一种高精度动态CMOS比较器的设计与研制
高速CMOS钟控比较器的设计
p we u py Wa i l td b pc .Th e ut fsmu ain s o ta tc n a h e ear s l t n o . o r s p l s smuae y Hs ie er s lso i l t h w ti a c iv e oui f0 3 mV ta5 0 o h o a 0 MHzc o k r t lc ae,a d t ep we o s mp in i ny 2 . x .T e cru tc n b s d i g s e d Fl h ADC d sg . n h o rc n u t so l 6 6 l o W h ic i a e u e nhih—p e a s ei n
Absr c : B s d o r a l e —ac h o y.ah g s e d co k d c mp rtrwa e in d.I c n it fa p e mp i t a t a e n p e mp i rlth t e r i f ih-p e l c e o aao sd sg e t o ssso ra l—
i f r,a d cso ic i a d o tu u fr a e n0. 8 Im MI e e iin cr u t n u p tb fe .B s d o 1 x S C CMOS p c s h o a ao ic i wi . r e s,t e c mp r trcru t t a 1 8 V o h
cmos电压比较器工作原理
cmos电压比较器工作原理CMOS电压比较器作为一种常见的电子电路元件,广泛应用于模拟电路和数字电路中。
它主要用于比较两个电压信号的大小,并根据比较结果产生输出。
本文将详细介绍CMOS电压比较器的工作原理,从输入端、比较器电路、输出以及工作过程等方面加以说明,以帮助读者更好地理解和应用CMOS电压比较器。
一、输入端:CMOS电压比较器的输入端主要包括正向输入端(+IN)和反向输入端(-IN)。
+IN和-IN分别接收待比较的两个电压信号。
在比较器工作过程中,电压信号较大的输入端通常被连接为正向输入端,而电压信号较小的输入端则连接为反向输入端。
比较器根据这两个输入端的电压差异来判断两个输入信号的大小。
二、比较器电路:CMOS电压比较器的核心是比较器电路,它根据输入信号的电压差异来产生输出结果。
比较器电路一般由多个晶体管和电阻器组成。
例如,一个常见的CMOS电压比较器电路是由两个互补MOS(CMOS)晶体管构成,分别是P型MOS晶体管和N型MOS晶体管。
这两个晶体管通过控制电压的变化来实现电压比较和输出的切换。
CMOS电压比较器的输出主要有两种状态,即高电平和低电平。
输出根据输入信号的电压差异来切换状态。
当+IN电压大于-IN电压时,输出为高电平;当+IN电压小于-IN电压时,输出为低电平。
输出信号可被进一步使用于数字电路中的逻辑电路或模拟电路中的信号处理。
假设我们有一个CMOS电压比较器,输入端的+IN接收一个电压信号Vin=3V,而-IN接收一个电压信号Vin'=2V。
在这种情况下,比较器电路将根据这两个输入信号的差异来产生输出。
由于Vin大于Vin',所以比较器的输出为高电平。
如果Vin=2V,Vin'=3V,那么比较器的输出将会是低电平。
四、工作过程:CMOS电压比较器的工作过程可以分为下述几个步骤:1.输入阶段:输入信号通过正向和反向输入端输入到比较器电路中。
2.比较阶段:比较器电路根据输入信号的电压差异进行比较,并判断电压的大小关系。
cmos比较器原理
cmos比较器原理
CMOS比较器是一种电路器件,用于比较两个电压的大小,
并输出其比较结果。
其原理是基于CMOS技术,使用MOSFET(金属-氧化物半导体场效应晶体管)作为开关。
CMOS比较器通常由一个或多个差分对和输出级组成。
在一个典型的CMOS比较器中,差分对由两个高阻抗输入的MOSFET组成,一个作为正输入,一个作为负输入。
