一种精确乘二开关电容放大器、芯片及通信终端制造技术

技术编号:15299033 阅读:223 留言:0更新日期:2017-05-12 00:47
本发明专利技术公开了一种精确乘二开关电容放大器、芯片及通信终端。在该精确乘二开关电容放大器中,包括运算放大器、两个采样电容、两个保持电容和多个联动开关。本发明专利技术通过对同一个电容的两次采样,使得放大倍数与电容的比值无关,从而消除了电容失配对增益精度的影响,实现了对输入信号的精确乘二操作。应用该精确乘二开关电容放大器的模数转换器,可以实现更高的信号处理精度。

An accurate two switch capacitor amplifier, chip and communication terminal

The invention discloses an accurate two switch capacitance amplifier, a chip and a communication terminal. In the precision two switched capacitor amplifier, an operational amplifier, two sampling capacitors, two holding capacitors, and a plurality of ganged switches are included. By making the two sampling of the same capacitor, the amplification ratio is independent of the capacitance ratio, thereby eliminating the influence of the capacitance mismatch on the gain precision, and realizing the precise multiplication two operation of the input signal. The higher accuracy of signal processing can be achieved by applying the analog to digital converter of the two bit switched capacitor amplifier.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种开关电容放大器,尤其涉及一种精确乘二开关电容放大器,同时也涉及采用该精确乘二开关电容放大器的集成电路芯片及相应的通信终端,属于模拟集成电路

技术介绍
开关电容放大器通过电容的比值实现对模拟信号的固定增益放大处理,被广泛应用在模拟信号处理电路中。其中,具有固定两倍增益放大功能的乘二开关电容放大器被广泛应用在流水线型ADC(模数转换器)和循环式ADC中,其主要结构如图1所示。它主要由一个运算放大器、两个电容和若干模拟开关组成。当控制信号S1为高电平,S2为低电平时,采样电容C1采集输入信号;当S2变为高电平,S1变为低电平时,采样电容C1中的电荷被传输至保持电容C2,使得输出变为:因此,当C1的电容值是C2的两倍时,该结构实现了对输入信号的乘二处理。但是,很多非理想因素都会降低所放大倍数的精度。这些因素主要包括运算放大器的有限增益、运算放大器的有限带宽和电容失配。其中,运算放大器的有限增益和有限带宽问题可以通过现有的各种设计技术加以解决,例如:通过增益自举结构、多级结构都可以提升运算放大器的增益,通过采用更快的工艺可以提升速度。但是,能够解决电容失配问题的现有技术却很少。现有技术中,主要通过版图的共质心匹配或增大电容面积来降低失配程度,但不是效果微弱就是以消耗更多芯片面积和功耗为代价。另外,现有技术中也使用数字校准技术来校正该电容失配问题,但是这样势必增加了电路的复杂性。在专利号为ZL200710194418.0的中国专利技术专利中,韩国三星电子株式会社提供了一种比率独立的开关电容放大器,包括:第一采样电路,用于采集第一输入电压作为第一采样电压并在其采样之后使第一采样电压的电平变为双倍;第二采样电路,用于采集第二输入电压作为第二采样电压并在其采样之后使第二采样电压的电平变为双倍;以及差分放大器电路,用于输出双倍的第一采样电压和双倍的第二采样电压之间的差值。
技术实现思路
本专利技术所要解决的首要技术问题在于提供一种精确乘二开关电容放大器,用于解决电容失配造成的增益误差。本专利技术所要解决的另一技术问题在于提供一种采用该精确乘二开关电容放大器的集成电路芯片及相应的通信终端。为实现上述专利技术目的,本专利技术采用下述的技术方案:根据本专利技术实施例的第一方面,提供一种精确乘二开关电容放大器,包括运算放大器、两个采样电容、两个保持电容和多个联动开关;其中,第一联动开关连接整个精确乘二开关电容放大器的正、负输入端和两个采样电容的第一极板,两个采样电容的第二极板分别连接所述运算放大器的正、负输入端;第二联动开关分别连接两个保持电容的第一极板和共模电压输入端;第三联动开关分别连接在所述运算放大器的正、负输入端之间以及负、正输入端之间;第四联动开关分别连接两个保持电容的第一极板和所述运算放大器的负、正输出端;第五联动开关分别连接两个保持电容的第二极板和所述运算放大器的正、负输入端;第六联动开关分别连接两个采样电容的第一极板;第七联动开关分别连接两个采样电容的第一极板和所述运算放大器的负、正输出端。其中较优地,所述精确乘二开关电容放大器具有由四个时钟状态组成的信号采集与放大处理周期。其中较优地,在第一时钟状态中,第一联动开关、第二联动开关、第三联动开关、第五联动开关闭合,第四联动开关、第六联动开关、第七联动开关断开。其中较优地,在第二时钟状态中,第一联动开关、第二联动开关、第三联动开关、第七联动开关断开,第四联动开关、第五联动开关、第六联动开关闭合。其中较优地,在第三时钟状态中,第一联动开关、第三联动开关闭合,第二联动开关、第四联动开关、第五联动开关、第六联动开关、第七联动开关断开。其中较优地,在第四时钟状态中,第一联动开关、第三联动开关、第四联动开关、第六联动开关断开,第二联动开关、第五联动开关、第七联动开关闭合。根据本专利技术实施例的第二方面,提供一种集成电路芯片,其中包括有上述的精确乘二开关电容放大器。根据本专利技术实施例的第三方面,提供一种通信终端,其中包括有上述的精确乘二开关电容放大器。与现有技术相比较,本专利技术所提供的精确乘二开关电容放大器通过对同一个电容的两次采样,使得放大倍数与电容的比值无关,从而消除了电容失配对增益精度的影响,实现了对输入信号的精确乘二操作。应用该精确乘二开关电容放大器的模数转换器,可以实现更高的信号处理精度。附图说明图1为现有技术中,一个典型的乘二开关电容放大器的电路原理图;图2为本专利技术所提供的精确乘二开关电容放大器的电路原理图;图3为本专利技术所提供的精确乘二开关电容放大器的工作控制时序图;图4为本专利技术所提供的精确乘二开关电容放大器在不同状态下的等效电路示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术的
技术实现思路
进行详细具体的说明。如图2所示,本专利技术所提供的精确乘二开关电容放大器主要由一个运算放大器、一组采样电容C1、一组保持电容C2和七个联动开关S1~S7组成。它们之间的具体连接关系说明如下:联动开关S1连接整个精确乘二开关电容放大器的正、负输入端VinP、VinN和两个采样电容C1的下极板,两个采样电容C1的上极板分别连接到运算放大器的正、负输入端;联动开关S3分别连接在运算放大器的正输入端和负输出端之间以及负输入端和正输出端之间;联动开关S5连接两个保持电容C2的上极板和运算放大器的正、负输入端;联动开关S2连接两个保持电容C2的下极板和共模电压Vcom;联动开关S4连接两个保持电容C2的下极板和运算放大器的负、正输出端;联动开关S7连接两个采样电容C1的下极板和运算放大器的负、正输出端;联动开关S6连接两个采样电容C1的下极板。上述精确乘二开关电容放大器的工作控制时序如图3所示,其中高电平代表开关闭合,低电平代表开关断开,四个时钟状态P1~P4表示一个完整的信号采集与放大处理周期。它的具体工作过程说明如下:在P1状态时,联动开关S1、S2、S3、S5闭合,联动开关S4、S6、S7断开,精确乘二开关电容放大器的等效电路结构如图4(a)所示。在该状态下,采样电容C1完成信号采集,差分正负两个支路中采样电容C1存储的电荷差为C1(VinP-VinN),保持电容C2完成复位,C2中存储的电荷为0;在P2状态时,联动开关S1、S2、S3、S7断开,联动开关S4、S5、S6闭合,精确乘二开关电容放大器的等效电路结构如图4(b)所示。在该状态下,采样电容C1中的电荷全部传输至保持电容C2中,因此两个保持电容C2中存储的电荷差为C1(VinP-VinN);在P3状态时,联动开关S1、S3闭合,联动开关S2、S4、S5、S6、S7断开,精确乘二开关电容放大器的等效电路结构如图4(c)所示。在此状态下,保持电容C2中的电荷保持不变,采样电容C1再次完成对输入信号的采集,因此两个采样电容C1中存储的电荷差为C1(VinP-VinN);在P4状态时,联动开关S1、S3、S4、S6断开,联动开关S2、S5、S7闭合,精确乘二开关电容放大器的等效电路结构如图4(d)所示。在该状态下,保持电容C2中的电荷被传输回采样电容C1中,此时两个C1中存储的差分电荷量为2C1(VinP-VinN)。因此,该精确乘二开关电容放大器在P4状态时输出的最终差分电压值为:从公式2中可以看出,该精确乘二开关电容放大器的最终差本文档来自技高网
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一种<a href="http://www.xjishu.com/zhuanli/61/201611269072.html" title="一种精确乘二开关电容放大器、芯片及通信终端原文来自X技术">精确乘二开关电容放大器、芯片及通信终端</a>

