电压减法器及其电压相减的运算方法技术

本发明专利技术公开了一种电压减法器及其电压相减的运算方法。电压减法器包括第一电荷储存器以及第二电荷储存器。第一电荷储存器在第一时间区间接收第一电压与第二电压，并储存第一电压与第二电压的第一差值电压。第二电荷储存器在第一时间区间接收第一电压与参考接地电压，并储存第一电压与参考接地电压的第二差值电压。其中，第一电荷储存器与第二电荷储存器在第二时间区间相互耦接至输出端，以使第一电荷储存器以及第二电荷储存器进行电荷分享动作，并藉以在输出端产生输出电压。

Voltage subtracter and its operation method

The invention discloses a voltage subtracter and an operation method of the voltage subtracter. The voltage subtracter includes a first charge memory and a second charge memory. The first charge memory receives the first voltage and the second voltage in the first time interval, and stores the first difference voltage between the first voltage and the second voltage. The second charge memory receives the first voltage and the reference ground voltage in the first time interval, and stores the second difference voltage between the first voltage and the reference ground voltage. Wherein, the first charge memory and the second charge memory are coupled to the output end in the second time interval, so that the first charge memory and the second charge memory perform the charge sharing action, and thereby generate the output voltage at the output end.

【技术实现步骤摘要】
电压减法器及其电压相减的运算方法
本专利技术是有关于一种电压减法器及其电压相减的运算方法，且特别是有关于一种模拟电压的电压减法器及其电压相减的运算方法。
技术介绍
在现有的
中，常利用运算放大器来进行电压减法器的设计。这类型的电压减法器需要较大的电路面积，特别是在小功耗的需求下，为减小消耗电流，常需要设置较大电阻值得电阻，而造成电路面积的增加。此外，基于运算放大器的电压操作范围的限制，这类型的电压减法器的操作范围也受到限制。现有技术另提出不需要运算放大器的电压减法器。这类形的电压减法器需要通过电容来执行电压的减法运算的操作。然而，基于电压减法器的电路中所具有的一定程度的寄生电容，这类形的电压减法器计算出的电压差值会受到寄生电容的影响，而降低其准确度。
技术实现思路
本专利技术提供一种电压减法器及其电压相减的运算方法，可提升计算出的电压差值的准确度。本专利技术的电压减法器包括第一电荷储存器、第二电荷储存器以及寄生电容。第一电荷储存器在第一时间区间接收第一电压与第二电压，并储存第一电压与第二电压的第一差值电压。第二电荷储存器在第一时间区间接收第一电压与参考接地电压，并储存第一电压与参考接地电压的第二差值电压。寄生电容耦接至输出端。其中，第一电荷储存器与第二电荷储存器在第二时间区间相互耦接至输出端，以使第一电荷储存器、第二电荷储存器以及寄生电容进行电荷分享动作，并藉以在输出端产生输出电压。第一时间区间在第二时间区间之前。本专利技术的电压相减的运算方法包括：提供第一电荷储存器在第一时间区间接收第一电压与第二电压，并储存第一电压与第二电压的第一差值电压；提供第二电荷储存器在第一时间区间接收第一电压与参考接地电压，并储存第一电压与参考接地电压的第二差值电压；以及，使第一电荷储存器、第二电荷储存器以及寄生电容在第二时间区间相互耦接至输出端，以使第一电荷储存器、第二电荷储存器以及寄生电容进行电荷分享动作，并在输出端产生输出电压。其中，第一时间区间在第二时间区间之前。基于上述，本专利技术提供第一电荷储存器来储存第一电压与第二电压的第一差值电压，并另提供第二电荷储存器储存第一电压与参考接地电压的第二差值电压。通过使第一储存器、第二电荷储存器与输出端上的寄生电容进行电荷分享动作，可使所产生的输出电压受到寄生电容的影响被减低。在不增加电路面积的条件下，获得与第一电压与第二电压的电压差值成比例的输出电压。为让本专利技术的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附附图作详细说明如下。附图说明图1绘示本专利技术一实施例的电压减法器的示意图。图2绘示的本专利技术图1实施例的电压减法器的电路示意图。图3绘示本专利技术一实施例的电压相减的运算方法的流程图。【符号说明】100：电压减法器110：第一电荷储存器120：第二电荷储存器Cp：寄生电容V1：第一电压V2：第二电压OT：输出端VOUT：输出电压C1、C2：电容CT1、CT2：控制信号SW11-SW13、SW21-SW24：开关GND：参考接地电压S310-S330：电压相减的运算步骤具体实施方式请参照图1，图1绘示本专利技术一实施例的电压减法器的示意图。电压减法器100包括第一电荷储存器110、第二电荷储存器120以及寄生电容Cp。第一电荷储存器110接收第一电压V1以及第二电压V2，并耦接至输出端OT。第二电荷储存器120则接收第一电压V1以及参考接地电压GND，并耦接至输出端OT。寄生电容Cp串接在输出端OT以及参考接地电压GND间。在动作方面，第一电荷储存器110在第一时间区间接收第一电压V1与第二电压V2，并储存第二电压V2与第一电压V1的第一差值电压。而第二电荷储存器120则在上述的第一时间区间中，接收第一电压V1与参考接地电压GND，并储存第一电压V1与参考接地电压GND的第二差值电压。接着，在第一时间区间后的第二时间区间，第一电荷储存器110、第二电荷储存器120与寄生电容Cp通过输出端OT相互耦接，并且，在此同时，第一电荷储存器110以及第二电荷储存器120，搭配寄生电容Cp的效应，彼此间进行电荷分享(chargesharing)动作，，并在电荷分享动作完成后，在输出端OT上产生输出电压VOUT。关于本专利技术实施例的动作细节，请参照图2绘示的本专利技术图1实施例的电压减法器100的电路示意图。在图2中，第一电荷储存器110包括开关SW11-SW13以及电容C1。其中，开关SW11以及开关SW12的第一端分别接收第二电压V2以及第一电压V1，而开关SW11以及开关SW12的第二端分别耦接至电容C1的第一端与第二端。另外，电容C1的第一端还耦接至输出端OT，电容C1的第二端另耦接至开关SW13的第一端，而开关SW13的第二端接收参考接地电压GND。第二电荷储存器120包括开关SW21-SW24以及电容C2。其中，开关SW21以及开关SW22的第一端分别接收参考接地电压GND以及第一电压V1。开关SW21以及开关SW22的第二端则分别耦接至电容C2的第一端与第二端。电容C2的第一端另耦接至开关SW24的一端，而开关SW24的另一端则耦接至输出端OT。电容C2的第二端另耦接至开关SW23的第一端，开关SW23的第二端则接收参考接地电压GND。在本实施例中，开关SW11、SW12、SW21以及SW22受控于控制信号CT1而被导通或被断开，开关SW13、SW23以及SW24则受控于控制信号CT2而被导通或被断开。并且，开关SW11、SW12、SW21、SW22、SW13、SW23以及SW24皆可以为晶体管所构建的晶体管开关，且当开关SW11、SW12、SW21、SW22、SW13、SW23以及SW24的形态皆相同时，控制信号CT1以及控制信号CT2可以是互为反向的信号，且控制信号CT1以及控制信号CT2可以是不相互重叠(non-overlapped)的信号。在一特定时间周期中(亦可称为死区时间周期，dead-timeperiod)，控制信号CT1以及控制信号CT2皆被维持在低电平(禁能电平)，以避免例如在开关SW12、SW13间产生的短路电流。当然，在本专利技术其他实施例中，若开关SW11、SW12、SW21以及SW22的形态与开关SW13、SW23以及SW24的形态相反时，控制信号CT1以及控制信号CT2可以是同向的信号，且控制信号CT1以及控制信号CT2也可以是不相互重叠(non-overlapped)的信号。关于动作方面，其中，在第一时间区间中，开关SW11、SW12、SW21以及SW22受控于控制信号CT1而被导通，开关SW13、SW23以及SW24则受控于控制信号CT2而被断开。在此时，电容C1的两端分别接收第一电压V1以及第二电压V2，并针对第一电压V1以及第二电压V2的第一差值电压进行储存。另外，电容C2的两端分别接收参考接地电压GND以及第一电压V1，并针对参考本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电压减法器，包括：/n一第一电荷储存器，在一第一时间区间接收一第一电压与一第二电压，并储存该第二电压与该第一电压的一第一差值电压；以及/n一第二电荷储存器，在该第一时间区间接收该第一电压与一参考接地电压，并储存该第一电压与该参考接地电压的一第二差值电压；/n其中，该第一电荷储存器与该第二电荷储存器在一第二时间区间相互耦接至一输出端，以使该第一电荷储存器以及该第二电荷储存器进行电荷分享动作，并在该电压减法器的输出端产生一输出电压，该第一时间区间在该第二时间区间之前。/n