当输入
电压中的一个大于另一个时,相应的MOSFET导通,将电荷
传递到输出级。
输出级由两个CMOS反向驱动的晶体管组成,一个在正电压上驱动,另一个在负电压上驱动。
这些反向驱动的晶体管将电荷从输入级传递到电路输出,产生一个高电平或低电平的输出电压。
当两个输入电压相等时,差分对中的两个MOSFET都处于相
反的导通状态,输出级中没有电荷传递,输出电压保持不变。
而当一个输入电压大于另一个电压时,差分对中相应的MOSFET会导通,将电荷传递到输出级,输出电压发生变化。
输出电压的变化可以通过反馈电路来增强,并改善比较器的性能。
CMOS比较器具有低功耗、高转换速度和较大的输入电阻等
优点,使其在数字电路中得到广泛应用。
它常用于模数转换、电压级移位和逻辑控制等领域。
由于CMOS比较器不需要额
外的功耗,它在电池供电等低电源电压条件下的应用非常适合。
cmos电压比较器工作原理
cmos电压比较器工作原理CMOS电压比较器是一种常用的电子器件,它可以将两个输入电压进行比较,并输出相应的逻辑信号。
本文将简要介绍CMOS电压比较器的工作原理。
CMOS电压比较器由两个互补的MOS管组成,通常为n型和p型MOS管。
其中n型MOS管通常被称为NMOS管,p型MOS管则被称为PMOS管。
这两个MOS管的控制端一般用一个差分输入电路来形成,分别对应输入电压的正和负端。
CMOS电压比较器通常由以下三个部分组成:差分输入电路、比较器和输出电路。
首先是差分输入电路。
它由两个输入晶体管和一个负反馈电路组成。
输入电压通过差分输入电路被分成正、负两支,正输入端和负输入端分别与输入电压的正负端相连。
正负两支输入电压的大小决定了输入电压的大小和极性。
接下来是比较器。
比较器是用来将输入电压转换为输出电压的核心部分。
通常情况下,比较器由两个互补MOS管构成。
输入电压经过差分输入电路后,相应的信号被传递到互补MOS 管。
当输入电压的正支大于负支时,NMOS管将被打开,PMOS管将被关闭;反之,当输入电压的负支大于正支时,NMOS管将被关闭,PMOS管将被打开。
因此,比较器将输入电压的大小和极性转换为了不同的管路状态。
最后是输出电路。
输出电路用于提取和输出比较器的输出信号。
输出电路通常由一个或多个电晶体管组成,它们的工作状态与比较器的输出信号相关联。
比如,当开关管为导通状态时,输出电压为高电平;相反,当开关管为截止状态时,输出电压为低电平。
总的来说,CMOS电压比较器利用差分输入电路将输入电压的大小和极性转换为互补MOS管的不同状态。
这样,它可以非常快速地将输入电压的信息转换为输出电压信号,并输出给后续电路进行处理。
CMOS电压比较器在数字电路和模拟电路中广泛应用,比如在模数转换器、自适应滤波器和通信系统中。
需要注意的是,本文所列出的是CMOS电压比较器的基本工作原理,实际的电路中可能还会包含其他的电路元件或功能模块,以实现更精确的比较和输出。
高速高精度比较器设计
高速高精度比较器设计
孙宇凯;王尧;王梅梅
【期刊名称】《智能城市应用》
【年(卷),期】2022(5)1
【摘要】随着通讯、视频、声纳等技术发展的越来越快,超高速模数转换器(ADC)的设计也日益重要。
全并行结构(Full Flash)ADC作为首选结构,被应用于超高速中精度ADC。
比较器作为Flash ADC中的重要组成部分,其速度、功耗和噪声决定了ADC的速度、精度和功耗。
文中基于预放大再生锁存理论,基于65nm工艺,设计了一种工作在1GHz时钟周期下的超高速CMOS比较器电路,采用电荷存储失调校准技术使得失调电压15小于5.7mV,并采用可再生latch加速比较器输出电压翻转,可以在一个1GHz时钟周期内完成比较,分辨率在0.3mV左右。
【总页数】4页(P95-98)
【作者】孙宇凯;王尧;王梅梅
【作者单位】中华通信系统有限责任公司河北分公司
【正文语种】中文
【中图分类】TN47
【相关文献】
1.一种用于ADC电路的高速高精度比较器设计
2.ZJ03高速高精度锁定电压比较器的设计
