一种高精度动态CMOS比较器的设计与研制
高速CMOS钟控比较器的设计
ｐ ｗｅ ｕ ｐｙ Ｗａ ｉ ｌ ｔｄ ｂ ｐｃ ．Ｔｈ ｅ ｕｔ ｆｓｍｕ ａｉｎ ｓ ｏ ｔａ ｔｃ ｎ ａ ｈ ｅ ｅａｒ ｓ ｌ ｔ ｎ ｏ ． ｏ ｒ ｓ ｐ ｌ ｓ ｓｍｕａｅ ｙ Ｈｓ ｉｅ ｅｒ ｓ ｌｓｏ ｉ ｌ ｔ ｈ ｗ ｔｉ ａ ｃ ｉｖ ｅ ｏｕｉ ｆ０ ３ ｍＶ ｔａ５ ０ ｏ ｈ ｏ ａ ０ ＭＨｚｃ ｏ ｋ ｒ ｔ ｌｃ ａｅ，ａ ｄ ｔ ｅｐ ｗｅ ｏ ｓ ｍｐ ｉｎ ｉ ｎｙ ２ ． ｘ ．Ｔ ｅ ｃｒｕ ｔｃ ｎ ｂ ｓ ｄ ｉ ｇ ｓ ｅ ｄ Ｆｌ ｈ ＡＤＣ ｄ ｓｇ ． ｎ ｈ ｏ ｒｃ ｎ ｕ ｔ ｓｏ ｌ ６ ６ ｌ ｏ Ｗ ｈ ｉｃ ｉ ａ ｅ ｕ ｅ ｎｈｉｈ—ｐ ｅ ａ ｓ ｅｉ ｎ
Ａｂｓｒ ｃ ： Ｂ ｓ ｄ ｏ ｒ ａ ｌ ｅ —ａｃ ｈ ｏ ｙ．ａｈ ｇ ｓ ｅ ｄ ｃｏ ｋ ｄ ｃ ｍｐ ｒｔｒｗａ ｅ ｉｎ ｄ．Ｉ ｃ ｎ ｉｔ ｆａ ｐ ｅ ｍｐ ｉ ｔ ａ ｔ ａ ｅ ｎ ｐ ｅ ｍｐ ｉ ｒｌｔｈ ｔ ｅ ｒ ｉ ｆ ｉｈ－ｐ ｅ ｌ ｃ ｅ ｏ ａａｏ ｓｄ ｓｇ ｅ ｔ ｏ ｓｓｓｏ ｒａ ｌ—
ｉ ｆ ｒ，ａ ｄ ｃｓｏ ｉｃ ｉ ａ ｄ ｏ ｔｕ ｕ ｆｒ ａ ｅ ｎ０． ８ Ｉｍ ＭＩ ｅ ｅ ｉｉｎ ｃｒ ｕ ｔ ｎ ｕ ｐ ｔｂ ｆｅ ．Ｂ ｓ ｄ ｏ １ ｘ Ｓ Ｃ ＣＭＯＳ ｐ ｃ ｓ ｈ ｏ ａ ａｏ ｉｃ ｉ ｗｉ ． ｒ ｅ ｓ，ｔ ｅ ｃ ｍｐ ｒ ｔｒｃｒｕ ｔ ｔ ａ １ ８ Ｖ ｏ ｈ
cmos电压比较器工作原理
cmos电压比较器工作原理CMOS电压比较器作为一种常见的电子电路元件，广泛应用于模拟电路和数字电路中。
它主要用于比较两个电压信号的大小，并根据比较结果产生输出。
本文将详细介绍CMOS电压比较器的工作原理，从输入端、比较器电路、输出以及工作过程等方面加以说明，以帮助读者更好地理解和应用CMOS电压比较器。
一、输入端：CMOS电压比较器的输入端主要包括正向输入端（+IN）和反向输入端（-IN）。
+IN和-IN分别接收待比较的两个电压信号。
在比较器工作过程中，电压信号较大的输入端通常被连接为正向输入端，而电压信号较小的输入端则连接为反向输入端。
比较器根据这两个输入端的电压差异来判断两个输入信号的大小。
二、比较器电路：CMOS电压比较器的核心是比较器电路，它根据输入信号的电压差异来产生输出结果。
比较器电路一般由多个晶体管和电阻器组成。
例如，一个常见的CMOS电压比较器电路是由两个互补MOS（CMOS）晶体管构成，分别是P型MOS晶体管和N型MOS晶体管。
这两个晶体管通过控制电压的变化来实现电压比较和输出的切换。
CMOS电压比较器的输出主要有两种状态，即高电平和低电平。
输出根据输入信号的电压差异来切换状态。
当+IN电压大于-IN电压时，输出为高电平；当+IN电压小于-IN电压时，输出为低电平。
输出信号可被进一步使用于数字电路中的逻辑电路或模拟电路中的信号处理。
假设我们有一个CMOS电压比较器，输入端的+IN接收一个电压信号Vin=3V，而-IN接收一个电压信号Vin'=2V。
在这种情况下，比较器电路将根据这两个输入信号的差异来产生输出。
由于Vin大于Vin'，所以比较器的输出为高电平。
如果Vin=2V，Vin'=3V，那么比较器的输出将会是低电平。
四、工作过程：CMOS电压比较器的工作过程可以分为下述几个步骤：1.输入阶段：输入信号通过正向和反向输入端输入到比较器电路中。
