一种全差分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全差分开关电容积分器，是由八只开关、两个采样电容、两个积分电容及一个运算放大器组成，其中：在正向电压的输入端与反向电压的输出端之间依次串联有第一开关、第一采样电容、第四开关和运算放大器，在反向电压的输入端与正向电压的输出端之间依次串联有第五开关、第二采样电容、第八开关和运算放大器，并且，在第一开关与第一采样电容之间、第一采样电容与第四开关之间、第五开关与第二采样电容之间、第二采样电容与第八开关之间分别并联有一开关支路，在第四开关与反向电压的输出端之间、第八开关与正向电压的输出端之间均并联有一积分电容。本实用新型专利技术具有电路结构简单、占用面积小、精度高、功耗低等优点。

A Fully Differential Switched Capacitor Integrator

The utility model discloses a fully differential switched capacitor integrator, which consists of eight switches, two sampling capacitors, two integrating capacitors and an operational amplifier. The first switch, the first sampling capacitor, the fourth switch and the operational amplifier are sequentially connected in series between the input end of the forward voltage and the output end of the reverse voltage. A fifth switch, a second sampling capacitor, an eighth switch and an operational amplifier are sequentially connected in series between the output terminals of the voltage, and a switch branch is respectively connected in parallel between the first switch and the first sampling capacitor, between the first sampling capacitor and the fourth switch, between the fifth switch and the second sampling capacitor, and between the second sampling capacitor and the eighth switch, and between the fourth switch and the reverse voltage. There is an integral capacitor in parallel between the output terminals, the eighth switch and the output terminal of the forward voltage. The utility model has the advantages of simple circuit structure, small occupied area, high accuracy and low power consumption.