3.高速高精度钟控比较器的设计
4.高速高精度比较器的设计
5.一种高速高精度比较器的设计
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cmos运算放大器和比较器的设计及应用
cmos运算放大器和比较器的设计及应用CMOS运算放大器和比较器是集成电路中常见的两种功能模块,它们在电子设备中的应用非常广泛。
本文将介绍CMOS运算放大器和比较器的设计原理和应用。
我们先来了解一下CMOS运算放大器。
CMOS运算放大器是一种基于互补金属氧化物半导体(CMOS)技术的放大器,它采用了互补对称的MOS管结构,具有低功耗、高增益、高输入阻抗和良好的共模抑制能力等优点。
CMOS运算放大器通常由差分放大电路和输出级组成。
差分放大电路是CMOS运算放大器的核心部分,它由两个互补对称的差分对(Differential Pair)和负反馈电路组成。
差分放大电路的输入信号通过差分对进行放大,然后经过负反馈电路进行稳定和控制。
通过调整差分对的工作电流和电压偏置,可以实现不同的放大倍数和频率响应。
CMOS运算放大器的应用非常广泛,主要包括模拟信号放大、滤波器设计、电压比较器、ADC/DAC等。
在模拟信号放大方面,CMOS运算放大器可以用于音频放大器、视频放大器、传感器信号放大等。
在滤波器设计方面,CMOS运算放大器可以用于实现低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器等。
在电压比较器方面,CMOS 运算放大器可以用于比较两个电压大小并输出高低电平信号。
在ADC/DAC方面,CMOS运算放大器可以用于模拟信号的采样和转换。
接下来,我们来了解一下CMOS比较器。
CMOS比较器是一种用于比较两个电压大小的电路,它的输出是一个数字信号,表示两个输入信号的大小关系。
CMOS比较器通常由差分放大电路和输出级组成。
差分放大电路是CMOS比较器的核心部分,它由两个互补对和负反馈电路组成。
差分放大电路的输入信号通过差分对进行放大,然后经过负反馈电路进行稳定和控制。
通过调整差分对的工作电流和电压偏置,可以实现不同的比较阈值和响应时间。
CMOS比较器的应用非常广泛,主要包括电压比较、模拟信号判别、开关控制等。
在电压比较方面,CMOS比较器可以用于比较两个电压的大小并输出高低电平信号。
344000 华中科技大学电子科学与技术系,4300742 TFF
超高速CMOS动态负载分频器设计及研究邓文娟1 雷鑑铭2 朱兆优1(东华理工大学电子与机械工程学院,3440001 华中科技大学电子科学与技术系,4300742)摘要:在比较反转触发器(TFF)的各种结构的基础上,给出了一种单时钟信号控制实现超高速分频的电路结构,以及具体设计过程。
分频器使用动态负载,输出两路互补信号。
采用SMIC 0.18um 1P6M CMOS工艺,在电源电压为1.8 V的情况下,仿真实现了工作速度10 GHz(可工作频率范围为1~13.5 GHz)、功耗仅为3.1 mW的二分频器,可用于超高速锁相环、时钟数据恢复设计中。
关键词:CMOS分频器;反转触发器;单时钟信号;动态负载。
中图分类号: TN4 文献标识码:ADesign and Research of Super-high Speed Dynamic Frequency dividerDENG Wen-juan1, LEI Jian-ming2,ZHU Zhao-you1(Department of Electronic & Mechanical Engineering, East China Institute of Technology,344000)1(Department of Electronic Science & Technology, Huazhong University of Science andTechnology, 430074)2Abstract: On the basis of comparing to each