【迟滞比较器的电路设计与仿真分析案例2400字】

迟滞比较器的电路设计与仿真分析案例1.1迟滞比较器的设计原理实现迟滞控制功能的内部差分控制输入输出级及其它相对应的用于实现外部差分输出到单级函数转换的差分输出输入级，如图3-1所示。在核心电路中，M30和M49、M51和M34、M28和M义S为第i个MOS管的宽长比，即Si=Wi/Li,且所有PMOS管的衬底接高电位，确定I,由迟滞范围指标可得：通过跨导，可以得出S49:下面由输入共模范围最小输入电压设计S31、S33,确定S31、S33。从而得出M31的宽长比S31,M33的宽长比S33。再由电路增益公式和功耗等等指标进行约束，即可计算出M27、M29、M34、M51的宽长比为S27、S29、S34、S51。其中Av为电路的总增益，Av1为输入等级的增益，Av2为输出等级的增益。2.迟滞比较器的电流偏置电路设计迟滞比较器的电流源偏置电路结构如图3-2所示。它的作用是为了提供一个整体电路稳定的基准电流8,如下图3-2中，M12与M13的栅极接在一起，M12的漏极也接到了M12与M13的栅极上，M12与M13就构成了电流镜电路。可以通过调整电流镜比例的大小来调整输出电流的大小。当VDD开启时，图3-3中的启动电路提供M13一个小电流，随着偏置电流源电路的正常启动，M13的漏极电压增加，使得流进偏置电流源电路的启动小电流减小，直到偏置电流源电路工作于偏置点，流进M13的电流全部由M14流出，启动电路M17管看作截止。1.迟滞比较器的启动电路设计迟滞比较器的启动电路结构如图3-3所示。启动电路是完成一个完整的迟滞比较器电路中不可缺少的部分。它的作用是当比较器电路的直流电压VDD被打开时，保证整个电路系统能够顺利的启动，从而使其正常工作。VDD开启时，流源偏置电路正常工作后，M17将可以看作截止，流经R1的电流全部流过M18到接地端。根据上一小节电路设计，迟滞比较器从三个部分进行了电路设计，它们分别是核心电路、电流镜偏置电路以及启动电路11。迟滞比较器的信号控制电路由两个部分共同组成。一级就是能够实现内部迟滞控制功能的单级差分信号输入输出级，二级则是能够实现单级差分输入到单级信号转换的差分输出输入级。电流偏置电路部分的作用是提供给整个电路稳定的基准电流[12]。关于迟滞比较器的启动电路，它的功能主要是当一个迟滞比较器电路中的直流电压VDD被打开时，较器差分式输入等级、输出等级、电流偏置及启动等级的设计之后，迟滞比较器的总体电路图也基本确定。迟滞比较器的电路图结构如下图3-4所示。图3-4迟滞比较器最终电路图1.3迟滞比较器输入输出仿真41.4迟滞比较器的翻转电平仿真在不同电压(1.0V、1.5V、4.5V)、不同温度(-40℃~85℃)、不同工艺角(3)在vdd=4.5V,vbg=1.2,温度为-40℃,ff_3V、ss_disres工艺脚下，上升沿翻转电平最小为185mV。a02.下降沿翻转电平在不同电压(1.0V、1.5V、4.5V)、不同温度(-40℃~85℃)、不同工艺角和和不同vbg(1.2V~1.3V)下仿真下降沿翻转电平如下图3-7所示。由下图3-7以及仿真数据可知：(1)典型条件下，下降沿翻转电平为168mV。(2)在vdd=3V,vbg=1.3,温度为-40℃,ff_3V、ff_disres工艺脚下，下降沿翻转电平最大为177mV。(3)在vdd=4.5V,vbg=1.2,温度为85℃,ff_3V、ss_disres工艺脚下，下降沿翻转电平最小为159mV。她单她单t801.5迟滞比较器的响应时间仿真上升沿响应时间仿真结果如下，在不同电压(1.0V、1.5V、4.5V)、不同温度(-40℃~85℃)、不同工艺角和和不同vbg(1.2V~1.3V)下仿真上升沿响应时间如下图3-8所示。由上图以及仿真数据可知：典型条件下，上升沿响应时间为49.3ns,上升沿响应时间最小为42ns,上升沿响应时间最大为56.04ns。~85℃)、不同工艺角和和不同vbg(1.2V~1.3V)下仿真下降沿响应时间如下图3-9所示。由上图以及仿真数据可知：典型条件下，下降沿响应时间为676.6ns,下降沿响应时间最小为518.9ns,下降沿响应时间最大为864.9ns。 图3-9下降沿响应时间1.6迟滞比较器整体功耗在不同电压(1.0V、1.5V、4.5V)、不同温度(-40℃~85℃)、不同工艺角和不同vbg(1.23V~1.3