papertime：比較器的討論-北極之美20110813.doc

“模擬 IC Workshop”每周日晚八點papertime QQ群：70151944比較器設計北極之美（20110813）北極之美-IC廈門(714434899)20:01:55比較器方面，就是比較兩個信號的輸入大小，我想這方面大家應該沒什么問題一般設計主要考慮時間，功耗，失調噪聲，回饋噪聲。它的功能是比較輸入端的信號差異，輸出以之對應的數值上離散的兩種信號之一，當Vin+Vin-時，比較器輸出為高電平（Voh）；當Vin+Vin-時，比較器輸出為低電平(Vol)；理想比較器的電路模型：輸出一個狀態(tài)，不過這是理想的狀態(tài)，可是在我們實際設計中，一般增益不可能無限大。再考慮失調下，那么模型Vos為輸入失調電壓，它被定義為：實際比較器輸出電壓為零時，輸入端所加的電壓。差分輸入電阻和電容，輸出電阻，共模輸入電阻，共模輸入電壓范圍這些參數在管子設計時也得考慮這是設計比較器最基本的一些常識那接下來將一下鎖存器的時間計算，目前比較器結構，大家有了解多啊zhuzhuDW(261905074)20:11:36無反饋放大器zhuzhuDW(261905074)20:11:53遲滯北極之美-IC廈門(714434899)20:12:22一般是四種，我目前了解的畢加索_W_D(41448363)20:12:41開關電容北極之美-IC廈門(714434899)20:12:46就是電壓型放大型比較器，鎖存比較器，開關電容比較器，預防大鎖存比較器啊目前在高速比較流行的是預防大鎖存比較器這是預防大器級，這個架構大家應該么什么問題吧空心菜_IC(115830685) 20:17:07這個和環(huán)形振蕩器的延遲單元一模一樣風之翼_W_D(1310465756) 20:17:45起什么作用呢？空心菜_IC(115830685) 20:18:15貌似倒相作用吧 加速北極之美-IC廈門(714434899) 20:18:33就是放大輸入電壓，加速這個算法也算對啊,小信號模型你們可以推下小信號增益就是gm1/(gm3-gm5)空心菜_IC(115830685) 20:21:32這個增益應該非常大，基本上很快飽和了，VO就是VI的反向整形了，對不？北極之美-IC廈門(714434899) 20:21:33這個不是鏡像，這是交叉耦合，當作負電阻Alvin_W_D(260872353) 20:22:13這個在SANSEN的書上介紹過，最上面的相當于是一個電阻，空心菜_IC(115830685) 20:22:15嗯 是負阻，和振蕩器是一個原理變態(tài)妖道_W_D(12219416) 20:22:21哦哦，negative gm cellAlvin_W_D(260872353) 20:23:05可能得到很高的增益北極之美-IC廈門(714434899) 20:23:09就是直接調整M3和M5就可以調到很高的增益啊變態(tài)妖道_W_D(12219416) 20:23:14貌似是為了得到高增益北極之美-IC廈門(714434899) 20:23:17對的風之翼_W_D(1310465756) 20:23:23哦，知道了北極之美-IC廈門(714434899) 20:23:25就是為了得到高增益啊，其實你們要了解第一級的目的是什么啊夢&飛翔_W_D(576302026)20:24:04第一級就是放大作用吧北極之美-IC廈門(714434899)20:24:03北極之美-IC廈門(714434899)20:24:12對啊空心菜_IC(115830685)20:24:28第一級是加速和緩存？兩個作用北極之美-IC廈門(714434899)20:24:33但是也要保證很大的帶寬曬不_S(544854106)20:24:40要很大的輸入電阻，對吧?北極之美-IC廈門(714434899)20:25:06所以一般要接副電阻結構即可以保證增益，也可以獲得很大帶寬 變態(tài)妖道_W_D(12219416)20:25:36這種結構為什么能得到高帶寬？北極之美-IC廈門(714434899)20:25:34帶寬大了，時間常數就小啊,就是3db,一般也是響應時間要盡量小，就是響應要快啊zhuzhuDW(261905074)20:26:27voh和vol階躍響應的幅度為啥不一樣呢變態(tài)妖道_W_D(12219416)20:27:36能得到高帶寬是因為輸出阻抗很小，所以輸出電流很大嗎？