[发明专利]具有误差平均功能的切换式电容电路与其方法

说明书

技术领域

本发明系有关于一种电子电路，尤指一种切换式电容电路。

背景技术

以切换式电容电路是一种新兴发展中的科技，这种切换式电容电路操作于两种阶段下，这两种阶段分别为”采样”阶段(sampling phase)与”转移”阶段(transfer phase)，并且分别由两个没有部分重迭的时钟脉冲φ₁与φ₂所控制。在以一采样率为f工作的典型两阶段的以比较器为主的切换式电容电路中，每一阶段的持续时间系略小于采样时钟脉冲周期T＝1/f的一半。在采样阶段(φ₁)期间，利用一采样电容C₁来对一输入电压V_I采样，其中采样电容C₁的“+”端点连接到V_I，而采样电容C₁的“-”端点连接到一共模电压V_CM，而在转移阶段(φ₂)期间，储存于采样电容C₁的电荷经由一电荷转移电路转移到一积分电容C₂，其中此电荷转移电路包含有一比较器130以及一电荷泵(CP)140，而电荷泵140包含有一电流源(current source)I₁以及一电流汇(current sink)I₂，如图1所示，其中V_DD是一电源电压，且V_SS是此系统中之最低电位，请注意V_CM是一共模电压，而其电压值通常接近于V_DD与V_SS的平均值。负载电容C_L经由一采样开关150连接到V_CM，而采样开关150系由一切换信号S所控制。此电荷转移电路用以转移储存于采样电容C₁的电荷到积分电容C₂直到比较器130的两个输入端具有相同的电位为止，亦即V_X＝V_CM。而以比较器为主的切换式电容电路100在转移阶段(φ₂)期间的工作原理将在以下内容中简单描述。

图2是描绘关于切换式电容电路100在转移阶段的时序示意图。一开始时，维持此切换信号S，使得采样开关150会被关闭以形成导通状态，并且使得负载电容C_L可以连接到V_CM，与此同时，V₀停留在之前的循环结束后的采样位准，并且V_X会接近于V_CM，而这个从时间t₁开始并且在时间t₅结束的转移阶段(φ₂)包含有预先调整(P)阶段、粗略的电荷转移(E₁)阶段、精细的电荷转移(E₂)阶段以及一保持(H)阶段等这四个子阶段。首先，以比较器为主的切换式电容电路100会进入P阶段(于时间t₁)，并且在此阶段期间将输出节点的电位V₀拉低到V_SS，并且使得V_X下降到低于V_CM的V_X0。然后，于时间t₂进入E₁阶段，而在此阶段期间，比较器130系检测到V_X＜V_CM，并且电荷泵140的电流汇I₁会将电荷注入到包含有负载电容C_L、积分电容C₂以及采样电容C₁的电路中，以使得V_X以及V₀都能相对快速地提高电压。接着，在比较器130检测到V_X＞V_CM的瞬间时，亦即于时间t₃开始进入E₂阶段，在此请注意，由于电路的延迟量，t₃会稍微落后于当V_X向上超越V_CM时确切的时间点，而在E₂阶段期间，电荷泵140的电流汇I₂会从包含有负载电容C_L、积分电容C₂以及采样电容C₁的电路中汲取电荷，以使得V_X以及V₀都能相对缓慢地降低电压。最后，以比较器为主的切换式电容电路100会在时间t₄，亦即在比较器130再次检测到V_X＜V_CM的时间点开始进入H阶段，同样地，由于电路的延迟量，t₄会稍微落后于当V_X向下超越V_CM时确切的时间点，而在H阶段期间，不再维持切换信号S，因此采样开关150会被打开以形成开路，以及储存于负载电容C_L的电荷会会被采样以及停止转移；此外，电荷泵140会被关闭。