本發(fā)明涉及集成電路技術(shù)領(lǐng)域，具體而言涉及一種用于測(cè)量高速動(dòng)態(tài)比較器熱噪聲的系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

模數(shù)轉(zhuǎn)換器(adc)中最重要的參數(shù)指標(biāo)就是信噪比(snr)，要提高這個(gè)指標(biāo)，就必須盡可能的降低所有的噪聲源產(chǎn)生的噪聲。在高速異步逐次逼近寄存器型模數(shù)轉(zhuǎn)換器應(yīng)用中，常見的噪聲有：動(dòng)態(tài)比較器的噪聲，電容失配造成的系統(tǒng)噪聲、電容的熱噪聲(kt/c噪聲)、量化噪聲等。其中，前兩個(gè)噪聲的大小跟電路、版圖、工藝都相關(guān)，所以即使在器件熱噪聲模型完善的前提下，簡(jiǎn)單的前仿真、后仿真都不能夠預(yù)測(cè)出真實(shí)情況。因此，如果能將adc中關(guān)鍵的模塊拆解下來，并獨(dú)立測(cè)試分析，這樣就不會(huì)出現(xiàn)某個(gè)模塊過設(shè)計(jì)或者成為瓶頸的情況。

然而，對(duì)于高速動(dòng)態(tài)比較器的熱噪聲，一般的通用型噪聲測(cè)量?jī)x器無法直接測(cè)量，這是因?yàn)楦咚賱?dòng)態(tài)比較器電路有以下幾個(gè)特殊的地方：a.離散性，高速動(dòng)態(tài)比較器有時(shí)鐘參與，而一般測(cè)量?jī)x器都是連續(xù)性的；b.速度高，高速動(dòng)態(tài)比較器為高速電路，通常測(cè)量?jī)x器的工作速度要求比待測(cè)儀器的速度更高；c.高速動(dòng)態(tài)比較器輸出只有高低電平，一般測(cè)量?jī)x器需要輸出為模擬電壓。

因此，有必要提出一種用于測(cè)量高速動(dòng)態(tài)比較器熱噪聲的系統(tǒng)和方法，以解決現(xiàn)有的技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在發(fā)明內(nèi)容部分中引入了一系列簡(jiǎn)化形式的概念，這將在具體實(shí)施方式部分中進(jìn)一步詳細(xì)說明。本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容部分并不意味著要 試圖限定出所要求保護(hù)的技術(shù)方案的關(guān)鍵特征和必要技術(shù)特征，更不意味著試圖確定所要求保護(hù)的技術(shù)方案的保護(hù)范圍。

為了克服目前存在的問題，本發(fā)明一方面提供一種用于測(cè)量高速動(dòng)態(tài)比較器熱噪聲的系統(tǒng)，其包括：

信號(hào)預(yù)處理模塊，其接收測(cè)量用第一激勵(lì)信號(hào)和第二激勵(lì)信號(hào)，所述第一激勵(lì)信號(hào)經(jīng)由所述信號(hào)預(yù)處理模塊輸出至所述高速動(dòng)態(tài)比較器的第一輸入端，并且所述第二激勵(lì)信號(hào)經(jīng)由所述信號(hào)預(yù)處理模塊輸出至所述高速動(dòng)態(tài)比較器的第二輸入端；

邏輯分析儀，其采集所述高速動(dòng)態(tài)比較器的輸出信號(hào)，以基于所采集的信號(hào)進(jìn)行分析。

示例性地，所述信號(hào)預(yù)處理模塊包括由多個(gè)電阻構(gòu)成的分壓電路，所述第一激勵(lì)信號(hào)經(jīng)由所述分壓電路輸出至所述高速動(dòng)態(tài)比較器的第一輸入端。

