高速比较器输出毛刺问腿

dadaozhiyuan

最左边为bandgap进来的基准电流，经过bias模块电流镜复制电流，蓝圈内为轨到轨输入的第一级放大级，采用折叠共源共栅结构，红圈内为gain boost，提高第一级的输出增益，黄圈内的两个管子为限幅作用，保证两侧电压尽量一致，绿色的结构也是限幅的作用，但存在一定的迟滞效果，第二级输出上升沿翻转点对应输入电压与第二级输出下降沿翻转点对应输出电压差值为迟滞窗口大小，约为500mV，白圈内为预放大级之后的latch结构，跑tran仿真时latch输入的TG门开关闭合，下方做反馈的TG门开关断开，在这种状态下，latch不用锁存功能，而是帮助第二级放大后的信号更好地实现轨到轨。灰圈内的为最后一级开漏输出，外接上拉电阻。

Q：比较器输入信号给很缓的Vsin（5Hz），输出有毛刺（上升沿下降沿都有），想问下各位前辈毛刺问题怎么产生的，应该怎么解决呢？

我自己的分析：首先我没有开noise仿真，排除了latch级回踢噪声的影响。

1：单跑第一级和第二级，不加latch和开漏输出，第二级的输出没有毛刺

2：第二级和latch之间＋vcvs隔离，最终输出有毛刺，感觉不是latch couple回去的影响，是latch内部反馈的影响，所以我把latch内部的正反馈打破，即红圈的部分两个管子gate接VSS，仍然有毛刺。

3：继续往前找，在第一级和第二级之间加VCVS，第一级输出有毛刺，感觉第一级有问题。

4：把gain boost去掉单纯折叠共源共栅，原来599ms左右的毛刺没有了，但后面上升沿仍有毛刺。

5：求助下各位，这个毛刺到底是咋产生的呢？后面我疯狂尝试，在第一级与第二级之间加了25p的滤波电容/把TG门开关换成5K的电阻，tt下没有毛刺，但是跑pvt毛刺又出来了，唯一的办法是在第二级输出与输入间加了5p的补偿电容，pvt基本能过（跑了30个上升沿下降沿，大部分corner没有毛刺，个别corner在30个中的两三个沿有毛刺）

跪谢~~~

dadaozhiyuan

上面放的图片有点不太清楚 具体清晰的图片这里附了文档~这个问题困扰我好久啦，写的多了点，麻烦大家康康，比心

Huangshu

可能是输出翻转时通过寄生电容耦合使某一级输入跳高或者跳低了，所以可以从输出级一级一级往前追

dadaozhiyuan

Huangshu 发表于 2022-2-18 15:36
可能是输出翻转时通过寄生电容耦合使某一级输入跳高或者跳低了，所以可以从输出级一级一级往前追 ...

确实有可能是耦合回去的，我在第一级与第二级之间加或不加vcvs，毛刺是会有变化的（原来位置的毛刺可减小但会出来新的位置的毛刺），这样的话在一二级之间加滤波电容理论上可以解决，但跑pvt过不了。但是我在第二级输入输出间加补偿电容pvt能够跑通，allen书上讲，比较器一般没有补偿的，补偿的话带宽和速度都会降低。

dadaozhiyuan

顶一个~求各位前辈指教

i0977454522

thanks

dadaozhiyuan

看了下是我的testebench的问题，我的输入信号给5Hz，magnitude=10mV的Vsin
1-输入信号差模给得小，100uV翻转接近比较器的分辨率
2-输入信号变化速度赶不上比较器的响应速度（delay）
综合以上两点，输出亚稳态，抖动。
把输入差模给大一些或者给快一些都能解决，蟹蟹大家~

peye

感谢@dadaozhiyuan，解决了我的问题