本發(fā)明屬于集成電路設(shè)計領(lǐng)域，尤其具體涉及一種動態(tài)比較器噪聲性能的控制方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著cmos工藝技術(shù)的不斷進(jìn)步，市場對低功耗應(yīng)用的需求與日俱增，器件尺寸正逐步縮小，電源電壓也逐步降低，電路隨機(jī)誤差(器件熱噪聲和閃爍噪聲)對系統(tǒng)性能的影響相比確定性誤差(失調(diào)、遲滯等)而言更加凸顯。動態(tài)比較器用以在周期性時鐘信號的控制下比較輸入信號與參考電壓的相對大小，并將判決結(jié)果以數(shù)字邏輯電平的方式進(jìn)行輸出。比較器的確定性誤差和隨機(jī)誤差是影響其判決準(zhǔn)確度的主要因素，而電路隨機(jī)誤差主要表現(xiàn)為器件的噪聲性能。

實(shí)際應(yīng)用中，動態(tài)比較器的準(zhǔn)確度能直接影響模數(shù)轉(zhuǎn)換器、存儲器的位線檢測器及無線收發(fā)機(jī)等對噪聲性能要求較高的系統(tǒng)。如何有效降低噪聲性能對動態(tài)比較器電路性能的影響，提高動態(tài)比較器的精度，對集成電路設(shè)計有著重要的意義。

動態(tài)比較器屬于非線性時變的電路系統(tǒng)，傳統(tǒng)設(shè)計流程按比較器的工作原理將其工作過程分為采樣和再生兩個階段，在各個階段下基于器件的線性時不變小信號和大信號模型進(jìn)行分析和仿真。然而，與典型可抽象為線性時不變模型的電路(如放大器)所不同的是，比較器的線性行為在不同階段、不同時刻下是變化的，也就是說，動態(tài)比較器實(shí)質(zhì)上可抽象為一個線性時變系統(tǒng)。此外，考慮到動態(tài)比較器工作的周期性，將其抽象為一個線性周期時變(lptv)系統(tǒng)更有助于對其噪聲性能及判決精度的分析。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種動態(tài)比較器噪聲性能的控制方法及系統(tǒng)，使動態(tài)比較器噪聲性能得到最大程度的改善，同時實(shí)現(xiàn)動態(tài)比較器設(shè)計周期的縮短和電路性能的提高。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：

一種動態(tài)比較器噪聲性能的控制方法，其特征在于，包括：

減小動態(tài)比較器輸入端的共模輸入電壓vcmo；

如果所述共模輸入電壓vcmo的值在所述動態(tài)比較器前級電路共模輸出電壓的范圍內(nèi)，則判斷所述動態(tài)比較器的判決錯誤率perror是否低于10％；

如果所述判決錯誤率perror低于10％，則完成所述動態(tài)比較器的噪聲性能的控制，否則，繼續(xù)減小所述共模輸入電壓vcmo。

優(yōu)選的，如果所述共模輸入電壓vcmo的值不在所述動態(tài)比較器前級電路共模輸出電壓的范圍內(nèi)，則增大所述動態(tài)比較器放大級的跨導(dǎo)gm；

如果所述動態(tài)比較器放大級器件的柵極對地電容不超過設(shè)定值，則判斷所述判決錯誤率perror是否低于10％；

如果所述判決錯誤率perror低于10％，則完成所述動態(tài)比較器的噪聲性能控制，否則，繼續(xù)增大所述動態(tài)比較器放大級的跨導(dǎo)gm。