示例性地，所述分壓電路由第一電阻和第二電阻串聯(lián)構(gòu)成。

示例性地，所述信號(hào)預(yù)處理模塊包括第一低通濾波電路和第二低通濾波電路，所述第一激勵(lì)信號(hào)經(jīng)由所述第一低通濾波電路輸出至所述高速動(dòng)態(tài)比較器的第一輸入端；所述第二激勵(lì)信號(hào)經(jīng)由所述第二低通濾波電路輸出至所述高速動(dòng)態(tài)比較器的第二輸入端。

示例性地，所述第一低通濾波電路由第一電阻、第二電阻和第一電容構(gòu)成；所述第二低通濾波電路由第三電阻和第二電容構(gòu)成。

示例性地，基于所采集的信號(hào)進(jìn)行分析包括，基于所述高速動(dòng)態(tài)比較器所輸出的高電平和低電平的比例進(jìn)行分析。

示例性地，基于所采集的信號(hào)進(jìn)行分析包括，對(duì)所述高速動(dòng)態(tài)比較器所輸出的高電平占總輸出的比例值進(jìn)行分析。

示例性地，對(duì)所述高速動(dòng)態(tài)比較器所輸出的高電平占總輸出的比例值進(jìn)行分析包括，進(jìn)一步統(tǒng)計(jì)所述高速動(dòng)態(tài)比較器所輸出的高電平占所述總輸出的比例和激勵(lì)信號(hào)之間的關(guān)系。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，還提供一種用于測(cè)量高速動(dòng)態(tài)比較器熱噪聲的方法，其包括：

將測(cè)量用第一激勵(lì)信號(hào)和第二激勵(lì)信號(hào)輸入至信號(hào)預(yù)處理模塊，以使得所述第一激勵(lì)信號(hào)經(jīng)由所述信號(hào)預(yù)處理模塊輸出至所述高速 動(dòng)態(tài)比較器的第一輸入端，并且所述第二激勵(lì)信號(hào)經(jīng)由所述信號(hào)預(yù)處理模塊輸出至所述高速動(dòng)態(tài)比較器的第二輸入端；

利用邏輯分析儀采集所述高速動(dòng)態(tài)比較器的輸出信號(hào)，以基于所采集的信號(hào)進(jìn)行分析。

示例性地，所述信號(hào)預(yù)處理模塊包括由多個(gè)電阻構(gòu)成的分壓電路，所述第一激勵(lì)信號(hào)經(jīng)由所述分壓電路輸出至所述高速動(dòng)態(tài)比較器的第一輸入端。

示例性地，所述分壓電路由第一電阻和第二電阻串聯(lián)構(gòu)成。

示例性地，所述信號(hào)預(yù)處理模塊包括第一低通濾波電路和第二低通濾波電路，所述第一激勵(lì)信號(hào)經(jīng)由所述第一低通濾波電路輸出至所述高速動(dòng)態(tài)比較器的第一輸入端；所述第二激勵(lì)信號(hào)經(jīng)由所述第二低通濾波電路輸出至所述高速動(dòng)態(tài)比較器的第二輸入端。

示例性地，所述第一低通濾波電路由第一電阻、第二電阻和第一電容構(gòu)成；所述第二低通濾波電路由第三電阻和第二電容構(gòu)成。

示例性地，基于所采集的信號(hào)進(jìn)行分析進(jìn)一步包括，基于所述高速動(dòng)態(tài)比較器所輸出的高電平和低電平的比例進(jìn)行分析。

示例性地，基于所采集的信號(hào)進(jìn)行分析進(jìn)一步包括，對(duì)所述高速動(dòng)態(tài)比較器所輸出的高低電平占總輸出的比例值進(jìn)行分析。

示例性地，對(duì)所述高速動(dòng)態(tài)比較器所輸出的高低電平占總輸出的比例值進(jìn)行分析包括，進(jìn)一步統(tǒng)計(jì)所述高速動(dòng)態(tài)比較器所輸出的高電平占所述總輸出的比例和激勵(lì)信號(hào)之間的關(guān)系。

綜上所述，本發(fā)明的用于測(cè)量高速動(dòng)態(tài)比較器熱噪聲的系統(tǒng)和方法電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單并易于操作，利用濾波電路濾除測(cè)試信號(hào)本身引入的噪聲，從而提高了測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性。

