新型浮栅MOS单管动态比较器设计

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３期余宁梅等：新型浮栅ＭＯＳ单管动态比较器设计４３７２流片测试
电路经优化设计和版图绘制，芯片占用面积为
９９ｐｍ×２９．５ｐｍ。

用ｃｈａｒｔｅｄ０．３５ｐｍ工艺流片的显
微照片如图６（ａ）标注部分，芯片封装与测试电路板
见图６（ｂ）。

图６比较器显微照及封装照：（ａ）芯片显微照片；（ｂ）芯片封装照片
Ｆｉｇ．６Ｃｈｉｐａｎｄｐａｃｋａｇｅｄｐｈｏｔｏｏｆｃｏｍｐａｒａｔｏｒ：（ａ）Ｃｈｉｐｐｈｏｔｏｏｆｔｈｅｃｈｉｐ；（ｂ）Ｐａｃｋａｇｅｄｐｉｃｔｕｒｅｏｆ
ｔｈｅｃｈｉｐ
测试时钟是用Ｖｅｒｉｌｏｇ编写代码烧写在开发板生成的，保证了各时序的严格对应。

取浮栅偏置ｙ‰＝０．７５Ｖ，电源电压ｙＤＤ＝３．３Ｖ，参考电压Ｖｒｅｆ从０～２Ｖ间任意取值与反复调节输入各电压进行比较、测试。

为了观测方便，以ＳＷ。

控制时钟和比较器输出结果作对比，可直观地得到能够反映输入电压相对于参考电压大小的两种输出结果，如图７（ａ）、（ｂ）中荧光屏下方波形。

改变开关的控制时钟，测试其串行比较速度。

在ＳＷ。

时钟最高频率为５ＭＨｚ时，仍有正确的比较功能，此情况下，平均功耗为２．８ｍＷ。

改变两比较电压的差值，得到最小分辨压差ＡＶ＝８６ｍＶ。

图７测试波形图：（ａ）ｕ。

＜ｙ。

ｆ时测试结果；（ｂ）“＞ｙ耐时测试结果
Ｆｉｇ．７ｄｉａｇｒａｍｓｏｆｔｅｓｔｗａｖｅ：（ａ）Ｔｅｓｔｗａｖｅｉｎｔｈｅｃａｓｅｏｆｙ．山＜ｙ耐；（ｂ）ＴｅｓｔｗａｖｅｉｎｔｈｅｃａｓｅｏｆＶｉｎ＞
ｙ耐
３结论
浮栅ＭＯＳ单管比较器是以浮栅电荷的保持特性为理论基础，按照分时串行输入电压的方式进行比较运算。

输出电平的跳变是取决于输入电压相对于参考电压的大小来控制浮栅管的通断，以决定输出电容与源极电容是否进行电荷再分配来实现的。

电路经前、后仿真，并采用ｃｈａｒｔｅｄ０。

３５弘ｍＣＭＯＳ工艺流片，最终芯片面积约为０．００３ｍｍ２。

测试结果表明，电路功能正确，仿真与芯片实测数据吻合；比较一次时间为０．４ｐｓ，平均功耗为２．８ｍｗ，输入压差为８６ｍＶ，输出跳变，大大小于ＭＯＳ的管阈值。

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顾小卫（ＧＵＸｉａｏｗｅｉ）男，１９８０年８月
出生于江苏省南通市，电子科技大学物
理电子学院８６３强辐射重点实验室硕博
连读生，主要研究方向为微波器件、气体
放电。

蒙林（ＭＥＮＧＬｉｎ）男，１９６４年１１月出生于广西，电子科技大学教授，博导，国家“８６３”高技术主题专家组成员、中国电子学会高级会员、中国电子学会青年工作委员会副主任委员等，在国内外重要学术刊物及国内外学术会议上上发表了学术论文三十余篇，获得部级科技进步奖两项，省部级学术（技术）鉴定四项，长期从事高功率微波的研究工作。

孙宜琴（ＳＵＮＹｉｑｉｎ）女，１９８１年８月出生于江苏省南通市，电子科技大学物理电子学院应用物理研究所在读硕士，
主要研究方向无源器件。

万方数据。