陷波滤波器、滤波方法及带隙基准电压产生电路技术

本发明专利技术公开了一种陷波滤波器、滤波方法及带隙基准电压产生电路，其可提升斩波带隙基准电路输出电压的精度和稳定性，同时可避免芯片面积增大，陷波滤波器包括若干开关、若干电容、第一输入端、第一输出端，第一输入端输入将失调电压从低频调制高频的第一带隙基准电压，第一输出端输出一次滤波后的第二带隙基准电压，滤波方法包括：使开关S9～S12依次闭合，分别给电容C4、C5、C3、C2连续采样信号，使上个周期电容C2、C3采集的电荷共享求平均，并给电容C6充电，使上个周期所述电容C4、C5采集的电荷共享求平均，并给电容C6充电，带隙基准电压产生电路包括依次连接的斩波带隙基准电路、陷波滤波器、RC滤波器。RC滤波器。RC滤波器。

Notch filter, filtering method and bandgap reference voltage generation circuit

【技术实现步骤摘要】
陷波滤波器、滤波方法及带隙基准电压产生电路


[0001]本专利技术涉及集成电路
，具体为一种陷波滤波器、滤波方法及带隙基准电压产生电路。

技术介绍

[0002]带隙基准源(带隙基准电路)是集成电路的重要组成部分，广泛应用于电压精度要求较高的MEMS芯片、模数转换器或数模转换器等电子元件中。带隙基准电路所提供的稳定且高精度的带隙基准电压是系统稳定性与精度的保证，它不但会影响到模拟电路的性能，对于数字电路也会有较大的影响。
[0003]带隙基准电路主要由晶体管、电容、运放等器件模块组成。随着制造工艺不断改进，晶体管尺寸越来越小，越来越小的沟道长度也带来了越来越大的失配影响，并且随着功耗的降低，1/f噪声抑制性能也随之严重恶化，晶体管失配、1/f噪声抑制性能的恶化严重均影响了带隙基准电路的输出精度和稳定性，另外，运放失调电压对带隙基准电压的输出精度和稳定性影响也较大。
[0004]目前常用消除运放失调电压影响的方式是自动调零技术，自动调零技术适用于开关电容等离散信号电路，采样过程中保持失调电压，再从信号中减去失调部分，缺点是会造成白噪声的折叠，增大了基带噪声。目前常用消除晶体管失配的方式为：微调技术，微调技术通常是在芯片制作完成后对器件尺寸进行调整，缺点是增大了芯片面积和投入成本，且不适用于芯片老化引起的失调。目前用于同时消除失调电压和1/f噪声抑制性能恶化的方式为：斩波调制技术，斩波调制技术适用于连续时间的斩波带隙基准电路，该电路通过斩波将失调电压与1/f噪声调制到斩波频率处，从而实现失调电压与1/f噪声的消除，但该电路易受到MOS管时钟馈通效应和电荷注入等因素影响，其输出电压也会受到斩波频率影响，因此，需要在该斩波带隙基准电路的输出端设置滤波电路将其滤除，目前常用滤波电路为RC滤波器，但要获得高精度的带隙基准电压，需要提升RC滤波器面积，这使得芯片面积增加，无法满足芯片的微小尺寸要求。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中存在的现有斩波带隙基准电路输出电压的精度和稳定性不足，而采用调整晶体管尺寸或提升RC滤波器面积来提高斩波带隙基准电路输出电压的精度和稳定性的方式，易导致芯片面积增大，无法满足芯片微小尺寸要求的问题，本专利技术提供了一种陷波滤波器在带隙基准电压产生电路中的应用，其可提升斩波带隙基准电路输出电压的精度和稳定性，同时可避免芯片面积增大。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]一种陷波滤波器，其包括开关、电容、第一输入端、第一输出端，其特征在于，所述电容包括电容C2～电容C6，所述开关包括开关S9～开关S16，所述第一输入端连接并联的开关S9、S11、S10、S12一端，所述开关S9、S11、S10、S12的控制端分别输入不交叠时钟控制信
号：第零时钟信号、第二时钟信号、第一时钟信号、第三时钟信号，所述开关S9一端分别连接所述开关S14另一端、电容C4一端，所述开关S11另一端分别连接所述开关S13一端、电容C2一端，所述开关S13另一端分别连接所述开关S14另一端、开关S15、S16一端、电容C6一端、所述第一输出端，所述开关S15另一端分别连接电容C3一端、开关S12一端，所述开关S16另一端分别连接电容C5一端、开关S10一端，所述开关S14、S16的控制端受第四时钟信号控制,所述开关S13、S15的控制端受第五时钟信号控制，第四时钟信号、第五时钟信号均为两相不交叠时钟信号，所述第一输入端输入将失调电压从低频调制到高频的第一带隙基准电压，所述第一输出端输出一次滤波后的第二带隙基准电压。
[0008]其进一步特征在于，
[0009]所述开关S9～S16均为MOS管；
[0010]进一步的，所述开关S9～S16分别为由PMOS管和NMOS管构成的传输门。
[0011]一种陷波滤波器滤波方法，其特征在于，在开关S9～S12的控制端依次输入不交叠时钟信号第零时钟信号、第一时钟信号、第二时钟信号、第三时钟信号，使所述开关S9～S12依次闭合，分别给电容C4、C5、C3、C2连续采样信号，采样时间为T；在开关S10断开，开关S11闭合之时，所述开关S14、S16的控制端根据第四时钟信号闭合，使上个周期所述电容C4、C5采集的电荷共享求平均，并给电容C6充电，在开关S12断开，开关S9闭合之时，所述开关S13、S15的控制端在第五时钟信号的控制作用下闭合，使上个周期所述电容C2、C3采集的电荷共享求平均，并给所述电容C6充电。第四时钟信号、第五时钟信号为相位相反的不交叠时钟信号；所述共享求平均指开关S14、S16闭合后，电容C4、C5中的电压形成通路，此时，电容C4、C5的电压均为电容C4与电容C5的电压平均值。
