一种应用于10位SAR ADC 的高精度比较器电路设计 王俊博
（电子科技大学成都学院，四川成都611731）
我国目前开发的比较器种类比较多，比如动态锁存再生比较器、多级开环比较器等，但是大部分类型的比较器由于带宽限制或电荷注入等原因，存在一定的设计难度，其产品精确度往往不高，以下本文介绍了一种10位SAR ADC 的高精度类型比较器，这种比较器的主要作用元件是差分放大电路以及两级正反馈锁存器，通过这两种元件可以使信号的输入精度高达11位，并且在降低 噪音、提高信号转换效率等方
面都具有很大优势，目前已经在10位SAR ADC 电路设计中广泛应用。
1比较器的结构设计分析
比较器的类型从结构上区分一般可以分为两类：其一是静态比较器，主要是通过放大器来实现预期输出效果；其二是动态比较器，主要是通过时钟信号设定对机械工作状态进行控制。静态比较器 壁炉门
功耗大、
失调小；动态比较器则具有体积小、速度快、功耗小等优势，所以一般在开关电容类电路中比较常见，比如ADC 系统。但是由于动态比较器其失调比较大，会对分辨率造成一定程度的影响。动态比较器中有一种用于保存信号的重要元件，叫做锁存器，电路晶体管中的沟道长度较短且传输信号比较强时，锁存器的响应速度会比较快。所以通常在锁存器之前会先设置一级差分放大电路，提前将输入的信号强度放大，从而实现锁存器的快速响应效果。差分结构能够有效提高信号传输质量，对时钟馈通效应、直流失调电压以及电荷注入效应等都有良好的控制作用。另外，在电路信号输出端和预放大信号锁存器中都会相应设置具有隔离作用的电路，从而降低回踢噪声对信号传输到输入端或者放大电路过程的影响。跟正反馈锁存器的失调电压进行对比后可以发现，预防大锁存器的失调电压明显变小，正反馈锁存器在一级差分放大电路的作用下，其失调电压对输入管并没有起到明显的效果。由此可见，导致动态比较器产生失调电压的主要原因，实际上是由于预存放大器的放大电路信号调整不够准确引起的。常规信号放大器的单位增益带宽通常是常数，但是在高精度比较器的设计中，增加了预放大器的增益带宽，与此同时也对比较器的速率产生了一定影响，所以在选择预放大器增益时要注意匹配。由此可见，在比较器的输入端设置一定的信号
预放大电路，可以在保证运行速度的同时提高精准度，通过隔离电
路可以降低正反馈噪音、
平衡失调电压，高低电平通过锁存器传送给缓冲级，输出级利用反相器接成正反馈，能够有效对信号波进行调整，削弱延时效果，驱动力更强，最后再将高低电平输出。
cnc真空吸盘2比较器不同类型的电路设计分析
2.1前置差分预放大电路。首先为比较器设置一级差分预放大电路，其电路演示如图1所示。如图所示，晶体管前置预放大电路的两个输入信号分别以M1和M2表示，接下来对Vip 和Vin 信号进行比较。其中M15、M17、M21具有一定的复位功能，如果时钟信号是低电平，则输出信号会被清零。以M16、M18P 作为PMOS 中滤波用的电容，用于对预放大器精度进行提高。通过开关信号对尾部电流进行调控，如果需要关闭尾电流，则对开关信号输出低电平，此时比较器的功耗比较低。通过预放大器的作用将输入的差分信号进行放大，然后比较器的精度可以得到有效提升，这种方法设计难度相对较低。因为比较器的放大电路需要具有锁存功能，所以图中M5及M6充当了锁存电路的构成元件。信号被输入后，首先经过预防大电路对信号强度进行放大，然后经过锁存电路暂时储存，最后输出数字信号。这个时候下一级的锁存电路并未起到作用，而是在一级差分放大电路将信号输出之后，经过时钟信号的作用停止运行，下一级锁存器才会开始工作，然后继续输出信号。由图可知，在一级预防大电路中存在两条反馈电路，分别是M1和M2构成的电流负反馈和M5、M6构成的电压正反馈。当M1和M2反馈的数值比M5、M6反馈的数值大时，就会让电路整体都变成负反馈，相应的也消除了迟滞效应。反之，当电路为正反馈效果时，迟滞效应会比较明显，该效应可以将信号输入的噪声进行过滤。
迟滞效应摘要：伴随集成电路技术的进步，数字通信工程的应用越来越成熟，
其中将模拟信号转换为数字信号的模数转换器，也就是人们常说的ADC ，在数字通信工程中起着至关重要的作用。模数转换器的规格种类有很多，
微波杀青其中逐次逼近型的模数转换器（SAR ADC ）应用范围更为广泛，具有转换精度高、消耗功率低、小巧方便且高效率输出数据等特点。在SAR ADC 中，比较器是其核心零
件，比较器的精度将直接影响SAR ADC 的性能。本文就比较器结构的选取、具体电路设计及电路仿真与分析等方面进行了详细说明。
关键词:10位SAR ADC ；高精度比较器；
电路设计中图分类号:TM938.48,TN43文献标识码:A 文章编号:2096-4390(2019)28-0064-02图1
图2
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2019.28科学技术创新产生的公式如下：如果β5/β3<1，则传输函数中没有延时；如果
β5/β3>1，则迟滞出现。其中,β=(W/L)·K_(n ·p)。为了减少比较器设
计的难度，在预放大级必须有一个大的增益。但是宽的带宽和大的增益是矛盾的，它们之间必须有一个折衷。前置放大器级的增益可以表示为:
