專利名稱：高精度動(dòng)態(tài)比較器的測(cè)試方法及測(cè)試電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高精度動(dòng)態(tài)比較器的測(cè)試方法及測(cè)試電路。
背景技術(shù)：
動(dòng)態(tài)比較器廣泛應(yīng)用于模數(shù)轉(zhuǎn)換器，數(shù)據(jù)采集等系統(tǒng)中，其中低輸入失調(diào)電壓高精度的動(dòng)態(tài)比較器發(fā)展尤為迅速，但是相對(duì)應(yīng)的仿真方法還存在著很大的局限性。傳統(tǒng)的仿真方法為運(yùn)放結(jié)構(gòu)的開(kāi)環(huán)比較器可以通過(guò)DC掃描得到輸入失調(diào)電壓，即在開(kāi)環(huán)比較器的一個(gè)輸入端輸入?yún)⒖夹盘?hào)，在另外一端輸入一個(gè)直流信號(hào)，設(shè)為變量，然后進(jìn)行參數(shù)掃描，輸出結(jié)果發(fā)生跳變時(shí)的轉(zhuǎn)折點(diǎn)電壓與參考信號(hào)電壓的差值即為失調(diào)電壓。因?yàn)楸容^器無(wú)法進(jìn)行DC掃描。因此，為了找到實(shí)際的失調(diào)閾值電壓必須輸入不同的信號(hào)進(jìn)行嘗試。設(shè)計(jì)者必須使用多次仿真和逐次逼近的方法來(lái)獲得實(shí)際的失調(diào)閾值電壓，即剛開(kāi)始預(yù)先估計(jì)輸入失調(diào)電壓值為多少，然后在比較器的輸入端輸入一個(gè)信號(hào)差，如果比較器能夠正確分辨，那就說(shuō)明信號(hào)差大于輸入失調(diào)電壓，那就減小輸入信號(hào)差，再次仿真，看能不能比較，如果不能比較，說(shuō)明第二次的輸入信號(hào)差比實(shí)際輸入失調(diào)電壓小，比較器無(wú)法正常比較，那第三次輸入的信號(hào)差就比第一次的小，比第二次大，如此反復(fù)，逐次逼近進(jìn)行比較。這種傳統(tǒng)的測(cè)量比較器輸入失調(diào)電壓的方法非常的耗時(shí)耗精力。當(dāng)輸入失調(diào)電壓值可以容易地獲得的話，那么就會(huì)加快設(shè)計(jì)和仿真的進(jìn)度，這也使得找到一個(gè)有效的輸入失調(diào)電壓測(cè)試方法顯得格外的重要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種高精度動(dòng)態(tài)比較器的測(cè)試方法及測(cè)試電路，能實(shí)現(xiàn)對(duì)動(dòng)態(tài)比較器的一次仿真就可以獲得輸入失調(diào)電壓。本發(fā)明的方法采用以下方案實(shí)現(xiàn)一種高精度動(dòng)態(tài)比較器的測(cè)試方法，其特征在于首先，通過(guò)一鐘控SR鎖存器判斷該比較器輸出狀態(tài)，并將判斷后的輸出信號(hào)輸入一單位增益放大器再經(jīng)過(guò)緩沖器增加驅(qū)動(dòng)能力；其次，提供一二階積分器，對(duì)所述單位增益放大器輸出經(jīng)過(guò)緩沖器信號(hào)的正、負(fù)進(jìn)行正向積分或反向積分后，為所述比較器提供一反饋電
壓I本發(fā)明的電路采用以下方案實(shí)現(xiàn)一種高精度動(dòng)態(tài)比較器的測(cè)試電路，其特征在于，包括一比較器；一鐘控SR鎖存器；其輸入端與所述比較器的輸出端連接；一單位增益放大器，其輸入端與所述鐘控SR鎖存器的輸出端連接；一緩沖器，其輸入端與所述單位增益放大器的輸出端連接；以及一二階積分器，其輸入端與所述緩沖器的輸出端連接，輸出端
為所述比較器提供一反饋電壓J^s。本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)
1、簡(jiǎn)潔快速性針對(duì)傳統(tǒng)動(dòng)態(tài)比較器的測(cè)試方法中只能通過(guò)瞬態(tài)仿真，一次又一次的嘗試，這種逐次逼近的測(cè)試方法，本測(cè)試電路只需仿真一次就可獲得比較器準(zhǔn)確的輸入失調(diào)電壓。2、精度可調(diào)因此要提高該測(cè)試方法的精度，就要盡可能地減小平衡時(shí)波形的峰峰值大小。因?yàn)闀r(shí)鐘的周期是固定的，可以通過(guò)設(shè)置二階積分器的增益大小來(lái)改變積分斜率。增益設(shè)置越小，峰峰值越小，精度越高。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例測(cè)試電路連接示意圖。圖2是本發(fā)明實(shí)施例動(dòng)態(tài)比較器沒(méi)有輸入失調(diào)電壓時(shí)的仿真波形圖。圖3是本發(fā)明實(shí)施例動(dòng)態(tài)比較器輸入失調(diào)電壓時(shí)的仿真波形圖。
