一种带斩波的开关电容积分器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种带斩波的开关电容积分器，包括采样模块和积分模块，所述采样模块包括第一斩波子电路和采样子电路，所述积分模块包括积分子电路和第二斩波子电路。该积分器包括5组共24个两相不交叠时钟开关、4个采样电容、2个积分电容和1个运算放大器，同相、反相输入端均能通过8个斩波开关，对4个采样电容采样；同样，积分电容通过各非交叠时钟的控制，配合前一时刻的输入变化，进行实时调整积分。与传统的开关电容积分器相比，该结构采样与积分同时交错进行，能实现在一个时钟周期内的两次采样与积分，以提高采样效率。

【技术实现步骤摘要】
一种带斩波的开关电容积分器
本技术涉及一种开关电容积分器，特别涉及一种带斩波的开关电容积分器，适用于sigma-delta调制器，属于微电子

技术介绍
目前，sigma-delta调制器是一种非常适合高分辨率的数模转换器。通过过采样和噪声整形技术，可以实现高信噪比的有效带宽，广泛应用于高质量的数字音频、医疗电子、马达驱动器等。采用传统的sigma-delta调制器在一个时钟周期内只能进行一次采样/积分，而sigma-delta调制器需要数以万计的数据进行统计平均，当采用的有用数据越多，经调制后还原的信号分辨率越高，随着所需数据的增多，调制器工作时间会增长。若在一个时钟周期内能实现采样两次，积分和采样的时间可以增加一倍，有利于降低运放指标，从而降低运放功耗；外部时钟也可以降低一倍，可降低时钟信号干扰。sigma-delta调制器特有的过采样和噪声整形技术可将绝大多数的量化噪声推至有效带宽之外，带内残余的量化噪声和由电路的不完全匹配等带来的噪声仍不能忽视。
技术实现思路
为了解决上述问题，本技术旨在技术一种开关电容积分器，既能提高积分器的采样率，又能减小甚至消除内残余的量化噪声和由电路的不完全匹配等带来的噪声。为了实现以上目的，本技术的技术方案如下：一种带斩波的开关电容积分器，包括采样模块和积分模块，所述采样模块包括第一斩波子电路和采样子电路，所述积分模块包括积分子电路和第二斩波子电路。所述第一斩波子电路第一输入端连接同相输入电压信号，第二输入端连接反相输入电压信号，第一斩波子电路配合采样子电路，对同相、反相输入端的电压信号进行采样。所述采样子电路的第一输入端、第二输入端、第三输入端和第四输入端分别与所述第一斩波子电路的第一输出端、第二输出端、第三输出端和第四输出端连接，并在第一斩波子电路的斩波时序的配合下，输出对应时刻同相、反相输出端的采样信号。所述积分子电路的第一输入端、第二输入端、第三输入端和第四输入端分别与采样子电路的第一输出端、第二输出端、第三输出端和第四输出端连接，并在第二斩波子电路的配合下输出积分子电路的第一输出端和第二输出端的积分结果。所述第二斩波子电路的第一输入端和第二输入端分别与所述积分子电路中的第三输出端和第四输出端连接；所述第二斩波子电路的第一输出端和第二输出端分别与所述积积分子电路的第一输出端和第二输出端连接。进一步地，第一斩波子电路包括第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3、第四开关管Q4、第五开关管Q5、第六开关管Q6、第七开关管Q7和第八开关管Q8，所述第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3、第四开关管Q4与所述第一斩波子电路的第一输入端相互连接；所述第五开关管Q5、第六开关管Q6、第七开关管Q7、第八开关管Q8与第一斩波子电路的第二输入端相互连接；所述第一开关管Q1的控制端的控制信号与所述第五开关管Q5的控制端的控制信号相同，它们均连接时钟脉冲信号；所述第一开关管Q1的另一端、所述第六开关管Q6的另一端与所述第一斩波子电路的第一输出端相互连接；所述第二开关管Q2的控制端的控制信号与所述第六开关管Q6的控制端的控制信号相同，它们均连接时钟脉冲信号；所述第二开关管Q2的另一端、所述第五开关管Q5的另一端与所述第一斩波子电路的第二输出端相互连接；所述第三开关管Q3的控制端的控制信号与所述第七开关管Q7的控制端的控制信号相同，它们均连接时钟脉冲信号；所述第三开关管Q3的另一端、所述第八开关管Q8的另一端与所述第一斩波子电路的第四输出端相互连接；所述第四开关管Q4的控制端的控制信号与所述第八开关管Q8的控制端的控制信号相同，它们均连接时钟脉冲信号；所述第四开关管Q4的另一端、所述第七开关管Q7的另一端与所述第一斩波子电路的第三输出端相互连接。