一种开关电容离散时间ΣΔ调制器制造技术

本发明专利技术公开了一种开关电容离散时间ΣΔ调制器，由单极型晶体管组成，包括：开关电容积分器，用于接收ΣΔ调制器的输入信号，所述开关电容积分器具有离散时间共模反馈结构，该结构与开关电容积分器中的积分器共用时钟；其中，输入信号包括电压信号；两相非交叠时钟产生电路，用于产生两相非交叠时钟，该时钟用于控制所述开关电容积分器中开关的工作状态；比较器电路，包括三个级联的差分放大器，其中，第一个差分放大器的输入与积分器的输出连接，最后一个差分放大器的输出作为ΣΔ调制器的输出。本发明专利技术提供一种开关电容离散时间的一位一阶ΣΔ调制器，能够实现电压输入，将开关电容技术应用到TFT电路中，可广泛应用于集成电路技术领域。技术领域。技术领域。

【技术实现步骤摘要】
一种开关电容离散时间
ΣΔ
调制器


[0001]本专利技术涉及集成电路
，尤其涉及一种开关电容离散时间ΣΔ调制器。

技术介绍

[0002]目前信息社会对新型智能硬件的需求不断攀升，各式各样的柔性、透明电子产品被不断提出，它们具有许多新的特性，如可弯曲，可拉伸，可折叠，透明，超轻等，同时制备成本低。薄膜晶体管(TFT)是实现柔性电子的关键技术。在物联网、人工智能、可穿戴式健康及医疗等新兴领域应用中，TFT集成电路的需求将越来越广泛。因此，与硅电子产品相比，柔性电子产品潜在地与我们的环境和生活融为一体。新一代柔性电子作为一种新兴技术，对于促进人类交互、计算、显示、能源产生和存储以及电子纺织品领域的颠覆性应用的开发和利用是必要的。
[0003]薄膜晶体管(TFT)被视作实现柔性电子产品的关键技术。与传统的硅基互补金属氧化物(CMOS)技术相比，TFT技术的关键优势在于能够以低温、低成本的工艺制造在各种大面积的柔性或玻璃基板上。其具有可弯曲性、可拉伸性、重量轻、超薄尺寸、透明性、大面积适用性、低成本等吸引人的特点。因此在低成本、柔性集成电路应用方面有巨大潜力。尽管薄膜晶体管(TFT)技术有很多优势，但金属氧化物TFT目前只有性能好的N型晶体管，而没有成熟的P型器件与之互补，缺少高性能的互补器件对电路设计提出了挑战。在此情况下薄膜晶体管电路仅能基于单极型晶体管实现，无法采用传统硅基工艺的CMOS技术。对于目前单极型异步先入先出缓存电路所存在的面积大、功耗大、可靠性差等缺点。同理，目前的基于单极型薄膜晶体管的ΣΔ调制器的实现电路复杂，且不支持电压输入。

