应用于流水线型折叠内插模数转换器的比较器设计

CMOS比较器论文 系统级模型论文
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为了适应模数转换器高速、高精度、低功耗的发展需求,设计一款满足模数转换器应用需求的比较器成为了一个研究热点。基于预放大-锁存理论,本文设计了一款应用于高速流水线型折叠内插模数转换器的CMOS比较器。该比较器由具有分布式T/H电路的前置预放大器,以及以反相器首尾连接构成的双稳态结构作为核心的动态锁存器组成。前置预放大器采用正负电阻并联作为负载,使得运放在获得大的带宽的同时达到较高的增益,从而有效提高比较器的速度,并且降低比较器输入失调电压。为了指导实际电路设计,本文使用MATLAB/SIMULINK软件平台搭建了比较器系统级模型,对比较器的失调进行了定性和定量分析,并通过蒙特卡洛仿真分析进行了验证,实现了动态锁存器失调的优化设计。该比较器基于SMIC0.18μm1P6M1.8V混合信号CMOS设计实现,采用Cadence Spectre仿真软件进行了仿真验证。结果表明,该比较器满足高速流水线型折叠内插模数转换器的应用要求,它的最坏传输延时为610ps,输入失调电压为14.1848mV,整个比较器正常工作时的平均功耗为0.2829mW。
摘要第3-4页
Abstract第4页
第一章 绪论第7-11页
    1.1 研究背景第7-8页
    1.2 比较器发展历程第8-9页
    1.3 论文主要工作第9-11页
第二章 比较器基本理论第11-23页
    2.1 比较器原理第11-12页
    2.2 比较器主要性能参数第12-13页
    2.3 比较器电路结构与分析第13-20页
        2.3.1 开环比较器第13-14页
        2.3.2 迟滞比较器第14-16页
        2.3.3 离散时间比较器第16-19页
        2.3.4 各种典型比较器的性能比较第19-20页
    2.4 比较器的应用范畴第20-22页
    2.5 本章小结第22-23页
第三章 比较器设计第23-45页
    3.1 比较器结构的选择第23-25页
        3.1.1 预放大-锁存结构比较器原理第23-25页
        3.1.2 预放大-锁存比较器的实现结构第25页
    3.2 预放大器的设计第25-31页
        3.2.1 前置预放大器的选择第25-26页
        3.2.2 前置预放大器的设计与建模第26-29页
        3.2.3 前置预放大器的电路仿真第29-31页
    3.3 锁存器的设计第31-40页
        3.3.1 锁存器的选择第31-34页
        3.3.2 动态锁存器分析与建模第34-37页
        3.3.3 动态锁存器噪声消除技术第37-40页
        3.3.4 动态锁存器仿真第40页
    3.4 比较器输出级第40-41页
    3.5 比较器系统级模型第41-43页
    3.6 本章小结第43-45页
第四章 比较器的失调分析与优化第45-57页
    4.1 模拟电路的失调来源第45-46页
    4.2 比较器失调消除技术第46-48页
    4.3 比较器失调分析第48-53页
        4.3.1 前置预放大器的失调分析第48-49页
        4.3.2 动态锁存器失调分析第49-53页
    4.4 比较器失调优化及仿真验证第53-56页
        4.4.1 前置预放大器失调优化第53-54页
        4.4.2 动态锁存器失调优化第54-56页
    4.5 本章小结第56-57页
第五章 比较器仿真及结论第57-61页
    5.1 比较器电路的仿真第57-60页
        5.1.1 比较器功能仿真第57-58页
        5.1.2 比较器性能仿真第58-60页
    5.2 本章小结第60-61页
第六章 结束语第61-63页
致谢第63-65页
参考文献第65-69页
研究成果第69-70页
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