【技术实现步骤摘要】
一种全差分开关电容积分器
本技术是涉及一种全差分开关电容积分器，属于微电子

技术介绍
近年来，信号和信息处理已广泛地渗透到科学研究、技术开发、工业生产、国防和国民经济的各个领域，信号处理芯片的设计成为集成电路设计者的研究热点。为了满足电池驱动便携设备的需求以及大型系统的节能需要，信号处理芯片需要在保证高性能的同时，朝更低电压、更低功耗以及更低成本的方向不断前进。积分器是信号处理芯片中常用的重要功能电路，它对信号处理芯片整体性能的优劣将产生重大影响。在早期的信号处理电路中，电路设计者一般使用电阻、电容和放大器等组成连续时间积分器，构成所需的积分器传递函数，并对信号进行处理。但是，电阻和电容的绝对误差限制了其在高精度电路中的应用。而开关电容电路因具有时间常数精度高、良好的温度特性、易于时钟控制等优点，现已在模拟滤波器中得到应用；但常规的开关电容积分器占用面积很大，如TimDenison等人在2007年为了达到2.5Hz的单位增益频率，积分电容达到了100pF，面积很大，不具有实用性，尤其不能满足现在的微型化技术的发展需求；为此有研究提出了全差分开关电容积分器，如：CN201810109015.X，虽然该专利采用部分正反馈电容结构，能保证与全差分积分器相同的芯片面积下和高精度要求内，时间常数较大，或者在相同时间常数的情况下，芯片面积较小，但仍然存在结构较复杂、面积较大等问题，仍不能很好满足微型电子化的发展要求。
技术实现思路
针对现有技术存在的上述问题，本技术的目的是提供一种全差分开关电容积分器，实现在保证高精度的同时，具有结构简单、面积小等优点，以满足微型电子化的发展要求。为实现上述目的，本技术采用的技术方案如下：一种全差分开关电容积分器，是由八只开关、两个采样电容、两个积分电容及一个运算放大器组成，其中：在正向电压的输入端与反向电压的输出端之间依次串联有第一开关、第一采样电容、第四开关和运算放大器，在反向电压的输入端与正向电压的输出端之间依次串联有第五开关、第二采样电容、第八开关和运算放大器，并且，在第一开关与第一采样电容之间、第一采样电容与第四开关之间、第五开关与第二采样电容之间、第二采样电容与第八开关之间分别并联有一开关支路，在第四开关与反向电压的输出端之间、第八开关与正向电压的输出端之间均并联有一积分电容。作为优选方案，八只开关均为NMOS开关。作为优选方案，两个采样电容相对称且电容值相等。作为优选方案，两个积分电容相对称且电容值相等。作为优选方案，第二开关并联在第一开关与第一采样电容之间，第三开关并联在第一采样电容与第四开关之间，第六开关并联在第五开关与第二采样电容之间，第七开关并联在第二采样电容与第八开关之间；并且，所述第二开关的输出端与参考电压相连接，所述第三开关的输出端接共模地，所述第六开关的输出端与参考电压相连接，所述第七开关的输出端接共模地。作为进一步优选方案，第一开关、第三开关、第五开关和第七开关的栅极均与第一时钟信号相连接，第二开关、第四开关、第六开关和第八开关的栅极均与第二时钟信号相连接，且第一时钟信号与第二时钟信号为相反信号。作为进一步优选方案，所述第二时钟信号是由第一时钟信号串接一反相器得到。相较于现有技术，本技术的有益技术效果在于：通过采样本技术提供的电路结构，可使所述的全差分开关电容积分器不仅具有高精度和低功耗，而且具有电路结构简单、占用面积小等优点，可满足高精度微型数字电路的使用要求，因此，本技术具有明显工业应用价值。附图说明图1为本技术实施例提供的一种全差分开关电容积分器的电路结构示意图；图2为本技术实施例提供的采样相电路结构示意图；图3为本技术实施例提供的积分相电路结构示意图；图4为本技术实施例提供的第二时钟信号的结构示意图。具体实施方式以下结合附图和实施例对本技术的技术方案做进一步详细描述。实施例请参阅图1所示：本实施例提供的一种全差分开关电容积分器，是由八只开关S1～S8，两个采样电容Cs1和Cs2，两个积分电容CI1和CI2及一个运算放大器AMP组成，其中：第一开关S1的输入端与正向电压的输入端Vip相串联，第二开关S2的输入端和第一采样电容Cs1的输入端并联在第一开关S1的输出端，第三开关S3的输入端和第四开关S4的输入端并联在第一采样电容Cs1的输出端，积分电容CI1的输入端和运算放大器AMP的正输入端并联在第四开关S4的输出端，积分电容CI1的输出端和运算放大器AMP的负输出端并联在反向电压的输出端Von，并且第二开关S2的输出端与参考电压Vref相连接，第三开关S3的输出端接共模地；另外，第五开关S5的输入端与反向电压的输入端Vin相串联，第六开关S6的输入端和第二采样电容Cs2的输入端并联在第五开关S5的输出端，第七开关S7的输入端和第八开关S8的输入端并联在第二采样电容Cs2的输出端，积分电容CI2的输入端和运算放大器AMP的负输入端并联在第八开关S8的输出端，积分电容CI2的输出端和运算放大器AMP的正输出端并联在正向电压的输出端Vop，并且第六开关S6的输出端与参考电压Vref相连接，第七开关S7的输出端接共模地。采样电容Cs1与Cs2相对称且电容值相等。积分电容CI1与CI2相对称且电容值相等。八只开关S1～S8均为NMOS开关。其中：开关S1、S3、S5和S7的栅极均与第一时钟信号clk1相连接，开关S2、S4、S6和S8的栅极均与第二时钟信号clk2相连接，且第一时钟信号clk1与第二时钟信号clk2为相反信号。当第一时钟信号为高电平(即：clk1＝1)、第二时钟信号为低电平(即：clk2＝0)时，开关S1、S3、S5和S7均闭合，而开关S2、S4、S6和S8均断开，此时全差分开关电容积分器处于采样相(请参阅图2所示)。反之，当第一时钟信号为低电平(即：clk1＝0)、第二时钟信号为高电平(即：clk2＝1)时，开关S2、S4、S6和S8均闭合，而开关S1、S3、S5和S7均断开，此时全差分开关电容积分器处于积分相(请参阅图3所示)。所述第二时钟信号clk2是由第一时钟信号clk1串接一反相器得到，请参见图4所示。综上所述，由于本技术所述积分器采用了全差分电路，因此可以消除偶次谐波和共模干扰，因而具有高精度和低功耗的优点，另外，本技术还具有电路结构简单、占用面积小等优点，可满足高精度微型数字电路的使用要求，具有明显工业应用价值。最后有必要在此指出的是：以上所述仅为本技术较佳的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本
的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种全差分开关电容积分器，其特征在于：是由八只开关、两个采样电容、两个积分电容及一个运算放大器组成，其中：在正向电压的输入端与反向电压的输出端之间依次串联有第一开关、第一采样电容、第四开关和运算放大器，在反向电压的输入端与正向电压的输出端之间依次串联有第五开关、第二采样电容、第八开关和运算放大器，并且，在第一开关与第一采样电容之间、第一采样电容与第四开关之间、第五开关与第二采样电容之间、第二采样电容与第八开关之间分别并联有一开关支路，在第四开关与反向电压的输出端之间、第八开关与正向电压的输出端之间均并联有一积分电容。

【技术特征摘要】
1.一种全差分开关电容积分器，其特征在于：是由八只开关、两个采样电容、两个积分电容及一个运算放大器组成，其中：在正向电压的输入端与反向电压的输出端之间依次串联有第一开关、第一采样电容、第四开关和运算放大器，在反向电压的输入端与正向电压的输出端之间依次串联有第五开关、第二采样电容、第八开关和运算放大器，并且，在第一开关与第一采样电容之间、第一采样电容与第四开关之间、第五开关与第二采样电容之间、第二采样电容与第八开关之间分别并联有一开关支路，在第四开关与反向电压的输出端之间、第八开关与正向电压的输出端之间均并联有一积分电容。2.根据权利要求1所述的全差分开关电容积分器，其特征在于：八只开关均为NMOS开关。3.根据权利要求1所述的全差分开关电容积分器，其特征在于：两个采样电容相对称且电容值相等。4.根据权利要求1所述的全差分开关电容积分器，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹睿，李洪芹，刘海珊，吴健珍，
申请(专利权)人：上海工程技术大学，
类型：新型
国别省市：上海,31