2.比较阶段：比较器电路根据输入信号的电压差异进行比较，并判断电压的大小关系。
cmos比较器原理
cmos比较器原理
CMOS比较器是一种电路器件，用于比较两个电压的大小，
并输出其比较结果。
其原理是基于CMOS技术，使用MOSFET（金属-氧化物半导体场效应晶体管）作为开关。
CMOS比较器通常由一个或多个差分对和输出级组成。
在一个典型的CMOS比较器中，差分对由两个高阻抗输入的MOSFET组成，一个作为正输入，一个作为负输入。
当输入
电压中的一个大于另一个时，相应的MOSFET导通，将电荷
传递到输出级。
输出级由两个CMOS反向驱动的晶体管组成，一个在正电压上驱动，另一个在负电压上驱动。
这些反向驱动的晶体管将电荷从输入级传递到电路输出，产生一个高电平或低电平的输出电压。
当两个输入电压相等时，差分对中的两个MOSFET都处于相
反的导通状态，输出级中没有电荷传递，输出电压保持不变。
而当一个输入电压大于另一个电压时，差分对中相应的MOSFET会导通，将电荷传递到输出级，输出电压发生变化。
输出电压的变化可以通过反馈电路来增强，并改善比较器的性能。
CMOS比较器具有低功耗、高转换速度和较大的输入电阻等
优点，使其在数字电路中得到广泛应用。
它常用于模数转换、电压级移位和逻辑控制等领域。
由于CMOS比较器不需要额
外的功耗，它在电池供电等低电源电压条件下的应用非常适合。
cmos电压比较器工作原理
cmos电压比较器工作原理CMOS电压比较器是一种常用的电子器件，它可以将两个输入电压进行比较，并输出相应的逻辑信号。
本文将简要介绍CMOS电压比较器的工作原理。
CMOS电压比较器由两个互补的MOS管组成，通常为n型和p型MOS管。
其中n型MOS管通常被称为NMOS管，p型MOS管则被称为PMOS管。
这两个MOS管的控制端一般用一个差分输入电路来形成，分别对应输入电压的正和负端。
CMOS电压比较器通常由以下三个部分组成：差分输入电路、比较器和输出电路。
首先是差分输入电路。
它由两个输入晶体管和一个负反馈电路组成。
输入电压通过差分输入电路被分成正、负两支，正输入端和负输入端分别与输入电压的正负端相连。
正负两支输入电压的大小决定了输入电压的大小和极性。
接下来是比较器。
比较器是用来将输入电压转换为输出电压的核心部分。
通常情况下，比较器由两个互补MOS管构成。
输入电压经过差分输入电路后，相应的信号被传递到互补MOS 管。
当输入电压的正支大于负支时，NMOS管将被打开，PMOS管将被关闭；反之，当输入电压的负支大于正支时，NMOS管将被关闭，PMOS管将被打开。
因此，比较器将输入电压的大小和极性转换为了不同的管路状态。
最后是输出电路。
输出电路用于提取和输出比较器的输出信号。
输出电路通常由一个或多个电晶体管组成，它们的工作状态与比较器的输出信号相关联。
比如，当开关管为导通状态时，输出电压为高电平；相反，当开关管为截止状态时，输出电压为低电平。
总的来说，CMOS电压比较器利用差分输入电路将输入电压的大小和极性转换为互补MOS管的不同状态。
这样，它可以非常快速地将输入电压的信息转换为输出电压信号，并输出给后续电路进行处理。
CMOS电压比较器在数字电路和模拟电路中广泛应用，比如在模数转换器、自适应滤波器和通信系统中。
需要注意的是，本文所列出的是CMOS电压比较器的基本工作原理，实际的电路中可能还会包含其他的电路元件或功能模块，以实现更精确的比较和输出。
高速高精度比较器设计
高速高精度比较器设计