kind of structure of toggle flip-flop(TFF),a super-high speed frequency divider circuit structure and it’s specific design process is presented, which controlled by single clock signal to achieve. The divider output two channels of complementary signals, with dynamic load. Based on SMIC 0.18um 1P6M CMOS, the device is simulated with software of Cadence-Spectre. Simulation shows that, with a 1.8V supply voltage, the frequency divider operates well in the frequency range from 1GHz to 13.5GHz, only 3.1mW power consumption.This frequency divider can be used to the circuit design of high speed p hase-locked loop and clock and data recovery。
一种高速高精度CMOS电流比较器
针对输入失调问题 , 文献 [] 6 提出 了一种补偿方法 。
可是这种方法虽然从一定程度上降低 了输入失调 , 却 因为需要另加补偿 电路 , 使得 比较器 的电路形式
变得复杂 , 且引入了因调零而产生的延时。文献[] 7 报导的双输入结构的电流比较器 , 在文献[] 6 的基础
上从一定程度上进一步 降低 了延时 , 提高 了精度 。 然而, 比较器的偏置电路复杂且不对称 , 该 容易受工
艺偏差影 响, 引起较大的输入失调。另外 , 这个 比较 器的输入阻抗较大 , 在输入电流变化较小时会产生 较大的延时 。针对 以上 电路 的缺点, 本文提出了一
Hale Waihona Puke 结构由文献[] 5提出 , 如图 1 所示, 为简化起见 , 面 后
省去了反相器 。它是将两个共源共栅 电流镜 的输 出
电流之差通过 C S MO 反相器 比较放大 , 得到最后 的
维普资讯
第2 9卷 第 4期 20 0 6年 1 2月
电 子 器 件
Chn s or a fEe to vcs ie eJ un lo lcrn Deie
V0. 9 No. 12 4 De . 0 6 c20
A v lHi h S e d a d Hi h Ac u a y CM OS Cu r n mp r t r No e g p e n g c r c r e tCo a a o
EEA oC: 5 0 2 7 D
一
种高速高精度 C MO S电流 比较 器
柳娟娟 , 冯全源
( 西南交 通大学 微 电子研究所 , 成都 603 ) 101
摘
要: 针对传统 电流 比较器速度慢, 精度低 等问题 , 提出了一种新型 C S电流 比较器电路。我们采用 C S MO MO 工艺
CMOS高性能运算放大器研究与设计
CMOS高性能运算放大器探究与设计引言:随着科技的不息进步和应用的广泛推广,运算放大器(Operational Amplifier,简称Op-Amp)作为一种重要的模拟电路器件,得到了广泛的关注和应用。
CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor)技术由于其功耗低、集成度高等优势,被广泛应用于运算放大器的探究和设计中。
本文将介绍CMOS高性能运算放大器的探究与设计,主要包括运算放大器的基本原理、运算放大器的基本电路结构、CMOS技术的特点和优势、CMOS高性能运算放大器的设计方法和优化技术等方面。