北極之美-IC廈門(714434899)20:27:37那個比較器輸出一般是一高一低啊風之翼_W_D(1310465756)20:28:01大家一個一個問問題比較好,解答了一個，再問下一個PS(大家記得問題一個個來，方便你我他)變態(tài)妖道_W_D(12219416)20:29:13我先排上隊，我的問題是這種結構為什么能得到高帶寬 半成品_W_L(240868083)20:29:27可以解釋下著個圖嗎北極之美-IC廈門(714434899)20:29:41這個就是比較器差分輸出啊北極之美-IC廈門(714434899)20:29:52我們先看這個圖，這個圖，大家看的懂嗎輕風_s(305999073)20:30:41這個圖的功能是什么？zhuzhuDW(261905074)20:30:49鎖存吧變態(tài)妖道_W_D(12219416)20:30:54輸入從哪里來的？畢加索_W_D(41448363)20:30:52等下看下zhuzhuDW(261905074)20:31:27用開關，輸入后斷掉就可以自鎖存吧？北極之美-IC廈門(714434899)20:31:28這是兩個反向器首尾相接啊。PS（回答上面提出的問題）問題：用開關，輸入后斷掉就可以自鎖存吧？回答：對的zhuzhuDW(261905074)20:32:52這個用來做比較器的輸出級？ 北極之美-IC廈門(714434899)20:33:06等下，我找個圖啊程(83574805)20:33:48最簡單的鎖存器北極之美-IC廈門(714434899)20:35:03就是這種鎖存器；一般要等中間的開關斷開，才開始再生階段啊空心菜_IC(115830685)20:35:43注入鎖定？北極之美-IC廈門(714434899)20:36:07在復位階段，差分輸出就是vol就是0,輸入端也是輸出端輕風_s(305999073)20:36:35對latch的電平有什么要求的嗎北極之美-IC廈門(714434899)20:37:06一般就是時鐘電平,這個沒什么特別要求啊變態(tài)妖道_W_D(12219416)20:37:21數字電平北極之美-IC廈門(714434899)20:37:40今天我們這邊就不說這個啊變態(tài)妖道_W_D(12219416)20:38:01那這個是比較器的核心部分嗎？北極之美-IC廈門(714434899)20:38:07是的zhuzhuDW(261905074)20:38:36這個鎖存器的名稱是啥北極之美-IC廈門(714434899)20:38:46然后在輸出端接一個反向器就可以，這是一般共用的電路啊,就是鎖存器zhuzhuDW(261905074)20:38:57哦變態(tài)妖道_W_D(12219416)20:39:02這個就是典型的鎖存器吧北極之美-IC廈門(714434899)20:39:01沒什么特別名稱前面大家都聽懂沒；接下來解釋一下這個圖；在鎖存器開關管關的階段，就是復位階段，那么輸出就0，就是VOL，也意味著鎖存器輸入電壓也0。這個圖主要說明是比較器的延時時間變態(tài)妖道_W_D(12219416)20:42:25Vx那一點是不是有特別意義？北極之美-IC廈門(714434899)20:43:36預防大器就是把電壓放大一定值VX，然后再生階段開始時，就是鎖存器初始電壓，這樣鎖存器時間就是vx點到voh的時間變態(tài)妖道_W_D(12219416)20:44:16預放大器本身的延時沒有算進去？北極之美-IC廈門(714434899)20:44:17要算的，VX就是要使得t1和t2達到最小變態(tài)妖道_W_D(12219416)20:45:23t1是預放大器本身的延時？zhuzhuDW(261905074)20:45:22vol是下面那條曲線？北極之美-IC廈門(714434899)20:45:25是的風之翼_W_D(1310465756)20:45:28t1和t2不相等嗎？變態(tài)妖道_W_D(12219416)20:45:47t1好像是取決于預放大器北極之美-IC廈門(714434899)20:46:06t1是預放大器延遲時間變態(tài)妖道_W_D(12219416)20:46:21明白，現(xiàn)實中t1應該是比t2短的吧？北極之美-IC廈門(714434899)20:46:47預防大器，如果你們要考慮寄生電容，就是簡單一階模型變態(tài)妖道_W_D(12219416)20:46:51預放大器延時比鎖存器還長嗎？北極之美-IC廈門(714434899)20:47:05這個你設計時要考慮的變態(tài)妖道_W_D(12219416)20:47:13是的，寄生電容很重要風之翼_W_D(1310465756)20:47:30Vol為什么不是0呢？