一种自举采样保持网络、模数转换器及医疗设备制造技术

本申请公开了一种自举采样保持网络、模数转换器及医疗设备，属于数模混合电路数字数据处理领域。本申请包括采样单元其包括采样开关晶体管和保持电容，采样开关晶体管的漏极和源极分别作为信号输入端和采样输出端，其栅极作为控制端，根据自举采样保持网络的工作阶段控制保持电容充放电；自举单元与信号输入端和控制端连接，根据接收的控制信号输出对应的自举电压到采样开关晶体管，控制采样开关晶体管的通断；源极跟随器缓冲单元包括第一PMOS晶体管，第一PMOS晶体管的栅极与采样输出端连接，第一PMOS晶体管的源极作为信号输出端。本申请的自举采样保持网络扩展输入电压的范围，降低电压应力和功率，减少芯片面积，提高线性度，保证输入信号的稳定。证输入信号的稳定。证输入信号的稳定。

【技术实现步骤摘要】
一种自举采样保持网络、模数转换器及医疗设备


[0001]本申请涉及数模混合电路数字数据处理领域，特别涉及一种自举采样保持网络、模数转换器及医疗设备。

技术介绍

[0002]随着高质量生物医疗技术的飞速发展，为了满足用户对于实时健康监测的需求，医疗设备成为研究热点。模数信号转换作为医疗设备中的重要环节也向集成化和微型化方向发展，模数转换器(A/D)作为将模拟信号转换为数字信号的桥梁是医疗设备中的主要依靠。逐次逼近型模数转换器(SAR ADC)是低功耗，中等速度和中等精度模数转换器中的代表，其电路结构采用数字电路和少量模拟电路相结合的方式实现，有效减少面积，降低功耗，也因此被广泛应用于微型化医学传感器系统。而作为SAR ADC中的重要模块，自举采样保持网络的性能提升也十分重要。
[0003]模数转换器是混合信号电路中的基本模块之一，用作A/D前端的采样保持网络(S/H)执行采样操作，这是模数转换过程的一部分。在A/D结构中，输入波形的采样可以在专用的输入采样保持网络中或在模数转换器本身内部进行。去掉前端采样保持网络会导致整个模数转换器的性能严重下降，而这种性能下降对高频输入信号来说是非常不利的。使用采样保持网络，几乎消除了采样开关晶体管导通电阻对输入电压的依赖性，这使得网络的线性度增加。
[0004]在采样保持网络中，由于在采样阶段，输入信号的峰值电压和自举电压的总和将施加在采样开关晶体管的栅极上，因此采样开关晶体管的栅极氧化物上会有很大的电压应力，在瞬态过程中不利，长时间后，这种电压应力会损坏栅极氧化物并降低采样开关晶体管的可靠性。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中采样保持网络存在采样开关晶体管的导通电阻对输入电压具有依赖性，且电压应力较高而毁坏采样开关晶体管，导致采样保持网络的可靠性较低的问题，本申请主要提供一种自举采样保持网络、模数转换器及医疗设备。
[0006]为了解决上述问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种自举采样保持网络，其包括：采样单元，其包括采样开关晶体管和保持电容，采样开关晶体管的漏极和源极分别作为信号输入端和采样输出端，采样开关晶体管的栅极作为控制端，根据自举采样保持网络的工作阶段，控制保持电容充放电，其中，工作阶段包括采样阶段和保持阶段；自举单元，其与信号输入端和控制端连接，根据接收的第一控制信号和第二控制信号，输出对应的自举电压到采样开关晶体管，从而控制采样开关晶体管的通断；以及源极跟随器缓冲单元，其包括第一PMOS晶体管，第一PMOS晶体管的栅极与采样输出端连接，第一PMOS晶体管的源极作为信号输出端。
[0007]本申请采用的另一个技术方案是：提供一种模数转换器，其包括方案一中的自举
采样保持网络。
[0008]本申请采用的另一个技术方案是：提供一种医疗设备，其包括方案二中的模数转换器。
[0009]本申请的技术方案可以达到的有益效果是：本申请设计了一种自举采样保持网络、模数转换器以及医疗设备。本申请中的自举采样保持网络能够接受较高的输入电压，同时使电压应力足够低；消耗较少的功率和芯片面积；实现了自举采样保持网络更好的线性度，保证了输入信号的稳定。
附图说明
[0010]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0011]图1是本申请一种自举采样保持网络的一个具体实施方式的示意图；
[0012]图2是本申请一种自举采样保持网络的一个具体实例的示意图。
[0013]附图标记如下：M1
‑
第一PMOS晶体管，M2
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第二PMOS晶体管，M3
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第三PMOS晶体管，M4
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第四NMOS晶体管，M5
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第五NMOS晶体管，M6
