改进型甲乙类比较器设计：高精度低功耗的σ-ΔADC关键组件

本文主要讨论的是电路描述与工作原理，聚焦在ni-xnet数据配置中的比较器设计，特别是针对模拟集成电路中的关键模块——比较器。比较器是ADC（模拟到数字转换器）和DAC（数字到模拟转换器）中的核心组件，因其在信号处理中的重要作用而备受关注。文中提到的几种比较器结构包括静态锁存比较器、甲乙类锁存比较器和动态锁存比较器。 静态锁存比较器尽管功耗大、速度慢，但噪声较小；甲乙类锁存比较器虽然整体功耗较低，但速度较快但回踢噪声较大；而动态锁存比较器则具有最低功耗，但失调电压和回踢噪声问题较为突出。作者在此基础上，提出了改进型甲乙类锁存比较器，通过理论分析和优化设计，着重于减小回踢噪声，目标是提高灵敏度、降低功耗，并保持较高的工作速度。 电路结构图4.22展示了作者设计的预运放一锁存比较器，使用了NMOS和CMOS开关的组合，以实现高效能的电路。文章详细阐述了Σ-ΔADC（Σ-差分模数转换器）的重要性和系统指标，包括动态特性（如信噪比、动态范围等）和静态特性（如积分非线性、微分非线性），这些指标对于评估ADC的性能至关重要。 Σ-ΔADC通过过采样、噪声整形和数字滤波技术，显著提高了精度和降低功耗，但面临着兼顾高速度的挑战。文章深入研究了模拟调制器的设计，强调了非理想因素的量化分析，例如运放的直流增益限制、带宽和摆率、输出幅度限制、开关非线性、时钟抖动和采样电容的热噪声等，这些都是设计过程中需要考虑的关键因素。 本文的模拟调制器采用2阶单环多位结构，并结合优化的前馈和反馈系数，以实现高精度ADC。4位量化器的应用有助于减少量化噪声，而自举开关结合新型时钟馈通补偿技术则进一步改善了输入级采样开关非线性带来的影响，提升了系统的动态性能。设计中还特别强调了高增益运算放大器的选择，采用两级结构，以确保在窄信号带下仍能达到高精度。 本文深入探讨了比较器在ni-xnet数据配置中的应用，以及如何通过优化设计提升Σ-ΔADC的性能，尤其在高速、高精度和低功耗方面进行了细致的探讨和实践。