进一步地，所述采样子电路包括第九开关管Q9、第十开关管Q10、第十一开关管Q11、第十二开关管Q12及第一采样电容C1、第二采样电容C2、第三采样电容C3和第四采样电容C4，所述第九开关管Q9的一端、所述第一采样电容C1的下极板与所述第一斩波子电路的第一输出端相互连接；所述第九开关管Q9的控制端、第十二开关管Q12的控制端相同，它们均连接时钟脉冲信号；所述第九开关管Q9的另一端、采样电容C2的下极板与所述第一斩波子电路的第二输出端相互连接；所述第十开关管Q10的一端、所述采样电容C3的下极板与所述第一斩波子电路的第三输出端相互连接；所述第十开关管Q10的控制端、所述第十一开关管Q11的控制端相同，它们均连接时钟脉冲信号；所述第十开关管Q10的另一端、采样电容C4的下极板与所述第一斩波子电路的第四输出端相互连接；采样电容C1的上极板、所述第十一开关管Q11的一端与所述采样子电路的第一输出端相互连接；所述采样电容C2的上极板、所述第十一开关管Q11的另一端与所述采样子电路的第二输出端相互连接；所述采样电容C3的上极板、所述第十二开关管Q12的一端与所述采样子电路的第三输出端相互连接；所述采样电容C4的上极板、所述第十二开关管Q12的另一端与所述采样子电路的第四输出端相互连接。进一步地，所述积分子电路包括第十三开关管Q13、第十四开关管Q14、第十五开关管Q15、第十六开关管Q16、第十七开关管Q17、第十八开关管Q18、第十九开关管Q19、第二十开关管Q20，及积分电容C5、积分电容C6和一个运算放大器U；第二斩波子电路包括第二十一开关管Q21、第二十二开关管Q22、第二十三开关管Q23和第二十四开关管Q24；所述第十三开关管Q13的一端连接所述采样子电路的第一输出端，所述第十三开关管Q13的控制端的控制信号、所述第十四开关管Q14的控制端的控制信号均与所述第九开关管Q9的控制信号相同；所述第十三开关管Q13的另一端、所述第十六开关管Q16的一端、所述第十七开关管Q17的一端、所述第二十开关管Q20与运算放大器U的同相输入端相互连接；所述第十四开关管Q14的一端与所述采样子电路的第二输出端相连接；所述第十四开关管Q14的另一端、所述第十五开关管Q15的一端、所述第十八开关管Q18的一端、所述第十九开关管Q19的一端与所述运算放大器U的反相输入端相互连接；所述第十五开关管Q15的另一端与所述采样子电路的第三输出端相连接；所述第十五开关管Q15的控制端的控制信号、所述第十六开关管Q16的控制端的控制信号与所述第十开关管Q10的控制信号相同；所述第十六开关管Q16的另一端与所述采样子电路的第四输出端相连接；所述第十七开关管Q17的另一端、所述第十八开关管Q18的另一端与积分电容C5的上极板相互连接；所述第十七开关管Q17控制端的控制信号与所述第十九开关管Q19控制端的控制信号相同，均为时钟脉冲控制信号；所述第十八开关管Q18控制端的控制信号与所述第二十开关管Q20控制端的控制信号相同，均为时钟脉冲控制信号；所述第十九开关管Q19的另一端、所述第二十开关管Q20的另一端与所述积分电容C6的上极板相互连接；所述积分电容C5的下极板、所述第二斩波子电路102的第二十二开关管Q22的一端、所述第二斩波子电路102的第二十三开关管Q23的一端与所述积分子电路的第一输出端相互连接；所述积分电容C6的下极板、所述第二本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种带斩波的开关电容积分器，包括采样模块和积分模块，其特征在于：所述采样模块包括第一斩波子电路和采样子电路，所述积分模块包括积分子电路和第二斩波子电路，所述第一斩波子电路第一输入端连接同相输入电压信号，第二输入端连接反相输入电压信号，第一斩波子电路配合采样子电路，对同相、反相输入端的电压信号进行采样；所述采样子电路的第一输入端、第二输入端、第三输入端和第四输入端分别与所述第一斩波子电路的第一输出端、第二输出端、第三输出端和第四输出端连接，并在第一斩波子电路的斩波时序的配