【技术保护点】
一种精确乘二开关电容放大器,其特征在于包括运算放大器、两个采样电容、两个保持电容和多个联动开关;其中,第一联动开关连接整个精确乘二开关电容放大器的正、负输入端和两个采样电容的第一极板,两个采样电容的第二极板分别连接所述运算放大器的正、负输入端;第二联动开关分别连接两个保持电容的第一极板和共模电压输入端;第三联动开关分别连接在所述运算放大器的正、负输入端之间以及负、正输入端之间;第四联动开关分别连接两个保持电容的第一极板和所述运算放大器的负、正输出端;第五联动开关分别连接两个保持电容的第二极板和所述运算放大器的正、负输入端;第六联动开关分别连接两个采样电容的第一极板;第七联动开关分别连接两个采样电容的第一极板和所述运算放大器的负、正输出端。

【技术特征摘要】
1.一种精确乘二开关电容放大器,其特征在于包括运算放大器、两个采样电容、两个保持电容和多个联动开关;其中,第一联动开关连接整个精确乘二开关电容放大器的正、负输入端和两个采样电容的第一极板,两个采样电容的第二极板分别连接所述运算放大器的正、负输入端;第二联动开关分别连接两个保持电容的第一极板和共模电压输入端;第三联动开关分别连接在所述运算放大器的正、负输入端之间以及负、正输入端之间;第四联动开关分别连接两个保持电容的第一极板和所述运算放大器的负、正输出端;第五联动开关分别连接两个保持电容的第二极板和所述运算放大器的正、负输入端;第六联动开关分别连接两个采样电容的第一极板;第七联动开关分别连接两个采样电容的第一极板和所述运算放大器的负、正输出端。2.如权利要求1所述的精确乘二开关电容放大器,其特征在于:所述精确乘二开关电容放大器具有由四个时钟状态组成的信号采集与放大处理周期。3.如权利要求2所述的精确乘二开关电容放大器,其特征在于:在第一时钟状态中,第...

【专利技术属性】
技术研发人员:林升白云芳
申请(专利权)人:唯捷创芯天津电子技术股份有限公司
类型:发明
国别省市:天津;12

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