两级开环比较器的设计
运放的开环闭环
运放的开环闭环运放的开环闭环是电子电路中常见的概念。
运放（Operational Amplifier）是一种高增益、差分输入、差模输出的电子器件，广泛应用于模拟电路和信号处理领域。
它可以实现信号放大、滤波、积分、微分等功能，是许多电路设计中重要的基础元件。
一、运放的基本结构和特性运放通常由一个差分输入级和一个差模输出级组成。
差分输入级包含两个输入端和一个差分放大器，用于将输入信号转换为差分信号。
差模输出级包含一个输出端和一个输出级，用于将差分信号转换为单端输出信号。
运放具有以下特性：1. 高增益：运放的开环增益非常高，通常在几万到几百万倍之间。
2. 大输入阻抗：运放的输入端具有很高的阻抗，可以减小外部电路对输入信号的影响。
3. 小输出阻抗：运放的输出端具有很小的阻抗，可以提供较大的输出功率。
4. 宽带宽：运放具有较宽的频带宽度，能够处理高频信号。
5. 高共模抑制比：运放可以有效抑制共模信号的干扰。
二、运放的开环和闭环1. 开环运放：当运放的输出端未连接到反馈回路时，称为开环运放。
开环运放的特点是增益非常高，但稳定性较差，容易受到噪声和温度变化的影响。
在实际应用中，很少直接使用开环运放。
2. 闭环运放：当运放的输出端连接到反馈回路时，称为闭环运放。
闭环运放通过反馈回路将一部分输出信号送回输入端，使得输出信号与输入信号之间存在负反馈关系。
闭环运放的特点是增益稳定、精确可控，能够提供稳定且精确的放大功能。
三、运放的反馈类型根据反馈回路的连接方式，可以将运放的反馈分为正反馈和负反馈两种类型。
1. 正反馈：正反馈是指将一部分输出信号直接或间接地送回到输入端，使得输出信号与输入信号之间存在正相关关系。
正反馈会增强系统的不稳定性，容易产生自激振荡等问题，在实际应用中很少使用。
2. 负反馈：负反馈是指将一部分输出信号送回到输入端，并与输入信号相减，使得输出信号与输入信号之间存在负相关关系。
负反馈能够提高系统的稳定性、减小非线性失真、扩大带宽等。
lm393的工作原理
lm393的工作原理
LM393是一种常用的比较器芯片，用于电路中的电压比较功能。
它具有两个比较输入引脚VIN+和VIN-，以及一个输出引脚OUT。
LM393工作原理如下：
1. 当VIN+的电压大于VIN-时，输出引脚OUT会产生高电平；
2. 当VIN+的电压小于VIN-时，输出引脚OUT会产生低电平。
具体而言，工作原理如下：
1. 比较器的两个输入引脚VIN+和VIN-都与一个内部的基准电压源Vref相连；
2. LM393的比较器使用开环放大器的结构，即没有反馈回路；
3. 当VIN+的电压高于VIN-时，Vref会被放大并输出到输出引脚OUT上，产生高电平信号；
4. 当VIN+的电压低于VIN-时，Vref不会被放大并输出到输出引脚OUT上，产生低电平信号。
由于LM393是一个开环比较器，所以它适用于需要简单的电
压参考和比较的应用，例如电池电量检测、温度控制、光强检测等。
它的工作原理简单而稳定，使用方便，因此在实际电子电路设计中被广泛应用。
运放常用电路过零比较器
运放常用电路过零比较器运放是一种常用的电子元器件，它在电子电路中起着放大信号、滤波、比较、积分、微分等作用。
运放有很多种常用电路，其中比较器是一种重要的电路之一，它常常用于在电路中进行信号的比较和判断。
本文将重点介绍运放常用电路中的过零比较器，并对其工作原理、特点以及应用进行详细讲解。
一、过零比较器的工作原理过零比较器是一种利用运放制作的开环比较器，它的工作原理是当输入信号为零时，输出信号为零；当输入信号为正时，输出信号为正；当输入信号为负时，输出信号为负。
过零比较器通常使用在信号波形的过零检测和相位判断上，是一种非常常见的电路。
二、过零比较器的特点1.简单易制作。
过零比较器只需要一个运放和几个电阻就可以组成，成本低廉，制作简单。
2.输出准确。