附圖說明

本發(fā)明的下列附圖在此作為本發(fā)明的一部分用于理解本發(fā)明。附圖中示出了本發(fā)明的實(shí)施例及其描述，用來解釋本發(fā)明的原理。

附圖中：

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于測(cè)量高速動(dòng)態(tài)比較器熱噪聲的系統(tǒng)100的示意圖；

圖2示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于測(cè)量高速動(dòng)態(tài)比較器熱噪聲的系統(tǒng)100的電路圖；

圖3示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于測(cè)量高速動(dòng)態(tài)比較器熱噪聲的系統(tǒng)100中，高速動(dòng)態(tài)比較器輸出的高電平所占比例和輸入信號(hào)之間的曲線圖；

圖4示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于測(cè)量高速動(dòng)態(tài)比較器熱噪聲的方法200的流程圖；

圖5示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于測(cè)量高速動(dòng)態(tài)比較器熱噪聲的方法200的，高速動(dòng)態(tài)比較器輸出的高電平所占比例和輸入信號(hào)之間的仿真結(jié)果圖。

具體實(shí)施方式

在下文的描述中，給出了大量具體的細(xì)節(jié)以便提供對(duì)本發(fā)明更為徹底的理解。然而，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言顯而易見的是，本發(fā)明可以無需一個(gè)或多個(gè)這些細(xì)節(jié)而得以實(shí)施。在其他的例子中，為了避免與本發(fā)明發(fā)生混淆，對(duì)于本領(lǐng)域公知的一些技術(shù)特征未進(jìn)行描述。

應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明能夠以不同形式實(shí)施，而不應(yīng)當(dāng)解釋為局限于這里提出的實(shí)施例。相反地，提供這些實(shí)施例將使公開徹底和完全，并且將本發(fā)明的范圍完全地傳遞給本領(lǐng)域技術(shù)人員。在附圖中，為了清楚，層和區(qū)的尺寸以及相對(duì)尺寸可能被夸大。自始至終相同附圖標(biāo)記表示相同的元件。

應(yīng)當(dāng)明白，當(dāng)元件或?qū)颖环Q為“在…上”、“與…相鄰”、“連接到”或“耦合到”其它元件或?qū)訒r(shí)，其可以直接地在其它元件或?qū)由?、與之相鄰、連接或耦合到其它元件或?qū)?，或者可以存在居間的元件或?qū)?。相反，?dāng)元件被稱為“直接在…上”、“與…直接相鄰”、“直接連接到”或“直接耦合到”其它元件或?qū)訒r(shí)，則不存在居間的元件或?qū)?。?yīng)當(dāng)明白，盡管可使用術(shù)語第一、第二、第三等描述各種元件、部件、區(qū)、層和/或部分，這些元件、部件、區(qū)、層和/或部分不應(yīng)當(dāng)被這些術(shù)語限制。這些術(shù)語僅僅用來區(qū)分一個(gè)元件、部件、區(qū)、層或部分與另一個(gè)元件、部件、區(qū)、層或部分。因此，在不脫離本發(fā)明教導(dǎo)之下，下面討論的第一元件、部件、區(qū)、層或部分可表示為第二元件、部件、 區(qū)、層或部分。

空間關(guān)系術(shù)語例如“在…下”、“在…下面”、“下面的”、“在…之下”、“在…之上”、“上面的”等，在這里可為了方便描述而被使用從而描述圖中所示的一個(gè)元件或特征與其它元件或特征的關(guān)系。應(yīng)當(dāng)明白，除了圖中所示的取向以外，空間關(guān)系術(shù)語意圖還包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附圖中的器件翻轉(zhuǎn)，然后，描述為“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征將取向?yàn)樵谄渌蛱卣鳌吧稀?。因此，示例性術(shù)語“在…下面”和“在…下”可包括上和下兩個(gè)取向。器件可以另外地取向(旋轉(zhuǎn)90度或其它取向)并且在此使用的空間描述語相應(yīng)地被解釋。

