[发明专利]减小误差的基于比较器的切换电容器电路及其方法

说明书

技术领域

本发明关于一种切换电容器电路，特别是关于一种可减小误差的基于比较器的切换电容器(comparator based switch capacitor)(CBSC)电路。

背景技术

相较于基于运算放大器的切换电容器电路，基于比较器的切换电容器(CBSC)电路是一种能提供较多优势的新兴技术。正如传统的切换电容器电路，CBSC电路同样以二阶段方式工作。所述的两个阶段为“取样”  阶段和“转移”阶段，分别由两个非重叠时钟(如，Φ₁和Φ₂)所控制。一以取样频率f工作的典型两阶段CBSC电路，其每个阶段的持续时间较取样时钟周期T＝1/f的二分之一稍小。在取样阶段(Φ₁)期间，通过取样电容器C₁取来对输入电压V₁进行取样，其中将C₁的“+”端连接至V_I，且“-”端连接至共模电压V_CM。在转移阶段(Φ₂)期间，如图1所示，通过电荷转移电路来将存储在取样电容器C₁上的电荷转移至集成电容器C₂，该电荷转移电路包含比较器130和电荷泵(CP)140，电荷泵(CP)140包括电流源I₁和电流槽I₂。如第1图所示，C_L是CBSC电路100的负载电容器，V_DD是电源电压，V_SS是系统中的最小电位，而共模电压V_CM通常位于V_DD与V_SS的平均值附近。同样，C_L通过取取样开关150被连接至V_CM，而且取样开关150由开关信号S控制。电荷转移电路是被用来将存储在C₁上的电荷转移至C₂，直至比较器130两端的电位相等，即，V_X＝V_CM。CBSC电路100在转移阶段(Φ₂)期间的工作原理将简述于下。

电荷转移阶段初始时，执行简单预置(brief preset)(P)来清除C_L上存储的电荷，以确保电压V_X小于V_CM。并通过通过暂时地将输出节点V₀拉至系统中的最小电位V_SS来完成此一预置的操作。接着，开始进入粗略(coarse)电荷转移阶段(E1)。在粗略的电荷转移阶段期间，V_X＜V_CM且CP140开启电流源I₁，并将电荷注入包含有C_L、C₂和C₁的电路中，以产生由V_X向V_CM爬升的较快的电压缓升。CP140持续注入电荷，直至比较器130检测出V_X＞V_CM为止。在比较器130检测出V_X＞V_CM的瞬间，精细(fine)电荷转移阶段(E₂)通过关断电流源I₁并开启电流槽I₂，以从包含有C_L、C₂和C₁的电路来泄放电荷。若令I₂小于I₁，则产生V_X向V_CM下降的较慢的电压缓降。在比较器130再次检测到V_X＜V_CM的瞬间，取样开关150被打开以取样并维持C_L上所存储的电荷。