孙宇凯;王尧;王梅梅
【期刊名称】《智能城市应用》
【年(卷),期】2022(5)1
【摘要】随着通讯、视频、声纳等技术发展的越来越快,超高速模数转换器(ADC)的设计也日益重要。
全并行结构(Full Flash)ADC作为首选结构,被应用于超高速中精度ADC。
比较器作为Flash ADC中的重要组成部分,其速度、功耗和噪声决定了ADC的速度、精度和功耗。
文中基于预放大再生锁存理论,基于65nm工艺,设计了一种工作在1GHz时钟周期下的超高速CMOS比较器电路,采用电荷存储失调校准技术使得失调电压15小于5.7mV,并采用可再生latch加速比较器输出电压翻转,可以在一个1GHz时钟周期内完成比较,分辨率在0.3mV左右。
【总页数】4页(P95-98)
【作者】孙宇凯;王尧;王梅梅
【作者单位】中华通信系统有限责任公司河北分公司
【正文语种】中文
【中图分类】TN47
【相关文献】
1.一种用于ADC电路的高速高精度比较器设计
2.ZJ03高速高精度锁定电压比较器的设计
3.高速高精度钟控比较器的设计
4.高速高精度比较器的设计
5.一种高速高精度比较器的设计
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
cmos运算放大器和比较器的设计及应用
cmos运算放大器和比较器的设计及应用CMOS运算放大器和比较器是集成电路中常见的两种功能模块，它们在电子设备中的应用非常广泛。
本文将介绍CMOS运算放大器和比较器的设计原理和应用。
我们先来了解一下CMOS运算放大器。
CMOS运算放大器是一种基于互补金属氧化物半导体（CMOS）技术的放大器，它采用了互补对称的MOS管结构，具有低功耗、高增益、高输入阻抗和良好的共模抑制能力等优点。
CMOS运算放大器通常由差分放大电路和输出级组成。
差分放大电路是CMOS运算放大器的核心部分，它由两个互补对称的差分对（Differential Pair）和负反馈电路组成。
差分放大电路的输入信号通过差分对进行放大，然后经过负反馈电路进行稳定和控制。
通过调整差分对的工作电流和电压偏置，可以实现不同的放大倍数和频率响应。
CMOS运算放大器的应用非常广泛，主要包括模拟信号放大、滤波器设计、电压比较器、ADC/DAC等。
在模拟信号放大方面，CMOS运算放大器可以用于音频放大器、视频放大器、传感器信号放大等。
在滤波器设计方面，CMOS运算放大器可以用于实现低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器等。
在电压比较器方面，CMOS 运算放大器可以用于比较两个电压大小并输出高低电平信号。
在ADC/DAC方面，CMOS运算放大器可以用于模拟信号的采样和转换。
接下来，我们来了解一下CMOS比较器。
CMOS比较器是一种用于比较两个电压大小的电路，它的输出是一个数字信号，表示两个输入信号的大小关系。
CMOS比较器通常由差分放大电路和输出级组成。
差分放大电路是CMOS比较器的核心部分，它由两个互补对和负反馈电路组成。
差分放大电路的输入信号通过差分对进行放大，然后经过负反馈电路进行稳定和控制。
通过调整差分对的工作电流和电压偏置，可以实现不同的比较阈值和响应时间。
CMOS比较器的应用非常广泛，主要包括电压比较、模拟信号判别、开关控制等。
在电压比较方面，CMOS比较器可以用于比较两个电压的大小并输出高低电平信号。
344000 华中科技大学电子科学与技术系,4300742 TFF
