第 18 卷第 1 期
2005 年 3 月
传感技术学报
CHINESE JOURNAL OF SENSORS AND ACTUATORS
Vol
.18
No
.1
Mar
. 2005
Design and Implementation of a Low Power Dissipation High
Accuracy CMOS Dynamic Comparator
ZHANG Wen
-
zhong
,
BAOxing
,
YAOSu
-
ying
,
LI Shu
-
ro ng
,
XUJiang
-
ta o
(
ASIC Design Cen t er Un iversi ty Ti an ji n
,
Tianjin
300072 ,
China
)
Abstract
:
A full differential dynamic co mparator is designed
.
It is a s witch ca pacito r circu it w hich co nsists o f the
pream plifier and dyn a mic latc h
.
Sampling and amplifying of the input signals can be achieved by preamplifier with the
control of four phase non
-
overlap clock
.
High g ain i mpro v es the accurac y o f th e c o mparator and p ositiv e feedback in
-
cr e a se s the s peed o f it
.
With analysis of the factors which cause offset
,
improving method based on layout design is pr
-
ese nte d
.
Analysis and simulation results indicate that the input dynamic range is
2
V
,
input offset voltage reduces to
3.5
mV
,8
bit resolution is achieved
,
and the pow er dissipation is
0.48
mW
.
Key words
:
dynamic co mparator
;
s witch ca pacito r
;
pipelined A D C
;
offset voltage
一种低功耗高精度
CMOS
动态比较器设计与实现
①
张文忠,包 兴,姚素英,李树荣,徐江涛
(天津大学专用集成电路设计中心 ,天津 300072)
摘要 :
设计了一种全差分动态比较器。比较器是前置放大器与动态锁存器组成的开关电容电路。在四相互不交
叠时钟控制下 ,前置放大器完成对输入信号采样、放大 ,高增益提高了比较器的精度 ,采用正反馈结构提高了比较
器的速度。文中分析了引起失调的原因 ,结合版图给出了减小失调的方法。分析和模拟结果表明比较器输入动态
范围为 2
V
,失调电压降低到 3.5
mV
,达到了 8
bit
精度要求 ,同时实现了 0.48
mW
的功耗。
关键词 :
动态比较器 ;开关电容 ;流水线
ADC
;失调电压
中图分类号 :
TN
79 ;
TP
212 文献标识码 :
A
文章编号 :1004 - 1699(2005)01 - 0132 - 04
流水线型的模数转换器(
ADC
) ,与其他
ADC
比较 ,具有高速、高分辨率、低功耗的优点 ,因此在
很多电子系统中得到了广泛应用。流水线
ADC
由
若干级子全并行
ADC
(
Sub
-
Flash ADC
)以流水线工
作方式完成对模拟输入的量化 ,
Sub
-
Flash ADC
内
部通过若干并联的比较器实现对本级输入的量化。
流水线
ADC
中比较器的性能 ,特别是速度、功耗、
输入失调电压对整个
ADC
的速度、功耗与精度产
生重要影响。适用于流水线
ADC
的动态比较器主
要有差分对比较器、阻抗驱动型比较器、电荷分配
型比较器
[1]
,但它们较大的功耗与输入失调电压限
制了只能在低分辨率的
Sub
-
Flash ADC
中应用 ,为
设计高分辨率流水线
ADC
只能采用更多级低分辨
率
Sub
-
Fla sh AD C
结构 ,这样既增加了设计难度 ,又
影响了流水线
ADC
的速度与精度。设计的动态比
较器 ,由前置放大器与动态比较器组成 ,实现了
0.48
mW
低功耗与 3.5
mV
低输入失调电压 ,可满
足四位及以上
Sub
-
Flash ADC
的精度要求。
1 流水线
ADC
中的
Flash AD C
所设计的 10
bit
20
MpS
流水线模数转换器为
CMOS
图像传感器处理电路 ,由四级分别为 4
bit
,3
bit
,3
bit
,3
bit
的
Sub
-
Flash ADC
完成量化功能。
①
收稿日期 :2004-09-10
基金项目 :天津市科委科技攻关基金项目(033183911)
作者简介 :张文忠(1979 - )男 ,硕士研究生 ,主要研究
CMOS
图像传感器处理电路 ,
zhangzt
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eyou
.
com
.