優(yōu)選的，所述增大所述動態(tài)比較器放大級電路的跨導(dǎo)gm的值，包括：增大所述動態(tài)比較器放大級電路的器件寬長比。

優(yōu)選的，如果所述動態(tài)比較器放大級器件的柵極對地電容超過設(shè)定值，則減小所述動態(tài)比較器的尾電流id的值；

如果所述動態(tài)比較器的再生增益沒有降低，則判斷所述判決錯誤率perror是否低于10％；

如果所述判決錯誤率perror低于10％，則完成完成所述動態(tài)比較器的噪聲性能的控制，否則，繼續(xù)減小所述動態(tài)比較器的尾電流id的值。

優(yōu)選的，所述減小所述動態(tài)比較器的尾電流id的值，包括：減小尾電流源器件的寬長比。

優(yōu)選的，如果所述動態(tài)比較器的再生增益降低，則延長時鐘信號邊沿上升時間trise，直到所述判決錯誤率perror低于10％。

優(yōu)選的，所述延長時鐘信號邊沿上升時間trise，直到所述判決錯誤率perror低于10％，包括：判斷所述動態(tài)比較器的最小可辯識電壓差是否高于設(shè)定閾值，如果是，則完成所述動態(tài)比較器噪聲性能的控制，否則繼續(xù)延長時鐘信號邊沿上升時間trise。

一種動態(tài)比較器噪聲性能的控制系統(tǒng)，其特征在于，包括：電壓調(diào)整模塊、跨導(dǎo)調(diào)整模塊、尾電流調(diào)整模塊、時鐘調(diào)整模塊和控制處理模塊；

所述電壓調(diào)整模塊的輸出端與所述動態(tài)比較器的第一輸入端相連，所述電壓調(diào)整模塊的控制端與所述控制處理模塊的第一輸出端相連；

所述跨導(dǎo)調(diào)整模塊的輸出端與所述動態(tài)比較器的第二輸入端相連，所述跨導(dǎo)調(diào)整模塊的控制端與所述控制處理模塊的第二輸出端相連；

所述尾電流調(diào)整模塊的輸出端與所述動態(tài)比較器的第三輸入端相連，所述尾電流調(diào)整模塊的控制端與所述控制處理模塊的第三輸出端相連；

所述時鐘調(diào)整模塊的輸出端與所述動態(tài)比較器的第四輸入端相連，所述時鐘調(diào)整模塊的控制端與所述控制處理模塊的第四輸出端相連；

所述控制處理模塊的輸入端與所述動態(tài)比較器的輸出端相連；

所述電壓調(diào)整模塊用于減小所述動態(tài)比較器的共模輸入電壓vcmo；

所述跨導(dǎo)調(diào)整模塊用于增大所述比較器放大級電路的跨導(dǎo)gm的值；

所述尾電流調(diào)整模塊用于減小所述動態(tài)比較器的尾電流id的值；

所述時鐘調(diào)整模塊用于調(diào)節(jié)時鐘信號邊沿上升時間trise；

所述控制處理模塊用于優(yōu)化所述動態(tài)比較器噪聲性能。

優(yōu)選的，所述跨導(dǎo)調(diào)整模塊，具體用于通過增大所述動態(tài)比較器的放大級電路器件的寬長比增大所述動態(tài)比較器放大級電路的跨導(dǎo)gm的值。

優(yōu)選的，所述尾電流調(diào)整模塊，具體用于通過減小所述動態(tài)比較器尾電流源器件的寬長比減小所述動態(tài)比較器的尾電流id的值。

本發(fā)明提供的一種動態(tài)比較器噪聲性能的控制方法及系統(tǒng)，通過對動態(tài)比較器的電路參數(shù)(共模輸入電壓和時鐘信號邊沿上升時間)和器件參數(shù)(寬長比)的調(diào)整，能使動態(tài)比較器噪聲性能得到最大程度的優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)動態(tài)比較器的電路設(shè)計周期的縮短和電路性能的提高。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明的具體實(shí)施例，下面將對實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹。

圖1：是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種鎖存型動態(tài)比較器結(jié)構(gòu)圖；

圖2：是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種動態(tài)比較器的差分輸出信號隨時間的變化曲線圖；

圖3：是本發(fā)明提供的一種動態(tài)比較器噪聲性能的控制方法；

圖4：是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種動態(tài)比較器噪聲性能隨共模輸入電壓變化的仿真結(jié)果圖；

圖5：是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種動態(tài)比較器器噪聲性能隨輸入對管器件尺寸變化的仿真結(jié)果圖；

圖6：是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種動態(tài)比較器噪聲性能隨尾電流源器件寬長比的變化曲線圖；

圖7：是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種動態(tài)比較器噪聲性能隨時鐘信號邊沿上升時間的變化曲線圖；