超高速CMOS动态负载分频器设计及研究邓文娟1 雷鑑铭2 朱兆优1（东华理工大学电子与机械工程学院，3440001 华中科技大学电子科学与技术系，4300742）摘要：在比较反转触发器（TFF）的各种结构的基础上，给出了一种单时钟信号控制实现超高速分频的电路结构，以及具体设计过程。
分频器使用动态负载，输出两路互补信号。
采用SMIC 0.18ｕm 1P6M CMOS工艺，在电源电压为1.8 V的情况下，仿真实现了工作速度10 GHz(可工作频率范围为1～13.5 GHz)、功耗仅为3.1 mW的二分频器，可用于超高速锁相环、时钟数据恢复设计中。
关键词：CMOS分频器；反转触发器；单时钟信号；动态负载。
中图分类号： TN4 文献标识码：ADesign and Research of Super-high Speed Dynamic Frequency dividerDENG Wen-juan1, LEI Jian-ming2，ZHU Zhao-you1(Department of Electronic & Mechanical Engineering, East China Institute of Technology,344000)1(Department of Electronic Science & Technology, Huazhong University of Science andTechnology, 430074)2Abstract: On the basis of comparing to each kind of structure of toggle flip-flop(TFF),a super-high speed frequency divider circuit structure and it’s specific design process is presented, which controlled by single clock signal to achieve. The divider output two channels of complementary signals, with dynamic load. Based on SMIC 0.18ｕm 1P6M CMOS, the device is simulated with software of Cadence-Spectre. Simulation shows that, with a 1.8V supply voltage, the frequency divider operates well in the frequency range from 1GHz to 13.5GHz, only 3.1mW power consumption.This frequency divider can be used to the circuit design of high speed p hase-locked loop and clock and data recovery。
一种高速高精度CMOS电流比较器
针对输入失调问题 ， 文献 ［］ ６ 提出 了一种补偿方法 。
可是这种方法虽然从一定程度上降低 了输入失调 ， 却 因为需要另加补偿 电路 ， 使得 比较器 的电路形式
变得复杂 ， 且引入了因调零而产生的延时。文献［］ ７ 报导的双输入结构的电流比较器 ， 在文献［］ ６ 的基础
上从一定程度上进一步 降低 了延时 ， 提高 了精度 。 然而， 比较器的偏置电路复杂且不对称 ， 该 容易受工