过零比较器能够对信号进行准确的比较和判断，输出结果精准可靠。
3.性能稳定。
由于过零比较器采用了运放，因此其性能稳定，能够长时间稳定地工作。
4.电路灵活。
过零比较器可以根据需要进行调整和改动，具有一定的灵活性。
三、过零比较器的电路图和原理图过零比较器的电路图如下所示：其中，R1和R2为输入电阻，R3为反馈电阻，R4为固定电阻。
Vcc 为正电源，Vee为负电源。
过零比较器采用反相输入，负反馈的方式，从而可以得到稳定的输出结果。
其原理图如下：四、过零比较器的应用1.信号检测。
过零比较器可以用于检测信号波形的过零点，通常用于音频设备和测量仪器中。
2.相位判断。
过零比较器可以用于判断两路信号的相位关系，常用于相位同步电路的设计中。
3.数字电路。
过零比较器还可以用于数字电路中，如数字电子钟、数字频率计等。
五、总结通过本文的介绍，我们可以了解到过零比较器是一种常用的运放电路，在电子电路中有着重要的应用。
它具有简单易制作、输出准确、性能稳定、电路灵活等特点，在信号检测、相位判断、数字电路等领域有广泛的应用。
对于电子工程师来说，掌握过零比较器的工作原理和应用技巧是非常重要的。
过零比较和锁相环相位比较器电路原理图如图
过零比较和锁相环相位比较器电路原理图如图在常使用集成电路的锁相环CD4046，是通用的CMOS锁相环集成电路，其特点是电源电压范围宽（为3V－18V），输入阻抗高(约100MΩ)，动态功耗小，在中心频率f0为10kHz下功耗仅为600μW，属微功耗器件。
下图是CD4046的引脚排列，采用 16 脚双列直插式，各引脚功能如图2.12所示。
脚相位输出端，环路入锁时为高电平，环路失锁时为低电平。
2脚相位比较器Ⅰ的输出端。
3脚比较信号输入端。
13脚相位比较器Ⅱ的输出端。
14脚信号输入端。
对相位比较器Ⅱ而言，当14脚的输入信号比3脚的比较信号频率低时，输出为逻辑“0”；反之则输出逻辑“1”。
如果两信号的频率相同而相位不同，当输人信号的相位滞后于比较信号时，相位比较器Ⅱ输出的为正脉冲，当相位超前时则输出为负脉冲。
在这两种情况下，从1脚都有与上述正、负脉冲宽度相同的负脉冲产生。
从相位比较器Ⅱ输出的正、负脉冲的宽度均等于两个输入脉冲上升沿之间的相位差。
而当两个输入脉冲的频率和相位均相同时，相位比较器Ⅱ的输出为高阻态，则1脚输出高电平。
上述波形如图2.13所示。
由此可见，从1脚输出信号是负脉冲还是固定高电平就可以判断两个输入信号的情况了。
2.13 比较器输出波形图电压比较器可以看作是放大倍数接近“无穷大”的运算放大器。
电压比较器的功能：比较两个电压的大小(用输出电压的高或低电平，表示两个输入电压的大小关系)：当”＋”输入端电压高于”－”输入端时，电压比较器输出为高电平；当”＋”输入端电压低于”－”输入端时，电压比较器输出为低电平；电压比较器的作用：它可用作模拟电路和数字电路的接口，还可以用作波形产生和变换电路等。
利用简单电压比较器可将正弦波变为同频率的方波或矩形波。
简单的电压比较器结构简单，灵敏度高，但是抗干扰能力差，因此我们就要对它进行改进。
改进后的电压比较器有：滞回比较器和窗口比较器。
运放，是通过反馈回路和输入回路的确定“运算参数”，比如放大倍数，反馈量可以是输出的电流或电压的部分或全部。
TLV3501怎么做比较器,TLV3501比较器电路设计思路
TLV3501怎么做比较器,TLV3501比较器电路设计思路TLV3501 怎么做比较器，比较器电路如何设计?电压比较器(简称为比较器)是对输入信号进行鉴幅和比较的集成器件，它可将模拟信号转换成二值信号，即只有高电平和低电平两种状态的离散信号。
可用作模拟电路和数字电路的接口，也可用作波形产生和变换电路等。
比较器看起来像是开路结构中的运算放大器，但比较器和运算放大器在电气性能参数方面有许多不同之处。
运算放大器在不加负反馈时，从原理上讲可以用作比较器，但比较器的响应速度比运算放大器快，传输延迟时间比运算放大器小，而且不需外加限幅电路就可直接驱动TTL、CMOS 等数字集成电路。