圖8：是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種動態(tài)比較器噪聲性能優(yōu)化的控制流程圖；

圖9：是本發(fā)明還提供一種動態(tài)比較器噪聲性能的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明實(shí)施例的方案，下面結(jié)合附圖和實(shí)施方式對本發(fā)明實(shí)施例作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

如圖1所示，為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種鎖存型動態(tài)比較器結(jié)構(gòu)圖。其中，mn1、mn2、mn3、mn4和mn5為nmost，mp1、mp2、mp3和mp4為pmost，vdd為直流電源，vin+和vin-是比較器的差分輸入端，vout+和vout-是比較器的差分輸出端，vx和vy是比較器的兩個中間節(jié)點(diǎn)，clk是比較器的時鐘控制信號，用以控制動態(tài)比較器進(jìn)行周期性地工作。mn1和mn2的柵極分別與比較器的輸入信號vin+和vin-連接，mn1和mn2的源端相連并與mn5的漏極連接；mn5的柵極接時鐘控制信號clk，源極接至地；mn3和mn4的源極分別與mn1和mn2的漏極相連并標(biāo)記為vx和vy，mn3的柵極與mp3的柵極相連并與mn4和mp4的漏極連接在一起，作為比較器的輸出端vout+，mn4的柵極與mp4的柵極相連并與mn3和mp3的漏極連接在一起，作為比較器的輸出端vout-；mp1和mp2的柵極接clk，漏極分別與輸出端vout-和vout+連接，mp1、mp2、mp3、mp4的源極接電源vdd。設(shè)計中，處于對稱位置的mn1和mn2的器件尺寸相等，同理，mn3和mn4、mp1和mp2、mp3和mp4的器件尺寸也分別相等。為方便表示，用cout+和cout-分別表示電路輸出節(jié)點(diǎn)vout+和vout-的對地電容，且cout＝cout+＝cout-；用cx和cy分別表示電路中間節(jié)點(diǎn)vx和vy的對地電容，且cxy＝cx＝cy。id代表流過mn5的電流，也就是動態(tài)比較器的尾電流。

作為一個線性周期時變(lptv)系統(tǒng)，動態(tài)比較器的線性響應(yīng)隨時間的變化而變化。按照圖1中動態(tài)比較器的工作原理，可以將其工作過程分為四個階段：復(fù)位、采樣、再生和判決。各個工作階段中，如圖2所示，為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種動態(tài)比較器的差分輸出信號隨時間的變化曲線圖，在時間軸上，用t0、t1、t2和tobs標(biāo)記各個階段的起止時刻。比較器判決正確與否關(guān)鍵取決于tobs時刻的噪聲累積情況，換言之，動態(tài)比較器雖然是一個時變系統(tǒng)，對于其噪聲性能的衡量，則僅需關(guān)注tobs時刻的瞬態(tài)噪聲即可。

在t0～t1時段，比較器處于復(fù)位階段，時鐘控制信號clk為低電平，復(fù)位開關(guān)管mp1和mp2導(dǎo)通，分別將輸出端vout-和vout+充電至電源電壓vdd，將中間節(jié)點(diǎn)vx和vy上拉至vdd-vthn，其中，vthn代表nmost的閾值電壓。該階段vout+/vout-和vx/vy電容節(jié)點(diǎn)累積的噪聲主要是熱噪聲。假定t1時刻vout+/vout-和vx/vy電容節(jié)點(diǎn)的噪聲功率分別為

σ²(vn,out)＝4kt/cout(1)

σ²(vn,xy)＝4kt/cxy(2)

式中，k是波爾茲曼常數(shù)，t是熱力學(xué)溫度，vn,out代表輸出端vout+/vout-節(jié)點(diǎn)的噪聲電壓，vn,xy代表vx/vy節(jié)點(diǎn)的噪聲電壓。