艺偏差影 响， 引起较大的输入失调。另外 ， 这个 比较 器的输入阻抗较大 ， 在输入电流变化较小时会产生 较大的延时 。针对 以上 电路 的缺点， 本文提出了一
Hale Waihona Puke 结构由文献［］ ５提出 ， 如图 １ 所示， 为简化起见 ， 面 后
省去了反相器 。它是将两个共源共栅 电流镜 的输 出
电流之差通过 Ｃ Ｓ ＭＯ 反相器 比较放大 ， 得到最后 的
维普资讯
第２ ９卷 第 ４期 ２０ ０ ６年 １ ２月
电 子 器 件
Ｃｈｎ ｓ ｏｒ ａ ｆＥｅ ｔｏ ｖｃｓ ｉｅ ｅＪ ｕｎ ｌｏ ｌｃｒｎ Ｄｅｉｅ
Ｖ０． ９ Ｎｏ． １２ ４ Ｄｅ ． ０ ６ ｃ２０
Ａ ｖ ｌＨｉ ｈ Ｓ ｅ ｄ ａ ｄ Ｈｉ ｈ Ａｃ ｕ ａ ｙ ＣＭ ＯＳ Ｃｕ ｒ ｎ ｍｐ ｒ ｔ ｒ Ｎｏ ｅ ｇ ｐ ｅ ｎ ｇ ｃ ｒ ｃ ｒ ｅ ｔＣｏ ａ ａ ｏ
ＥＥＡ ｏＣ： ５ ０ ２ ７ Ｄ
一
种高速高精度 Ｃ ＭＯ Ｓ电流 比较 器
柳娟娟 ， 冯全源
（ 西南交 通大学 微 电子研究所 ， 成都 ６０３ ） １０１
摘
要： 针对传统 电流 比较器速度慢， 精度低 等问题 ， 提出了一种新型 Ｃ Ｓ电流 比较器电路。我们采用 Ｃ Ｓ ＭＯ ＭＯ 工艺
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
种 高精度 动态 Ｃ ＭＯＳ比较器 ，采用 二级 差分 比较和 一级动 态 正反馈 ｌｔｈ结构实现 了高比较 精度 。预增益 和 Ｌ ｔｈ ａ ｃ ａｃ
级 的应 用 降低 了 功 耗 。设 计 中 充 分 考 虑 了 工 艺 离 散 性 和 使 用 环 境 温 度 与 电 源 变 化 的 影 响 ，保 证 了 成 品 率 和 电 路 在 变 化
工作环 境下性 能指标 的实现 。仿真 结果表 明 ，设计 的 高速 动态 比较器 Ｌ Ｂ （ ｅｓ Ｓｇ ｉ ｃｎ ｉ）为士 ．５ Ｓ Ｌ ａｔ ｉｎｆ ａ ｔ ｔ ｉ Ｂ ０１ ｍＶ，输入 动 态范 围为 Ｄ（ 为地 电压 ， Ｄ为 电源 电压 ） ，相应 于 ｌ ４位 比较精 度 。功耗 ６２ ｍＷ，工 作频率 ３６ ｚ ．８ ．ＭＨ 。电路
境 的适 应 能 力 。该 比较器 可 以应 用于 高 精 度模 数 转 换 器 中 ，实 现 １ ４位 以上 的模 数 转换 。
２ 比较 器 电路 结 构 设 计
图 ｌ 出一 两级 比较 器 的基 本 结构 ，包 括 一 级 差 分 比较 加 一级 反 示 相放 大 。采 用 差 分输 入 便 于 控 制 比较 器 跳 变 电压 的离 散性 ，使 之 对 工 艺和 电源 电压 的变 化 不敏 感 ，而 反 相级 则 补 偿 了差 分输 入 级增 益 低 的 缺 陷 ，对 输 出信 号 进 行放 大 。 这种 结 构 的 比较 器 增益 可 写为 ：
但 在 高 速 高 精 度 的应 用 场 合 ，如 本 文设 计 的 用 于 ｌ 精 度 的 Ａ／ 转 换 器 中 ，由于 要 综 合 考虑 比较 器 ４位 Ｄ 的增 益 、 失调和 转 换 速 率 ，不 能 简 单地 依 赖 这 些 参 数 的调 整 来 取 得 高 增 益 。 另外 ，这 种 结 构 只 能工 作 于静 态 条 件 ，而在 如 Ａ／ Ｄ、Ｄ／ 转 换 器 等 应 用 场 合 ，每 次 比较 都 由一 时钟 信 号 控 制 ， 比较器 在 信 号 的 Ａ 跳 变 沿 进 行 比较 ，处于 动 态 工作 状态 ，再 考 虑 到功 耗 的 降低 等 ，对 电路 性 能提 出了 更 多 的要 求 。