一、运算放大器的基本原理运算放大器是一种特殊的差动放大器,它能够实现电压放大、电流放大、功率放大等功能。
运算放大器有两个输入端,一个非反相输入端和一个反相输入端;有一个输出端和一个电源端,电源端一般有正电源和负电源两个。
在抱负状况下,运算放大器具有无限的增益、无限的输入阻抗和零的输出阻抗。
但实际状况下,由于运算放大器的内部结构等因素的限制,无法完全满足抱负的条件。
因此,在运算放大器的设计中,需要思量如何提高增益、输入阻抗和输出阻抗等性能指标。
二、运算放大器的基本电路结构运算放大器的基本电路结构由差动放大器、电压放大器和输出级组成。
差动放大器用于实现输入信号的差分放大,电压放大器用于实现信号的放大,输出级用于驱动负载电阻。
差动放大器由两个晶体管组成,一个晶体管作为非反相输入端,另一个晶体管作为反相输入端。
通过调整两个晶体管的尺寸比例,可以实现不同的放大倍数。
电压放大器由级联的共源放大器组成,通过逐级放大,实现信号的放大。
输出级由差分放大器和输出级筛选电路组成,通过差分放大器将信号转化为可驱动负载电阻的电流信号,再经过输出级筛选电路,将电流信号转化为电压信号。
三、CMOS技术的特点和优势CMOS技术是一种基于金属-氧化物-半导体(MOS)结构的半导体制造技术。
与传统的bipolar技术相比,CMOS技术具有以下特点和优势:(1)功耗低:CMOS电路在静态状态下几乎不消耗电流,功耗分外低,适合于低功耗应用的场合。
一种高速高精度的CMOS比较器的电路
2009 年第 4 期
江 利, 等: 一种高速高精度的 CMOS 比较器的电路
45
根据 A/ D 转换器的不同性能, 出现了多种结构 形式的比较器电路。就工作速度而 言, 有低速、高 速和超高速; 就信号输入方式, 有单端输 入和双端 差分输 入 2 种。本 文提出 一种高 速高精 度的 CMOS 比较器的设计, 采用三级差分比较加上一级 动态 Lat ch 结构, 具有高速、高精 度和低功 耗等特 点。运用了一种先进的输入失调消除方法, 使比较 器的精度不受输入失调电压的影响, 从而实现了输 入失调 电压的 消除。同时, 对 该比 较器 的电 路结 构、增益、带宽、锁存时间常数也进行了分析。
第 2 卷第 4 期 2009 年 12 月
上海电气 技术 JOU RNAL OF SH ANGH AI ELECTR IC TECH NOLOGY
文章编号: 1674- 540X( 2009) 04- 044- 04
Vol. 2 No. 4 Dec. 2009
一 种 高 速 高 精 度 的 CMOS 比 较 器 的 电 路
换的关键器件, 也得到了广泛地应用。高速比较器 作为高速 A/ D 转换器的核心器件, 得到了很大地发 展。比较器的精度和速度对 A/ D 转换器的性能起 着至关重要的作用, 因此, 要实现高速 A/ D 转换期: 200 9- 1 0- 0 9 作者简介: 江 利( 1 976- ) , 男, 博士 研究生, 主要从事集成电路设计研究工作, E- mail: r iver0 556@ 1 63. com
Ke y words: high speed comparat or; CMOS comparat or; input offset cancellat ion; lat ch
科技成果——高性能CMOS成像芯片关键技术
科技成果——高性能CMOS成像芯片关键技术成果简介该项目针对国内高端CMOS成像芯片的技术瓶颈,从架构、像素、读出电路、数据转换电路等主要部分研究了传感芯片的关键技术,完成了具有自主知识产权的高性能CMOS图像传感器的关键技术研究以及芯片研制。
研究发现了总线寄生电容对累加级数的抑制作用,并通过寄生电容消除技术进行了补偿,从而实现了高达128级的TDI级数。
采用过采样技术和信号总线寄生电容消除技术,解决了扫描过程中的同步曝光问题,并突破了TDI累加级数限制,开发了世界首款高达128级累加的TDI型CMOS图像传感器,该传感器不仅是国内首款自主知识产权的TDI型CMOS图像传感器,同时取得了该领域的技术制高点,彻底打破了国外垄断。