在t1時刻，時鐘控制信號clk由低電平切換到高電平，比較器開始進(jìn)入采樣階段。中間節(jié)點(diǎn)vx和vy通過輸入對管mn1和mn2開始放電，放電速度的快慢取決于輸入信號vin+和vin-的電壓差；同樣，輸出節(jié)點(diǎn)vout+和vout-也開始通過mn4和mn3放電，速度的快慢取決于vx和vy的電壓差。放電過程一直持續(xù)到t2時刻輸出端vout+和vout-的電壓值低于vdd-vthp，vthp代表pmost的閾值電壓。在采樣階段，主要的噪聲源來自mn1/mn2和mn3/mn4的溝道噪聲，其噪聲功率分別為

σ²(inn(1,2))＝4ktγ·gmn(1,2)(3)

σ²(inn(3,4))＝4ktγ·gmn(3,4)(4)

式中，γ為噪聲系數(shù)，對于長溝道器件，γ＝2/3，短溝道器件的γ值更大一些，假定mn1的跨導(dǎo)為gmn1，mn2的跨導(dǎo)為gmn2，mn3的跨導(dǎo)為gmn3，mn4的跨導(dǎo)為gmn4，用gmn(1,2)代表mn1/mn2的跨導(dǎo)，且gmn(1,2)＝gmn1＝gmn2，同理，gmn(3,4)代表mn3/mn4的跨導(dǎo)，且gmn(3,4)＝gmn3＝gmn4。

在t2時刻，輸出節(jié)點(diǎn)的電壓降至vdd-vthp，mp3、mp4開啟，此后比較器進(jìn)入再生放大階段。mn1和mn2工作在線性區(qū)，導(dǎo)通電阻相對其它器件非常小，考慮再生放大階段比較器的小信號模型時，可以近似認(rèn)為vx和vy為零電位，因此mn1和mn2的溝道噪聲被屏蔽，該階段的主要噪聲源來自mn3/mn4和mp3/mp4的溝道噪聲，其噪聲功率為

σ²(in(3,4),r)＝σ²(inn(3,4),r)+σ²(inp(3,4),r)＝4ktγ·(gmn(3,4),r+gmp(3,4),r)(5)

式中，gmn(3,4),r和gmp(3,4),r分別代表再生階段mn3/mn4和mp3/mp4的跨導(dǎo)，inn(3,4),r代表再生階段mn3/mn4的噪聲電流，inp(3,4),r代表再生階段mp3/mp4的噪聲電流，in(3,4),r則代表再生階段mn3/mn4和mp3/mp4的總噪聲電流。

綜上所述，動態(tài)比較器各個噪聲源在不同時刻的主要噪聲類型已經(jīng)清楚，無論各個噪聲源從各個時刻到tobs時刻經(jīng)歷怎樣的周期性線性時變過程，通過優(yōu)化與噪聲源有關(guān)的設(shè)計參數(shù)，動態(tài)比較器整體的噪聲性能會得到改善。由上述表達(dá)式(1)～(5)可知，降低噪聲主要在于優(yōu)化寄生電容cout和cxy，以及優(yōu)化跨導(dǎo)gmn(1,2,3,4)、gmn(3,4),r和gmp(3,4),r上，同時考慮到動態(tài)比較器的周期時變特性。

如圖3所示，為本發(fā)明提供的一種動態(tài)比較器噪聲性能的控制方法，包括：

減小動態(tài)比較器輸入端的共模輸入電壓vcmo；如果所述共模輸入電壓vcmo的值在所述動態(tài)比較器前級電路共模輸出電壓的范圍內(nèi)，則判斷所述動態(tài)比較器的判決錯誤率perror是否低于10％；如果所述判決錯誤率perror低于10％，則完成所述動態(tài)比較器的噪聲性能的控制，否則，繼續(xù)減小所述共模輸入電壓vcmo。