技术实现思路

[0004]为至少一定程度上解决现有技术中存在的技术问题之一，本专利技术的目的在于提供一种开关电容离散时间ΣΔ调制器。
[0005]本专利技术所采用的技术方案是：
[0006]一种开关电容离散时间ΣΔ调制器，由单极型晶体管组成，包括：
[0007]开关电容积分器，用于接收ΣΔ调制器的输入信号，所述开关电容积分器具有离散时间共模反馈结构，该结构用于稳定开关电容积分器的输出，且与开关电容积分器中的积分器共用时钟；其中，输入信号包括电压信号；
[0008]两相非交叠时钟产生电路，用于产生两相非交叠时钟，该时钟用于控制所述开关电容积分器中开关的工作状态；
[0009]比较器电路，包括三个级联的差分放大器，其中，第一个差分放大器的输入与积分器的输出连接，最后一个差分放大器的输出作为ΣΔ调制器的输出。
[0010]进一步地，所述开关电容积分器包括第一开关、第二开关、第三开关、第四开关、第五开关、第六开关、第七开关、第八开关、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容及积分器；
[0011]第一开关的一端与ΣΔ调制器的第一输入端连接，第一开关的另一端与第一电容的一端连接，第一电容的另一端与第三开关的一端连接，第三开关的另一端与第二电容的一端连接，第二电容的另一端连接至积分器的反相输出端；
[0012]第四开关的一端与ΣΔ调制器的第二输入端连接，第四开关的另一端与第三电容的一端连接，第三电容的另一端与第六开关的一端连接，第六开关的另一端与第四电容的一端连接，第四电容的另一端连接至积分器的同相输出端；
[0013]积分器的同相输入端与第三开关的另一端连接，积分器的反相输入端与第六开关的另一端连接；
[0014]第二开关的一端连接在第一电容的另一端，第二开关的另一端连接在ΣΔ调制器的第一输出端；第五开关的一端连接在第三电容的另一端，第五开关的另一端连接在ΣΔ调制器的第二输出端；
[0015]第七开关的一端连接在第一开关的另一端，第七开关的另一端接地；第八开关的一端连接在第四开关的另一端，第八开关的另一端接地；
[0016]其中，第一开关、第二开关、第四开关和第五开关连接第一时钟；第三开关、第六开关、第七开关和第八开关连接第二时钟。
[0017]进一步地，当第一时钟为高电平、第二时钟为低电平时，第一电容和第三电容充当采样电容；
[0018]采样电容上的电荷为Q1，表达式如下：
[0019]Q1＝(V
ip
‑
V
outn
)C1+(V
in
‑
V
outp
)C1[0020]其中，V
ip
、V
in
分别为调制器输入信号的正负端电压，V
outp
、V
outn
分别为调制器输出信号的正负端电压；
[0021]当第二时钟为高电平、第一时钟为低电平时，第二电容和第四电容充当积分电容；
[0022]积分电容的电荷为Q2，表达式如下：
[0023]Q2＝(V
p
‑
V
on1
)C2+(V
n
‑
V
op1
)C2[0024]其中，V
p
、V
n
分别为积分器的正负输入端电压，V
op1
、V
on1
分别为积分器的正负输出端电压。
[0025]进一步地，在所述离散时间共模反馈结构中，所述第一电容和第三电容充当开关电容，所述第二电容和第四电容充当误差取样电容。
[0026]进一步地，比较器的输出信号为高频率的二进制比特流，比特流中高低电平的相对密度对应的是输入信号的幅度大小；
[0027]根据输入信号幅值大小不同，积分器和比较器电路工作在小信号或大信号情况下。
[0028]进一步地，所述三个级联的差分放大器的结构相同，差分放大器由两级电路组成，第一级电路作为主放大级，第二级电路作为输出缓冲级并调节输出共模电平。
[0029]进一步地，ΣΔ调制器的最高工作频率与放大器的小信号带宽BW和压摆率SR相关。
[0030]进一步地，第一级电路包括第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、第四晶体管、第五晶体管、第六晶体管、第七晶体管、第八晶体管、第九晶体管和第十晶体管；
[0031]第一晶体管的栅极作为信号输入端，第一晶体管的漏极与第二晶体管源极连接，
第一晶体管的源极与第十晶体管的漏极连接；第三晶体管的栅极与第一晶体管的漏极连接，第三第一晶体管的漏极与第四晶体管的的源极连接，第三晶体管的源极与第七晶体管的漏极连接；
[0032]第九晶体管的栅极作为信号输入端，第九晶体管的漏极与第八晶体管源极连接，第九晶体管的源极与第十晶体管的漏极连接；第六晶体管的栅极与第九晶体管的漏极连接，第六第九晶体管的漏极与第五晶体管的的源极连接，第六晶体管的源极与第七晶体管的漏极连接；
[0033]第二晶体管的栅极与第五晶体管的源极连接，第八晶体管的栅极与第四晶体管的源极连接；第四晶体管的栅极和第五晶体管的栅极均连接至电源电压；第七晶体管的栅极和第十晶体管的栅极均连接至第一偏置电压；
[0034]第二晶体管的漏极本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种开关电容离散时间∑Δ调制器，其特征在于，由单极型晶体管组成，包括：开关电容积分器，用于接收∑Δ调制器的输入信号，所述开关电容积分器具有离散时间共模反馈结构，该结构与开关电容积分器中的积分器共用时钟；其中，输入信号包括电压信号；两相非交叠时钟产生电路，用于产生两相非交叠时钟，该时钟用于控制所述开关电容积分器中的开关；比较器电路，包括三个级联的差分放大器，其中，第一个差分放大器的输入与积分器的输出连接，最后一个差分放大器的输出作为∑Δ调制器的输出。2.根据权利要求1所述的一种开关电容离散时间∑Δ调制器，其特征在于，所述开关电容积分器包括第一开关、第二开关、第三开关、第四开关、第五开关、第六开关、第七开关、第八开关、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容及积分器；第一开关的一端与∑Δ调制器的第一输入端连接，第一开关的另一端与第一电容的一端连接，第一电容的另一端与第三开关的一端连接，第三开关的另一端与第二电容的一端连接，第二电容的另一端连接至积分器的反相输出端；第四开关的一端与∑Δ调制器的第二输入端连接，第四开关的另一端与第三电容的一端连接，第三电容的另一端与第六开关的一端连接，第六开关的另一端与第四电容的一端连接，第四电容的另一端连接至积分器的同相输出端；积分器的同相输入端与第三开关的另一端连接，积分器的反相输入端与第六开关的另一端连接；第二开关的一端连接在第一电容的另一端，第二开关的另一端连接在∑Δ调制器的第一输出端；第五开关的一端连接在第三电容的另一端，第五开关的另一端连接在∑Δ调制器的第二输出端；第七开关的一端连接在第一开关的另一端，第七开关的另一端接地；第八开关的一端连接在第四开关的另一端，第八开关的另一端接地；其中，第一开关、第二开关、第四开关和第五开关连接第一时钟；第三开关、第六开关、第七开关和第八开关连接第二时钟。3.根据权利要求2所述的一种开关电容离散时间∑Δ调制器，其特征在于，当第一时钟为高电平、第二时钟为低电平时，第一电容和第三电容充当采样电容；采样电容上的电荷为Q1，表达式如下：Q1＝(V
ip
‑
V
outn
)C1+(V
in
‑
V
outp
)C1其中，V
ip
、V
in
分别为调制器输入信号的正负端电压，V
outp
、V
outn
分别为调制器输出信号的正负端电压；当第二时钟为高电平、第一时钟为低电平时，第二电容和第四电容充当积分电容；积分电容的电荷为Q2，表达式如下：Q2＝(V
p
‑
V
on1
)C2+(V
n
‑
V
op1
)C2其中，V
p
、V
n
分别为积分器的正负输入端电压，V
op1
、V
on1
分别为积分器的正...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈荣盛，张美，徐煜明，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：