在此使用的術(shù)語的目的僅在于描述具體實(shí)施例并且不作為本發(fā)明的限制。在此使用時(shí)，單數(shù)形式的“一”、“一個(gè)”和“所述/該”也意圖包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文清楚指出另外的方式。還應(yīng)明白術(shù)語“組成”和/或“包括”，當(dāng)在該說明書中使用時(shí)，確定所述特征、整數(shù)、步驟、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一個(gè)或更多其它的特征、整數(shù)、步驟、操作、元件、部件和/或組的存在或添加。在此使用時(shí)，術(shù)語“和/或”包括相關(guān)所列項(xiàng)目的任何及所有組合。

為了徹底理解本發(fā)明，將在下列的描述中提出詳細(xì)的結(jié)構(gòu)以及步驟，以便闡釋本發(fā)明提出的技術(shù)方案。本發(fā)明的較佳實(shí)施例詳細(xì)描述如下，然而除了這些詳細(xì)描述外，本發(fā)明還可以具有其他實(shí)施方式。

如上所述，對(duì)于高速動(dòng)態(tài)比較器的熱噪聲，一般的通用型噪聲測(cè)量?jī)x器無法直接測(cè)量。目前提出了將測(cè)試信號(hào)直接輸入至高速動(dòng)態(tài)比較器的輸入端，然后在比較器的輸出處測(cè)量比較器輸出平均頻率的技術(shù)方案。然而，針對(duì)高速動(dòng)態(tài)比較器輸出頻率的測(cè)量和分析相對(duì)復(fù)雜。

鑒于上述問題的存在，本發(fā)明提供一種用于測(cè)量高速動(dòng)態(tài)比較器熱噪聲的系統(tǒng)及方法，下面結(jié)合圖1-圖5對(duì)本發(fā)明的用于測(cè)量高速動(dòng)態(tài)比較器熱噪聲的系統(tǒng)及方法進(jìn)行詳細(xì)說明。

實(shí)施例一

參考圖1對(duì)本發(fā)明的用于測(cè)量高速動(dòng)態(tài)比較器熱噪聲的系統(tǒng)進(jìn) 行說明。圖1示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于測(cè)量高速動(dòng)態(tài)比較器熱噪聲的系統(tǒng)100的示意圖。

如圖1所示，用于測(cè)量高速動(dòng)態(tài)比較器熱噪聲的系統(tǒng)100可以包括信號(hào)預(yù)處理模塊101、高速動(dòng)態(tài)比較器102和邏輯分析儀103。

其中，信號(hào)預(yù)處理模塊101接收測(cè)量用第一激勵(lì)信號(hào)vi和第二激勵(lì)信號(hào)vcm，隨后第一激勵(lì)信號(hào)vi經(jīng)由信號(hào)預(yù)處理模塊101輸出至高速動(dòng)態(tài)比較器102的輸入端a，并且第二激勵(lì)信號(hào)vcm經(jīng)由信號(hào)預(yù)處理模塊101輸出至高速動(dòng)態(tài)比較器102的輸入端b。

如圖1所示，測(cè)量用于激勵(lì)信號(hào)vi和vcm不是直接輸入至高速動(dòng)態(tài)比較器102的輸入端a和輸入端b，而是經(jīng)過了的信號(hào)預(yù)處理模塊101輸出至高速動(dòng)態(tài)比較器102。示例性地，信號(hào)預(yù)處理模塊101可以包括電阻和電容的網(wǎng)絡(luò)。信號(hào)預(yù)處理模塊101可以濾除信號(hào)源本身引入的噪聲，從而提高最終測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性。

高速動(dòng)態(tài)比較器102接收信號(hào)預(yù)處理模塊101的輸出信號(hào)，并且將輸入端a和輸入端b的信號(hào)進(jìn)行比較以輸出比較結(jié)果。

