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A Simple and Accurate Method to Predict Offset Voltage in Dynamic Comparators

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标签: 动态比较器

动态比较器

In  a  dynamic  comparator,  it\'s  always  challenging  to  analytically  predict  the  input  offset  voltage  due  to  the  existence  of  the  internal  positive  feedback  and  transient  process.  In  this  paper,  a  simple  method  is  presented  to  accurately  estimate  input  offset  voltages  caused  by  process  variations  in  dynamic  comparators.  The  \"Lewis-Gray\"  comparator  implemented  in  TSMC0.25mum  process  is  applied  as  an  example  to  verify  the  effectiveness  of  the  analytical  method.  Based  on  the  SPICE  level  1  model,  the  method  shows  good  agreements  with  Monte  Carlo  transient  simulation  based  on  the  sophisticated  BSEVI3V3  model.  The  analytical  results  allow  the  circuit  designers  to  fully  explore  the  tradeoffs  in  comparator  design,  such  as  offset  voltage,  area  and  speed.  To  illustrate  the  potential,  the  analytical  method  was  used  to  re-size  the  \"Lewis-Gray\"  structure  to  reduce  its  random  offset  while  maintaining  a  constant  total  area.  After  the  optimization,  input  offset  voltage  has  been  reduced  by  41%  compared  with  its  original  sizing.

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