当前位置: 首页 > article >正文

SAR ADC 比较器噪声分析(二)

SAR ADC的比较器是非常重要的模块,需要仔细设计。主要考虑比较器的以下指标:
1)失调电压
2)输入共模范围
3)比较器精度
4)传输延时
5)噪声
6)功耗

这里主要讲一下动态比较器的noise。

动态比较器一般用于高速SAR ADC中,且精度不会超过12bit。在《SAR ADC比较器噪声分析(一)》描述的回踢噪声在动态比较器显的更严重,因为latch把输出分的很开,达到电源和地的地步,所以ΔV变化非常大,回踢噪声就很大。

动态比较器noise的仿真
在这里插入图片描述

上面是比较常见的动态比较器,比较器clk从高到低时,比较器开始regeneration,在输出端电压差不超过50mV时,可以认为这个阶段还未产生很强的非线性,还处于可以小信号分析的阶段。所以做仿真时,需要把input的dc 偏差设置的较小,使M1和M2工作时产生的非线性较小。同时dc偏差设置的过小,因为有offset,这样输出的电压差包含offset和信号放大的值,会使偏差较大,需设置一个合适值。

在设置好一个合适的DC电压差值后,可以用tran noise和pss+pnoise的两种方法去做noise仿真分析。具体操作可以查看网上https://zhuanlan.zhihu.com/p/279111199《Comparator动态噪声的仿真》这篇文章,里面做了step to step的仿真指导。

Tran noise 仿真需要有一定的编程能力,写个veriloga代码,有点象一个试错的过程。等计算到84%的点,就算是输入noise的值。Tran noise 仿真比较慢,效率不高,但容易上手。

Pss+pnoise方法效率挺高的,但就是仿真设置要求比较高。各有优缺点,但做设计的最好两者都尝试下,看看用两种方法是否可以比对的上。

常见的动态比较器有strong-arm 结构和double -tail 结构,

Strong-arm 结构简单,无静态功耗,速度快,广泛应用于各种类型的adc中,缺点是电源和地之间堆叠了很多mos管,不适合低压设计。为了解决单级结构的strong-arm比较器存在回踢噪声和不适合低压设计的缺点,两级结构的double tail 比较器被提出。
在这里插入图片描述
上图是strong-arm 结构的动态比较器。

在这里插入图片描述

上图是double tail结构的比较器

分析一下简单动态比较器的噪声:

在这里插入图片描述

在比较阶段,FP-FN因为输入电压差而产生输出电压差,式子(1)乘以gm1得到式子(2),式子(2)除以C0,得到式子(3)。式子(3)正是增益。
在这里插入图片描述

当FP-FN因为输入电压差而产生输出电压差,当电压差足够大时,latch的正反馈起作用,把输出拉到电源和地。这个电压差足够大的时刻点就是td。当latch起作用时,preamp的噪声就不重要了。所以在0~td这个阶段,如果需要降低噪声,根据贴图,可以通过降低输入过驱动Vov1,降低输入共模Vcmi,延长有效积分时间td,增加输出电容C0的手段实现。具体原因根据前后两张贴图,不难看出。

动态比较器还有个问题是会出现亚稳态
当FP-FN因为输入电压差足够小而产生输出电压差小,这样会导致latch无法触发,使比较结果出错,从而使整个SAR ADC 性能下降。通常需要一个亚稳态的监测电路。加入前置放大或加强latch能力也是减小亚稳态发生概率的方法

http://www.lryc.cn/news/2393317.html

相关文章:

  • c#与java的相同点和不同点
  • phpmyadmin
  • 机器学习Day5-模型诊断
  • 如何将 WSL 的 Ubuntu-24.04 迁移到其他电脑
  • 金融欺诈有哪些检测手段
  • HTML5 全面知识点总结
  • vscode一直连接不上虚拟机或者虚拟机容器怎么办?
  • 初学c语言21(文件操作)
  • 数学复习笔记 21
  • 华为OD机试真题——数据分类(2025B卷:100分)Java/python/JavaScript/C++/C语言/GO六种最佳实现
  • JavaWeb开发基础Servlet生命周期与工作原理
  • 三防平板科普:有什么特殊功能?应用在什么场景?
  • 百度外链生态的优劣解构与优化策略深度研究
  • 笔记: 在WPF中ContentElement 和 UIElement 的主要区别
  • 项目中使用到了多个UI组件库,也使用了Tailwindcss,如何确保新开发的组件样式隔离?
  • AI提示工程(Prompt Engineering)高级技巧详解
  • 【速写】PPOTrainer样例与错误思考(少量DAPO)
  • 5.26 面经整理 360共有云 golang
  • 中国移动咪咕助力第五届全国人工智能大赛“AI+数智创新”专项赛道开展
  • 模具制造业数字化转型:精密模塑,以数字之力铸就制造基石
  • PECVD 生成 SiO₂ 的反应方程式
  • React与Vue核心区别对比
  • 2024 CKA模拟系统制作 | Step-By-Step | 17、题目搭建-排查故障节点
  • 如何将图像插入 PDF:最佳工具比较
  • Linux 文件 IO 性能监控与分析指南
  • ABP VNext + Apache Flink 实时流计算:打造高可用“交易风控”系统
  • 前端面试题-HTML篇
  • JS数组 concat() 与扩展运算符的深度解析与最佳实践
  • 人工智能与机器学习从理论、技术与实践的多维对比
  • Netty 实战篇:手写一个轻量级 RPC 框架原型