[0012]其进一步特征在于，
[0013]该滤波方法的具体步骤为：A1、第零时钟信号控制所述开关S9闭合，给所述电容C4充电，充电持续时间为所述采样时间T；
[0014]A2、持续充电时间T后，所述开关S9断开，此时，所述第一时钟信号控制所述开关S10闭合，给所述电容C5充电，充电持续时间为所述采样时间T；
[0015]A3、持续充电时间T后，所述开关S10断开，此时，所述第四时钟信号控制所述开关S14、S16闭合，使上个周期所述电容C4、C5采样的电荷共享求平均，并给所述电容C6充电；
[0016]A4、给所述电容C6持续充电2T后，第四时钟信号控制所述开关S14、S16断开；
[0017]A5、第二时钟信号控制所述开关S11闭合，给所述电容C2充电，充电持续时间为所述采样时间T；
[0018]A6、持续充电时间T后，所述开关S11断开，此时，所述第一时钟信号控制所述开关S12闭合，给所述电容C3充电，充电持续时间为所述采样时间T；
[0019]A7、持续充电时间T后，所述开关S12断开，此时，所述第五时钟信号控制所述开关S13、S15闭合，使上个周期C2、C3分别采样的电荷进行共享并求平均，给所述电容C6充电；
[0020]A8、给所述电容C6持续充电2T后，第五时钟信号控制所述开关S13、S15断开；
[0021]A9、循环步骤A1
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A8，使所述陷波滤波器的所述第一输出端持续输出第二带隙基准电压。
[0022]进一步的，所述采样时间T为斩波时钟的半个周期。
[0023]一种带隙基准电压产生电路，其包括依次连接的斩波带隙基准电路、陷波滤波器、
RC滤波器，所述斩波带隙基准电路的输入端连接电压源VDD，所述斩波带隙基准电路用于产生并输出将失调电压从低频调制高频的第一带隙基准电压，所述陷波滤波器用于对所述第一带隙基准电压进行动态控制，并对所述第一带隙基准电压中的已调制高频的失调电压及由斩波时钟引起的噪声进行一次滤波，获得第二带隙基准电压，所述RC滤波器用于对所述陷波滤波器输出的第二带隙基准电压进行二次滤波，获得第三带隙基准电压，所述第三带隙基准电压为该带隙基准电压产生电路输出的带隙基准电压，其特征在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种陷波滤波器，其包括开关、电容、第一输入端、第一输出端，其特征在于，所述电容包括电容C2～电容C6，所述开关包括开关S9～开关S16，所述第一输入端连接并联的开关S9、S11、S10、S12一端，所述开关S9、S11、S10、S12的控制端分别输入不交叠时钟控制信号：第零时钟信号、第二时钟信号、第一时钟信号、第三时钟信号，所述开关S9一端分别连接所述开关S14另一端、电容C4一端，所述开关S11另一端分别连接所述开关S13一端、电容C2一端，所述开关S13另一端分别连接所述开关S14另一端、开关S15、S16一端、电容C6一端、所述第一输出端，所述开关S15另一端分别连接电容C3一端、开关S12一端，所述开关S16另一端分别连接电容C5一端、开关S10一端，所述开关S14、S16的控制端受第四时钟信号控制,所述开关S13、S15的控制端受第五时钟信号控制，第四时钟信号、第五时钟信号为两相不交叠时钟信号，所述第一输入端输入将失调电压从低频调制到高频的第一带隙基准电压，所述第一输出端输出一次滤波后的第二带隙基准电压。2.根据权利要求1所述的陷波滤波器，其特征在于，所述开关S9～S16均为MOS管。3.根据权利要求2所述的陷波滤波器，其特征在于，所述开关S9～S16分别为由PMOS管和NMOS管构成的传输门。4.一种滤波方法，该方法应用了权利要求1或3所述的陷波滤波器，其特征在于，在开关S9～S12的控制端依次输入不交叠时钟信号第零时钟信号、第一时钟信号、第二时钟信号、第三时钟信号，使所述开关S9～S12依次闭合，分别给电容C4、C5、C2、C3连续采样信号，采样时间为T；在开关S10断开，开关S11闭合之时，所述开关S14、S16的控制端根据第四时钟信号闭合，使上个周期所述电容C4、C5采集的电荷共享求平均，并给电容C6充电，在开关S12断开，开关S9闭合之时，所述开关S13、S15的控制端在第五时钟信号的控制作用下闭合，使上个周期所述电容C2、C3采集的电荷共享求平均，并给所述电容C6充电。第四时钟信号、第五时钟信号为相位相反的两相不交叠时钟，所述共享求平均指开关S14、S16闭合后，电容C4、C5中的电压形成通路，此时，电容C4、C5的电压均为电容C4与电容C5的电压平均值。5.根据权利要求4所述的滤波方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：戚祎，赵海，王雪生，付江铎，赵健，
申请(专利权)人：江苏集萃智能集成电路设计技术研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：