具體實(shí)施例方式本實(shí)施例提供一種高精度動(dòng)態(tài)比較器的測(cè)試方法，該方法首先通過(guò)一鐘控SR鎖存器判斷該比較器輸出狀態(tài)，并將判斷后的輸出信號(hào)輸入一單位增益放大器；其次，提供一二階積分器，根據(jù)所述單位增益放大器經(jīng)過(guò)緩沖器后輸出信號(hào)的正、負(fù)進(jìn)行正向積分或
反向積分后，為所述比較器提供一反饋電壓 。為實(shí)現(xiàn)上述方法本實(shí)施例提供一種高精度動(dòng)態(tài)比較器的測(cè)試電路，其特征在于， 包括一比較器；一鐘控SR鎖存器；其輸入端與所述比較器的輸出端連接；一單位增益放大器，其輸入端與所述鐘控SR鎖存器的輸出端連接；以及一二階積分器，其輸入端與緩沖
器的輸出端連接，輸出端為所述比較器提供一反饋電壓Fi3。下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)原理做進(jìn)一步說(shuō)明。如圖1所示，鐘控SR鎖存器的輸出信號(hào)Q和g接到理想的單位增益放大器的輸入端。理想單位增益放大器Fos = Q-Q，當(dāng)Q為高，則放大器輸出高電平，即電源電壓VDD，當(dāng)
g為高，則單位增益放大器輸出為負(fù)的VDD。然后單位增益放大器的輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)緩沖器，
增加其驅(qū)動(dòng)能力。二階積分器根據(jù)緩沖器輸出信號(hào)的正負(fù)進(jìn)行正向積分和反向積分。Clock 是控制比較器工作的時(shí)鐘，設(shè)時(shí)鐘由低電平轉(zhuǎn)為高電平時(shí)，比較器開(kāi)始正常比較。現(xiàn)在假設(shè)比較器沒(méi)有輸入失調(diào)電壓，并且二階積分器的輸出信號(hào)Fss (電壓反饋)
剛開(kāi)始是低于參考電圧t力高，g為低，也就是單位增益放大器的輸出信號(hào)G5大于零， 二階積分器進(jìn)行正向積分當(dāng)時(shí)鐘的上升沿到來(lái)時(shí)，如果Ff3超過(guò)了正向輸入端的參考電壓，那么，比較器的輸出發(fā)生跳變，Q為低，β為高，使得Fm小于零，二階積分器由正向積分轉(zhuǎn)為反向積分。當(dāng)下一個(gè)時(shí)鐘上升沿來(lái)臨時(shí)，二階積分器已經(jīng)經(jīng)過(guò)一個(gè)時(shí)鐘周期的反向積分，f、小于參考電壓，比較器的輸出又一次發(fā)生跳變，二階積分器又開(kāi)始了正向積分，如此反復(fù)進(jìn)行，整個(gè)環(huán)路達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，仿真波形圖如圖2所示。如果比較器帶有輸入失調(diào)電壓的話，假設(shè)在比較器的IP端有個(gè)正向的輸入失調(diào)電壓Fos ,那么，當(dāng)有效時(shí)鐘沿來(lái)臨時(shí)，IN端的輸入信號(hào)必須大于,比較器的輸出結(jié)果才會(huì)發(fā)生跳變。也就是說(shuō)相當(dāng)于實(shí)際的參考電壓『―= β+&3。平衡的時(shí)候，說(shuō)明
二階積分器的輸出信號(hào)穿越了新的參考線。兩條參考電壓線的差值I『—-^f丨就是比較器的輸入失調(diào)電壓。當(dāng)有效時(shí)鐘來(lái)臨時(shí)，二階積分器的輸出信號(hào)只要比實(shí)際的參考電壓大或者小，比較器的輸出就會(huì)發(fā)生變化。通常，我們?nèi)》宸逯档囊话胱鳛樾碌膮⒖茧妷壕€，如圖3的
Qr-。這樣的取值會(huì)存在偏差，如圖中的G&—s。這個(gè)偏差的最大值為峰峰值的一