具體地，結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例提供的動態(tài)比較器作進(jìn)一步說明，根據(jù)gm＝(2id)/(vgs-vth)(其中vgs是柵源電壓差，vth是器件的閾值電壓)可知，在尾電流id一定的情況下，跨導(dǎo)gm與共模輸入電壓呈反比關(guān)系。于是，可以從共模輸入電壓變化對比較器噪聲性能產(chǎn)生影響的角度進(jìn)行分析，如圖4所示，為本發(fā)明實(shí)施例提供的動態(tài)比較器噪聲性能隨共模輸入電壓變化的仿真結(jié)果圖，其橫軸代表比較器的差分輸入δvin，縱軸代表不同輸入下比較器判決錯誤的概率其中snr代表比較器輸入端的信噪比)。由上可知，在不影響系統(tǒng)正常工作的前提下，盡可能地減小動態(tài)比較器的共模輸入電平，也就是前級電路的輸出共模電平，將有利于減小動態(tài)比較器的噪聲。判決錯誤的概率越低，表明比較器的等效輸入噪聲越小，噪聲性能越好。一般認(rèn)為當(dāng)perror為10％時所對應(yīng)的輸入電壓即為比較器的等效輸入噪聲值。比如，當(dāng)?shù)刃л斎朐肼暤脑O(shè)計指標(biāo)為0.2mv時，從圖4可以看出，共模輸入電壓vcmo＝0.6v時，δvin＝0.2mv所對應(yīng)的比較器的判決錯誤率低于10％，因此，減小共模輸入電壓值至0.6v即可滿足設(shè)計指標(biāo)。

進(jìn)一步，如果所述共模輸入電壓vcmo的值不在所述動態(tài)比較器前級電路共模輸出電壓的范圍內(nèi)，則增大所述動態(tài)比較器放大級的跨導(dǎo)gm；如果所述動態(tài)比較器放大級器件的柵極對地電容不超過設(shè)定值，則判斷所述判決錯誤率perror是否低于10％；如果所述判決錯誤率perror低于10％，則完成所述動態(tài)比較器的噪聲性能控制，否則，繼續(xù)增大所述動態(tài)比較器放大級的跨導(dǎo)gm。

具體地，從圖4可以看出，確定了比較器的共模輸入電壓值后還應(yīng)判斷在該vcmo下，比較器的前級電路能否正常工作，也就是判斷前級電路的輸出共模電平能否調(diào)整至0.6v，如果可以，噪聲性能得到改善，比較器的等效輸入噪聲通過減小共模輸入電壓vcmo便可以達(dá)到設(shè)計指標(biāo)；如果前級電路的輸出共模電平無法調(diào)整至0.6v，則需增大動態(tài)比較器放大級電路的跨導(dǎo)gm的值。

進(jìn)一步，所述增大所述動態(tài)比較器放大級電路的跨導(dǎo)gm的值，包括：增大所述動態(tài)比較器放大級電路的器件寬長比。

在實(shí)際應(yīng)用中，在尾電流id一定的情況下，根據(jù)(其中μ代表載流子的遷移率，cox代表單位面積的柵氧化層電容)可知，器件的寬長比與器件的跨導(dǎo)相關(guān)，可以從器件寬長比的變化對動態(tài)比較器噪聲性能產(chǎn)生影響的角度進(jìn)行分析，如圖5所示,為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種動態(tài)比較器器噪聲性能隨輸入對管器件尺寸變化的仿真結(jié)果圖。可知，在面積允許的范圍內(nèi)，可以調(diào)整輸入對管的器件尺寸以使噪聲性能達(dá)到設(shè)計指標(biāo)。但是，增大器件的寬長比也就意味著增大了器件的柵極電容，若比較器的前級電路對負(fù)載有要求，則應(yīng)將由增大尺寸帶來的負(fù)載效應(yīng)計入考慮。同理，以等效輸入噪聲為0.2mv的設(shè)計指標(biāo)為例，從圖5可以看出，當(dāng)器件尺寸由1×3.6μ/0.18μ變化至5×3.6μ/0.18μ時，δvin＝0.2mv所對應(yīng)的判決錯誤率均低于10％，也就是說，對于比較器最小可辨識電壓差為0.5mv的設(shè)計指標(biāo)要求，比較器輸入對管器件的尺寸選取面積較小的1×3.6μ/0.18μ即可滿足。在調(diào)整器件的寬長比時，需要將器件的柵極對地電容，即對前級電路的負(fù)載效應(yīng)考慮在內(nèi)。

