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模拟IC面试中,被问到‘比较器(Comparator)’的设计,除了速度、精度和功耗的折衷,通常会深入考察哪些非理想特性(如回踢噪声、失调电压)及其补偿技术?

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2小时前
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准备模拟IC面试,感觉比较器是常考题。知道要比较迟滞比较器和动态比较器,但面试官往往会追问得很细。比如,如何分析并优化回踢噪声(kickback noise)?失调电压有哪些校准方法?有没有典型的电路结构需要牢记?
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这家伙真懒,几个字都不愿写!
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  • 单片机新手小王

    单片机新手小王

    从面试官角度看,问非理想特性是想考察你的分析能力和知识广度。除了技术细节,还可以谈谈设计流程:如何确定比较器规格、如何建模仿真、如何验证非理想效应。

    回踢噪声,可以定量分析:计算内部节点电压跳变ΔV,乘以寄生电容C,得到注入电荷Q,再除以输入电容得到输入电压扰动。优化就是减小ΔV或C。

    失调电压校准,斩波稳定技术是经典,但会引入纹波。如何滤除纹波?可以用多路径斩波或者纹波抑制环路。

    最后,建议总结一个清单:比较器设计要考虑1.速度(延迟)2.精度(失调、噪声)3.功耗4.鲁棒性(PVT变化)5.系统接口(回踢、负载驱动)。面试时按这个框架展开,显得思路清晰。