ｍ ２Ｋｔ’ （， ６ ６ ４ ’ ６ Ｌ Ｗ／ ） Ｋ（ Ｘ Ｌ Ｗ
一
，、 １
…
式 中 ’ ＝ ，Ｗ／ Ｌ为 ＭＯ Ｓ管 的 宽 长 比 ， 为沟 道 长 度 调制 系 数 ，， 为漏 极 电流 ， 为 比较 器 的增 益 。
图 １ 两级比较器
由式 （ ）可 知 ， 增大 对 管 和 反 相 级 ＭＯＳ管 的 Ｗ／ １ Ｌ或减 小 工 作 电流 ，、 可 提 高 比较 器 的增 益 。 ｌ
用 ０６ ｍ 双 层 金 属 、 双 层 多 晶硅 Ｃ ．Ｂ ＭＯＳ工 艺 实 现 。
关键 词 ：比较器 ；正 反馈 ；ｌｔｈ ａｃ
中图 分类号 ；Ｔ ４ ２ Ｎ ３
文献标识码 ：Ａ
１ 引言
电压 比较 器 在模 拟 与数 模 混 合 集 成 电路 的 设计 中 占据 了 重 要 的地 位 。在 模 数和 数模 转 换 器 等 电路 单 元 中 ，比较 器 的性 能往 往 对 转 换 器 的 转换 速 度 和 精 度 具 有 决 定性 的影 响 。本 文提 出 一种 高精 度 动态 Ｃ Ｓ 比较器 的设 计 ，采 用 二级 差 分 比较 加 上 一级 动态 ｌｔｈ 结构 ，具 有 高速 、 高 精度 和 低 功 耗 等 特 ＭＯ ａ ｃ 点 。设计 中充 分 考虑 了 工艺 离 散 和 环 境温 度 与 电源 电压 变 化 的 影 响 ，提 高 了芯 片 的 成 品率 和 对 工 作 环
ＶＯ ．２ １ １
Ｎｏ４ ．
Ａｕｇ ｔ ２０ ７ ｕｓ， ０
一
种 高精 度动态 Ｃ ＭＯＳ 比较 器 的设 计 与研制
吴 晓波 ， 吴 蓉 ， 严 晓 浪
（ 江 大 学 超 大 规 模 集成 电路 设 计研 究所 ，浙 江 杭 州 ３０ ２ ） 浙 １０ ７
摘要 ；比较器 的设计 对于 Ａ Ｄ、Ｄ／ 转换器 的精 度至 关重要 。为满 足 ｌ 高分 辨率 Ａ／ 转 换器 的需要 ，设计 了 ／ Ａ ４位 Ｄ
维普资讯
第 ｌ ２卷 第 ４期 ２０ ０ ７年 ８月
文 章编 号 ： １０ ．２９（０ ７ ０ ． ｌ９０ ０ ７０４ ２ ０ ） ４０ ｌ．５
电路 与 系 统 学 报
Ｊ ＯＵＲ ＮＡＬ ＯＦ ＣＩ ＲＣＵＩ ＴＳ ＡＮＤ ＹＳ ＥＭ Ｓ Ｓ Ｔ
维普资讯
１０ ２
电路 与 系 统 学 报
第 １ 卷 ２
因此 ，对 于 １ －ｉ 的 Ａ ４ ｂｔ ＤＣ来 说 ，
ＬＳ ＝ Ｂ
＾
巳 ＝０．５ １ ｍＶ
１ ｑ
（ ３）
Ｉ － Ｎபைடு நூலகம்
这 样 ，其 输 出 的数 字代 码 可 用 公 式 （ ）得 出： ４
‰ ：
（ ４）
图 ２ 总 体 电 路 设 计 框 图
其 中，Ｄ０ 为数 字代 码 输 出，
为 模拟 输 入 电压 ， Ｖ Ｏ为 电源 电压 。 Ｄ
为 满足 上 述 Ｌ Ｂ 的 要求 ， 比较 器 必须 具 有 ９ｄ 以上 的 开 环 电压 增 益 ， 同时 ， 失调 电压 必 须控 制 Ｓ ０Ｂ
模 数 转换 器 的 精度 ， 由 Ｌ Ｂ （ ｅｓＳｇ ｉｃｎ ｉ Ｓ Ｌ ａｔ ｉｎｆ ａｔ ｔ ｉ Ｂ ）来 表述 ， 由公 式 （ ）来计 算 ： ２
Ｓ ： Ｂ
２”
（） ２
其中，
￡ 为 比较 器 的参 考端 电压值 。 Ｆ
收藕 日期 ２ ０ ．５０ 修 订 日期 ：２ ０ －２３ ０ ４０ －８ ０ ４ｌ －ｌ 基金 项 目 ｔ 国家 自然 科 学 基 金 资助 项 目 （ ００ ０ １ ９ ２ ７０ ）