進(jìn)一步，如果所述動態(tài)比較器放大級器件的柵極對地電容超過設(shè)定值，則減小所述動態(tài)比較器的尾電流id的值；如果所述動態(tài)比較器的再生增益沒有降低，則判斷所述判決錯誤率perror是否低于10％；如果所述判決錯誤率perror低于10％，則完成完成所述動態(tài)比較器的噪聲性能的控制，否則，繼續(xù)減小所述動態(tài)比較器的尾電流id的值。

在實(shí)際應(yīng)用中，如果增大器件的尺寸不會影響前級電路的正常工作，則比較器的噪聲性能可以通過增大輸入對管器件的寬長比得到優(yōu)化；否則，需通過減小尾電流。

進(jìn)一步，所述減小所述動態(tài)比較器的尾電流id的值，包括：減小尾電流源器件的寬長比。

具體地，改變尾電流id，也就是改變尾電流源器件的寬長比，影響比較器再生放大的增益。如圖6所示，為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種動態(tài)比較器噪聲性能隨尾電流源器件寬長比的變化曲線圖。可知，減小尾電流源器件的寬長比，會使再生階段比較器的增益gr降低，繼而會使比較器的檢測靈敏度降低(能夠正確判決的最小輸入電壓增大)，影響系統(tǒng)的精度。在尾電流id的減小沒有導(dǎo)致再生增益gr明顯降低，繼而影響比較器的檢測靈敏度時，減小尾電流源器件的寬長比可以明顯改善比較器的噪聲性能，使得比較器的判決錯誤率明顯降低。比如，當(dāng)尾電流源器件的寬長比減小為1.8μ/0.18μ時，雖然比較器的噪聲性能得到改善，但其檢測靈敏度的降低也更為突顯，比較器可正確判決的最小輸入電壓增大，因此，二者的綜合作用下，對于較小的輸入電壓，尾電流源器件尺寸減小到一定程度后，比較器判決錯誤率不再降低。比如，當(dāng)要求比較器的最小可辨識電壓差為0.5mv時，為留有一定的裕度，確定比較器的等效輸入噪聲的設(shè)計指標(biāo)為0.2mv，此時如果減小共模輸入電壓和增大跨導(dǎo)都不能使得噪聲性能得到改善，由圖6可知，應(yīng)將尾電流源器件的尺寸設(shè)置為1.8μ/0.18μ，以使δvin＝0.2mv所對應(yīng)的判決錯誤率低于10％。如果比較器的等效輸入噪聲設(shè)計指標(biāo)是低于0.2mv的其它值，則應(yīng)繼續(xù)減小尾電流源器件的寬長比。

進(jìn)一步，如果所述動態(tài)比較器的再生增益降低，則延長時鐘信號邊沿上升時間trise，直到所述判決錯誤率perror低于10％。

進(jìn)一步，所述延長時鐘信號邊沿上升時間trise，直到所述判決錯誤率perror低于10％，包括：判斷所述動態(tài)比較器的最小可辯識電壓差是否高于設(shè)定閾值，如果是，則完成所述動態(tài)比較器噪聲性能的控制，否則繼續(xù)延長時鐘信號邊沿上升時間trise。

具體地，若尾電流id的減小沒有導(dǎo)致再生增益gr明顯降低，則減小所述動態(tài)比較器的尾電流id的值可行，比較器的噪聲性能通過減小尾電流源器件的寬長比就可以滿足設(shè)計指標(biāo)要求；反之，若尾電流id的減小導(dǎo)致再生增益gr明顯降低，繼而使得較小的δvin所對應(yīng)的判決錯誤率過高時，比較器的噪聲性能應(yīng)通過延長時鐘信號邊沿上升時間trise得到進(jìn)一步地改善。延長時鐘信號邊沿上升時間trise，該方法可行是因?yàn)閯討B(tài)比較器是時間周期性工作的，同時，從圖2可知，采樣階段和再生放大階段信號的變化與時鐘信號的邊沿有很大的關(guān)系。如圖7所示，為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種動態(tài)比較器噪聲性能隨時鐘信號邊沿上升時間的變化曲線圖。在時鐘信號處于高電平期間內(nèi)，比較器需經(jīng)歷采樣和再生的工作過程，若時鐘邊沿上升時間過長，會出現(xiàn)時鐘信號還未上升至邏輯高電平所代表的電源電壓vdd時，比較器已經(jīng)從采樣階段過度到再生階段，此時尾電流源器件的柵極電壓相對較小，導(dǎo)致尾電流id較小，同樣會影響再生放大的增益，進(jìn)而影響比較器的靈敏度。因此，圖7中輸入電壓較小時，延長時鐘信號邊沿上升時間反而會使比較器的判決錯誤率升高。同樣，對于0.2mv的等效輸入噪聲設(shè)計指標(biāo)，圖7所示的三種時鐘信號邊沿上升時間均可滿足要求(δvin＝0.2mv所對應(yīng)的判決錯誤率均低于10％)；設(shè)計指標(biāo)低于0.2mv時，應(yīng)繼續(xù)延長時鐘信號的邊沿上升時間，但同時也要注意過長的上升時間是否會影響到比較器的靈敏度，盡可能地選取一個最優(yōu)值，使得比較器的噪聲性能得到最大程度地改善。