邏輯分析儀103采集高速動(dòng)態(tài)比較器102的輸出信號(hào)，以隨后基于所采集的信號(hào)進(jìn)行分析。示例性地，邏輯分析儀103可以記錄高速動(dòng)態(tài)比較器102所輸出的高電平和低電平信號(hào)。隨后可以基于邏輯分析儀103所記錄的高電平和低電平信號(hào)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。示例性地，可以將邏輯分析儀103所記錄的數(shù)據(jù)輸出至諸如服務(wù)器、臺(tái)式電腦、筆記本電腦等計(jì)算機(jī)設(shè)備以進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，高速動(dòng)態(tài)比較器102輸出信號(hào)的采集直接使用邏輯分析儀103，而不需要額外的頻率分析電路等其他復(fù)雜電路結(jié)構(gòu)。使用邏輯分析儀103簡(jiǎn)化了電路并且使得測(cè)試分析更加便捷而高效。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，信號(hào)預(yù)處理模塊101可以包括由多個(gè)電阻構(gòu)成的分壓電路，第一激勵(lì)信號(hào)vi經(jīng)由分壓電路輸出至高速動(dòng)態(tài)比較器102的第一輸入端a。

信號(hào)預(yù)處理模塊101中包括多個(gè)電阻構(gòu)成的分壓電路可以降低對(duì)信號(hào)源的精度要求，從而降低測(cè)試的難度。

下面結(jié)合圖2說明根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的、用于測(cè)量高速動(dòng)態(tài)比較器熱噪聲的系統(tǒng)100中各個(gè)模塊的具體結(jié)構(gòu)。圖2示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于測(cè)量高速動(dòng)態(tài)比較器熱噪聲的系統(tǒng)100的電路圖。

如圖2所示，用于測(cè)量高速動(dòng)態(tài)比較器熱噪聲的系統(tǒng)100的信號(hào)預(yù)處理模塊101包括由多個(gè)電阻和多個(gè)電容的構(gòu)成的無源網(wǎng)絡(luò)。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，信號(hào)預(yù)處理模塊101可以包括第一低通濾波電路和第二低通濾波電路。第一激勵(lì)信號(hào)vi經(jīng)由第一低通濾波電路輸出至高速動(dòng)態(tài)比較器102的第一輸入端a；第二激勵(lì)信號(hào)vcm經(jīng)由第二低通濾波電路輸出至高速動(dòng)態(tài)比較器102的第二輸入端b。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，第一低通濾波電路可以由第一電阻r1、第二電阻r2和第一電容c1構(gòu)成。其中第一電阻r1的一端連接至第一激勵(lì)信號(hào)vi，另一端連接至第一電容c1和第二電阻r2；并且，第一電阻r1、第二電阻r2和第一電容c1的共同連接點(diǎn)連接至高速動(dòng)態(tài)比較器102的第一輸入端a。

第二低通濾波電路由第三電阻r3和第二電容c2構(gòu)成。其中第三電阻r3的一端連接至第二激勵(lì)信號(hào)vcm，并且另一端連接至第二電容c2和高速動(dòng)態(tài)比較器102的第二輸入端b。

示例性地，第一低通濾波電路中的第一電阻r1和第二電阻r2構(gòu)成的電路可以實(shí)際上起到分壓的作用，第一激勵(lì)信號(hào)vi輸入至該分壓電路，可以降低對(duì)信號(hào)源的精度要求。

高速動(dòng)態(tài)比較器102接收信號(hào)預(yù)處理模塊101的輸出信號(hào)，并且隨后可以將輸入端a和輸入端b的輸入信號(hào)進(jìn)行比較以輸出比較結(jié)果。