合下，输出对应时刻同相、反相输出端的采样信号；所述积分子电路的第一输入端、第二输入端、第三输入端和第四输入端分别与采样子电路的第一输出端、第二输出端、第三输出端和第四输出端连接；并在第二斩波子电路的配合下输出积分子电路的第一输出端和第二输出端的积分结果；所述第二斩波子电路的第一输入端和第二输入端分别与所述积分子电路中的第三输出端和第四输出端连接；所述第二斩波子电路的第一输出端和第二输出端分别与所述积分子电路的第一输出端和第二输出端连接；所述第一斩波子电路包括第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3、第四开关管Q4、第五开关管Q5、第六开关管Q6、第七开关管Q7和第八开关管Q8，所述第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3、第四开关管Q4与所述第一斩波子电路的第一输入端相互连接；所述第五开关管Q5、第六开关管Q6、第七开关管Q7、第八开关管Q8与第一斩波子电路的第二输入端相互连接；所述第一开关管Q1的控制端的控制信号与所述第五开关管Q5的控制端的控制信号相同，它们均连接时钟脉冲信号；所述第一开关管Q1的另一端、所述第六开关管Q6的另一端与所述第一斩波子电路的第一输出端相互连接；所述第二开关管Q2的控制端的控制信号与所述第六开关管Q6的控制端的控制信号相同，它们均连接时钟脉冲信号；所述第二开关管Q2的另一端、所述第五开关管Q5的另一端与所述第一斩波子电路的第二输出端相互连接；所述第三开关管Q3的控制端的控制信号与所述第七开关管Q7的控制端的控制信号相同，它们均连接时钟脉冲信号；所述第三开关管Q3的另一端、所述第八开关管Q8的另一端与所述第一斩波子电路的第四输出端相互连接；所述第四开关管Q4的控制端的控制信号与所述第八开关管Q8的控制端的控制信号相同，它们均连接时钟脉冲信号；所述第四开关管Q4的另一端、所述第七开关管Q7的另一端与所述第一斩波子电路的第三输出端相互连接；所述采样子电路包括第九开关管Q9、第十开关管Q10、第十一开关管Q11、第十二开关管Q12及第一采样电容C1、第二采样电容C2、第三采样电容C3和第四采样电容C4，所述第九开关管Q9的一端、所述第一采样电容C1的下极板与所述第一斩波子电路的第一输出端相互连接；所述第九开关管Q9的控制端、第十二开关管Q12的控制端相同，它们均连接时钟脉冲信号；所述第九开关管Q9的另一端、采样电容C2的下极板与所述第一斩波子电路的第二输出端相互连接；所述第十开关管Q10的一端、所述采样电容C3的下极板与所述第一斩波子电路的第三输出端相互连接；所述第十开关管Q10的控制端、所述第十一开关管Q11的控制端相同，它们均连接时钟脉冲信号；所述第十开关管Q10的另一端、采样电容C4的下极板与所述第一斩波子电路的第四输出端相互连接；采样电容C1的上极板、所述第十一开关管Q11的一端与所述采样子电路的第一输出端相互连接；所述采样电容C2的上极板、所述第十一开关管Q11的另一端与所述采样子电路的第二输出端相互连接；所述采样电容C3的上极板、所述第十二开关管Q12的一端与所述采样子电路的第三输出端相互连接；所述采样电容C4的上极板、所述第十二开关管Q12的另一端与所述采样子电路的第四输出端相互连接；所述积分子电路包括第十三开关管Q13、第十四开关管Q14、第十五开关管Q15、第十六开关管Q16、第十七开关管Q17、第十八开关管Q18、第十九开关管Q19、第二十开关管Q20，及积分电容C5、积分电容C6和一个运算放大器U；第二斩波子电路包括第二十一开关管Q21、第二十二开关管Q22、第二十三开关管Q23和第二十四开关管Q24；所述第十三开关管Q13的一端连接所述采样子电路的第一输出端，所述第十三开关管Q13的控制端的控制信号、所述第十四开关管Q14的控制端的控制信号均与所述第九开关管Q9的控制信号相同；所述第十三开关管Q13的另一端、所述第十六开关管Q16的一端、所述第十七开关管Q17的一端、所述第二十开关管Q20与运算放大器U的同相输入端相互连接；所述第十四开关管Q14的一端与所述采样子电路的第二输出端相连接；所述第十四开关管Q14的另一端、所述第十五开关管Q15的一端、所述第十八开关管Q18的一端、所述第十九开关管Q19的一端...