高性能CMOS成像芯片关键技术研发过程中所取得的成果覆盖芯片架构、像素、读出电路、数据转换电路等传感器主要组成部分。
课题组采用过采样技术和信号总线寄生电容消除技术开发的128级TDI型CMOS图像传感器经西安光机所试用,给出的试用结论表明该传感器主要指标已经达到了国外同类产品水平,有潜力替换国外产品,实现图像传感核心部件的自主化,增强设备可控性,后续有望在工业扫描和航天对地扫描中得到应用;高量子效率、高满阱容量光电二极管设计技术和失调非敏感的模数转换技术分别在天津安泰微电子技术有限公司和天津慧微电子研发科技有限公司的相关产品中得到了应用,相关产品实现了1724.67万元的销售额,同时带动了该领域的技术发展,提升了国内产品竞争力。
高量子效率、高满阱容量光电二极管设计技术和失调非敏感的模数转换技术通用性较强,可以应用于各种像素尺寸、分辨率、帧率的传感器,提升传感器综合性能和产品良品率,可在图像传感器领域进行广泛推广。
应用情况该项目成果形成的产品打破了国外在高端成像芯片的垄断,部分产品已在兵器及航天领域开展了应用;安防监控图像传感器芯片在市场得到大规模推广应用,取得了显著的经济和社会效益。
cmos电压比较器工作原理
cmos电压比较器工作原理# cmos电压比较器工作原理CMOS电压比较器是一种电子器件,用于比较两个输入电压,并将比较结果以高或低电平输出。
它在许多电路中都扮演着重要的角色,例如模拟电路中的开关、电源管理电路中的电压检测等。
## 工作原理CMOS电压比较器的核心是一个差分放大器,由一对PMOS和NMOS晶体管组成。
它们分别连接到一个共享的源极,并与两个输入电压相连。
一个输入电压通过一个电阻分压网络进入PMOS管,另一个输入电压经过一个反相器(由PMOS和NMOS管组成)并进入NMOS管。
输出电压则取决于输入电压之间的差异。
当两个输入电压相等时,差分放大器的输出电压为0V。
这是因为通过PMOS管和NMOS管流入源极的电流相等,它们的电压降也相等。
因此,在这种情况下,差分放大器的输出电压保持在低电平。
当一个输入电压高于另一个输入电压时,会产生一个差异电压。
这个差异电压将导致差分放大器的输出电压发生改变。
如果将高电平输出定义为逻辑“1”,那么输出将变为高电平。
类似地,如果一个输入电压低于另一个输入电压,差分放大器的输出电压将保持低电平。
因此,如果将低电平输出定义为逻辑“0”,那么输出将变为低电平。
## 电路结构CMOS电压比较器主要由差分放大器和输出电路组成。
除了差分对之外,输出电路通常也包含一个反相器,用于产生逻辑反向的输出信号。
差分对是CMOS电压比较器的关键部分,它由两个PMOS晶体管和两个NMOS晶体管组成。
这些晶体管按照特定的连接方式配置,以实现基本的比较功能。
输出电路通常由一个反相器组成,该反相器由一个PMOS晶体管和一个NMOS晶体管组成。
这个反相器将差分放大器的输出信号反向,产生与输入信号相反的逻辑电平。
## 总结CMOS电压比较器是一种常见的电子器件,用于比较两个输入电压并输出相应的电平。
它主要由差分放大器和输出电路组成,其中差分放大器负责比较输入电压的差异,并产生输出信号。
输出电路通常使用反相器来反向输出信号。
基于WEBSERVER的远程控制器的设计
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s a c r t t ti e r
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h t r c v i * r , sr c t p e v(o d a g tu t
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I V 等技 术 的应 用 ,利用 因特 网控 P6
制远程 设备必将成 为其发展趋势 。
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2系统结构 .