邏輯分析儀103接收高速動(dòng)態(tài)比較器102的輸出信號(hào)，并隨后基于所采集的信號(hào)進(jìn)行分析。邏輯分析儀103可以為本領(lǐng)域通用的邏輯分析儀。另外，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，可以采用任何本領(lǐng)域技術(shù)上可行的邏輯分析儀來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，邏輯分析儀103可以記錄高速動(dòng)態(tài)比較器102所輸出的高電平和低電平信號(hào)。隨后可以基于邏輯分析儀103所記錄的高電平和低電平信號(hào)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。示例性地，諸如服務(wù)器、臺(tái)式電腦、筆記本電腦等計(jì)算機(jī)設(shè)備可以基于邏輯分析儀103的記錄 數(shù)據(jù)來對(duì)高速動(dòng)態(tài)比較器102所輸出的高電平占總輸出的比例值進(jìn)行分析。

可知，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，統(tǒng)計(jì)高速動(dòng)態(tài)比較器102的輸出信號(hào)時(shí)，并非采用頻率分析的方式，而是直接分析其輸出信號(hào)的高電平的占比。

示例性地，可以統(tǒng)計(jì)輸出高電平占總輸出的比例值。如本領(lǐng)域已知的，當(dāng)高速動(dòng)態(tài)比較器102的輸入信號(hào)vi遠(yuǎn)低于vcm時(shí)，其輸出信號(hào)恒定為低；當(dāng)輸入信號(hào)vi與vcm接近時(shí)，其輸出高電平與低電平的比例相當(dāng)；當(dāng)輸入信號(hào)vi遠(yuǎn)高于vcm時(shí)，其輸出全部為高電平。

綜上，高速動(dòng)態(tài)比較器102輸出信號(hào)的采集直接使用邏輯分析儀103可以簡(jiǎn)化電路并且使得分析更加方便，而不需要額外的頻率分析電路等其他復(fù)雜電路結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，基于所采集的信號(hào)進(jìn)行分析可以進(jìn)一步包括，諸如服務(wù)器、臺(tái)式電腦、筆記本電腦等計(jì)算機(jī)設(shè)備基于邏輯分析儀103的記錄數(shù)據(jù)來統(tǒng)計(jì)高速動(dòng)態(tài)比較器102所輸出的高電平占總輸出的比例與激勵(lì)信號(hào)vi和vcm之間的關(guān)系。

示例性地，可以利用諸如服務(wù)器、臺(tái)式電腦、筆記本電腦等計(jì)算機(jī)設(shè)備，對(duì)高速動(dòng)態(tài)比較器102所輸出的高電平占總輸出的比例和第一激勵(lì)信號(hào)vi與第二激勵(lì)信號(hào)vcm的差vdiff之間的關(guān)系進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

圖3示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于測(cè)量高速動(dòng)態(tài)比較器熱噪聲的系統(tǒng)100中，高速動(dòng)態(tài)比較器102輸出的高電平所占比例和輸入信號(hào)之間的曲線圖。

如本領(lǐng)域技術(shù)人員所知，比較器的熱噪聲電壓并不是一個(gè)固定的值，每次比較時(shí)的都不一樣，因此不能簡(jiǎn)單的用一個(gè)電壓值來表示，但其基本滿足正態(tài)分布(也稱為高斯分布)的規(guī)律。服從正態(tài)分布是因?yàn)楸容^器的熱噪聲電壓是由大量小的隨機(jī)事件產(chǎn)生的。

正態(tài)分布是描述振幅分布的概率密度函數(shù)，其具有兩個(gè)參數(shù)，即均數(shù)μ和標(biāo)準(zhǔn)差σ，可記作n(μ，σ)。正態(tài)分布圍繞均數(shù)u左右分布，并且左右對(duì)稱。并且，在正態(tài)分布曲線下，橫軸區(qū)間(μ-σ，μ+σ) 內(nèi)的面積大約為68.4％。

示例性地，如果將圖2中的高速動(dòng)態(tài)比較器102的輸入端a和輸入端b短接起來(相當(dāng)于此時(shí)輸入信號(hào)vdiff為零，但是比較器自身還有offset電壓和熱噪聲電壓)，經(jīng)高速動(dòng)態(tài)比較器102比較100萬次，那么輸入端的熱噪聲電壓統(tǒng)計(jì)結(jié)果為符合正態(tài)分布。