但在要求不高情况下也可以考虑将某些运算放大器(例如：LM324、LM358、μA741、TL081、OP07、OP27 等)当作比较器使用。
常见的比较器电路有过零比较器、门限比较器、滞回比较器、窗口比较器和三态比较器等。
比较器的输出级主要有开路输出和推挽式输出两种输出电路结构。
(1) 集电极开路输出：集电极开路输出比较器的电路结构如集电极开路的比较器在使用时，需要外接上拉电阻R_PLL，上拉电阻与逻辑电源Vs+相连，逻辑电源的电压值，决定了比较器的可输出电压值。
采用集电极开路输出的比较器可与各种逻辑器件系列连接，并可实现线与逻辑。
(2) 集电极/发射极开路输出：集电极/发射极开路输出比较器的电路结构如集电极/发射极开路输出的比较器均需要外接上拉或下拉电阻R_PLL，采用上拉电阻与逻辑电源Vs+相连或采用下拉电阻与逻辑电源Vs-相连，逻辑电源的电压值，决定了比较器的可输出电压值。
采用集电极开路输出的比较器可与各种逻辑器件系列连接，并可实现线与逻辑。
(3) 漏极开路输出：漏极开路输出比较器的电路结构如漏极开路输出的比较器均需要外接上拉电阻R_PLL，采用上拉电阻与逻辑电源Vs+相连，逻辑电源的电压值，决定了比较器的可输出电压值。
如何正确使用电子电路中的比较器
如何正确使用电子电路中的比较器电子电路中的比较器是一个重要的元件，用于比较两个电压信号的大小，并输出相应的电平信号。
它广泛应用于各种电子设备中，如自动控制系统、测量仪器、传感器等。
本文将介绍如何正确使用电子电路中的比较器，包括比较器的基本原理、连接方法以及一些注意事项。
一、比较器的基本原理比较器是一种特殊的集成电路，它有两个输入端和一个输出端。
其中一个输入端称为正输入端，另一个输入端称为负输入端。
比较器通过比较这两个输入端的电压信号大小，决定输出端的电平信号。
比较器通常有两种基本工作模式：开环比较和闭环比较。
在开环比较中，输出端直接与输入端相连，通过电压比较来决定输出电平；而在闭环比较中，输出信号通过一个反馈网络与输入端相连，形成一个反馈回路，从而实现更加精确的比较和控制。
二、比较器的连接方法正确的连接比较器对于实现预期功能至关重要。
下面是常见的几种连接方法：1. 单电源连接：将比较器的正输入端连接到一个参考电压源，负输入端连接到待比较的信号源。
输出端连接到负载电阻或其他电路中。
2. 双电源连接：正输入端和负输入端分别连接到待比较的信号源，输出端同样连接到负载电阻或其他电路中。
这种连接方式适用于需要比较两个信号之间的差异。
3. 开关比较器：比较器也可以用作开关，通过控制输入信号的电平来切换输出。
通过连接额外的控制电路，可以实现对输出状态的控制。
三、使用比较器的注意事项在正确使用比较器时，还需要注意以下几点：1. 输入电压范围：比较器通常有一个工作电压范围，超过该范围可能造成输出的不准确或损坏。
因此，在使用之前，应仔细查阅比较器的规格书，确保输入电压在允许范围内。
2. 输入偏置电流：比较器的输入端会引入一个偏置电流，这可能对某些应用有影响。
在选择比较器时，需要考虑偏置电流的数值，以确保其在具体应用中不会引发问题。
3. 输出电流：比较器的输出端通常只能提供较小的电流。
如果需要控制较大的负载，可以通过连接一个缓冲放大器或驱动器来实现。
电子电路中常见的数字比较器设计问题
电子电路中常见的数字比较器设计问题在电子电路设计中，数字比较器是一种关键的电路元件，用于比较两个电压输入的大小，并产生相应的输出信号。
在实际的数字系统中，经常会遇到一些数字比较器设计问题，本文将围绕这些问题展开讨论。
一、电压比较器的基本原理电压比较器是数字电路中常见的一个模块，它可以将两个输入信号进行比较，并根据比较结果产生相应的输出信号。
比较器的基本原理是将两个输入电压与一个参考电压进行比较，若输入电压高于参考电压，则输出高电平；若输入电压低于参考电压，则输出低电平。
