一种开关电容放大器制造技术

本发明专利技术提供了一种开关电容放大器。包括第一开关电容网络、第二开关电容网络、第三开关电容网络、预充电电路、切换开关网络和全差分放大器，所述预充电电路，用于在采样时刻结束后将所述全差分放大器的同相支路和反相支路连接起来，进行电容间的电荷自平衡；所述全差分放大器，用于在所述预充电电路预充电后将所述第一开关电容网络的剩余电荷转移到所述第二开关电容网络和所述第三开关电容网络上。本发明专利技术解决了现有技术中存在的开关电容放大器具有更高的建立速度和低功耗不能同时满足的问题，产生了提高开关电容放大器建立速度的同时降低了放大器功耗的的技术效果。时降低了放大器功耗的的技术效果。时降低了放大器功耗的的技术效果。

【技术实现步骤摘要】
一种开关电容放大器


[0001]本专利技术涉及电子
，尤其涉及一种开关电容放大器。

技术介绍

[0002]开关电容放大器、开关电容积分器由于其高精度、高能效，已经被广泛用于集成电路系统中。电路通过开关控制采样电容对输入信号进行采样，再通过切换开关将采样电容上的电荷转移到反馈电容或积分电容上，从而对输入信号进行放大或积分。电荷转移过程，使得放大器经历小信号、大信号的建立过程。目前具有更高的建立速度、更低的放大器功耗的开关电容放大器更受欢迎。
[0003]传统的开关电容放大器，一般需要放大器的压摆率(Slew Rate)足够大，增益带宽积(Gain Bandwidth)足够大，才能够保证建立精度足够好，建立速度更高。更大的压摆率、增益带宽积意味着放大器需要更大的功耗。现有技术中的开关电容放大器存在具备更高的建立速度和低功耗不能同时满足的问题。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中所存在的不足，本专利技术提供了一种开关电容放大器，其解决了现有技术中存在的开关电容放大器具有更高的建立速度和低功耗不能同时满足的问题。
[0005]根据本专利技术的实施例，一种开关电容放大器，其包括：第一开关电容网络、第二开关电容网络、第三开关电容网络、预充电电路、切换开关网络和全差分放大器；所述第一开关电容网络的第一输入端与第一输入电压信号相连，所述第一开关电容网络的第二输入端与第二输入电压信号相连，所述第一开关电容网络的第一输出端与所述全差分放大器的同相输入端相连，所述第一开关电容网络的第二输出端与所述全差分放大器的反相输入端相连，所述第一开关电容网络用于对输入电压信号进行采样；所述第二开关电容网络的输入端与所述第一开关电容网络的第一输出端相连，所述第二开关电容网络的输出端与所述切换开关网络的第一输入端相连，所述第二开关电容网络用于接收所述第一开关电容网络的采样电荷；所述第三开关电容网络的输入端与所述第一开关电容网络的第二输出端相连，所述第三开关电容网络的输出端与所述切换开关网络的第二输入端相连，所述第三开关电容网络用于接收所述第一开关电容网络的采样电荷；所述切换开关网络的第一输出端与所述全差分放大器的同相输出端相连，所述切换开关网络的第二输出端与所述全差分放大器的反相输出端相连，所述切换开关网络的第三输出端与所述预充电电路的输入端相连，所述切换开关网络的第四输出端与所述预充电电路的输出端相连，所述切换开关网络用于通过切换开关使所述第二开关电容网络和所述第三开关电容网络与所述预充电电路相连，或者通过切换开关使所述第二开关电容网络和所述第三开关电容网络与所述全差分放大器相连。所述预充电电路，用于在采样时刻结束后将所述全差分放大器的同相支路和反相支路连接起来，进行电容间的电荷自平衡；所述全差分放大器，用于在所述预充电电路预充电后将所述第一开关电容网络的剩余电荷转移到所述第二开关电容网络和所述第三开关电
容网络上。
[0006]可选地，所述预充电电路包括第一预充电电容、第二预充电电容、第一开关和第二开关，所述第一预充电电容的第一端通过所述第一开关与所述第一输入电压信号相连，所述第一预充电电容的第一端还与所述切换开关网络的第三输出端相连，所述第一预充电电容的第二端与参考共模电压信号相连，所述第二预充电电容的第一端通过所述第二开关与所述第二输入电压信号相连，所述第二预充电电容的第二端还与所述切换开关网络的第四输出端相连，所述第二预充电电容的第二端与所述参考共模电压信号相连。
[0007]可选地，所述预充电电路为一条导线，所述导线的第一端与所述切换开关网络的第三输出端相连，所述导线的第二端与所述切换开关网络的第四输出端相连。
[0008]可选地，所述第一开关电容网络包括第一采样电容、第二采样电容、第三开关、第四开关、第五开关、第六开关、第七开关、第八开关、第九开关和第十开关，所述第一采样电容的第一端通过所述第三开关与所述第一输入电压信号相连，所述第一采样电容的第一端还通过所述第五开关与参考共模电压相连，所述第一采样电容的第二端通过所述第九开关与所述第二开关电容网络的输入端相连，所述第一采样电容的第二端还通过所述第七开关与所述参考共模电压相连，所述第二采样电容的第一端通过所述第四开关与所述第二输入电压信号相连，所述第二采样电容的第一端还通过所述第六开关与所述参考共模电压相连，所述第二采样电容的第二端通过所述第十开关与所述第三开关电容网络的输入端相连，所述第二采样电容的第二端还通过所述第八开关与所述参考共模电压相连。
