减少失真和电流需要的差分采样器结构制造技术

一种采样器，它响应命令信号提供差分输入信号的采样，其特征在于，包括：　　　　第一和第二采样电容器（２７，２８）；　　　　第一和第二缓冲（２９，３０），它们分别响应所述差分输入信号驱动所述第一和第二采样电容器；　　　　第一和第二开关（３１，３２），它们响应所述命令信号并分别和所述第一和第二采样电容器串联耦合；以及　　　　第一和第二电流泵（４３，４４），它们电容性耦合来分别用所述第一和第二缓冲响应所述差分输入信号且，作为响应，分别将电流提供到所述第二和第一缓冲。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
本专利技术一般涉及信号调节系统，并尤其涉及在这些系统中的采样器。相关技术描述采样器是各种信号调节系统中的基本元件(例如，模数转换器)。虽然有时称为跟踪和保持(track-and-hold)、采样和保持(sample-and-hold)以及采样保持放大器(SHA)，但所有的采样器都具有连续“冻结”快速移动的输入信号以便提供便于在相关的信号调节系统中进一步处理的采样任务。“冻结”或采样的速度和时间通常由系统时钟信号设定。输入信号通常存储于电容器上，由响应时钟信号的开关将电容器和输入信号分离。通常插入缓冲(即，缓冲级或缓冲放大器)来使输入信号通过到电容器和开关从而对输入信号源呈现高阻抗并提供电流增益来提升电容器的信号驱动。虽然优选降低电容器的大小来限制缓冲器所需的电流，但它必须足够大来产生将在采样器的输出处实现所需的信噪比的采样振幅。因此，电容器的大小不能降低到由所需信噪比设定的限制电容Clmt之下。因此，缓冲必须提供电流到至少等于Clmt的电容，该电容足够大从而实现保持采样的保真度的相应电容器的转换速度。当输入信号的频率增加时，该电流需求也增加以便补偿(offset)相应的电容器阻抗的减少。不足的电流将不能保持所需的转换速度(即，将产生转换速度限制)且因此，将产生采样的失真。缓冲通常包括发射极跟随器(或源极跟随器)和相关的电流源来将该发射极跟随器偏置。即使发射极跟随器可以具有足够的电流增益，但来自电流源的不足的电流将在发射极跟随器内产生电流变化，这将在其基极到发射极电压Vbe(或栅极到源极电压Vgs)产生变化。因为该电压在信号通路内，这些变化还产生采样中的失真。通过增加电流源的电流典型地降低了这些采样失真源，但这会产生新型信号调节系统中所不需要的效果(例如，降低效率和增加发热)。专利技术概述本专利技术针对降低信号失真和电流需求的差分采样器结构。使用驱动第一和第二电容器以及第一第二开关的第一和第二缓冲实现这些目的。第一和第二电流泵电容性地耦合且相对于第一和第二缓冲与第一和第二电容器的耦合还交叉地耦合到这些电容器。在降低电流需要的同时，还降低信号的失真。在所附的权利要求书中特别阐述了本专利技术的新颖特点。结合附图阅读以下说明将最佳地理解本专利技术。附图概述附图说明图1是本专利技术的采样器实施例的示意图，图2A和2B是图1的弧线2内结构的不同实施例的示意图；以及图3是包括图1采样器的本专利技术的ADC系统实施例的框图。 具体实施例方式图1示出本专利技术的采样器实施例20。采样器包括响应时钟端口21处的时钟信号Sclk的第一和第二开关。采样器还包括第一和第二采样电容器以及第二和第二缓冲，它们响应差分输入端口22处的差分输入信号Sin分别驱动第一和第二采样电容器。根据本专利技术，第一和第二电流泵25和26电容性耦合以便用第一和第二缓冲分别响应差分输入信号Sin且，作为响应，分别将电流提供到第二和第一缓冲。即，第一和第二电流泵25和26相对于第一和第二缓冲的耦合而与第一和第二开关进行交叉耦合。该交叉耦合降低了失真和电流需量。在图1的采样器实施例中，第一电流泵25由第一模拟缓冲39、第一模拟电容器37和耦合到第二缓冲30的第一电流镜像电路43构成。因此，第一电流泵25连同第一缓冲29响应差分信号Sin的第一输入部分，但相对于第一缓冲交叉耦合，因为其第一镜像电路43耦合到第二缓冲30。