常见的数字比较器采用的是差分比较的原理，即将两个输入信号与一个参考电压分别相减，然后将差值与一个阈值进行比较。
二、数字比较器的设计流程在实际的电路设计中，数字比较器的设计通常需要遵循以下几个步骤：1. 确定比较器功能需求：首先需要明确所需的比较器的功能，例如是进行相等比较还是大小比较，是否需要输出比较结果等。
2. 选择比较器类型：根据功能需求选择合适的比较器类型。
常见的数字比较器有高速比较器、低功耗比较器、高精度比较器等。
3. 设计比较器的输入级：输入级通常采用差动放大器，用于将输入信号进行差分放大，并与参考电压进行比较。
4. 设置比较器的阈值：根据比较器的功能需求设定合适的阈值，用于判断输入信号的大小关系。
5. 设计比较器的输出级：输出级通常采用放大器和电平转换电路，用于将比较器的比较结果转换为合适的输出电平。
6. 进行仿真与优化：完成比较器电路的设计后，需要进行仿真与优化，确保电路性能满足设计要求。
三、常见的数字比较器设计问题在数字比较器的设计过程中，常常会遇到一些问题，下面介绍几个常见的设计问题及其解决方法：1. 噪声抑制：在实际应用中，输入信号往往会受到噪声的干扰，导致比较器输出信号的不稳定。
为了提高比较器的噪声抑制能力，可以采用差分输入，增大输入信号的幅度，或者通过滤波电路对输入信号进行处理。
2. 响应速度：对于一些高速应用，比较器的响应速度是一个重要的指标。
CMOS两级运放设计解读
CMOS两级运放的设计1 设计指标在电源电压 0-5V,采用 0.5um 上华 CMOS 工艺。
完成以下指标：共模输入电压开环直流增益单位增益带宽相位裕度转换速率负载电容静态功耗电流共模抑制比PSRR固定在〔V DD V SS〕260dB30MHZ60deg ree30Vus3 pF1mA60dB60dB2 电路分析2.1 电路图2.2 电路原理分析两级运算放大器的电路结构如图 1.1 所示，偏置电路由理想电流源和 M8 组成。
M8 将电流源提供的电流转换为电压， M8 和 M5 组成电流镜， M5 将电压信号转换为电流信号。
输入级放大电路由 M1～ M5 组成。
M1 和 M2 组成 PMOS 差分输入对，差分输入与单端输入相比可以有效抑制共模信号干扰；M3、M4 电流镜为有源负载，将差模电流恢复为差模电压。
； M5 为第一级提供恒定偏置电流，流过 M1 ，2 的电流与流过 M3,4 的电流 Id1,2I d 3,4I d 5 / 2 。
输出级放大电路由 M6 、M7 组成。
M6 将差分电压信号转换为电流，而 M7 再将此电流信号转换为电压输出。
M6 为共源放大器， M7 为其提供恒定偏置电流同时作为第二级输出负载。
相位补偿电路由 Cc 构成，构成密勒补偿。
3 性能指标分析3.1 直流分析由于第一级差分输入对管 M1和 M2相同，有第一级差分放大器的电压增益为：gm1Av1gds2gds4第二极共源放大器的电压增益为gm6Av2gds6gds7所以二级放大器的总的电压增益为A vgm1gm62g m2gm6A v1Av2gds4g ds6gds7I 5( 2 4)I 6( 6 7)gds23.2 频率特性分析设C1为第一级输出节点到地的总电容，有C1 C GD2 C DB 2 C GD 4 C DB4 C GS6 设C2表示第二级输出节点与地之间的总电容，有C 2 C DB6 C DB7 C GD7 C L一般，由于C L远大于晶体管电容，所以C2远大于C1 , 可以解出电路的传输函数为V 0 g m1 g m6 s C c R1R2V id as2 bs 1其中：C1C 2 C c C1 C 2 R1 R2ab C1R1 C 2R2 C c g m6 R1 R2 R1 R2可以得到右半平面零点为f zg m62C c 从而电路的主极点f d1g m 6R1 R2C c而次极点f nd gm 6 C L由于C2和C C远大于C1，而C1中最主要的局部为C GS6 , C2中那么以C L 为主，经过适当近似，可以得到单位增益带宽为GBW A0 fdg m1 2C c3.3 共模抑制比分析如果运放有差分输入和单端输出，小信号输出电压可以描述为差分和共模输入电压的方程V O A dm V id A cm V ic其中A dm是差模增益，有A dm A0，A cm是共模增益。