【技术特征摘要】
20180521 TW 1071171881.一种电压减法器，包括：
一第一电荷储存器，在一第一时间区间接收一第一电压与一第二电压，并储存该第二电压与该第一电压的一第一差值电压；以及
一第二电荷储存器，在该第一时间区间接收该第一电压与一参考接地电压，并储存该第一电压与该参考接地电压的一第二差值电压；
其中，该第一电荷储存器与该第二电荷储存器在一第二时间区间相互耦接至一输出端，以使该第一电荷储存器以及该第二电荷储存器进行电荷分享动作，并在该电压减法器的输出端产生一输出电压，该第一时间区间在该第二时间区间之前。


2.如权利要求1所述的电压减法器，其中该第一电荷储存器包括：
一电容，其第一端耦接至该输出端；
一第一开关，其第一端接收该第二电压，该第一开关的第二端耦接至该电容的第一端，该第一开关受控于一第一控制信号；
一第二开关，其第一端接收该第一电压，该第二开关的第二端耦接至该电容的第二端，该第二开关受控于该第一控制信号；以及
一第三开关，串接在该电容的第二端与该参考接地电压间，受控于一第二控制信号。


3.如权利要求2所述的电压减法器，其中在该第一时间区间，该第一开关以及该第二开关被导通，该第三开关被断开，在该第二时间区间，该第一开关以及该第二开关被断开，该第三开关被导通。


4.如权利要求2所述的电压减法器，其中该第一电荷储存器还包括：
一第四开关，串接在该电容耦接至该输出端的路径间，受控于该第二控制信号。


5.如权利要求4所述的电压减法器，其中该第一开关、该第二开关、该第三开关以及该第四开关皆为晶体管开关。


6.如权利要求2所述的电压减法器，其中该第一控制信号与该第二控制信号在一死区时间周期被维持在禁能电平。


7.如权利要求1所述的电压减法器，其中该第二电荷储存器包括：
一电容，其第一端耦接至该输出端；
一第一开关，其第一端接收该参考接地电压，该第一开关的第二端耦接至该电容的第一端，该第一开关受控于一第一控制信号；
一第二开关，其第一端接收该第一电压，该第二开关的第二端耦接至该电容的第二端，该第二开关受控于该第一控制信号；以及
一第三开关，串接在该电容的第二端与该参考接地端间，受...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨宜山，
申请(专利权)人：旺宏电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;TW