[0009]可选地，所述第一开关电容网络还包括第十一开关和第十二开关，所述第十一开关与所述第九开关并联连接，所述第十二开关与所述第十开关并联连接，且所述第十一开关比所述第九开关延迟关闭，所述第十二开关比所述第十开关延迟关闭。
[0010]可选地，所述第十一开关的尺寸比所述第九开关的尺寸小，所述第十二开关的尺寸比所述第十开关的尺寸小。
[0011]可选地，所述第二开关电容网络包括第一反馈电容和第十三开关，所述第十三开关与所述第一反馈电容并联，所述第一反馈电容的第一端与所述第一开关电容网络的第一输出端相连，所述第一反馈电容的第二端与所述切换开关网络的第一输入端相连。
[0012]可选地，所述第三开关电容网络包括第二反馈电容和第十四开关，所述第十四开关与所述第二反馈电容并联，所述第二反馈电容的第一端与所述第一开关电容网络的第二输出端相连，所述第二反馈电容的第二端与所述切换开关网络的第二输入端相连。
[0013]可选地，所述切换开关网络包括第十五开关、第十六开关、第十七开关和第十八开关，所述第二开关电容网络的输出端通过所述第十五开关与所述预充电电路的输入端相连，所述第二开关电容网络的输出端通过所述第十六开关与所述全差分放大器的同相输出端相连，所述第三开关电容网络的输出端通过所述第十七开关与所述预充电电路的输出端相连，所述第三开关电容网络的输出端通过所述第十八开关与所述全差分放大器的反相输出端相连。
[0014]根据本专利技术的实施例，一种模数转换装置包括上述开关电容放大器。
[0015]本专利技术的技术原理为：通过采用了在采样相之后，放大相之前引入预充电相，使用预充电电路将所述全差分放大器的同相支路和反相支路连接起来，进行电容间的电荷自平衡，根据电荷守恒定律实现电容的充放电，此时全差分放大器不与第二开关电容网络和第
三开关电容网络连接，最后进入放大相，将第二电容开关网络和第三电容开关网络与全差分放大器连接，断开与预充电电路的连接，由全差分放大器转移第一开关电容网络上剩余的采样电荷。
[0016]相比于现有技术，本专利技术具有如下有益效果：由于在预充电相，根据电荷守恒定律而实现电容电荷自平衡，实现电容充放电的速度是非常高速的，提高了开关电容放大器的建立速度，且先在预充电相进行部分电荷转移，再用全差分放大器转移剩余电荷，减少了全差分放大器的工作，降低了全差分放大器的功耗，其解决了现有技术中存在的开关电容放大器具有更高的建立速度和低功耗不能同时满足的技术问题，产生了提高本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种开关电容放大器，其特征在于，所述开关电容放大器包括：第一开关电容网络、第二开关电容网络、第三开关电容网络、预充电电路、切换开关网络和全差分放大器；所述第一开关电容网络的第一输入端与第一输入电压信号相连，所述第一开关电容网络的第二输入端与第二输入电压信号相连，所述第一开关电容网络的第一输出端与所述全差分放大器的同相输入端相连，所述第一开关电容网络的第二输出端与所述全差分放大器的反相输入端相连，所述第一开关电容网络用于对输入电压信号进行采样；所述第二开关电容网络的输入端与所述第一开关电容网络的第一输出端相连，所述第二开关电容网络的输出端与所述切换开关网络的第一输入端相连，所述第二开关电容网络用于接收所述第一开关电容网络的采样电荷；所述第三开关电容网络的输入端与所述第一开关电容网络的第二输出端相连，所述第三开关电容网络的输出端与所述切换开关网络的第二输入端相连，所述第三开关电容网络用于接收所述第一开关电容网络的采样电荷；所述切换开关网络的第一输出端与所述全差分放大器的同相输出端相连，所述切换开关网络的第二输出端与所述全差分放大器的反相输出端相连，所述切换开关网络的第三输出端与所述预充电电路的输入端相连，所述切换开关网络的第四输出端与所述预充电电路的输出端相连，所述切换开关网络用于通过切换开关使所述第二开关电容网络和所述第三开关电容网络与所述预充电电路相连，或者通过切换开关使所述第二开关电容网络和所述第三开关电容网络与所述全差分放大器相连。所述预充电电路，用于在采样时刻结束后将所述全差分放大器的同相支路和反相支路连接起来，进行电容间的电荷自平衡；所述全差分放大器，用于在所述预充电电路预充电后将所述第一开关电容网络的剩余电荷转移到所述第二开关电容网络和所述第三开关电容网络上。2.如权利要求1所述的一种开关电容放大器，其特征在于，所述预充电电路包括第一预充电电容、第二预充电电容、第一开关和第二开关，所述第一预充电电容的第一端通过所述第一开关与所述第一输入电压信号相连，所述第一预充电电容的第一端还与所述切换开关网络的第三输出端相连，所述第一预充电电容的第二端与参考共模电压信号相连，所述第二预充电电容的第一端通过所述第二开关与所述第二输入电压信号相连，所述第二预充电电容的第二端还与所述切换开关网络的第四输出端相连，所述第二预充电电容的第二端与所述参考共模电压信号相连。3.如权利要求1所述的一种开关电容放大器，其特征在于，所述预充电电路为一条导线，所述导线的第一端与所述切换开关网络的第三输出端相连，所述导线的第二端与所述切换开关网络的第四输出端相连。4.如权利要求1所述的一种开关电容...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙鹏，苗小雨，
申请(专利权)人：中微半导体深圳股份有限公司，
类型：发明
国别省市：