1. 研究目的与意义
比较器是模拟和数字电路设计中最常见的模块单元之一。在通信信号发送器和接收器，医学设备和多媒体电子等诸多应用中都能看到比较器的存在。20世纪90年代以来，随着亚微米，深亚微米技术的发展和片上系统芯片（SOC）技术的日益成熟，在这些应用中，由于大多设备逐渐向便携式和电池供电线下工作的方向转变，对于低电压低功耗轨至轨比较器的设计正稳步增长。随着人们对高效率低功耗音频放大器的不断追求，D类功率放大器，因其较高的工作效率越来越受到人们重视，并已广泛用于便携式音频设备中。D类音频功放工作在开关状态，理论上，其效率可以达到100％，实际能达到80％以上，功率损耗大大降低，避免使用散热片，减小了芯片的面积。其中关键技术之一就是采用脉宽调制PWM（PulseWidthModulation）技术，即用模拟音频信号的幅度来调制一系列矩形脉冲的宽度。最简单的PWM就是一个比较器，为了提高D类音频功放的效率，设计了一种适用于D类音频功放的PWM高速比较器，能够在很短时间内驱动大的容性负载，可以很好地驱动后续电路。
比较器将输入的正弦波信号同输入的三角波信号进行比较，输出脉宽调制信号。后级的驱动电路只需将这一系列的脉冲信号放大，原来的模拟信号并不是包在这个脉冲信号的幅度之中，而是包含在它的相位之中。只要把这个放大以后的脉宽调制信号中所包含的低频分量滤出来就可以得到放大以后的音频信号。如果在放大的时候，PWM输出幅度上产生失真并不会使相位携带的音频信号分量产生失真。在这种情况下的后级驱动电路就可以完全工作在开关状态，晶体管的转换效率很高。因为在完全导通的时候晶体管的电流很大但是压降很小（由导通电阻决定），而在截止的时候，加在晶体管的电压很高，但是流过晶体管的电流很小（只是其漏电流而已）。同时还可以使晶体管在没有音频信号时完全工作在截止状态，使其效率大大提高。
2. 课题关键问题和重难点
本课题的关键问题和难点主要是如何实现轨至轨，如何实现低功耗者两个问题。
（1）轨至轨的实现：常见的运算放大器都无法实现0VDD的共模输入。为了能够实现共模0VDD的共模输入，我们采用PMOS折叠式共源共栅放大器和NMOS共源共栅放大器两者相结合，来实现0VDD的共模输入。运算放大器采用两级运放的结构，运放的第一集采用互补分差对结构以实现轨至轨输入，采用折叠式共源共栅结构实现第一级的高增益。采用电流镜技术来实现输入级的跨导的恒定。输出级采用共源结构的互补从而提高输出电压的范围和效率以达到轨至轨的输出。轨至轨是指输出电压范围与电源嗲呀相等或近似相等。从输入方面来讲，其共模输入电压范围可以从负电源电压到正电源电压，从输出来讲，需要其输出点烟从负电源电压到正电源电压，它与供电电压密切相关，对期间的输入或输出的无失真动态范围有很大的影响。
（2）低功耗：想要实现低功耗，比较器采用预放大级，动态锁存器和输出缓冲级构成的三级结构，它与传统的比较器不用，它采用了一种新型动态结构作为输出缓冲剂以实现高速低功耗。
3. 国内外研究现状（文献综述）
[1]一种自启动偏置电路芯片的设计黄颖，林莹，徐勇，孙峥，吴元亮（解放军理工大学通信工程学院，江苏南京２１０００７）
本书针对集成电路中对高精度基准电流源的需求,设计了一种具有自启动功能的偏置电流源电路,输出电流值为10μA、2μA。仿真结果表明该电路在保持高电源抑制比的同时,提供了合适的静态工作点,解决了芯片自启动问题。
[2]适用于Ｄ类音频功放的ＰＷＭ高速比较器设计杨远田，王 丹（西南交通大学信息科学与技术学院，成都６１００３１）
4. 研究方案
本次比较器的设计需要设计以下4个部分程序：偏置电路，前级比较电路，锁存比较电路和输出级电路
1.偏置电路
偏置电路由传统的电流镜演化而来，电流镜可以实现电流的复制
5. 工作计划
2022.3.2-2022.3.13(第一周～第二周)论文翻译及开题，并在本阶段结束前提交一份翻译和开题报告。
2022.3.16-2022.3.27(第三周～第四周)查阅文献资料，学习带隙基准源的工作原理，并在本阶段结束前提交一份学习报告，对原理进行总结。
2022.3.30-2022.4.10(第五周～第六周)学习Cadence仿真软件，并在本阶段结束前提交一份学习报告。
以上是毕业论文开题报告，课题毕业论文、任务书、外文翻译、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。
