触摸屏控制器芯片中的高精度低功耗ADC设计(3)
比较器的设计
由于DAC模块采用的是开关电容网络，在此将设计一个可消除直流失调电压的开关电容比较器。开关电容比较器使用组合开关电容和开环比较器。它的优点是，差分信号可用单端电路进行比较，且可对开环比较器直流失调电压自动校零。
本文采用如图2所示结构设计SAR ADC中的开关电容比较器。
当图2中的开关φ1关闭时，输入失调存储在输入串联的电容C上，电容C将对比较器的输入失调电压VOS自动校零。电容CP表示比较器输入到地的寄生电容。在φ1相位周期结束时，C和CP上的电压为：
开关φ2关闭时，
因此电压V1和V2的差值通过比较器的增益得到放大，后面的锁存器根据比较器A的输出产生逻辑电平，输出Vout，直流输入失调电压自动校零。
比较器A电路实现如图3所示。
N级比较器的最终失调电压可表示为：
其中A1~AN为各级的放大倍数，VOSL为锁存器的失调电压。根据整个电路的增益要求和失调要求抑制的强度来取值，这里取N=4。
该比较器由三级差分放大器和一个输出级组成，管子M1、M2、M3、M4在采样期间导通，通过对电容C1、C2、C3、C4充电，对第二、三、四级差分放大器定静态工作点，管子M0~M4在比较转换期间不导通。由于在采样期间，各级差分输入端都接静态工作点电压，相当于交流地，失调电压引起的输出储存在电容C1、C2、C3、C4上，比较时输入电压跟存储在电容上的失调电压串联输入，这样可以使输入端的失调电压不被一级级放大输出，从而减小失调的影响。输出级由一个双端变单端的差分放大器和两个非门组成，其功能相当于前述的锁存器。
比较器的工作时钟fCLK=2MHz，因此电流源提供的电流要相对大一些，管子M5、M6、M7、M8充当电流源，由vbias控制开关，以确定电路的直流偏置。vbias是比较器电压基准电路的输出。(责任编辑：admin)
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