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第六NMOS晶体管，M7
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第七PMOS晶体管，M8
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第八NMOS晶体管，M9
‑
第九PMOS晶体管，M
SW
‑
采样开关晶体管，C
H
‑
保持电容，C
B
‑
自举电容，C
L
‑
负载电容，
‑
第一控制信号，Φ
‑
第二控制信号，V
B
‑
偏置电压，V
IN
‑
信号输入端，V
OUT
‑
信号输出端。
[0014]通过上述附图，已示出本申请明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本申请构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本申请的概念。
具体实施方式
[0015]下面结合附图对本申请的较佳实施例进行详细阐述，以使本申请的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本申请的保护范围做出更为清楚明确的界定。
[0016]需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括
……”
限定的要素，并不排除在包括上述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0017]图1示出了本申请一种自举采样保持网络的一个具体实施方式。
[0018]在图1所示的具体实施方式中，本申请提出一种自举采样保持网络，该自举采样保持网络主要包括采样单元，其包括采样开关晶体管和保持电容，采样开关晶体管的漏极和源极分别作为信号输入端和采样输出端，采样开关晶体管的栅极作为控制端，根据自举采样保持网络的工作阶段，控制保持电容充放电，其中，工作阶段包括采样阶段和保持阶段；
工作阶段主要靠采样开关晶体管的通断控制，采样点为采样开关晶体管，采样开关晶体管导通，自举采样保持网络处于采样阶段，保持电容充电，并对模拟信号的电压进行采样跟踪；采样开关晶体管截止，自举采样保持网络处于保持阶段，保持电容放电，并保持模拟信号的瞬时电压。自举单元，其与信号输入端和控制端连接，根据接收的控制信号，输出对应的自举电压到采样开关晶体管，从而控制采样开关晶体管的通断；采样开关晶体管的通断主要通过自举单元输出的自举电压控制，控制信号主要控制自举单元的晶体管器件的通断，进而控制输出到采样开关晶体管的自举电压。源极跟随器缓冲单元，其包括第一PMOS晶本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自举采样保持网络，其特征在于，包括：采样单元，其包括采样开关晶体管和保持电容，所述采样开关晶体管的漏极和源极分别作为信号输入端和采样输出端，所述采样开关晶体管的栅极作为控制端，根据自举采样保持网络的工作阶段，控制所述保持电容充放电，其中，所述工作阶段包括采样阶段和保持阶段；自举单元，其与所述信号输入端和所述控制端连接，根据接收的控制信号，输出对应的自举电压到所述采样开关晶体管，从而控制所述采样开关晶体管的通断；以及源极跟随器缓冲单元，其包括第一PMOS晶体管，所述第一PMOS晶体管的栅极与所述采样输出端连接，所述第一PMOS晶体管的源极作为信号输出端。2.如权利要求1所述的自举采样保持网络，其特征在于，所述源极跟随器缓冲单元，还包括：电流镜、负载电容，其中，所述电流镜连接在所述第一PMOS晶体管的源极，为所述第一PMOS晶体管提供偏置电流；所述负载电容的一端接地，所述负载电容的另一端连接所述第一PMOS晶体管的源极。3.如权利要求2所述的自举采样保持网络，其特征在于，所述电流镜，包括：第二PMOS晶体管，其源极连接高电位，所述第二PMOS晶体管的漏极连接所述第一PMOS晶体管的源极；第三PMOS晶体管，其源极连接所述高电位，所述第三PMOS晶体管的栅极连接所述第二PMOS晶体管的栅极，所述第三PMOS晶体管的漏极和所述第三PMOS晶体管的栅极相互连接。4.如权利要求1所述的自举采样保持网络，其特征在于，所述自举单元，包括：自举电容、第四NMOS晶体管、第五NMOS晶体管、第六NMOS晶体管、第七PMOS晶体管、第八NMOS晶体管、第九PMOS晶体管，第一逻辑门以及第二逻辑门，其中，所述控制信号中的第一控制信号通过所述第四NMOS晶体管的栅极、所述第八NMOS晶体管的栅极和所述第一逻辑门的输入端接入，其中，所述第四NMOS晶体管的源极接地，所述第四NMOS晶体管的漏极与所述第五NM...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏杰，朱勇，徐祎喆，
申请(专利权)人：北京百瑞互联技术有限公司，
类型：发明
国别省市：