綜上所述，動態(tài)比較器噪聲性能優(yōu)化可通過以下步驟實(shí)現(xiàn)：：

步驟1：減小動態(tài)比較器輸入端的共模輸入電壓；

步驟2：增大動態(tài)比較器放大級電路器件的寬長比；

步驟3：減小尾電流源器件的寬長比；

步驟4：延長時鐘信號邊沿上升時間。

具體地，如圖8所示，為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種動態(tài)比較器噪聲性能優(yōu)化的控制流程圖，包括以下步驟：

a1：適當(dāng)減小共模輸入電壓，并執(zhí)行a2；

a2：判斷比較器的前級電路在該共模電壓下是否正常工作(也就是判斷前級電路的輸出共模電壓能否調(diào)整至該值)，如果可以正常工作，進(jìn)入a3，否則跳至步驟a4；

a3.判斷此時動態(tài)比較器的噪聲性能是否達(dá)到設(shè)計指標(biāo)要求，如果達(dá)到，結(jié)束優(yōu)化流程，否則，將重復(fù)a1，即繼續(xù)減小共模輸入電壓，直至比較器的噪聲性能達(dá)到設(shè)計指標(biāo)要求而結(jié)束優(yōu)化流程，或者共模輸入電壓的減小使得比較器的前級電路無法正常工作而進(jìn)入a4；

a4：適當(dāng)增大動態(tài)比較器輸入對管mn1/mn2的寬長比，并執(zhí)行a5；

a5：判斷輸入對管的柵極到地電容是否會對比較器的前級電路造成嚴(yán)重的負(fù)載效應(yīng)，如果負(fù)載效應(yīng)較小，進(jìn)入a6，否則跳至a7；

a6：判斷此時動態(tài)比較器的噪聲性能是否達(dá)到設(shè)計指標(biāo)要求，如果達(dá)到，結(jié)束優(yōu)化流程，否則，將重復(fù)a4，即繼續(xù)增大mn1/mn2的寬長比，直至比較器的噪聲性能達(dá)到設(shè)計指標(biāo)要求而結(jié)束優(yōu)化流程，或者mn1/mn2的柵極到地電容使得比較器的前級電路因負(fù)載過大而無法正常工作，進(jìn)入a7；

a7：適當(dāng)減小mn5的寬長比，并執(zhí)行a8；

a8：判斷此時比較器的靈敏度，即比較器的最小可辨識電壓差是否高于設(shè)計指標(biāo)，如果低于設(shè)計指標(biāo)，進(jìn)入a9，否則跳至a10；

a9：判斷此時動態(tài)比較器的噪聲性能是否達(dá)到設(shè)計指標(biāo)要求，如果達(dá)到，結(jié)束優(yōu)化流程，否則，將重復(fù)a7，即繼續(xù)減小mn5的寬長比，直至比較器的噪聲性能達(dá)到設(shè)計指標(biāo)要求而結(jié)束優(yōu)化流程，或者比較器的最小可辨識電壓差高于設(shè)計指標(biāo)而進(jìn)入a10；

a10：適當(dāng)延長比較器時鐘控制信號的邊沿上升時間后，并執(zhí)行a11；

a11：判斷此時比較器的靈敏度，即比較器的最小可辨識電壓差是否高于設(shè)計指標(biāo)，如果低于設(shè)計指標(biāo)，進(jìn)入a12，否則結(jié)束優(yōu)化流程；

