1、高增益三級比較器設(shè)計(jì)與仿真研究    比較器可以比較一個模擬信號和另一個模擬信號或者參考信號，并且輸出比較得到的二進(jìn)制信號。這里所說的模擬信號是指在任何給定時刻幅值都連續(xù)變化的信號。嚴(yán)格意義上講，二進(jìn)制信號在任何時刻只能取得兩個給定值中的一個。比較器被廣泛使用于開關(guān)電源和數(shù)模轉(zhuǎn)換器中，此外還應(yīng)用于過零檢測系統(tǒng)（zero-crossing detectors）、峰值檢測系統(tǒng)（peak detectors）、全波整形系統(tǒng)（full-waverectifiers）等。1 比較器的設(shè)計(jì)本文設(shè)計(jì)的比較器是一個高增益的三級比較器，第一級為普通差分放大器，第二級為折疊

2、式共源共柵差分放大器，第三級為共源極放大器和一個推挽式反向放大器。另外還有一個為放大器提供偏置的偏置電路。1.1 比較器一級放大器第一級放大器即比較器的輸入級電路，如圖1所示，為普通結(jié)構(gòu)的差分放大器，和帶隙基準(zhǔn)電壓源的運(yùn)算放大器的第一級結(jié)構(gòu)基本相同，所以不再對其進(jìn)行分析。調(diào)節(jié)管子參數(shù)使其所有管子處于飽和區(qū)，仿真其增益頻率特性，結(jié)果如圖2所示。 圖1 比較器的輸入級圖2 增益極折疊式共源共柵差分放大器 1.2 比較器第二級放大器比較器的第二級放大器又稱中間級或增益極。采用PMOS管作為折疊式共源共柵結(jié)構(gòu)的的輸入管，電路如圖2所示。PMOS管可以采用以襯源短接以消除襯偏效應(yīng)。對

3、其進(jìn)行輸出增益仿真如圖3所示。 圖3 放大級瞬時仿真波形 1.3 比較器輸出級如圖4所示，輸出級由M13和M14組成的共源極放大電路和M15和M16組成的推挽式反向放大器共同組成。 圖4 比較器的輸出級 1.4 偏置電路設(shè)計(jì)如圖5所示，偏置電路采用共源共柵電流鏡的，二極管連接的M19、M21和M23用來作為分壓電路，調(diào)節(jié)管子參數(shù)使所有管子處于飽和區(qū)。 圖5 比較器偏置電路 2 比較器的仿真結(jié)果分析 基于0.18m CMOS工藝在Hspice下進(jìn)行仿真。采用電源電壓VDD=1.8V。首先對本文設(shè)計(jì)的比較器進(jìn)行瞬態(tài)仿真，當(dāng)輸入V

4、in1=0.6V，Vin2=sin（0.6 500m 1k）時，輸入輸出波形如圖6所示。圖3所示的是一級輸出、二級輸出和三級共源級輸出的波形。 圖6 輸入輸出的瞬時仿真 對輸出的增益進(jìn)行仿真，如圖7所示?？梢娮畲笤鲆鏋?43dB。在3dB處增益為143dB，頻率為377kHz。用。meas語句測試其最大增益、3dB增益和3dB增益頻率如圖8所示。 圖7 輸出總增益仿真 圖8 輸出增益和頻率的測試 3 結(jié)束語 文中電路圖在LTspice下得到netlist后，在Hspice中進(jìn)行仿真。文獻(xiàn)中增益為104dB，工作頻率145kHz，文獻(xiàn)2的增益為104dB，工作