A=-gmM1R=-gmM1(gmM3-gmM5)(1)单位增益带宽表示为:GBW=gmM1/C (2)gmM1,gmM3,gmM5分别是晶体管M1、M3和M5的跨导,C 是前置差分放大电路的等效输出电容。由方程(1)、(2)可知，通过调整M1和M2的器件尺寸，可以使前置放大器获得适当的增益和带宽。
2.2两级正反馈锁存电路。比较器的第二级采用的是两级正反馈锁存电路，如图2所示。PMOS 管M26和M27构成PMOS 锁存器,NMOS 管M24和M25构成NMOS 锁存器。两级锁存速了正反馈响应，使得输入信号Δu1和Δu2快速进行比较，形成高、低水平输出。锁存电路的作用效果有两种，一种是信号复位一种是信号再生。在需要复位信号时,M32处的尾部电流会停止传输，降低功耗，然后M30和M31两个开关会实现导通，从而让该处锁存器输出两个高电平电压VA 和VB 。M28和M29两个开关也被导通，然后就可以实现对之前输出的信号进行复位，接下来对其进行比较即可。而在需要再生信号时,M30、M31、M28、M29四个开关都会关闭,M26、M27漏极电压会拉至电源电压，也就是图中的AVDD，使得锁存器的电流差被增大，信号的放大倍数被加强。此时正反馈电路会对两个输入的电压Δ
u1和Δu2的差值进行比较，然后将结果暂存在锁存器中，等待下次信号复位时使用。
3电路仿真设计的分析
3.1前置差分预放大电路仿真。经过绘制前置差分放大器的频率特性曲线，设置共模电平为1.25V，输入差分信号分别为0.5V 和-0.5V 。仿真结果表明，前置放大器的电压增益为19.55dB,-3dB 带宽约738.9MHz 。
3.2锁存器瞬态响应仿真。经过对锁存器瞬态响应的仿真效果
测试，共模电压为1.25V，复位信号频率为20MHz，当锁存器的输入差分电压为1.085mV 时，锁存器的输出翻转，此时比较器的输入电压差为0.5425mV 。因此，比较器的最小可分辨电压为0.5425mV，精度达到11位，符合对±0.5LSB 的分辨率要求(0.9766mV)
3.3比较器失调电压仿真。在对比较进行失调电压仿真模拟时，具体方法以Monte-Carlo 模拟为参考。比较器最终的实验数据表明，失调电压大概在1.405μV 左右，符合设计需求。
4结论
综上所述，本文所提出的高精度比较器其作用效果显著，可以有效应用于10位SAR ADC 中，通过应
用SMIC65nmCMOS 技术，给该电路设计2.5V 的电源电压，设定2MHz 的时钟频率，然后在锁存器前增加一级差分预防大电路，同时选用两级动态正反馈锁存，将输出信号传输给缓冲级，最后对电路信号的输出性能进行测试，符合实际需求。经过对一定的仿真模拟，比较器输入端的失调电压和最小分辨率电压效果都得到明显提升，完全可以使信号的输入精度达到11位，同时有效减少了功率损耗，能够同时实现高精准度和低功耗的效果。所以该比较器现已普遍应用到10位SAR ADC 的电路设计中。
参考文献
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摄像机三脚架[4]张琳，王书海，安胜彪.高精度ADC 中比较器设计与研究[J].科学技术创新,2017(31):65-66.
智能技术视角下智慧图书馆的功能应用
魏引娣
（安庆师范大学图书馆，
安徽安庆246133）智慧图书馆建设已成为图书馆高质量发展的重要方向之一。
人工智能、大数据等新兴技术的广泛应用，
必然会给图书馆带来一场“智慧革命”，改变传统的图书馆管理、
服务的模式和方法，进而更重视用户个体的不同感知和需求状态，丰富阅读体验感，
提高用户参与度，保障高效率、高质量的智慧服务的提供。
1主要智能技术理论概述
1.1物联网技术。物联网是以互联网技术为基础，
依靠智能识别、感知等技术，通过互联网实现目标物的识别和信息互联。目
前，射频识别技术(RFID 技术)相较于其他红外、
地磁感应等识别技术具有明显的优势，是物联网体系最基础、
核心的技术。这些智能技术在图书馆中的常见应用有图书自助借还、
图书智能定位等功能。
1.2云计算与大数据。云计算就是用户通过互联网连接可调度的资源共享池，可以随时使用网络上的庞大计算资源与数据中心，这里的共享池叫做“云”[1]。大数据技术则对数据进行专
业、自动处理，实现数据的应用，
它以云计算平台为支撑，二者相互关联，实际操作中缺一不可。智慧图书馆通过云计算整合大量的计算资源，再由软件自动化管理，能快速的提供给任何用户或桥型铰链
设备不受时间、空间限制的无限信息资源与信息服务，
为用户提供一种全新且便捷的体验[2]。另外，因为存储数据、软件应用都
压延膜放在互联网“云”端的服务器集中进行，
图书馆不仅降低了基础设施所需成本，更能大幅提高设备和程序的使用效率。
另一方面，大数据技术通过数据挖掘与智慧分析为用户提供不同需求的服
务，不仅使图书馆资源利用率大大提高了，还能保证摘要：智慧图书馆建设过程中，大数据、语义网、云等智能技术的应用不可或缺，本文通过对主流智能技术理论进行概述，分
析其在智慧图书馆的功能应用，为促进智慧图书馆建设与新技术的融合提供一定的理论基础。
关键词：智慧图书馆；智能技术；应用中图分类号:TP393文献标识码:A 文章编号:2096-4390(2019)28-0065-02（转下页）65--
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