根據(jù)正態(tài)分布特征，熱噪聲電壓的中心值大概在u值附近，并且100萬次中有99.8萬次的輸入熱噪聲電壓都在u±3σ以內(nèi)；有68.4萬次的熱噪聲輸入在u±σ以內(nèi)。熱噪聲電壓超過u±3σ以外的情況就非常少。

因此，根據(jù)正態(tài)分布的特征，如果將高速動(dòng)態(tài)比較器102的輸入加上一個(gè)小的電壓vdiff，則當(dāng)vdiff＝u時(shí)，輸出高電平和低電平的數(shù)目將會(huì)一樣多，即高電平占總輸出的50％。此時(shí)可以反推出u值就等于此時(shí)輸入端的vdiff值(即u＝vdiff)，也為電壓熱噪聲分布的中心值，同時(shí)也就是比較器輸入端的固定偏差offset(即offset＝u＝vdiff)。并且，當(dāng)輸入高電平占比為34.2％+50％＝84.2％時(shí)，vdiff值對(duì)應(yīng)(u+σ)值(即vdiff＝(offset+σ))；當(dāng)輸入高電平占比為50％-34.2％＝15.8％時(shí)，vdiff值對(duì)應(yīng)(u-σ)值，(即vdiff＝(offset-σ))。由此，根據(jù)vdiff值可得到表征熱噪聲的兩個(gè)參數(shù)，offset值和σ值。

如圖3所示，高電平占比為50％時(shí)所對(duì)應(yīng)的高速動(dòng)態(tài)比較器102輸入端電壓差vdiff為高速動(dòng)態(tài)比較器102的電壓偏移offset；而高電平占比為84.2％和15.8％時(shí)對(duì)應(yīng)的vdiff值分別為(offset+σ)和(offset-σ)。因此，根據(jù)高速動(dòng)態(tài)比較器102輸出的高電平所占比例和輸入信號(hào)之間的曲線，可以直接得到高速動(dòng)態(tài)比較器102的電壓偏移offset值和熱噪聲的σ值。

可以理解的是，本實(shí)施方式中，處于簡(jiǎn)潔的目的，僅表示出本發(fā)明相對(duì)現(xiàn)有技術(shù)改進(jìn)的部分，并未完全示出用于測(cè)量高速動(dòng)態(tài)比較器熱噪聲的系統(tǒng)100的完整結(jié)構(gòu)，事實(shí)上，本實(shí)施方式的用于測(cè)量高速動(dòng)態(tài)比較器熱噪聲的系統(tǒng)100同樣可以包括諸如邏輯分析儀的具體 電路以及其他相關(guān)結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明的用于測(cè)量高速動(dòng)態(tài)比較器熱噪聲的系統(tǒng)100的電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單并易于操作，并且利用濾波電路濾除測(cè)試信號(hào)本身引入的噪聲，從而提高了測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性。

實(shí)施例二

根據(jù)本發(fā)明的另一方面還提供一種用于測(cè)量高速動(dòng)態(tài)比較器熱噪聲的方法。

圖4示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于測(cè)量高速動(dòng)態(tài)比較器熱噪聲的方法200的流程圖。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，用于測(cè)量高速動(dòng)態(tài)比較器熱噪聲的方法200可以包括以下步驟：

s201：將測(cè)量用第一激勵(lì)信號(hào)vi和第二激勵(lì)信號(hào)vcm輸入至信號(hào)預(yù)處理模塊，以使得第一激勵(lì)信號(hào)vi經(jīng)由信號(hào)預(yù)處理模塊101輸出至高速動(dòng)態(tài)比較器102的輸入端a，并且第二激勵(lì)信號(hào)vcm經(jīng)由信號(hào)預(yù)處理模塊101輸出至高速動(dòng)態(tài)比較器102的輸入端b。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，信號(hào)預(yù)處理模塊101可以包括第一低通濾波電路和第二低通濾波電路，第一激勵(lì)信號(hào)vi經(jīng)由第一低通濾波電路輸出至高速動(dòng)態(tài)比較器102的第一輸入端a；第二激勵(lì)信號(hào)vcm經(jīng)由第二低通濾波電路輸出至高速動(dòng)態(tài)比較器102的第二輸入端b。

