SAR ADC设计19:高速高精度比较器
高速高精度比较器:高速
高速来自于运放和LATCH不同的时域响应相结合,合理分工,运放负责放大小信号到Vx,LATCH放大大信号这样可以减小t1和t2之间的时间,达到高速。
高精度来自于高增益。
高速高精度比较器:高精度
LATCH 的 Offset 和 Noise 都很大,需要一个高增益的前置运放将其衰减等效到输入端。同时LATCH需要输入一个大信号,也需要一个高增益的放大器(过小的信号使latch花费较长的时间处理,可能还会出现亚稳态)
单级放大器增益大带宽就小,所以需要多级级联,保证高增益的同时还有高带宽,代价是功耗。
高增益的隐患:①高增益容易使Pre-AMP输出饱和,②放大Pre-AMP的Offset。
运放失调电压消除技术:OOS
简单解释: (C1左极板结Vout,右极板接Vcm)
Offset消除阶段:(S1=S2=1,S3=0)信号断开,C1C2左极板电压差A*Vos,右极板接到Vcm;
信号放大阶段:(S1=S2=0)此时,INP/N2(C1C2右极板)成为高阻节点,电荷守恒。看上文。
(相当于右极板压差比左极板压差低了A*Vos,当(S3=1)信号输入时,C1C2左极板为混了A*Vos的OP输出,电荷守恒传到右极板刚好抵消掉右极板低的A*Vos。最后输出是A*(INP-INN))这样理解不太对,但是方便。
运放失调电压消除技术:OOS时序和级联
OOS的优缺点:
优点:前置比较器的失调电压可以完全消除
缺点:如果前置放大电路的增益很大,输出失调存储AVOs就会容易使输出饱和,产生非线性的失真,因此单级运放增益不宜过高。
举例
运放失调电压消除技术:IOS
简单说明:
Offset消除阶段:S3/S4闭合,OUTP - OUTN = (-A)*(INP - INN)
OUTP = Vos + INPX , OUTN = INNX ,带入上式可得:OUTP - OUTN = Vos*A/(A+1)
信号放大周期:S1-S4全部打开,信号输入,OP输入端电荷守恒,没看懂。
运放失调电压消除技术:IOS时序和级联
IOS的优缺点:
优点:失调A*Vos/(A+1)储存在输入电容上,运放输出不会饱和
缺点:前置比较器的失调电压不能完全消除,残存失调为Vos/(A+1)
举例:
高速高精度比较器设计流程
设计指标:
增益:
带宽:
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