用于低偏移开关电容器积分器的开关方案制造技术

本公开涉及用于低偏移开关电容器积分器的开关方案。描述一种开关电容器积分器，其通过使用基本上将所有电荷注入传送到输出的开关方案来减轻了与连接到求和节点的开关的电荷注入失配所造成的偏移，从而防止了净偏移的积分。

【技术实现步骤摘要】
用于低偏移开关电容器积分器的开关方案要求优先权本申请要求ItaloCarlosMedinaSánchezCastro等人于2019年3月8日提交的名称为“用于低偏移开关电容器积分器的开关方案”的美国临时专利申请序列号62/815,944的优先权的权益，其全部内容通过引用并入本文。
该文件总体上但非限制性地涉及集成电路，并且更具体地涉及开关电容器电路。
技术介绍
开关电容器电路通常在配置为实现特定的输入到输出传递功能的布置中通常包括开关和电容器以及放大器。例如，开关电容器电路可用于实现增益级、滤波器、D/A转换器和许多其他类型的电路。开关电容器电路的开关通过时钟信号选择性地接通和断开，以实现传递功能。由于互补金属氧化物半导体(CMOS)技术的发展，开关电容器电路得到了广泛的应用。由于具有低输入偏置电流的场效应晶体管(FET)开关和运算放大器(opamps)的可用性，CMOS技术通常用于实现开关电容器电路。一种常见的开关电容器电路是开关电容器积分器。这种CMOS开关电容器积分器电路通常包括开关、电容器和运算放大器。
技术实现思路
本公开尤其涉及一种开关电容器积分器，该开关电容器积分器通过使用基本上将所有电荷注入传送到输出的开关方案来减轻了与连接到求和节点的开关的电荷注入失配所造成的偏移，从而防止了净偏移的积分。在一些方面，本公开涉及开关电容器积分器电路，包括：放大器；至少一个输入电容器，被配置为接收至少一个输入信号并将其传送至所述放大器的输入；以及以反馈配置耦合至所述放大器的至少一个电容器，开关电容器积分器电路包括：与所述至少一个输入电容器的每个板耦合的至少两个开关，其中至少四个开关中的至少一个包括复合开关，该复合开关包括以下的并联组合：具有第一宽度的第一晶体管；和具有大于所述第一宽度的第二宽度的第二晶体管，其中控制电路被配置为控制所述至少一个复合开关的第一和第二晶体管的操作，使得当所述第一晶体管闭合时，所述第二晶体管打开，然后第一晶体管打开。在一些方面，本公开涉及一种操作开关电容器积分器电路的方法，所述开关电容器积分器电路包括放大器；至少一个输入电容器，被配置为接收至少一个输入信号并将其传送至所述放大器的输入；以反馈配置耦合至所述放大器的至少一个电容器；以及与所述至少一个输入电容器的每个板耦合的至少两个开关，其中至少四个开关中的至少一个包括复合开关，该方法包括：控制具有以下的并联组合的复合开关的操作：具有第一宽度的第一晶体管；和具有大于所述第一宽度的第二宽度的第二晶体管，包括：当所述第一晶体管打开时将第二晶体管闭合，然后将所述第一晶体管闭合。在一些方面，本公开涉及开关电容器积分器电路，包括放大器、被配置为接收输入信号的输入电容器、和以反馈配置耦合至所述放大器的电容器，所述开关电容器积分器电路包括：与所述输入电容器的板耦合的至少一个复合开关，其中所述复合开关包括以下的并联组合：具有第一宽度的第一晶体管；和具有大于所述第一宽度的第二宽度的第二晶体管，其中所述至少一个复合开关被配置为耦合在所述放大器的输入和所述输入电容器之间。该概述旨在提供本专利申请的主题的概述。并不旨在提供本专利技术的排他性或详尽的解释。包括详细描述以提供关于本专利申请的更多信息。附图说明在不一定按比例绘制的附图中，相似的数字可以在不同的视图中描述相似的组件。具有不同字母后缀的相似数字可以表示相似组件的不同实例。附图通过示例而非限制的方式大体上示出了本文档中讨论的各种实施例。图1是开关电容器(SC)积分器的示例的示意图。图2是图1的SC积分器的相关SC网络的一部分的等效电路的示意图。图3是使用本公开的各种技术的SC积分器的一部分的等效电路的示意图。图4是可用于实现本公开的并行开关技术的通用复合开关的示例。图5是可以实现本公开的并联开关技术的开关电容器积分器的另一示例的示意图。具体实施方式模拟积分器是一种广泛使用的信号处理模块。由于在准确性和多功能性方面的优势，积分器的开关电容器(SC)实现非常受欢迎，尤其是对于场效应晶体管(FET)技术而言。积分器通常对偏移敏感，因为随着时间的推移，积分器自然会对其进行积分，从而导致结果不准确，并可能使器件饱和。对于FETSC积分器，大多数偏移源的影响都可以通过最新技术来有效消除。但是，在现有技术中，与FETSC积分器求和节点相连的开关的电荷注入不匹配所造成的潜在偏移可通过平衡建立时间或将其影响随时间平均而不是像在许多情况下是更可取的那样从本质上消除它来减轻。在现有技术中不能令人满意地解决的根本问题是在与电荷注入失配相关联的偏移贡献的大小与相应开关的建立时间影响之间的权衡。本公开提出了一种本质上减轻该抵消贡献而无需交易结算时间的技术。本公开尤其针对一种开关电容器积分器，其通过使用基本上将所有电荷注入输送到输出端的开关方案来减轻与连接到求和节点的开关的电荷注入失配的影响，从而防止集成净偏移量。图1是开关电容器积分器的示例的示意图。图1所示的示例是SC积分器的全差分实现。如同在任何SC电路中一样，SC积分器的操作基于使用开关将电压施加到电容器中。因为FET技术允许竞争性地实现开关和电容器两者，所以SC电路对于FET和相关技术中的实施例特别有吸引力。因此，本公开主要涉及这样的技术。图1中的全差分SC积分器电路10可以由放大器(amp)12构成，该放大器以负反馈配置，通过连接在输出节点Vop、Von和求和节点Vsp、Vsn之间的一些反馈电容器Cop、Con和从差分输入Vi＝Vip-Vin传递电荷到Vsp、Vsn的SC输入网络。反馈电容器Cop、Con保持积分器差分输出Vo＝Vop-Von的状态。一组开关(例如晶体管)将输入电容器Cip、Cin的右侧(RHS)端子连接到求和节点Vsp、Vsn。这些开关被标记为RHS开关14。另一组开关，例如晶体管，将Cip、Cin的左侧(LHS)端子连接到输入端子Vip，Vin。这些开关被标记为LHS开关16。如同在任何SC电路中一样，操作至少受两个时钟相位的控制，这两个时钟相位是不重叠的，以避免相关电容器产生不希望的电荷损失。这些时钟相位在图1中被标记为p1、p2，并进一步在RHS阶段(标记为p1r、p2r)和LHS阶段(标记为p1l、p2l)之间区分。一个完整的时钟周期包括所有这些阶段，并定义周期TCLK，该周期设置SC积分器的工作频率fCLK＝1/TCLK(采样频率)。RHS阶段p1r、p2r驱动RHS开关14，而LHS阶段p1l、p2l驱动LHS开关16。在给定的相位(在这种情况下为p2)中，通过将Cip、Cin的LHS端子连接到相应的Vip，Vin并将Cip、Cin的RHS端子连接到共模(CM)求和节点电压VSCM，在Cip、Cin中对Vip，Vin进行采样。因此，将差分电荷Qi采样到Cip、Cin，由下式(假设Cip＝Cin＝Ci)给出：Qi＝Ci·Vi等式(1)在下本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.开关电容器积分器电路，包括：放大器；至少一个输入电容器，被配置为接收至少一个输入信号并将其传送至所述放大器的输入；以及以反馈配置耦合至所述放大器的至少一个电容器，所述开关电容器积分器电路包括：/n与所述至少一个输入电容器的每个板耦合的至少两个开关，其中，至少四个开关中的至少一个包括复合开关，该复合开关包括以下的并联组合：/n具有第一宽度的第一晶体管；和/n具有大于所述第一宽度的第二宽度的第二晶体管，/n其中控制电路被配置为控制所述至少一个复合开关的第一和第二晶体管的操作，使得当所述第一晶体管闭合时，所述第二晶体管打开，然后第一晶体管打开。/n

