电路设计》（第2版）.
2）《CMOS模拟集成电路设计》
二、课程教学目标
本课程为微电子专业的必修课，专业核心课程，是集成电路设计方向最核心的专业课程之一。通过该课程的学习，将为学生今后从事集成电路设计奠定坚实的理论基础。
本课程主要介绍典型模拟CMOS集成电路的工作原理、设计方法和设计流程、仿真分析方法，以及模拟CMOS模拟集成电路的最新研发动态。主要内容有：1）模拟CMOS集成电路的发展历史及趋势、功能及应用领域、设计流程以及仿真分析方法；2）CMOS元器件的工作原理及其各种等效数学模型（低频、高频、噪声等）；3）针对典型模拟电路模块，包括电流镜、各种单级放大器、运算放大器、比较器、基准电压与电流产生电路、时钟 2 / 11
信号产生电路、ADC与DAC电路等，重点介绍其工作原理、性能分析（直流/交流/瞬态/噪声/鲁棒性等特性分析）和仿真方法以及电路设计方法；4）介绍模拟CMOS集成电路设计领域的最新研究成果，包括低功耗、低噪声、低电压模拟CMOS集成电路设计技术。
1 CMOS超大规模集成电路设计第四版教学设计
一、前言
CMOS（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）技术是当前半导体工业中最重要的技术之一。集成电路已经成为现代电子技术和计算机科学的基础，超大规模集成电路（Very-Large-Scale
Integration，VLSI）更是集成电路发展的主流。
本文围绕CMOS超大规模集成电路设计第四版的教学设计展开，旨在为学生提供一份全面且系统的教学计划，以便学生更好地学习和掌握CMOS超大规模集成电路设计的基本原理、技术和应用。
二、教学内容及目标
1. 教学内容
本教学计划的主要教学内容包括：
• CMOS技术的基本原理与特点
• CMOS VLSI设计流程及基本设计原则
• CMOS VLSI物理设计
• CMOS模拟电路设计及其应用
• CMOS数字电路设计及其应用
2. 教学目标
通过本教学计划，学生将达到以下教学目标： 2 • 了解CMOS技术的原理和应用；
• 掌握CMOS VLSI设计流程与基本原则；
• 掌握CMOS VLSI物理设计的方法与技术；
• 掌握CMOS模拟电路设计的基本原理和方法；
• 掌握CMOS数字电路设计的基本原理和方法。
三、教学方法
教学方法采用理论讲授与实践结合的方式。具体教学方法包括：
1. 理论讲授
采用教师授课的方式，详细讲解CMOS超大规模集成电路设计第四版的教材内容，重点讲解CMOS技术的基本原理、设计流程、物理设计、模拟电路设计、数字电路设计等方面的知识点。
2. 实践操作
在理论讲授的基础上，通过实践操作来巩固学生已掌握的知识，具体操作包括：
• 利用EDA软件进行CMOS VLSI设计仿真实践；
• 利用CMOS VLSI实验箱进行模拟电路错误分析与优化实践；
• 使用FPGA进行数字电路实践，并通过示波器进行实验结果分析。 3 四、教学进度
