ADC中高速比较器的设计+文献综述(3)
第二章叙述了比较器的基本原理、各项指标及具体分类，主要对各目标参数之间的折衷关系进行了分析，为本论文比较器的设计提供了理论基础。
第三章阐述了比较器的改进方案。在传统比较器的基础上，针对失调电压、回馈噪声、速度及功耗等不同指标，分别提出了若干种改进方法，并根据设计要求，在其间选出最合适的方案。
第四章细述了本论文高速低功耗低回馈噪声比较器的详细设计过程。首先给出了各模块的具体设计过程及电路结构，并分析各个电路的非理想因素及解决方法，最后给出了用Cadence软件对比较器整体电路进行仿真的结果。
在这四章之后总结了本论文的研究成果，阐述了本论文的目的，设计电路的工艺条件以及最终比较器电路达到的性能指标。
最后依次为致谢和参考文献。
2 比较器性能结构概述
按照输入信号的类型划分，可以将比较器分为电压比较器和电流比较器。由于在通常所研究的都是电压比较器，因其应用范围更加广泛。电压比较器是将一个模拟电压信号和一个基准电压相比较，并由比较结果决定输出信号的电路。它的两路输入均为模拟信号，而输出则为二进制信号。
比较器被用于多种模拟电路中，它可作为模拟电路到数字电路的转换接口，还可用于波形转换等领域。在模数转换器中，比较器完成的是量化的过程，其速度、功耗、失调等性能参数，对ADC的速度和精度起着一定的决定作用，可见比较器的优劣直接影响着ADC的性能。
可以简单地用一个开环的运算放大器来实现比较器，但是运算放大器的输出需要比较长的稳定时间，造成了这种实现方式过慢的响应速度。尽管如此，常见比较器的电路结构与运算放大器还是基本相同的，为满足一定的性能指标，可在此电路基础上进行改进。也就是说，比较器的设计基本上可以从设计一个开环的放大器入手。它是一种非线性的模拟电路，也就是说比较器不属于单纯的模拟或者数字电路，它的输入和输出之间并不存在线性关系。比较器的表示符号也与运算放大器完全一致，即有同相和反相两个输入端，一个或两个输出端，见图2.1。
图2.1 比较器的符号
理想情况下，当比较器输入信号 VP＞VN时，输出为高电平 VOH；输入信号VP＜VN时，输出为低电平VOL。其中VP表示比较器的同相输入端电压，VN表示比较器的反相输入端电压。比较器在 VOH和VOL之间的转换是理想的，即输入改变ΔV引起输出状态改变，而ΔV趋于零，这意着比较器的增益无限大，如图2.2。比较器的增益定义为：
图2.2 理想比较器的传输特性曲线
由图中可以看出，当两输入端电压差为零时，输出结果将发生跳变，这意着比较器的增益无限大。在实际应用中，这种理想状况是不可能存在的。比较器的输出由低电平转换到高电平，或从高电平转换到低电平时，需要一定的时间，这决定了比较器的响应。而且，比较器的增益有限，因此能够引起输出发生改变的输入改变ΔV将不是零，有限增益比较器的传输曲线见图2.3。其中的VIH和VIL是输出分别达到上限和下限所必需的最小的输入变化量，这决定了比较器的精度。下面介绍比较器的非理想特性。
图2.3 有限增益比较器的传输特性曲线
2.1 比较器的性能参数分析
比较器的性能参数主要分为静态特性和动态特性。静态特性包括比较器的增益（Gain）、分辨率（Resolution）、输入失调电压（Offset）以及输入共模范围（ICMR）。动态特性包括比较器的传输延时时间（也称响应建立时间）（Propagation Delay Time）、最小输入转换速率，对于动态特性，要从大信号行为和小信号行为两方面进行分析。
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