【技术特征摘要】
1.一种带斩波的开关电容积分器，包括采样模块和积分模块，其特征在于：所述采样模块包括第一斩波子电路和采样子电路，所述积分模块包括积分子电路和第二斩波子电路，所述第一斩波子电路第一输入端连接同相输入电压信号，第二输入端连接反相输入电压信号，第一斩波子电路配合采样子电路，对同相、反相输入端的电压信号进行采样；所述采样子电路的第一输入端、第二输入端、第三输入端和第四输入端分别与所述第一斩波子电路的第一输出端、第二输出端、第三输出端和第四输出端连接，并在第一斩波子电路的斩波时序的配合下，输出对应时刻同相、反相输出端的采样信号；所述积分子电路的第一输入端、第二输入端、第三输入端和第四输入端分别与采样子电路的第一输出端、第二输出端、第三输出端和第四输出端连接；并在第二斩波子电路的配合下输出积分子电路的第一输出端和第二输出端的积分结果；所述第二斩波子电路的第一输入端和第二输入端分别与所述积分子电路中的第三输出端和第四输出端连接；所述第二斩波子电路的第一输出端和第二输出端分别与所述积分子电路的第一输出端和第二输出端连接；所述第一斩波子电路包括第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3、第四开关管Q4、第五开关管Q5、第六开关管Q6、第七开关管Q7和第八开关管Q8，所述第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3、第四开关管Q4与所述第一斩波子电路的第一输入端相互连接；所述第五开关管Q5、第六开关管Q6、第七开关管Q7、第八开关管Q8与第一斩波子电路的第二输入端相互连接；所述第一开关管Q1的控制端的控制信号与所述第五开关管Q5的控制端的控制信号相同，它们均连接时钟脉冲信号；所述第一开关管Q1的另一端、所述第六开关管Q6的另一端与所述第一斩波子电路的第一输出端相互连接；所述第二开关管Q2的控制端的控制信号与所述第六开关管Q6的控制端的控制信号相同，它们均连接时钟脉冲信号；所述第二开关管Q2的另一端、所述第五开关管Q5的另一端与所述第一斩波子电路的第二输出端相互连接；所述第三开关管Q3的控制端的控制信号与所述第七开关管Q7的控制端的控制信号相同，它们均连接时钟脉冲信号；所述第三开关管Q3的另一端、所述第八开关管Q8的另一端与所述第一斩波子电路的第四输出端相互连接；所述第四开关管Q4的控制端的控制信号与所述第八开关管Q8的控制端的控制信号相同，它们均连接时钟脉冲信号；所述第四开关管Q4的另一端、所述第七开关管Q7的另一端与所述第一斩波子电路的第三输出端相互连接；所述采样子电路包括第九开关管Q9、第十开关管Q10、第十一开关管Q11、第十二开关管Q12及第一采样电容C1、第二采样电容C2、第三采样电容C3和第四采样电容C4，所述第九开关管Q9的一端、所述第一采样电容C1的下极板与所述第一斩波子电路的第一输出端相互连接；所述第九开关管Q9的控制端、第十二开关管Q12的控制端相同，它们均连接时钟脉冲信号；所述第九开关管Q9的另一端、采样电容C2的下极板与所述第一斩波子电路的第二输出端相互连接；所述第十开关管Q10的一端、所述采样电容C3的下极板与所述第一斩波子电路的第三输出端相互连接；所述第十开关管Q10的控制端、所述第十一开关管Q11的控制端相同，它们均连接时钟脉冲信号；所述第十开关管Q10的另一端、采样电容C4的下极板与所述第一斩波子电路的第四输出端...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢亮，田也，张文杰，金湘亮，
申请(专利权)人：湘潭芯力特电子科技有限公司，
类型：新型
国别省市：湖南,43