[发明专利]一种基于相关双采样的伪差分结构微弱电流积分电路

说明书

本发明公开了一种基于相关双采样的伪差分结构微弱电流积分电路，包括一个带输入共模反馈的电路的差分放大器A₁、一个寄生等效电容C_p、一个哑电容C_dum、两个对称的输入共模反馈电容、两个对称的反馈电容、两个对称的自归零电容。本发明采用相关双采样电路将输入电流信号转换成保持电容上的电压，通过自归零电容存储放大器的失调和低频噪声信息。运用伪差分结构的电路来减少MOS开关工作时的电荷注入和时钟馈通效应。引入输入共模反馈电路来抑制放大器A1输入端的共模波动，减小因共模‑差模变换导致的误差。

技术领域

本发明设计一种CMOS集成电路，具体涉及一种基于相关双采样的伪差分结构微弱电流积分电路。

背景技术

在半导体微弱电流检测时，需要对亚pA级的电流进行检测。电路的噪声主要来自于以下两个方面。一是输入信号自身的噪声，在微弱电流信号中往往会夹带这样或者那样的噪声。同时，放大电路自身也会存在噪声，例如低频的1/f噪声。并且由于器件本身的匹配问题，放大电路还会存在着失调电压。

采用相关双采样技术(correlated double sampling,CDS)技术来消除低频噪声和放大器的失调。相关双采样电路通过复位和积分两个阶段，对采样电容进行充放电，得到信号电平与复位电平的差值，用自归零电容(CAZ)存储放大器的失调和低频噪声。

但是由于电荷注入和时钟馈通效应，电源电压波动将引入输出波动。并且为了增加电路的抗干扰能力，电路还需要足够大的共模抑制比。同时，电路还需要抑制后级放大器引入的噪声。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种基于相关双采样的伪差分结构微弱电流积分电路，本发明首先在清零阶段，电路中的电容连接复位电平信号，对电容上的电荷进行清零；其次自归零阶段利用自归零电容存储放大器的失调和低频噪声信息；放大阶段电流通过闭合的开关一S₁,开关六S₆送入放大器，对信号进行放大，本发明可以有效避免电荷注入和时钟馈通效应，抗干扰能力强的微弱电流积分电路。将电荷积分器设计为伪差分结构来避免MOS开关工作时存在的电荷注入和时钟馈通效应。通过引入输入共模反馈电路，来获得较好的共模抑制比和电源抑制比。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种基于相关双采样的伪差分结构微弱电流积分电路，包括带输入共模反馈电路的差分放大器A₁、寄生等效电容C_p、哑电容C_dum、输入共模反馈电容一C_ifb1、输入共模反馈电容二C_ifb2、反馈电容一C_f1、反馈电容二C_f2、自归零电容一C_AZ1、自归零电容二C_AZ2、负载电容一C_L1、负载电容二C_L2、差分保持电容一C_H1、差分保持电容二C_H2、开关一S₁、开关二S₂、开关三S₃、开关四S₄、开关五S₅、开关六S₆、开关七S₇、开关八S₈、开关九S₉、开关十S₁₀，其中：

寄生等效电容C_p的第一端分别接输入电流信号和开关一S₁的第一端。