半。因此要提高該測(cè)試方法的精度，就要盡可能地減小平衡時(shí)波形的峰峰值大小。因?yàn)闀r(shí)鐘的周期是固定的，可以通過(guò)設(shè)置二階積分器的增益大小來(lái)改變積分斜率。增益設(shè)置越小， 峰峰值越小，精度越高，但是積分速度慢，仿真時(shí)間加長(zhǎng)了，因此，在仿真精度和仿真時(shí)間方面存在折衷關(guān)系。值得一提的是，本發(fā)明的方法可廣泛應(yīng)用于流水線型模數(shù)轉(zhuǎn)換器Pipeline ADC, 閃存型模數(shù)轉(zhuǎn)換器Flash ADC，逐次逼近型模數(shù)轉(zhuǎn)換器Sar ADC的動(dòng)態(tài)比較器中。該方法可有效測(cè)得比較器在高速工作情況下的等效輸入失調(diào)電壓，這個(gè)失調(diào)電壓包括比較器的DC和動(dòng)態(tài)失調(diào)(如電荷注入和電容耦合)，該方法的高速性和高效性可允許電路設(shè)計(jì)者探索更廣的設(shè)計(jì)領(lǐng)域，提供重要的比較器分析方法。本發(fā)明的測(cè)試電路可廣泛應(yīng)用于 Cadence1ADS, Hspice，Pspice等多種集成電路設(shè)計(jì)平臺(tái)，其中二階積分器模塊與單位增益模塊即可是實(shí)際電路也可是理想模型，對(duì)測(cè)試系統(tǒng)的要求較低，同時(shí)仿真時(shí)間大為減少，對(duì)服務(wù)器等硬件需要也較低。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，凡依本發(fā)明申請(qǐng)專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
權(quán)利要求
1.一種高精度動(dòng)態(tài)比較器的測(cè)試方法，其特征在于首先，通過(guò)一鐘控SR鎖存器判斷該比較器輸出狀態(tài)，并將判斷后的輸出信號(hào)輸入一單位增益放大器；然后，提供一緩沖器，輸入為單位增益放大器的輸出，以提高其驅(qū)動(dòng)能力和帶負(fù)載能力；其次，提供一二階積分器，根據(jù)所述緩沖器輸出信號(hào)的正、負(fù)進(jìn)行正向積分或反向積分后，為所述比較器提供一反饋電壓Ff2。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高精度動(dòng)態(tài)比較器的測(cè)試方法，其特征在于通過(guò)設(shè)置所述二階積分器的增益大小來(lái)改變積分斜率，以控制該比較器的精度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高精度動(dòng)態(tài)比較器的測(cè)試方法，其特征在于該方法能應(yīng)用于流水線型模數(shù)轉(zhuǎn)換器Pipeline ADC，閃存型模數(shù)轉(zhuǎn)換器Flash ADC，逐次逼近型模數(shù)轉(zhuǎn)換器Sar ADC的動(dòng)態(tài)比較器中。
4.一種高精度動(dòng)態(tài)比較器的測(cè)試電路，其特征在于，包括 一比較器；一鐘控SR鎖存器；其輸入端與所述比較器的輸出端連接； 一單位增益放大器，其輸入端與所述鐘控SR鎖存器的輸出端連接； 一緩沖器，其輸入端與所述單位增益放大器的輸出端連接；以及一二階積分器，其輸入端與所述緩沖器的輸出端連接，輸出端為所述比較器提供一反饋電壓f;。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高精度動(dòng)態(tài)比較器的測(cè)試電路，其特征在于進(jìn)一步包括一時(shí)鐘電路，用于控制所述比較器工作。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高精度動(dòng)態(tài)比較器的測(cè)試方法，首先，通過(guò)一鐘控SR鎖存器判斷該比較器輸出狀態(tài)，并將判斷后的輸出信號(hào)輸入一單位增益放大器；其次，提供一二階積分器，對(duì)所述單位增益放大器輸出經(jīng)過(guò)緩沖器后信號(hào)的正、負(fù)進(jìn)行正向積分或反向積分后，為所述比較器提供一反饋電壓。另外，本發(fā)明提供一種實(shí)現(xiàn)上述方法的測(cè)試電路，本發(fā)明只要通過(guò)對(duì)動(dòng)態(tài)比較器的一次仿真就可以獲得輸入失調(diào)電壓，并且測(cè)試精度可人為控制，實(shí)現(xiàn)了測(cè)試的快速性及準(zhǔn)確可調(diào)性。
文檔編號(hào)G01R19/00GK102435818SQ20111037622
公開(kāi)日2012年5月2日 申請(qǐng)日期2011年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月24日
發(fā)明者何明華, 張志曉, 王法翔, 胡煒 申請(qǐng)人:福州大學(xué)