同样地，第二电流泵26由第二模拟缓冲40、第二模拟电容器38和耦合到第一缓冲29的第二电流镜像电路44构成。因此，第二电流泵26连同第二缓冲30响应差分输入信号Sin的第二输入部分，但相对第二缓冲交叉耦合因为其第二电流镜像电路44耦合到第一缓冲29。第一和第二电流泵的结构和操作将包含于以下的描述中。特别地，第一和第二采样电容器27和28耦合到差分输出端口23的相对侧。第一和第二缓冲29和30的输入耦合以便响应差分输入信号Sin的第一和第二部分，且耦合来分别驱动第一和第二采样电容器27和28。第一和第二开关31和32分别与第一和第二采样电容器27和28串联耦合。此外，提供了第一和第二模拟电容器37和38且与第一和第二模拟缓冲39和40耦合以便用第一和第二缓冲29和30分别响应差分输入信号Sin的第一和第二部分。第一和第二电流镜像电路43和44耦合以便分别将电流45和46提供到第二和第一缓冲30和29，且第一和第二模拟电容器37和38分别耦合在第一模拟缓冲39和第一电流镜像电路43之间以及在第二模拟缓冲40和第二电流镜像电路44之问。因此，安排第一和第二模拟电容器37和38来分别耦合第一模拟缓冲39以便驱动第一电流镜像电路43以及耦合第二模拟缓冲40以便驱动第二电流镜像电路44。在本专利技术的实施例中，第一缓冲29包括发射极跟随器51形式的第一缓冲晶体管并包括耦合到跟随器的发射极用电流53将其偏置的第一缓冲电流源52。同样地，第二缓冲30包括发射极跟随器形式55的第二缓冲晶体管并包括耦合到跟随器的发射极用电流57将其偏置的第二缓冲电流源56。第一模拟缓冲39包括发射极跟随器61形式的第一模拟缓冲晶体管并包括耦合到跟随器的发射极用电流63将其偏置的第一模拟缓冲电流源62。同样地，第二模拟缓冲40包括发射极跟随器65形式的第二模拟缓冲晶体管并包括耦合到跟随器的发射极用电流67将其偏置的第一模拟缓冲电流源66。在本专利技术的实施例中，第一电流反射器43由连接到二极管耦合(diode-coupled)的晶体管72的晶体管71构成。前者的晶体管由偏流源73偏置。第二电流发射器44由连接到二极管耦合的晶体管75的晶体管74构成。前者的晶体管由偏流源76偏置。应注意，发射极跟随器51和61响应差分输入信号Sin的一侧而发射极跟随器55和65响应另一侧。还应注意到，虽然第二电流镜像电路44耦合到发射极跟随器51的发射极，但该电流镜像电路由发射极跟随器65驱动(通过第二模拟电容器38)。同样地，第一电流镜像电路43耦合到发射极跟随器55的发射极，但该电流镜像电路由发射极跟随器61驱动(通过第一模拟电容器37)。因此，差分输入信号Sin的一侧耦合到第一缓冲29且，通过发射极跟随器61，第一模拟电容器37和第二电流镜像电路43耦合到第二缓冲30。同样地，差分输入信号Sin的另一侧耦合到第二缓冲30且，通过发射极跟随器65，第二模拟电容器38和第二电流镜像电路44耦合到第一缓冲29。换句话说，相对于其直接耦合到第一和第二缓冲29和30，差分输入信号Sin通过第一和第二模拟缓冲39和40、第一和二模拟电容器37和38以及第一和第二电流镜像电路43和44与这些缓冲交叉耦合。在采样器20的操作中，发射极跟随器51和55由输入端口22处的差分输入信号Sin驱动且初始假定第一和第二开关27和28闭合。通常，在第一瞬间，差分输入信号Sin在一个跟随器处上升而在另一处下降，而随后在之后的第二瞬间倒转。如果在第一瞬间差分输入信号Sin在发射极跟随器51上升，则该跟随器提供电流源52的电流53并还提供充电电流80来驱动第一采样电容器27。当随后在第二瞬间差分输入信号Sin在发射极跟随器51处下降时，电流源52的电流53必须提供放电电流81来驱动第一采样电容器27并提供电流的剩余53来将发射极跟随器51偏置本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：C·D·狄龙，
申请(专利权)人：模拟设备股份有限公司，
类型：发明
国别省市：