【技术特征摘要】
20190308 US 62/815,944;20190730 US 16/526,4391.开关电容器积分器电路，包括：放大器；至少一个输入电容器，被配置为接收至少一个输入信号并将其传送至所述放大器的输入；以及以反馈配置耦合至所述放大器的至少一个电容器，所述开关电容器积分器电路包括：
与所述至少一个输入电容器的每个板耦合的至少两个开关，其中，至少四个开关中的至少一个包括复合开关，该复合开关包括以下的并联组合：
具有第一宽度的第一晶体管；和
具有大于所述第一宽度的第二宽度的第二晶体管，
其中控制电路被配置为控制所述至少一个复合开关的第一和第二晶体管的操作，使得当所述第一晶体管闭合时，所述第二晶体管打开，然后第一晶体管打开。


2.权利要求1所述的开关电容器积分器电路，其中所述第二晶体管的宽度为W，并且所述第一晶体管具有缩放宽度(W/s)，其中s为定标因子。


3.权利要求1所述的开关电容器积分器电路，其中所述缩放因子在含5到含20的范围内。


4.权利要求1所述的开关电容器积分器电路，其中所述至少一个复合开关还包括：
至少一个第三晶体管，其中所述至少一个第三晶体管具有第三宽度，其中所述至少一个第三晶体管与所述第一和第二晶体管平行，并且其中所述至少一个第三晶体管被配置为在所述第一晶体管闭合时打开。


5.权利要求1所述的开关电容器积分器电路，其中所述控制电路被配置为使用第一时钟信号来控制所述第一晶体管的操作并且使用第二时钟信号来控制所述第二晶体管的操作，其中所述第一时钟信号不同于所述第二时钟信号。


6.权利要求5所述的开关电容器积分器电路，其中所述第一时钟信号具有第一有效时间，并且所述第二时钟信号具有第二有效时间，并且其中所述第二有效时间短于所述第一有效时间。


7.权利要求1所述的开关电容器积分器电路，其中所述积分器电路是在每个差分输入分支中对称地具有至少一个复合开关的差分积分器电路。


8.权利要求1所述的开关电容器积分器电路，其中所述复合开关被配置为耦合在所述放大器的输入和所述至少一个输入电容器之间。


9.权利要求1所述的开关电容器积分器电路，其中所述复合开关被配置为耦合在被配置为接收至少一个输入信号的输入和所述至少一个输入电容器之间。


10.权利要求1所述的开关电容器积分器电路，其中所述至少一个复合开关被配置为耦合在输入独立电压和所述至少一个输入电容器之间。


11.权利要求1所述的开关电容器积分器电路...

【专利技术属性】
技术研发人员：I·C·M·桑切斯卡斯特罗，A·J·吉里贝里，C·P·赫里尔，
申请(专利权)人：亚德诺半导体国际无限责任公司，
类型：发明
国别省市：爱尔兰;IE