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该远 程控 制 器利 用 现有 的网络 记录 ,如 果远程 设备 运行 不正 常通 i (P O ,G I i ) t G I C P OP n 7)
C t t g (a a AD h m a ld t
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AC D ,带模拟 多路器 ;片 内电压基准 备 的运 行状 态并 可 以对 设 备的参数 和温度 传感器 ;精确校 准 的1M Z 进 行设 置 。 同时终端用 户 也可 以点 2H
制 电路 设计简 单 , 比较器 中添加 正
反馈特 性 ,主 要是增 强反应 速度 ,
基 金项 目:教 育部新 世纪 优秀 人才计划资助 (0 8 2 0 )。 作者简介:
黄海平 (96 ) 18- ,男 ,江西人 ,硕 士研
一种高性能的CMOS电压比较器设计
【关键词】电压比较器高增益低功耗失调电压模拟集成电路中比较器是一个基本模块,广泛应用于模拟信号到数字信号的转换。
在a/d 转换器中,电压比较器的增益,带宽,功耗,失调电压的特性严重影响整个转换器的转换速度和精度,传统的电压比较器采用多级结构,使用输入失调存储技术(ios)和输出失调存储技术(oos)对失调电压进行消除,增加了电路结构的复杂度和功耗,芯片面积也越来越大。
但随着应用速度越来越高,功耗要求越来越低,ios和oos要求放大器有足够高的增益和带宽,这些因素对于其发展有一定的制约作用。
本文设计的电压比较器电路结构简单,采用了两级放大结构,前级放大采用差分放大电路,利用差分电路抑制共模信号的干扰,提高了共模抑制比,减少了信号中噪声的干扰,第二级放大采用共源共栅电路对失调电压进行了很好的控制,使电路的失调电压达到150μv,输出级采用推挽输出电路提升了输出的驱动能力,整个比较器的功耗非常低,芯片整个面积仅为29.56μm×25.68μm。
该比较器设计主要用于高精度时间测量芯片中,通过比较器产生一个低延时的门控信号,对于整个时间测量电路达到一个精准的控制。
通过仿真结果得知,该电压比较器满足应用需求。
1 电压比较器结构如图1所示为cmos电压比较器原理图,该比较器由偏置电路、差分放大器、共源放大器和推挽级输出电路组成。
其中,m1管和m2管组成偏置电压电路,为差分放大器和共源放大器提供偏置电压。
通过调节m1管和m2管的宽长比,让差分放大器和共源放大器得到合适的工作电流,合理设计差分放大器和共源放大器,主要考虑输入失调电压、输入共模范围、输出信号的增益和带宽的影响,设计出一个性能最优的比较器电路。
m10管和m11管组成一个推挽输出级电路,提升输出信号的驱动能力,为了能更好的和其它电路进行协同工作。
该电压比较器的工作原理如下:是同相输入端,是反相输入端。
当输入电压高于时,m3管导通,,m3管和m7管的电流相同,m8管又与m7管为镜像电流关系,m8管导通,使,b点为高电平,c点为低电平,vo输出高电平。
一种低功耗高精度电流比较器的设计
一种低功耗高精度电流比较器的设计
电流比较器是一种常用的电路模块,用于比较两个输入电流的大小,并输出相应的电
平信号。
在很多应用中,要求电流比较器具有低功耗和高精度的特性。
1. 选择低功耗的器件和电路结构。
可以选择 CMOS 工艺的器件,由于 CMOS 工艺的
特性,CMOS 电路的功耗很低。
采用差分比较器的电路结构,可以进一步降低功耗。
2. 采用低功耗的电源电路。
电源电路在整个电流比较器中也占有重要的位置。
选择
低功耗的电源电路,可以有效降低整体功耗。
可以采用节能型的DC-DC转换器,或者采用
超低功耗的线性稳压器。
3. 优化比较器的布局和布线。
合理的布局和布线可以降低电路的功耗。
可以将输入
电流引线远离干扰源,减少或屏蔽干扰信号;合理布线可以缩短信号路径,降低信号传输
延迟,提高电路的响应速度和精度。
4. 选择高精度的比较器器件。
比较器的精度对整个电流比较器的精度有很大的影响。
可以选择具有高精度特性的器件,比如带有校准电路的器件,可以通过校准提高比较器的
精度。
5. 使用精确的负反馈机制。
