王秋然

（大庆钻探工程公司钻井工程技术研究院钻井工艺研究所，黑龙江大庆163000）

1 主控芯片D/A转换设计要求

要求：将模拟信号转化为数字信号，进行处理后输出模拟信号。输入延迟从接收模块到逻辑模块之间延迟为3.1ns，逻辑模块到输出模块之间延迟为3.1ns。

验证：将模拟量进行二进制展开，对应的每一位按照由低向高的顺序将其加权计算后的计算值相加，所得的总模拟量就与数字量成正比，所得到的结果与数字量一一对应成比例关系。由此可以实现将数字信号转换为模拟信号。

其中为二进制数按位权展开转换成的十进制数值。

由此有[1]：

进一步简化可得：

通过上式可得结论如图1所示。

图1 10位A/D结果格式

由此，实现D/A转换，符合设计标准。

比较器设计要求：输出电压响应时间小于5ns，高电平转低电平信号时间小于10ns，输出电压信号噪声小于0.2mV。

2 计算验证

比较器电路原理图如2所示。

图2 比较器电路原理

设计电路时，差分计算器选用的为PMOS管，其精度高，功耗少，在做双路差分计算时，误差更小。这2个信号差分前，并不一致，其中电压较低的，其打开状况较好，通过的电流值也更高；差分计算之后，会将输出电压拉高，同时反馈给输入电路。输入端采用的是NMOS管控制信号，分别为M9和M10，当电源电压Vc电压值较低时，M10的栅电压会被拉升，M9则处于临界开启状态，此时V0输出的是高电压信号。图2中，栅电压噪声过高时，相应的电流也会升高，使用M8和M9抑制过高的电压和电流。电路的输……