2、纳米CMOS中的模拟精度与自感应噪声研究

纳米CMOS中的模拟精度与自感应噪声研究

1. 纳米CMOS中模拟精度的挑战与解决方案

1.1 传统方法的局限性

在纳米CMOS技术中，提高前置放大器的整体增益是一种常见的提高模拟精度的方法。然而，这种方法会导致功耗显著增加，尤其是在考虑前置放大器各级的失调时。同时，分析中未考虑速度饱和效应，而速度饱和往往会降低跨导，这使得对功耗增加的估计偏于保守。此外，关于MOS匹配趋势的假设也过于乐观，Ayro不太可能随着尺寸缩小而持续减小，并且电流因子失配可能变得更加重要，这些因素都会导致功耗进一步增加。

1.2 替代技术

1.2.1 微调（Trimming）

微调方案通过施加一个微调电流（或电压）来消除每个比较器（或前置放大器）的失调。具体步骤如下：
1. 每个比较器的微调值存储在寄存器中。
2. 通过单独的数模转换器（DAC）将微调值转换为电流（或电压）。
3. 上电时启动校准程序，为每个寄存器编程合适的值。

DAC的LSB大小与所需的微分非线性（DNL）直接相关。例如，为了实现|DNL| < 1 LSB，DAC的LSB大小应小于对应于失调1 LSB变化的值。DAC的分辨率和控制它的寄存器大小取决于比较器失调的统计特性和DAC的精度，DAC的范围则取决于比较器失调的变化性以及校准后的比较器失调达到特定DNL的概率（即良率）。良率与概率p的关系为：Yield = p^(N - 2) 。

对于较大的比较器失调值，这种方案会带来显著的模拟和数字硬件开销。例如，对于一个6位ADC要求99%的良率，p至少为0.9998。假设比较器失调服从高斯分布，这意味着DAC的范围为