高速高精度比较器的设计3.pdf

2011年 9月 北京联合大学学报 (自然科学版) Sep．2011 第 25卷第 3期总 85期 JournalofBeijingUnionUniversity(NaturalSciences) Vo1．25No．3Sum No．85 高速高精度 比较器的设计 冯奕翔 ，李哲英 (1．北京交通大学 电子信息工程学院，北京 100044；2．北京联合大学 微电子研究所，北京 100101) [摘 要] 根据预放大锁存快速 比较理论 ，设计 了一种应用于 12bit、1MS／s逐 次转换型模数转 换器的比较器。采用上华0．5 mCMOS工艺，基于Hspiee仿真工具 ，提 出了测量预放大器和锁 存器的失调 电压的新方法。对 已有失调校准技术进行改进 ，进一步降低 了预放大器和锁存器的 失调 电压 。显著提高了比较器的精度。采用CadenceSpectre进行仿真，结果表明，在5V单电源电 压 、20MHz时钟频率时，分辨率可以达到0．8mV，满足 12bitSARADC的精度要求。 [关键词] 预放大锁存比较器；失调 电压估算；失调校准；精度 [中图分类号] TN410．2 [文献标志码] A [文章编号] 1005-0310(2011)03-0025-04 DesignofaHighSpeedandHighResolutionComparator FENG Yi．xiang ，LIZhe．ying (1．SchoolofElectronicandInformationEngineering，BeijingJiaotongUniversity，Beijing 100044，China； 2．InstituteofMicroelectronicApplicationTechnology，BeijingUnionUniversity，Beijing 100101，China) Abstract：W iththeanalysisofpreamplifierlatchcomparator，ahigh speedandhigh resolutioncomparatorused for12bitand 1MS／sSAR ADC wasdesigned．Theprototypewasdesignedin0．5 m CMOS CSMC process． BasedontheHspicesimulation tool，anew waytomeasuretheoffsetsofpreamplifierand latchwasproposed． W ithimprovementsofexisting offsetcalibration method，the offsets ofpreamplifier and latch are lowerthan before．The Cadence Spectre simulation resultsshow thatits speed can reach 20 MHzand the resolution is 0．8mV． Keywords：preamplifierlatchcomparator；measurementofoffset；offsetcalibration，resolution 0 ~l--ff 钟控时序策略来降低比较器的功耗…。 1 电路结构及工作原理 逐次逼近型模数转换器结构简单 、面积小 、功 耗低 、精度相对较高 ，在便携式采集系统 中得到了 本文采用 了预放大锁存 比较器结构 。这种结 广泛的应用 。作为逐次逼近型模数转换器 的核 心 构的优势在于 ：将预放大器的负指数特性与锁存放 模块 ，低功耗 、高精度 、高速度的比较器成为研究的 大器的正指数特性结合 ，将检测信号迅速放大 ， 热点 。例如 ，可以采用前置放大器 +锁存器的结构