【摘 要】
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比较器是模数转换器核心,比较器从比较的类型上分有电压比较器和电流比较器,而主流的都是电压比较器。比较器是可以把模拟量通过比较量化为数字量,一个比较器可以量化出1bit数据。开环比较器没有反馈系统,类似于运算放大器,增益非常大,带宽小,不利于高速的比较信号,可再生比较器的噪声大,电压失调严重,但是可实现高速比较信号。现在的比较器结构一般都在可再生比较器的前面加上前置预放大电路,来提高比较器噪声和失调
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比较器是模数转换器核心,比较器从比较的类型上分有电压比较器和电流比较器,而主流的都是电压比较器。比较器是可以把模拟量通过比较量化为数字量,一个比较器可以量化出1bit数据。开环比较器没有反馈系统,类似于运算放大器,增益非常大,带宽小,不利于高速的比较信号,可再生比较器的噪声大,电压失调严重,但是可实现高速比较信号。现在的比较器结构一般都在可再生比较器的前面加上前置预放大电路,来提高比较器噪声和失调的性能,但是前置预放大电路不仅增加了电路的面积,同时也增加了功耗。本论文设计的是基于Floating Inverter Pre-Amplifier（FIA）架构的低功耗比较器电路。首先搭建一个由FIA架构电路作为前置放大器,加上电压比较结构和锁存电路构成的比较器,设计的比较器使用的是经典的再生比较器结构和一个Set-Reset Latch（SR）锁存器。然后对比较器的各个模块做了认真的介绍,并且分析了各模块电路的基本结构和工作原理,及其优点和不足。最后经过分析,对FIA架构进行创新,目的在于提高前置预放大器的增益,提出了两种FIA架构电路创新的方案,给前置预放大电路一个正反馈的信号,对创新的比较器电路进行设计搭建,并且进行电路的仿真和验证。本设计在FIA架构基础上所设计的比较器分别从噪声、失调、功耗、增益、延时进行和原设计比较器进行对比,经过仿真结果表明,本文设计的第一种比较器在功耗、失调、增益方面都要好于原来的电路设计,其中增益方面提高了30多倍,在噪声、和延时性能方面与原来电路性能差不多,本文设计的第二种比较器在失调、增益方面都要好于原来的电路设计,其中失调方面性能提高了16%,增益方面比原电路提高了920多倍,在噪声、功耗性能方面与原来电路性能差不多。文章最后给出只要采用FIA架构作为前置预放大电路的比较器都能抑制共模电压对电路的影响。
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