一种低功耗高精度电流比较器的设计
一种低功耗高精度电流比较器的设计一种低功耗高精度电流比较器是一种用于比较两个电流信号大小的电路，通常用于模拟电路中的采样和保持电路、电流模式数字转换器等应用中。
低功耗和高精度是当前电子产品设计中非常重要的指标，因此设计一种低功耗高精度电流比较器具有很高的实际意义。
本文将介绍一种基于CMOS技术的低功耗高精度电流比较器的设计。
电流比较器的基本原理是比较两个输入电流信号的大小，并且输出一个高电平或低电平的电压信号作为比较结果。
在模拟电路中，电流比较器通常需要具有较高的精度和较低的功耗，以满足对信号采集和处理的要求。
随着嵌入式系统和便携式设备的流行，对于低功耗电路的需求也越来越大。
在设计低功耗高精度电流比较器时，首先需要考虑的是电路的结构。
常用的电流比较器结构包括双级差动比较器、单级差动比较器以及带有偏置电流源的电流镜比较器。
对于低功耗和高精度的要求，一般采用双级差动比较器结构更为合适，该结构具有较大的输入电流动态范围和较高的增益，能够有效地提高比较器的精度和灵敏度。
在本设计中，我们采用CMOS技术设计一种双级差动电流比较器。
CMOS技术具有工艺成熟、器件性能优越以及功耗低的特点，在低功耗电路设计中得到了广泛的应用。
基于CMOS技术的电流比较器能够满足低功耗和高精度的要求。
接下来，我们将介绍该电流比较器的具体设计细节。
我们选择合适的CMOS工艺参数进行器件的选取和尺寸的确定。
在CMOS工艺中，晶体管的宽度和长度尺寸决定了器件的电特性，通过合理设计晶体管的尺寸能够达到降低功耗和提高精度的目的。
在本设计中，我们采用0.18um CMOS工艺，选择合适的晶体管尺寸，以满足低功耗和高精度的要求。
我们设计双级差动比较器的电路结构。
双级差动比较器由两个级联的差动放大器组成，能够提高输入电流范围和增益，并且具有较高的抗干扰能力和准确的比较结果。
在本设计中，我们采用两个差动放大器级联的结构，其中第一个差动放大器的输出接到第二个差动放大器的输入，以实现双级差动比较器的设计。
两级运算放大器的版图设计
一、实验名称：两级运算放大器的版图设计二、实验目的：1、掌握模拟CMOS集成电路的设计方法2、掌握模拟CMOS集成电路的版图设计方法三、实验要求：1、设计对象为单端输出的两级运算放大器电路，其性能为：（1）、负载电容为CL=15pf，负载电阻为RL=100K欧；（2）、电源VDD=5V；（3）、增益带宽积CBW大于40MHZ；（4）、增益AVO大于80DB；（5）、相位裕都PM大于65；（6）、输入摆幅大于3V，输出摆幅尽量大；2、查阅相关资料，学习模拟CMOS集成电路版图的设计技巧3、完成两级运算放大器的版图设计，注意版图的对称性和隔离的设计，完成版图的DRC 验证；4、要求设计的版图满足电路的功耗，性能，功能，面积合理，美观。
四、设计对象仿真后MOS管的宽长比如下图：备注：电阻：R1为180欧电容：C1为2.62pf五、实验步骤1、观察模型文件（.SCS文件）或通过对CMOS管点单电路的DC分析并查看MOS管的直流工作点参数，得到PMOS，NMOS的基工艺参数（TOX，Cox，VthN，VthP等）2、确定具体的设计方案3、在schematic中画出电路图4、开始设计电路的版图5、修改版图，使之通过DRC验证6、优化版图使面积合理、美观六、实验结果面积：120*180=22680（um）七、实验心得这是我第二次做版图的设计和DRC验证，已经熟悉了很多，不再是以前那么迷茫了，画版图确实是件体力活，一坐，不知不觉就好几个小时过去了，才意识到是就已经腰酸背痛，眼睛疼了，才犹然对那些版图工作者产生一种敬佩心里，也是因为以后要参加这项工作才会这么敏感吧。