變態(tài)妖道_W_D(12219416)20:47:48Vol是0zhuzhuDW(261905074)20:47:57那這兩條曲線表示啥？變態(tài)妖道_W_D(12219416)20:48:18曲線應該是輸入電壓吧，說錯了，輸出電壓北極之美-IC廈門(714434899)20:48:27表示預防大器和鎖存器響應曲線啊 夢&飛翔_W_D(576302026)20:48:55那最先上升的那條曲線應該是要降到0啊，一個上升到最高，一個下降到最低北極之美-IC廈門(714434899)20:49:43NO，表示預防大器和鎖存器響應曲線啊，你在仔細看下圖變態(tài)妖道_W_D(12219416)20:50:40兩條曲線都是輸出電壓從低變到高的情況吧北極之美-IC廈門(714434899)20:49:43比較器一般由預防大器和鎖存器構成，那么時間是兩個時間相加，那么如何使他們總時間最小夢&飛翔_W_D(576302026)20:51:08鎖存器最后的輸出應該就是一個最高一個最低的吧，那這兩條響應曲線也應該是這種趨勢才對啊。鎖存器最后的輸出應該就是一個最高一個最低的吧。在圖上沒看出來啊北極之美-IC廈門(714434899)20:51:50曲線表示差分輸出，這兩條曲線分別表示預防大器和鎖存器響應曲線啊變態(tài)妖道_W_D(12219416)20:52:35兩條都是比較器輸出從低變到高的，從高變到低的這圖上沒畫吧。如果預放大器增益很大，t2會變小，但t1可能會變大，是這樣嗎？北極之美-IC廈門(714434899)20:57:23這個是折中問題，就是如何讓兩者取最小值變態(tài)妖道_W_D(12219416)20:57:41是啊北極之美-IC廈門(714434899)20:58:09那接下來我把鎖存器的公式推導發(fā)給大家看一下夢&飛翔_W_D(576302026)20:58:26T1應該是跟放大器的帶寬有關系吧，不是跟增益的吧北極之美-IC廈門(714434899)20:58:26這是小信號模型，T1應該是跟放大器的帶寬有關系北極之美-IC廈門(714434899)20:58:45對的北極之美-IC廈門(714434899)20:58:56我前面也講過，就是帶寬要大的原因R1：節(jié)點1對地電阻；R2：節(jié)點2對地電阻；C1：節(jié)點1對地電容；C2：節(jié)點2對地電容；Vo1/s：是vo1的初值，且為階躍信號；Vo2/s：是vo2的初值，且為階躍信號；這是公式,大家有空可以推導下。最后的結論是這個,這是鎖存器時間計算。大家還有什么問題沒,不然我今天就講這些啊。有關失調電壓這方面，大家可以網上查資料，一般是針對輸入管子設計比較大些變態(tài)妖道_W_D(12219416) 21:03:14我想問下預放大器采用那種結構在帶寬方面比傳統(tǒng)結構要好嗎？如果是的話，為什么會好？zhuzhuDW(261905074)21:03:30deltavot為何和vi成指數關系，是從上面兩個公式推出的嗎北極之美-IC廈門(714434899)21:03:44是的，預放大器采用那種結構在帶寬方面比傳統(tǒng)結構要好嗎。你是指那個結構？變態(tài)妖道_W_D(12219416)21:04:17是負電阻負載的那種結構，不完全是吧，每種結構輸出阻抗都不一樣的。這是由結構決定的夢&飛翔_W_D(576302026)21:09:50帶寬是Gm1/cl，跟輸出電流沒有關系，輸出電流只決定擺率變態(tài)妖道_W_D(12219416)21:10:14我想想北京-goodview-wrdl(397946064)21:10:24gm1跟輸出電流有關吧apy_E(229790768)21:10:25電流跟帶寬有關系吧夢&飛翔_W_D(576302026)21:10:40gm1跟輸入管的電流有關北京-goodview-wrdl(397946064)21:11:06電流大，所以充放電快，所以速度高，帶寬大噻變態(tài)妖道_W_D(12219416)21:11:18我也是這么想的夢&飛翔_W_D(576302026)21:11:28當然尾電流管電流大輸入管的電流也大，反正就是差分輸入管的跨導北極之美-IC廈門(714434899)21:11:36電流一般針對大信號模型北京-goodview-wrdl(397946064)21:11:36這是用于那里的比較器啊北極之美-IC廈門(714434899)21:12:41靜態(tài)電流一般還是跟功耗要求有關系啊夢&飛翔_W_D(576302026)21:12:49