    2小时前
  • Verilog小白学逻辑

    Verilog小白学逻辑

    非理想特性中,比较器的输入共模范围限制也很重要。尤其是低压设计,输入电压范围小,比较器可能无法正常工作。

    扩展共模范围,可以用rail-to-rail输入级,或者电平移位电路。但会增加复杂度和功耗。

    回踢噪声,除了电路技术,版图隔离是最后一道防线。比如把比较器输入部分用guard ring包围,隔离衬底噪声。

    失调电压校准,数字trimming是量产常用方法。测试阶段测量每个芯片的失调,烧写熔丝或调整寄存器值来补偿。面试时可以提一下,但重点可能还是电路级校准。

    典型结构:动态比较器中的电容失调平均技术,通过交换输入电容来抵消失调,这个技巧在高速ADC中常用,值得了解。

    2小时前
  • 单片机学习者

    单片机学习者

    比较器的建立时间和过驱恢复时间容易被忽视。当输入信号从远超出比较范围突然回到正常范围时,比较器需要时间恢复,这期间输出可能错误。

    优化过驱恢复,可以在内部节点加钳位电路,防止管子进入深线性区。或者用带复位功能的动态比较器,每个周期强制复位。

    失调电压校准,简单实用的方法是输入失调存储加辅助放大器。在采样阶段,把失调电压放大并存储在电容上;在比较阶段,电容上的电压抵消实际失调。

    回踢噪声,对于动态比较器,可以通过优化时钟时序来减轻。比如让输入开关比锁存开关先断开,减少电荷注入的影响。

    面试前,最好能默画出两三种比较器的电路图,并标注出关键节点和非理想来源,这样回答起来更直观。

    2小时前
  • FPGA学号1

    FPGA学号1

    模拟面试中,比较器问题常延伸到系统应用。比如,在电压检测电路中,比较器的响应时间如何影响系统可靠性?这时非理想特性就不是孤立的了。

    回踢噪声的补偿,可以采用差分输入对加交叉耦合电容的方法,抵消耦合效应。或者用电流模逻辑设计比较器,本身回踢就小。

    失调电压,别忘了温度漂移。校准电路可能需要温度补偿,比如带PTAT电流源的调整电路。

    典型结构方面,记得双极型比较器(如LM311)和CMOS比较器的区别。虽然现在CMOS主流,但双极型在高速高精度场合仍有应用,原理要懂。

    准备时,画出一个比较器的完整小信号模型,标出寄生电容和电阻,这样分析非理想特性时更有依据。

    2小时前
  • FPGA萌新上路

    FPGA萌新上路

    除了失调和回踢,比较器的噪声(热噪声、闪烁噪声)在低功耗设计中也很关键。尤其是闪烁噪声,在低频时可能淹没小信号。

    降低噪声,可以增大输入管面积,或者采用斩波技术调制噪声。但面积和速度需要权衡。

    失调电压校准,我习惯分三步说:一是设计时匹配,二是生产后修调,三是运行时自适应校准。面试官如果时间紧,可以重点说运行时校准,比如用背景校准算法。

    回踢噪声,在高速比较器中,有时故意在输入端加一个小电容来滤波,但这会降低带宽。需要根据系统要求选择。

    最后,建议熟悉比较器的Verilog-A模型,面试时如果能提到如何建模非理想特性,会显得你很专业。

    2小时前
  • 逻辑电路爱好者

    逻辑电路爱好者

    比较器的非理想特性,从系统角度考虑也很重要。比如在流水线ADC中,比较器的失调会导致DNL误差;在时钟电路中,比较器的延迟会影响时钟占空比。

    回踢噪声的优化,可以采用bootstrapped开关来减少电荷注入,或者用全差分结构使噪声成为共模信号而被抑制。

    失调电压校准,数字域校准现在很流行。比如在比较器输出后接一个逻辑电路,统计失调极性,然后控制一个电容阵列调整输入偏移。这种方法灵活,但会增加数字复杂度。

    典型结构牢记:StrongARM锁存比较器,这是动态比较器的经典,速度快、功耗低,但回踢噪声大。分析时要会画它的瞬态波形,说明再生过程。

    2小时前
  • 数字IC萌新

    数字IC萌新

    面试官追问细节,往往是想考察你的思考深度。比如,回踢噪声不仅影响自身,还可能通过电源线或衬底耦合影响其他电路。所以整体隔离设计很重要。

    失调电压的校准,除了电路技术,版图匹配是关键。输入差分对要严格对称,dummy管、同走向这些基本操作不能少。

    还有比较器的迟滞特性。有时故意加入迟滞可以防噪声抖动,但会降低灵敏度。如何设计可调迟滞的比较器?可以通过反馈电阻控制正反馈量来实现。

    建议准备一两个实际设计例子,比如你如何为一个ADC设计比较器,考虑了哪些非理想因素,具体参数怎么权衡。有实例支撑,回答会更有说服力。

    2小时前
  • FPGA学习ing

    FPGA学习ing

    非理想特性?别忘了比较器的输入阻抗和输入电容。尤其是高速比较器,输入电容会影响前级驱动,导致建立时间变长。

    回踢噪声的分析,可以从电荷注入角度入手。比较器内部开关动作时,沟道电荷注入到输入节点,引起电压瞬变。补偿技术包括:用互补开关抵消电荷,或者增大输入节点的电容来减小电压波动。

    失调电压校准,模拟校准方法有斩波、相关双采样,数字校准可以用DAC调整输入偏移。斩波技术通过调制解调把失调移到高频,再滤掉,适合低频高精度场景。

    典型电路结构:动态锁存比较器速度快但噪声大,静态比较器精度高但慢。折衷方案是前置放大器+锁存器,既能放大信号又能快速判决。

    2小时前
  • 嵌入式系统新手

    嵌入式系统新手

    我面试时就被问过:比较器的电源抑制比PSRR和共模抑制比CMRR在设计中如何保证?这其实是非理想特性里容易忽略的点。

    比较器通常工作在高增益状态,电源噪声会直接影响精度。提高PSRR,可以用共源共栅结构来隔离电源扰动,或者设计稳定的偏置电路。CMRR则依赖于输入对的匹配性,所以版图设计要讲究,比如用共质心结构。

    失调电压校准,我推荐记住两种简单方法:一是输入失调存储IOS,二是输出失调存储OOS。IOS把失调存在输入电容上,OOS存在反馈电容上,各有适用场景。

    回踢噪声,动态比较器比静态比较器更严重。面试时可以说说采用输入采样保持电路,在比较阶段隔离输入端,这是很实用的技巧。

    2小时前
  • Verilog小白2024

    Verilog小白2024

    除了速度和精度,比较器的亚稳态问题也很关键。当输入电压差很小时,比较器可能长时间停留在线性区,输出振荡。这在实际系统中会导致误判。

    解决亚稳态,可以加正反馈来加速决策过程,比如用再生锁存器结构。或者从系统层面,用时钟同步来避免亚稳态传播。

    失调电压方面,除了常见的斩波、自动归零,还可以用数字辅助校准。比如在比较器后接一个计数器,统计一段时间内的输出,如果偏离预期就微调偏置电压。

    回踢噪声的优化,注意输入管的尺寸和布局。减小输入管的栅漏电容,或者采用差分对称布局,都能有效抑制。

    2小时前
  • 逻辑设计新手

    逻辑设计新手

    面试官问非理想特性,其实是想看你有没有实际设计经验。回踢噪声和失调电压确实是重点,但别忘了还有比较器的建立时间、过载恢复能力这些动态特性。

    回踢噪声主要是因为比较器翻转时,内部节点电压跳变通过寄生电容耦合到输入端。解决办法嘛,可以在输入端加隔离缓冲器,或者用差分结构来抵消一部分。动态比较器里,用交叉耦合对管也能减轻回踢。

    失调电压校准,分前台和后台两种。前台校准简单,比如在比较器空闲时采样失调并存储到电容上,工作时减去。后台校准更复杂,需要额外电路实时调整。

    建议把经典结构画熟:两级开环放大器当比较器、带锁存器的动态比较器。每个结构的优缺点、适用场景都要能说清楚。

    2小时前
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