其实版图只按规则来画，还是非常简单的事情，但是要达到面积最优化，还真不是那么容易，以后我要多注意了，多看从先看别人怎么画开始。
还意识到，真正完成整个版图设计，参数计算，还有个方面的对电路的影响都要考虑，所以说，在实战中版图设计是要用事实真名，是要去竞争的，马虎不得，有可能一个小小的错误都会返工，一切从新。
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B 初级比较器设计 比较器的电路符号如右图所示 ，它的功 能是比较输入端的信号差异， 输出以之对应 的数值上离散的两种信号之一，当Vin+>Vin- 时，比较器输出为高电平(Voh);当Vin+(Vol); 比较器广 1泛用于模拟电路和数字电路 的接口部分即连续和离散的交接部分。 1.比较器静态特性 (1)理想比较器模型 理想比较器的电路模型如下图所示：
C 理想比较器模型
它的传输曲线如下图所示: A Vo
Vo h Vin+ -Vin-
传输曲线可以用数学函数表示如下:
本文主要包括：(1)分析说明比较器工作原理; 器的HSPICE莫拟；(4)比较器物理版图设计实现； … 1
(2)比较器的设计计算方法; (5)设计文件列表说明。 (3)比较
.比较器的原理简述
比较器电路符号
理想比较器 的传输曲线 Vo l 2
f 八,V ) Voh,when(Vn Vn ) 0 To (Vin Vin ) - --- - TT； - —: TT Vol,when(Vn Vn ) 0
A Voh Vol
Vih Vil
(2)有限增益比较器模型 有限增益比较器的电路模型如下图所示:
有限增益比较器模型 它的传输曲线如下图所示:
传输曲线可以用数学函数表示如下: fl (Vin Vin ) 1 rVoh,when(Vin Vin ) Vih
]A (Vin Vin ), whenVil M % ) V, 1 Vol,,when(Vin Vin ) V^
A Voh Vo1，为一个有限值
Vih Vil
(3)包含输入失调电压的比较器 2
包含输入失调电压比较器电路模型如下图所示:2 3 4 2 包含输入失调电压比较器模型 它的传输曲线如下图所示:
包含输入失调电压比较器的传输曲线 其中的Vos为输入失调电压，它被定义为：实际比较器输出电压为零时， 输入端所加的电压, 它是比较器的一个重要参数，跟比较器的精度有密切的关系，而且它的温漂很难补偿。 （4 ）比较器其他的静态特性 差分输入电阻和电容，输出电阻，共模输入电阻， 关联的噪声。这些和运放很相似，可以同样建模。 2 .单极点简单比较器动态特性 比较器动态特性中的重要特性之一为传输时延， 励和输出转换之间的时延，如下图所示：
共模输入电压范围，还有和过度区特性相 定义比较器的时延为： 比较器的输入激 4 5 6
(1)小信号时延 假设比较器的最小输入电压差为比较器的精度，定义比较器的最小输入电压为:
A (s) Av(0) Av(0) 代(s)——— ------- -
s 1
s c 1
Wc
那么，我们下面就可以分析比较器的时延: 根据时延的定义和 Av(S)，进行拉普拉斯逆变换，得到输入为阶跃信号 Vinmin的时域响应如 下式: Voh Vol A /c\r/i tp/C-, . zc\r/i tp/ c Voh Vol
F 代㈣1 e ]Vinmin Av(0)[1 e ]冇
tPmax cln(2) 0.693 c 同理可以得到更为普遍的结果： 当输入激励信号为阶跃信号 kVjnmin ,相应得输出响应时延为: 2k tp cin(二，显然在线性响应的情况下，增大 k可以有效的减小时延 tp。对应的关
2k 1
系可以表示如下图：
(2)大信号时延 大信号情况下， 时的传输时延为： Voh VO1，出现摆率限制时,
