ADC设计的preamp增益和带宽取舍

极为却

我们在做ADC比较的设计时，经常会在动态比较器前加一个preamp来 加快速度/抑制动态比较器的噪声。


设计时经常会遇到一个情景，就是preamp的开环Gain和f_-3dB带宽相互折中
即把Gain增大一倍，-3dB带宽就会相应减小一倍。增大哪个对速度更有性价比呢？比较在意速度。

我自己觉得优先 增大Gain更有性价比，
因为放大1mV的输入信号，增益从1倍变成2倍，输出 实打实的就会增大2倍，
但是把-3dB带宽增大一倍，按照一阶响应建立，从1tao变到2tao，输出建立完成度 只是从63%到86%。

仿真上却是相反的，增大增益对ADC没改善，增大带宽却有很大的改善。
理论上无法解释。

icdane

你增大的增益是dc吧？ 如果是，那么没有用处。而增加3db带宽，对帮助最后的建立是有用的。

Actn

二楼正解

ztstg2018

比较器的preamp工作在开路下，增加其直流增益，对输出的动态响应和建立时间没作用，反而增加带宽，可以减小建立时间，如果amp用在闭环下，增加增益可以减小运放的增益误差等，

chungming

没有问题啊:
    加快速度 <-- 增大带宽
    抑制动态比较器的噪声 <-- 增大增益

极为却

ztstg2018 发表于 2023-11-5 14:22
比较器的preamp工作在开路下，增加其直流增益，对输出的动态响应和建立时间没作用，反而增加带宽，可以减小 ...

如果preamp后面的动态比较器，其工作频率在虚线a、b处，为什么没有作用？红色的（大Gain、小3dB带宽）明显比蓝色（小Gain、大3dB带宽）更好。动态比较器的工作频率在c处，理论上红色和蓝色应该是一样的。


所以我认为  在增益和-3dB带宽存在折中时，要加快整个preamp+动态比较器的速度，优先提高preamp的Gain更有性价比，

极为却

chungming 发表于 2023-11-5 16:04
没有问题啊:
    加快速度

速度不仅和带宽有关系，也和工作频率处 对应的增益有关系啊，增益越大，能把差值输入信号放大的更多，送给后面的动态比较器。

imefox

1、Allen第八章讲，动态比较器的传输延迟时间与输入Vi负相关，输入越大，传输延迟时间越小。
2、这里有3个频率，一个是信号带宽fsig，第二个是预放大带宽fp1，第三个是动态比较器的时钟频率fs。很显然，时钟频率fs必须大于等于信号带宽fsig的两倍，而预放大器的带宽fp1需要大于信号带宽fsig。动态比较器的输入vi=Av/sqrt(1+fs^2/fp1^2)*Vsig≈Av*fp1/fs=GBW/fs。也就是说，在fp1大于信号带宽以后，应该增加预放大器的GBW，而不是保持GBW不变！

极为却

极为却 发表于 2023-11-6 12:24
速度不仅和带宽有关系，也和工作频率处 对应的增益有关系啊，增益越大，能把差值输入信号放大的更多，送给 ...

1.是的

2.场景是异步SAR ADC。显然动态比较器的fs >> fsig。现在是想提高整个“preamp+动态比较器”的速度。对于preamp而言，

按您的分析是 preamp的GBW对速度影响最重要。
现在问题是 GBW固定了（功耗限制），preamp是"大DC_ gain，小3dB带宽"好，还是“小DC_gain，大3dB带宽好”。我认为是前者，楼上都认为是后者

ztstg2018

极为却 发表于 2023-11-6 12:20
如果preamp后面的动态比较器，其工作频率在虚线a、b处，为什么没有作用？红色的（大Gain、小3dB带宽）明显 ...

你这个图感觉是和典型运放开环和闭环时的增益频率图，  红线是开环增益频率响应图，蓝线是加了负反馈后的闭环增益频率响应图，所以我想问你一直在开路条件下，怎么获得这样的频率响应结果，增大带宽的目的是放大器能在更高频率处也有一定的增益和放大功能，所以说你提高DC增益减小-3dB 带宽，和减小增益增加-3dB带宽这两个事情是否就是刚好是对立的，按照你画的，那么这个增加DC增益减小-3dB带宽的红线的每一频率处的增益大于等于蓝色的线的情况。这在开路工作模式下，是这样子吗？