[发明专利]基于悬浮电流源增益自举反相器的开关电容积分器

摘要

本发明涉及开关电容积分器设计领域，为提高C类反相器增益和精度，从而以C类反相器代替传统运算放大器实现低电压低功耗的开关电容积分器结构。为此，本发明采取的技术方案是，基于悬浮电流源增益自举反相器的开关电容积分器，积分器分为采样阶段和积分阶段，采样阶段电路由M1‑M10十个MOS管和采样电容Cs，积分电容CI，上下两个保持电容Cc，和一个开关S1组成，其中M1至M1、M3、M5、M7、M9为PMOS管，M2、M4、M6、M8、M10为PMOS管，采样电容C_S，积分电容C_I以及上下两个保持电容C_c都分为两极A、B。本发明主要应用于开关电容积分器的设计制造。

主权项

一种基于悬浮电流源增益自举反相器的开关电容积分器，其特征是，积分器分为采样阶段和积分阶段，采样阶段电路结构图由M1‑M10十个MOS管和采样电容Cs，积分电容CI，上下两个保持电容Cc，和一个开关S1组成，其中M1、M3、M5、M7、M9为PMOS管，M2、M4、M6、M8、M10为PMOS管，采样电容Cs、积分电容CI、上下两个保持电容Cc都分为两极A、B；其中M1、M3、M5的源极一起连接供电电源VDD，M2、M4、M6源极一起连接电源地GND；M1的漏极、M3的栅极、M7的源极连接在一起；M3的漏极、M7的栅极和M6的漏极连接在一起；M7的漏极、M1的栅极、上保持电容Cc的B极、开关S1的输入端、M9的源极和M10的漏极连在一起；M6的栅极接偏置Vb1；M9的栅极接偏置电压Vb3；M10的栅极接偏置电压Vb4；M5的栅极接偏置电压Vb2；M9的漏极、M10的源级、M8的漏极、M2的栅极、下保持电容Cc的B极和开关S1的输出端连在一起；M2的漏极、M4的栅极、M8的源极连接在一起；M4的漏极、M8的栅极和M5的漏极连接在一起；上、下两个保持电容Cc的A极和采样电容Cs的B极连在一起接基准电压Vcm，采样电容的A极连输入端，开关S1断开；M1‑M10管构成C类反相器型放大器，Cs为采样电容，负责存储输入电压到基准电压Vcm的电压差，Cc为保持电容，存储反相器输入电压到基准电压Vcm的电压差，此时运放构成负反馈的闭环工作状态，晶体管M1、M2为输入管，由于负反馈的存在M1、M2被偏置在亚阈值区，而M3与M7，M4与M8分别构成电流电压反馈环路，M7和M8同时也被偏置在亚阈值工作状态；M1与M3与M7构成一个三层共源共栅型放大器，同时开关S1断开，在M7和M8之间加入饱和M9和M10，使其构成一个单向导通的悬浮电流源；积分阶段电路结构在采样阶段的基础上将开关S1闭合，并连入积分电容CI，同时输入端连基准电压Vcm，在采样阶段连Vcm的节点与Vcm断开并连CI的A极，CI的B极与M7的漏极、开关S1的输入端、M9的源极和M10的漏极连在一起作为输出端；此时开关S1闭合使悬浮电流源短路便于输出，此时M1‑M8管构成C类反相器型放大器，Cs为采样电容，CI为积分电容，在积分阶段将输入接到基准电压Vcm，同时断开Cs的B极与基准电压Vcm的连接。