ADC比较器的简单介绍

引言

在高速并行ADC中，高速比较器是限制ADC最大采样率的主要因素，也是功耗的主要消耗源。比较器的性能是速度、精度、功耗的综合考虑。比较器用来比较两个模拟电压值，并产生输出码0或1来识别二者大小。
理想情况下比较器的转换点正好在输入信号和参考电平的比较处，且没有延迟，实际上比较器的转换点会在一定程度偏离理想转换点，即失调现象，失调决定比较器实际分辨率，此外比较器正常工作也需要一定的响应时间和稳定时间，因此比较器输入和输出必然存在一定延迟，这决定比较器的上线工作频率。

各种比较器对比

从基本结构上看，目前高速并行ADC中采样的比较器从内部工作模式上可以分为电压型比较器和电流型比较器

电压比较器

最基本的电压型比较器是基于差分放大器设计的，**任何一个放大器只要增益足够高，在某种程度上都可以认为是一种比较器。**然而由差分放大器的基本特性可知，基于普通高增益放大器设计的比较器信号增益固然很高，但速度非常慢，不适合用于高速ADC设计，因此设计使用中都会加以改进。

失调是影响比较器精度的重要因素，在ADC中比较器失调很大程度上限制ADC分辨率的提高，因此高精度ADC设计中降低比较器失调显得尤为重要。

通常比较器要求增益比较高，使用单级高增益结构来实现会导致信号带宽非常小，为了获得良好的高频性能，可通过增加多级预放大器来实现。（昨天的内容内就提高，使用预放大器可以增加带宽）

为了提高预放大器高频性能，有必要防止过冲现象。对预放大器输出节点进行电压钳位，缩短放大器恢复时间，则是一种有效手段。

电流比较器

目前比较器中很多都属于电流比较器。电流比较器可分为连续电流比较器和再生型电流比较器。
下图是基本的连续电流比较器示意图。
整个电路构成一个正反馈结构，根据输入电流方向Iin不同，放大输出高低电平的Vout1，这里需要注意的一点是NMOS管和PMOS管接法与正常反向器相反，只有这样才能和NMOS管和PMOS管构成一个完整的正反馈回路。