示例性地，第一低通濾波電路可以由第一電阻r1、第二電阻r2和第一電容c1構(gòu)成；第二低通濾波電路可以由第三電阻r3和第二電容c2構(gòu)成。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，用于測(cè)量高速動(dòng)態(tài)比較器熱噪聲的方法200可以進(jìn)一步包括步驟：利用多個(gè)電阻構(gòu)成的分壓電路對(duì)第一激勵(lì)信號(hào)vi進(jìn)行分壓，以降低對(duì)信號(hào)源精度的要求。

示例性地，分壓電路可以由第一電阻r1和第二電阻r2串聯(lián)構(gòu)成。

s202：利用邏輯分析儀103采集高速動(dòng)態(tài)比較器102的輸出信號(hào)，以基于所采集的信號(hào)進(jìn)行分析。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，邏輯分析儀103可以基于高速動(dòng)態(tài)比較器102所輸出的高電平和低電平的比例進(jìn)行分析。示例性地，邏輯分析儀103基于所采集的信號(hào)進(jìn)行分析可以包括，對(duì)高速動(dòng)態(tài)比較器102所輸出的高低電平占總輸出的比例值進(jìn)行分析。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，邏輯分析儀103基于所采集的信號(hào)進(jìn)行分析可以進(jìn)一步包括步驟，統(tǒng)計(jì)高速動(dòng)態(tài)比較器102所輸出的高電平占總輸出的比例和第一激勵(lì)信號(hào)vi之間的關(guān)系。示例性地，可以具體對(duì)高電平占總輸出的比例和第一激勵(lì)信號(hào)vi與第二激勵(lì)信號(hào)vcm的電壓差vdiff之間的關(guān)系進(jìn)行分析。

圖5示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于測(cè)量高速動(dòng)態(tài)比較器熱噪聲的方法200的，高速動(dòng)態(tài)比較器輸出的高電平所占比例和輸入信號(hào)之間的仿真結(jié)果圖。

示例性地，利用matlab模型級(jí)仿真：

將高速動(dòng)態(tài)比較器102加上一定的電壓偏移offset和隨機(jī)噪聲，在輸入端a加上直流信號(hào)vi，然后統(tǒng)計(jì)輸出高電平占所有輸出的比例，并記下此時(shí)的vdiff值。并且，以此改變vi再重復(fù)多次，得到圖5的仿真結(jié)果。從圖5中讀取高電平占比為50％時(shí)對(duì)應(yīng)的點(diǎn)c處vdiff的值為高速動(dòng)態(tài)比較器102的電壓偏移offset的值；而高電平占比為84.2％時(shí)所對(duì)應(yīng)的點(diǎn)b處的vdiff值，即(offset+σ)，減去高電平占比為15.8％處所對(duì)應(yīng)的點(diǎn)a處的vdiff值，即(offset-σ)，除以2為熱噪聲的σ值。

本發(fā)明的用于測(cè)量高速動(dòng)態(tài)比較器熱噪聲的方法200使用邏輯分析儀而易于測(cè)試操作，并且利用濾波電路濾除測(cè)試信號(hào)本身引入的噪聲，從而提高了測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性。

本發(fā)明已經(jīng)通過上述實(shí)施例進(jìn)行了說明，但應(yīng)當(dāng)理解的是，上述實(shí)施例只是用于舉例和說明的目的，而非意在將本發(fā)明限制于所描述的實(shí)施例范圍內(nèi)。此外本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，本發(fā)明并不局限于上述實(shí)施例，根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)還可以做出更多種的變型和修 改，這些變型和修改均落在本發(fā)明所要求保護(hù)的范圍以內(nèi)。本發(fā)明的保護(hù)范圍由附屬的權(quán)利要求書及其等效范圍所界定。