2SR Title
dV 1 dQ 丄 charge/discharge
dt C dt
Size B Date: File: Nu mber Rev isio n 2 9-Ju n -2 0 06 C:\Do cu men ts an d Settin gs \y oy o 桌面\TEM PDWQQ\sByoc_ cou rse_desg in_homewo rk\soc_ cou Sheet o f
Vin min
Voh Vol
Av(0)，其中代(0)为比较器的低频增益。
假设我们分析的比较器为最简单的单极点模型，它的 s域增益表示如下:
如果对电容的充放电决定了电路的响应时间, 则出现摆率限制的情形，这 V tp T SR 一般有：SR 因此，在摆率响应的情况下，增大对电容的充 /放电电流可以减小比较器的时延。 4
2I7
三.比较器的设计 比较器的传输时延始终是我们关注的一个重点指标， 计时常常引用的公式。 1 .两级开环比较器的线性响应设计 NMOS输入管两极开环比较器的电路拓扑结构如下图所示:
Vdd
NMC输入两级比较器
显然,
以下侧重分析时延的限制因素和设 [Vb iaS 严 M3 4 =1 M4
1 » PMOS4 P MOS4
M1 NMOS4 M5 NMOS4 M6 P MOS4 M2 NMOS4
M7 NMOS4
Vss 第一级：简单CMOS OTA
第二级： 恒流源负载共源放大级
(1 )考察输出电压的两个极限： 当M6管处于饱和区与线性区的临界点时： 1
I 6[( VGsJ MTPI) —|VDS6 ] |VDS6 I D6 I
7
Title
VDS6 (VDD g 6MIN
VTP I)[1 j 2I7
(VDD VG6MIN VTph
Voh VDD VDS6 VDD (VDD VG6MIN
V
TP )[1
Size A4 Date: File: Nu mber 30-Ju n -2006 C:\Do cuments an Sheet o d Sett in gs\wa n g q 桌面TEMP
旦WWQB
4
6(VDD VG6MIN Vol Vs
Vgs1
V
(2)两级比较器的特性
A部分 .第一级简单CMOS OTA特性 由以上的电路原理图可以得到第一级简单
第一级：简单COMS OTA信号等效电路 其中: 1 rn4 rds1//rds3//
gm3
g m1* Vg s1 g m2* Vg s2 +gm4 * Vgs 4
COMS OTA的小信号等效电路如下图所示: 1 gm3
4节点对地电容 Cn4,
5节点对地电阻 &5 rds2//rds4
5节点对地电容 5节点和4节点间的电容 Cn54, 根据基尔霍夫电压环路(KVL)和电流节点 组并解得：
Cn5,
(KCL定理，可以得到该小信号等效电路的方程
代(s) grW gm4rn4)rn51 sCn4m4心gm4m4)(由于密勒效应的作用C “ (1 sCn5rn5)(1
sCn4rn 4) n54可
以忽略)，其中，代(0) gm1(1 gm4m4)m5 ,,、
- ---- ---- ---------- Ttp为低频增益，由于求Av(s)的过程比较繁琐,
Av(0)(求解A；e(s)同理)，N求解低频增益时可以认为小信号等
A4 效电路中的所有电容为 0,于是可以得到如下的方程组：
(gm2Vgs2 gm4V3s4)rn5 刊°:
gm1Vgs1rn4
这里仅仅说明一下如何求解 Rev Vout
Vgs4
gm1
Vgs2
gm2
Vgs1
3 0-Ju n -2 0 06 Sheet o f C:\Do cu men ts an d Sett in gs \wan g q 桌面\TE MDrPwrWQQ\s： oc_ cou 4
4节点对地电阻 Vol Vs
Vgs1
V
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