一種新型高線(xiàn)性度采樣開(kāi)關(guān)的設計
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時(shí)間：2011-12-23
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1．2 開(kāi)關(guān)中比較器的設計
由于要求達到14位的采樣精度，從而導致比較器的精度必須達到16位以上。運放型比較器的精度公式為
式(3)中AV為比較器增益；VOH，VOL分別表示輸出高低電平，較高精度需保證一定的增益。
比較器采用MOS二極管連接類(lèi)型的負載，分別等效為正、負電阻，同時(shí)輸出串聯(lián)兩個(gè)反相器以增加后級驅動(dòng)能力，如圖4所示。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/178157.htm
采樣時(shí)的非理想效應如電荷注入等可等效看作是輸入信號的共模噪聲，會(huì )嚴重地影響采樣的線(xiàn)性度，因此采用輸入輸出全差分結構來(lái)抑制。為達到一定的增益要求，可采用電流源負載，但需要單獨的偏置電路產(chǎn)生偏置電壓，增加了復雜性。MOS二極管連接形式的負載對增益和運放帶寬的影響比較折中，因此可用作負載。由小信號等效分析可得，該運放的增益由式(4)給出。
其中，gM1，gM3和gM4分別對應輸入管M1和負載管M3和M4的跨導參數。由傳統運放理論可知：要增加增益需增大輸入對管的跨導，但由于電壓型運放的增益帶寬積為固定常數，因此一味地增加輸入管跨導會(huì )導致帶寬變小，從而影響速度。由式(4)可知，設計中只要gM3與gM4差值較小，gM1不需要過(guò)大，運放就可達到較高的增益，故設計中可采用較小的晶體管來(lái)抑制增益帶寬積為固定值的不利影響，同時(shí)較小的晶體管尺寸可以有效降低其寄生電容效應，從而減小輸入寄生電容對采樣速度和精度的影響。
非理想情況下，由于工藝偏差等因素造成比較器隨機產(chǎn)生一定的失調電壓，會(huì )影響比較器可比較的最小精度。從統計學(xué)角度分析，其服從均值為零的高斯分布，比較器的失調電壓近似為
其中，
為輸入管的失調方差；
為負載管的失調方差；AVTN，AVTP和AWLN，AWLP分別是與具體工藝相關(guān)的閾值電壓失調因子和尺寸失調因子，在特定工藝下為常數，隨著(zhù)工藝制程的進(jìn)步，其值隨之減小。由式(6)可知，比較器的失調與晶體管的尺寸成反比，因此為了較小的失調，應適度地增加晶體管尺寸，但同時(shí)會(huì )導致寄生效益增加，故需折衷考慮。
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