一种高精度跟踪保持电路制造技术

本发明专利技术涉及一种高精度跟踪保持电路，其包括采样开关S1、S2，采样电容C1、C2，差分放大器以及反馈补偿电容C5、C6，差分放大器的输入和输出之间有寄生电容C3、C4。当由跟踪状态切换到保持状态时，正向输出信号OP通过寄生电容C4耦合到采样电容C2上，反向输出信号ON通过反馈补偿电容C6同样耦合到采样电容C2上，两种耦合相互抵消，使采样信号TN保持不变；同理，反向输出信号ON通过寄生电容C3耦合到采样电容C1上，正向输出信号OP通过反馈补偿电容C5同样耦合到采样电容C1上，两种耦合相互抵消，使采样信号TP保持不变。本发明专利技术使差分放大器的延时及寄生电容不再对采样信号产生影响，改善了跟踪保持电路的采样精度。持电路的采样精度。持电路的采样精度。

【技术实现步骤摘要】
一种高精度跟踪保持电路


[0001]本专利技术属于电子
，尤其属于混合信号集成电路领域，涉及一种高精度跟踪保持电路。

技术介绍

[0002]跟踪保持电路可以对连续变化的模拟信号进行采样，并转换为离散的采样信号，使后续的电路可以工作在离散状态下。常用于模数转换器电路和模拟信号处理电路中。
[0003]传统跟踪保持电路如图1所示。跟踪保持电路100主要由采样开关S1、S2，采样电容C1、C2和差分放大器101组成。差分放大器101存在一定量的延时，且差分放大器101的输入和输出之间有寄生电容C3、C4。
[0004]当上述跟踪保持电路100工作在跟踪状态时，开关S1、S2导通，采样信号TP、TN与输入信号IP、IN分别相同。此时，输出信号OP、ON跟随采样信号TP、TN变化。当跟踪保持电路100由跟踪状态切换到保持状态时，开关S1、S2断开，采样信号被存储在采样电容C1、C2上。由于差分放大器101有延时，输出信号OP、ON在一段时间后才保持不变。在这段时间内，输出信号ON、OP的变化分别被电容C3、C4耦合到采样电容C1、C2，导致采样信号TP、TN发生改变，产生采样误差。
[0005]西安电子科技大学吕红亮等人在其专利技术专利“高采样率宽带跟踪保持电路”(申请号CN201710276871.X，授权公布号CN107196637B，授权公布日：2019
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26)中公开了一种高采样率宽带跟踪保持电路。该电路使用了带发射级退化电阻的输入、输出缓冲器，在增加采样时钟和信号隔离度的同时减小了三次谐波失真，具有高线性度和高带宽的特点。然而，输出缓冲器的输入端和输出端存在基极与集电极之间的寄生电容，在从跟踪状态切换到保持状态时，输出信号会通过该寄生电容耦合到保持电容上，导致产生采样误差。