负反馈机制可以提高比较器的性能和精度。
可以根据具
体应用需求,选择合适的负反馈方式,比如采用集成运算放大器作为负反馈器件。
设计一种低功耗高精度电流比较器需要从器件选择、电路结构、电源电路、布局布线、负反馈等方面进行优化。
通过合理的设计和选择,可以实现低功耗和高精度的电流比较
器。
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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 。
m 2Kt’ (, 6 6 4 ’ 6 L W/ ) K( X L W
一
,、 1
…
式 中 ’ = ,W/ L为 MO S管 的 宽 长 比 , 为沟 道 长 度 调制 系 数 ,, 为漏 极 电流 , 为 比较 器 的增 益 。
图 1 两级比较器
由式 ( )可 知 , 增大 对 管 和 反 相 级 MOS管 的 W/ 1 L或减 小 工 作 电流 ,、 可 提 高 比较 器 的增 益 。 l
用 06 m 双 层 金 属 、 双 层 多 晶硅 C .B MOS工 艺 实 现 。
关键 词 :比较器 ;正 反馈 ;lth ac
中图 分类号 ;T 4 2 N 3
文献标识码 :A
1 引言
电压 比较 器 在模 拟 与数 模 混 合 集 成 电路 的 设计 中 占据 了 重 要 的地 位 。在 模 数和 数模 转 换 器 等 电路 单 元 中 ,比较 器 的性 能往 往 对 转 换 器 的 转换 速 度 和 精 度 具 有 决 定性 的影 响 。本 文提 出 一种 高精 度 动态 C S 比较器 的设 计 ,采 用 二级 差 分 比较 加 上 一级 动态 lth 结构 ,具 有 高速 、 高 精度 和 低 功 耗 等 特 MO a c 点 。设计 中充 分 考虑 了 工艺 离 散 和 环 境温 度 与 电源 电压 变 化 的 影 响 ,提 高 了芯 片 的 成 品率 和 对 工 作 环
VO .2 1 1
No4 .
Aug t 20 7 us, 0
一
种 高精 度动态 C MOS 比较 器 的设 计 与研制
吴 晓波 , 吴 蓉 , 严 晓 浪
( 江 大 学 超 大 规 模 集成 电路 设 计研 究所 ,浙 江 杭 州 30 2 ) 浙 10 7
摘要 ;比较器 的设计 对于 A D、D/ 转换器 的精 度至 关重要 。为满 足 l 高分 辨率 A/ 转 换器 的需要 ,设计 了 / A 4位 D
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第 l 2卷 第 4期 20 0 7年 8月
文 章编 号 : 10 .29(0 7 0 . l90 0 704 2 0 ) 40 l.5
电路 与 系 统 学 报
J OUR NAL OF CI RCUI TS AND YS EM S S T
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电路 与 系 统 学 报
第 1 卷 2
因此 ,对 于 1 -i 的 A 4 bt DC来 说 ,
LS = B
^
巳 =0.5 1 mV
1 q
( 3)
I - Nபைடு நூலகம்
这 样 ,其 输 出 的数 字代 码 可 用 公 式 ( )得 出: 4
‰ :
( 4)
图 2 总 体 电 路 设 计 框 图
其 中,D0 为数 字代 码 输 出,
为 模拟 输 入 电压 , V O为 电源 电压 。 D
为 满足 上 述 L B 的 要求 , 比较 器 必须 具 有 9d 以上 的 开 环 电压 增 益 , 同时 , 失调 电压 必 须控 制 S 0B
模 数 转换 器 的 精度 , 由 L B ( esSg icn i S L at inf at t i B )来 表述 , 由公 式 ( )来计 算 : 2
S : B
2”
() 2
其中,
£ 为 比较 器 的参 考端 电压值 。 F
收藕 日期 2 0 .50 修 订 日期 :2 0 -23 0 40 -8 0 4l -l 基金 项 目 t 国家 自然 科 学 基 金 资助 项 目 ( 00 0 1 9 2 70 )