比较器失调的仿真方法

比较器失调的仿真用到了蒙特卡罗分析：
首先是蒙特卡罗分析窗口的一些设置，如下图所示，在此不再赘述。

其中Analysis Variation：Process是指device mismatch on two different dies（die to die）。

Mismatch是指device mismatch on the same die。

记得要把“Save Data Between Runs to Allow Family Plots”勾选，通过Calculator可以获取output的表达式。

比较器失调仿真的整体仿真图如图1所示：（其中包含有①单端到差分的转换（xfmr），输入的共模电平值由VCM确定，②理想的采保电路sah_ideal，其属性设置如图2所示。

③比较器）
本实例中的比较器是由预放大器与锁存器组成，锁存器由时钟控制，当时钟的上升沿到来后，比较器产生比较结果，当时钟变为低电平后，比较器的输出复位到Vdd。

图1
图2
输入源vpwl的设置如图3所示：
图3
仿真后得到Comp的VP和VN的输入分别如图4所示。

对于每一个输入值Xi，在时钟的上升沿到来后，比较器都有一个确定的输出值。

由于对称性，我们只选取16.4ns之前的41组Xdata数据：
图4
在理想的情况下，当Xi>Xth时，比较器输出为高电平；当Xi<Xth时，比较器输出为低
电平（如图5所示）。

实际情况下，当Xi>Xth时，比较器输出可能为低电平；同时Xi<Xth 时，比较器输出可能为高电平，将实际的比较器模型等效为图6所示。

图5
图6
仿真可以得到P（y i=1）=P（（X i-X th）>X off）=n i/N=z i，其中N是蒙特卡罗分析的总次数，n i是某个X i下输出为1的次数。

这个函数是X off的概率密度函数的积分，从而得到比较
器失调的统计特性。

拟合出Z i和X i的关系曲线，z=p1*X+p2。

代码部分
导出cadence仿真数据到matlab处理的ocean脚本程序：
openResults("/home/music/simulation/SIM_pre_amp1/spectre/schematic/psf")
selectResult('tran)
ocnPrint(?output
"/home/music/simulation/SIM_pre_amp1/spectre/schematic/psf/comp.txt" ?precision
2 ?numberNotation `none ?from 0.1e-6 ?to 16.1e-6 ?step 0.4e-6 v("/OUTP"))
offset仿真的第一段matlab代码：
xdata=-20:1:20;
x=load('J:\comp.txt');
ydata=[]; %ydata原来为空
x(:,1)=[]; %删除x中的第一列，为时间
x1=x; %将新的x记作x1
for i=1:41
y=sum(x1(i,:))/(1.8*50); %输出为1的概率（本实例进行了50次蒙特卡罗仿真）
ydata=[ydata y]; %每次存入新的y
end
plot (xdata,ydata);
axis([-20 20 0 1.05]);
offset仿真的第二段matlab代码：
v=sqrt(2)*erfinv(ydata(1:41)*2-1);
i=find(v>-3&v<3); %3sigma原则
[p,s]=polyfit(xdata(i), v(i),1); %对离散点进行拟合，1表示直线拟合
sigma=1/p(1); %标准差
mu=-p(2)/p(1); %平均值
figure(2);
plot(xdata(i),v(i),'.k',xdata(i),polyval(p,xdata(i)),'r');
axis([-15 15 -3 3]);
text(-4,2,sprintf('sigma=%2.2f mV \n mu=%3.2f uV',sigma,mu*1000));
更详细的情况请参见文档《A Methodology for the offset Simulation of Comparators》。

---西安电子科技大学。