流水線(xiàn)ADC中高速比較器的設計和分析

　　公式（1）中，

，

　　而Vos2 主要由PM7，PM8，PM9，PM10 失配以及PM6 與PM12 關(guān)斷引入的失配引起的電荷Q 所組成的，表達式為，

　　因此，總體的失調電壓為，

　　根據公式（5），只要Av 足夠的大，那么整個(gè)比較器的運放的失調就可以認為主要由前置增益運放的失調電壓Vos1 造成的。
　　在公式（1）~（5）中，Avtn, Avtp, n Ab , p和 Ab 是與工藝相關(guān)的常數，和是前置運放負載晶體管的失調電壓，和是輸入晶體管的失調電壓，因此加大晶體管的面積可以得到較小的失調電壓。但是，這種方法將加大版圖的面積以及寄生電容，而且也會(huì )降低比較器的速度。其實(shí)不用增大所有管子的面積，就可以減小比較器的失調電壓。根據公式（5），可以增大增益Av 來(lái)減小Vos2 對比較器的失調影響。根據公式（1），可采用減小Vos1的方法如下：1）增大Av，用來(lái)減小NM2 和NM3 的失配對Vos1 的影響；2）適量的增加NM2 和NM3 的面積，以減小閾值電壓的失配對Vos1 的影響。

　　圖2 為比較器的版圖。版圖的左邊為前置運放的版圖，右邊為鎖存比較器的版圖。為了減小由于版圖的失配帶來(lái)的比較器的輸入電壓，前置運放和鎖存比較器分別采用對稱(chēng)結構，增加比較器的對稱(chēng)性。

圖2 比較器的版圖

3.2 踢回噪聲

　　在前置運放的輸出端和鎖存比較器的輸入端之間需要一個(gè)隔離電路來(lái)減小踢回噪聲[2]。在鎖存比較器的兩個(gè)輸入端的晶體管的前面，分別加上一個(gè)PMOS管（PM6，PM11）作為開(kāi)關(guān)管，晶體管的共柵電壓用來(lái)控制信號。因此，踢回噪聲對整個(gè)前置增益運放鎖存比較器的影響就顯著(zhù)的減小了。

3.3 傳輸延遲時(shí)間的改善

　　有兩種方法減小傳輸比較器的延遲：1）降低前置增益運放的時(shí)間常數；2）加大前置增益運放的A(s)[5][6]。

　　圖3 為前置增益運放的交流小信號等效模型。根據圖3，可得到等式(6)，(7)

圖3 前置增益運放的小信號等效模型