a12：判斷此時動態(tài)比較器的噪聲性能是否達(dá)到設(shè)計指標(biāo)要求，如果達(dá)到，結(jié)束優(yōu)化流程，否則，將重復(fù)a10，即繼續(xù)延長時鐘信號邊沿上升時間，直至比較器的噪聲性能達(dá)到設(shè)計指標(biāo)要求或者比較器的最小可辨識電壓差高于設(shè)計指標(biāo)值而結(jié)束優(yōu)化流程。

可見，本發(fā)明提供一種動態(tài)比較器噪聲性能的控制方法，通過對比較器的共模輸入電壓、放大級電路的跨導(dǎo)、尾電流及時鐘信號邊沿上升時間的調(diào)整，使動態(tài)比較器噪聲性能得到最大程度的改善，實(shí)現(xiàn)動態(tài)比較器電路設(shè)計周期的縮短和電路性能的提高。

相應(yīng)地，本發(fā)明還提供一種動態(tài)比較器噪聲性能的控制系統(tǒng)，如圖9所示，為本發(fā)明提供的一種動態(tài)比較器噪聲性能的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖，包括：電壓調(diào)整模塊、跨導(dǎo)調(diào)整模塊、尾電流調(diào)整模塊、時鐘調(diào)整模塊和控制處理模塊。所述電壓調(diào)整模塊的輸出端與所述動態(tài)比較器的第一輸入端相連，所述電壓調(diào)整模塊的控制端與所述控制處理模塊的第一輸出端相連。所述跨導(dǎo)調(diào)整模塊的輸出端與所述動態(tài)比較器的第二輸入端相連，所述跨導(dǎo)調(diào)整模塊的控制端與所述控制處理模塊的第二輸出端相連。所述尾電流調(diào)整模塊的輸出端與所述動態(tài)比較器的第三輸入端相連，所述尾電流調(diào)整模塊的控制端與所述控制處理模塊的第三輸出端相連。所述時鐘調(diào)整模塊的輸出端與所述動態(tài)比較器的第四輸入端相連，所述時鐘調(diào)整模塊的控制端與所述控制處理模塊的第四輸出端相連。所述控制處理模塊的輸入端與所述動態(tài)比較器的輸出端相連。所述電壓調(diào)整模塊用于減小所述動態(tài)比較器的共模輸入電壓vcmo。所述跨導(dǎo)調(diào)整模塊用于增大所述動態(tài)比較器放大級電路的跨導(dǎo)gm的值；所述尾電流調(diào)整模塊用于減小所述動態(tài)比較器的尾電流id的值；所述時鐘調(diào)整模塊用于調(diào)節(jié)時鐘信號邊沿上升時間trise；所述控制處理模塊用于優(yōu)化所述動態(tài)比較器噪聲性能。

進(jìn)一步，所述跨導(dǎo)調(diào)整模塊，具體可以通過增大所述動態(tài)比較器的放大級電路器件的寬長比增大所述動態(tài)比較器放大級電路的跨導(dǎo)gm的值。

進(jìn)一步，所述尾電流調(diào)整模塊，具體可以通過減小所述動態(tài)比較器尾電流源器件的寬長比減小所述動態(tài)比較器的尾電流id的值。

可見，本發(fā)明提供一種動態(tài)比較器噪聲性能的控制系統(tǒng)，通過動態(tài)比較器的電路參數(shù)和器件參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，能使動態(tài)比較器噪聲性能得到最大程度的改善，實(shí)現(xiàn)動態(tài)比較器的電路設(shè)計周期的縮短和電路性能的提高。

以上依據(jù)圖示所示的實(shí)施例詳細(xì)說明了本發(fā)明的構(gòu)造、特征及作用效果，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，但本發(fā)明不以圖面所示限定實(shí)施范圍，凡是依照本發(fā)明的構(gòu)想所作的改變，或修改為等同變化的等效實(shí)施例，仍未超出說明書與圖示所涵蓋的精神時，均應(yīng)在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。