技术实现思路

[0006]为了消除上述采样误差，本专利技术提出了一种高精度跟踪保持电路，使差分放大器的延时及寄生电容不再对采样信号产生影响，改善了跟踪保持电路的采样精度。
[0007]本专利技术的第一种高精度跟踪保持电路，包括采样开关S1、S2，采样电容C1、C2，差分放大器以及反馈补偿电容C5、C6；差分放大器的输入和输出之间有寄生电容C3、C4；采样开关S1的一端连接输入信号IP，另一端连接采样电容C1；采样开关S2的一端连接输入信号IN，另一端连接采样电容C2；采样电容C1、C2分别连接差分放大器的正、负输入端；反馈补偿电容C5的一端连接C1，另一端连接差分放大器的正输出端即输出信号OP；反馈补偿电容C6的一端连接C2，另一端连接差分放大器的负输出端即输出信号ON。
[0008]进一步地，当该高精度跟踪保持电路工作在跟踪状态时，开关S1、S2导通，采样信号TP、TN与输入信号IP、IN分别相同，输出信号OP、ON跟随采样信号TP、TN变化。当该高精度跟踪保持电路由跟踪状态切换到保持状态时，开关S1、S2断开，采样信号被存储在采样电容C1、C2上，由于差分放大器有延时，输出信号OP、ON在一段时间后才保持不变；在这段时间
内，正向输出信号OP通过寄生电容C4耦合到采样电容C2上，反向输出信号ON通过反馈补偿电容C6同样耦合到采样电容C2上，两种耦合相互抵消，使采样信号TN保持不变；同理，反向输出信号ON通过寄生电容C3耦合到采样电容C1上，正向输出信号OP通过反馈补偿电容C5同样耦合到采样电容C1上，使得两种耦合相互抵消，使采样信号TP保持不变。
[0009]进一步地，采样电容C1、C2及反馈补偿电容C5、C6是独立的电容器件，或是电路节点的寄生电容，或是晶体管的栅电容。
[0010]本专利技术的第二种高精度跟踪保持电路，包括第一采样开关、第二采样开关，差分放大器，第一反馈补偿晶体管以及第二反馈补偿晶体管；第一采样开关、第二采样开关为PMOS晶体管；所述差分放大器包括第一NMOS晶体管，第二NMOS晶体管，电阻R1、R2以及电流源；第一反馈补偿晶体管、第二反馈补偿晶体管的寄生电容被分别用于补偿第二NMOS晶体管、第一NMOS晶体管的寄生电容；其中，第一采样开关的栅极连接开关控制信号CK，源极连接输入信号IP，漏极连接差分放大器中第二NMOS晶体管的栅极；第二采样开关的栅极连接开关控制信号CK，源极连接输入信号IN，漏极连接差分放大器中第一NMOS晶体管的栅极；电阻R1的一端连接差分放大器中第一NMOS晶体管的漏极，记为输出信号OP，另一端连接电源VDD；电阻R2的一端连接差分放大器中第二NMOS晶体管的漏极，记为输出信号ON，另一端连接电源VDD；第一反馈补偿晶体管的栅极连接第二NMOS晶体管的栅极，第一反馈补偿晶体管的源极与漏极均连接第一NMOS晶体管的漏极；第二反馈补偿晶体管的栅极连接第一NMOS晶体管的栅极，第二反馈补偿晶体管的源极与漏极均连接第二NMOS晶体管的漏极；所述电流源的一端连接第一NMOS晶体管、第二NMOS晶体管的源极，另一端接地。
[0011]进一步地，上述第二种高精度跟踪保持电路，当工作在跟踪状态时，第一采样开关、第二采样开关导通，采样信号TP、TN与输入信号IP、IN分别相同，此时输出信号OP、ON跟随采样信号TP、TN变化。
[0012]进一步地，上述第二种高精度跟踪保持电路，当由跟踪状态切换到保持状态时，第一采样开关、第二采样开关断开，采样信号被存储在差分放大器的输入节点；由于差分放大器有延时，输出信号OP、ON在一段时间后才保持不变，在这段时间内，正向输出信号OP通过第一NMOS晶体管的寄生电容耦合到第一NMOS晶体管的栅极，反向输出信号ON通过第二反馈补偿晶体管同样耦合到第一NMOS晶体管的栅极，两种耦合相互抵消，使采样信号TN保持不变；同理，第二NMOS晶体管的寄生电容和第一反馈补偿晶体管也互相抵消，使采样信号TP保持不变。
[0013]本专利技术的第三种高精度跟踪保持电路，使用单端结构，包括采样开关S1、采样电容C1、单端放大器、增益为负的放大器以及反馈补偿电容C5，单端放大器的输入和输出之间有寄生电容C3；采样开关S1的一端连接输入信号VI，另一端连接单端放大器的输入及采样电容C1的一端；采样电容C1的另一端接地；增益为负的放大器的输入端连接单端放大器的输出端即输出信号VO；反馈补偿电容C5的一端连接增益为负的放大器的输出端，反馈补偿电容C5的另一端连接单端放大器的输入端。
[0014]进一步地，上述第三种高精度跟踪保持电路，当工作在跟踪状态时，开关S1导通，采样信号VT与输入信号VI相同，此时输出信号VO跟随采样信号VT变化。
[0015]进一步地，上述第三种高精度跟踪保持电路，当由跟踪状态切换到保持状态时，开关S1断开，采样信号被存储在采样电容C1上；由于单端放大器有延时，输出信号VO在一段时
间后才保持不变，在这段时间内，输出信号VO的变化被电容C3耦合到采样电容C1，增益为负的放大器产生反向的信号通过电容C5同样耦合到采样电容C1，两种耦合相互抵消，使采样信号VT保持不变。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高精度跟踪保持电路，其特征在于，包括采样开关S1、S2，采样电容C1、C2，差分放大器以及反馈补偿电容C5、C6；差分放大器的输入和输出之间有寄生电容C3、C4；采样开关S1的一端连接输入信号IP，另一端连接采样电容C1；采样开关S2的一端连接输入信号IN，另一端连接采样电容C2；采样电容C1、C2分别连接差分放大器的正、负输入端；反馈补偿电容C5的一端连接C1，另一端连接差分放大器的正输出端即输出信号OP；反馈补偿电容C6的一端连接C2，另一端连接差分放大器的负输出端即输出信号ON。2.根据权利要求1所述的高精度跟踪保持电路，其特征在于，当工作在跟踪状态时，开关S1、S2导通，采样信号TP、TN与输入信号IP、IN分别相同，输出信号OP、ON跟随采样信号TP、TN变化。3.根据权利要求1所述的高精度跟踪保持电路，其特征在于，当由跟踪状态切换到保持状态时，开关S1、S2断开，采样信号被存储在采样电容C1、C2上，由于差分放大器有延时，输出信号OP、ON在一段时间后才保持不变；在这段时间内，正向输出信号OP通过寄生电容C4耦合到采样电容C2上，反向输出信号ON通过反馈补偿电容C6同样耦合到采样电容C2上，两种耦合相互抵消，使采样信号TN保持不变；同理，反向输出信号ON通过寄生电容C3耦合到采样电容C1上，正向输出信号OP通过反馈补偿电容C5同样耦合到采样电容C1上，使得两种耦合相互抵消，使采样信号TP保持不变。4.根据权利要求1所述的高精度跟踪保持电路，其特征在于，采样电容C1、C2及反馈补偿电容C5、C6是独立的电容器件，或是电路节点的寄生电容，或是晶体管的栅电容。5.一种高精度跟踪保持电路，其特征在于，包括第一采样开关、第二采样开关，差分放大器，第一反馈补偿晶体管以及第二反馈补偿晶体管；第一采样开关、第二采样开关为PMOS晶体管；所述差分放大器包括第一NMOS晶体管，第二NMOS晶体管，电阻R1、R2以及电流源；第一反馈补偿晶体管、第二反馈补偿晶体管的寄生电容被分别用于补偿第二NMOS晶体管、第一NMOS晶体管的寄生电容；其中，第一采样开关的栅极连接开关控制信号CK，源极连接输入信号IP，漏极连接差分放大器中第二NMOS晶体管的栅极；第二采样开关的栅极连接开关控制信号CK，源极连接输入信号IN，漏极连接差分放大器中第一NMOS晶体管的栅极；电阻R1的一端连接差分放大器中第一NMOS晶体管的漏极，记为输出信号OP，另一端连接电源VDD；电阻R2的一端连接差分放大器...

【专利技术属性】
技术研发人员：盖伟新，叶秉奕，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：