本发明专利技术属于集成电路技术领域，具体为一种校正采样时钟偏差的ＭＯＳ自举开关电路。该电路用于消除时间交错型模数转换器通道间的采样时钟偏差，以ＭＯＳ自举开关为主体，在自举输入端加入一个控制信号，该控制电压信号由时钟偏差检测模块得到。栅压自举电路将该控制信号自举一个电源电压，使得自举电压跟随控制电压信号。将该自举电压加到开关管的栅端，用于控制开关管的导通与关断。这样控制信号就能调节开关管的关断时刻，从而有效校正了时钟偏差，消除了通道间的采样失配。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于集成电路
，具体涉及一种校正采样时钟偏差的MOS自举开关电路。
技术介绍
高速度、高精度和低功耗模数转换器(ADC)广泛应用于无线通信、仪表测量、军用雷达和高清晰数字电视等方面，是如今混合信号系统芯片设计的发展重点。随着软件定义无线电(SDR)通信技术的发展，日益要求收发系统的数字部分尽可能靠近天线端、中频之后的信号处理工作全都交给可以灵活配置的数字处理芯片完成。因而模数转换器就需要在中频段甚至射频段进行采样。模数转换器的位置越靠近天线，就越能用软件定义更多的功能，系统就越灵活，但同时就要求模数转换器必须具有更高速度和更高精度。目前，这种高性能的模数转换器，如采样频率大于100M，精度大于10比特以上，基本上采用流水线(Pipeline)结构来实现。流水线结构的模数转换器在精度，速度，功耗，芯片面积等方面折衷考虑下具有很好的性能。还有一种时间交错(Time interleaved)型模数转换器通过把多个ADC结合在一起交错使用，使得采样速率成倍数提高，提高了处理宽带信号的能力。时间交错型模数转换器对通道之间的匹配性能要求很高，比如通道之间的失调和增益不匹配将影响模数转换器的整体性能。并且通道之间的采样时钟偏差，将带来失真和总体的转换错误(如图1)，尤其是在高频应用的时候。针对通道间的采样时钟偏差，可以通过设计上和版图上的精确匹配技术来减轻，但是这对时钟沿的要求比较高，而且不能保证流片以后的性能。还可以通过数字校准技术来校准采样误差，但其需要复杂的数字信号处理单元，而且对输入信号的频率有一定的限制。另一种技术采用图2所示的结构，该图表示出了两个通道的时间交错型模数转换器的结构。第一个通道由采样保持电路1（1）和模数转换器1（2）构成，第二个通道由采样保持电路2（3）和模数转换器2（4）构成，两个通道的输出输入到多路选择器（5），最后输出数字码。时钟源（7）产生两个通道的时钟信号t1和t2。相比图1，该结构加入了时钟偏差检测模块（6）来检测两通道间的时钟偏差，然后将输出作为控制信号加到时钟延迟单元（8），来控制延迟时钟信号t2的方向和大小，同时时钟t1作为基准，保持不变。只要有时钟偏差，检测模块（6）便会输出控制信号来控制延迟单元的动作，这样的操作一直到消除时钟偏差为止。图3表示图2中采样保持电路的具体实现。它采用电容翻转结构和底极板采样技术，采样开关S1由自举开关实现，它由时钟ck1a控制，时钟ck1a比时钟ck1提前关断。从时序图中可以看出，当时钟ck1a下降到MOS管的关断阈值时，即时刻th1、th2，采样保持电路完成了对输入信号的采样，因此这个时刻便是实际的采样时刻。该技术的主要缺点是需要额外的时钟延迟单元，增加了设计的复杂度以及芯片面积和功耗。-->
技术实现思路
本专利技术提出了一种无需额外时钟延迟单元、芯片面积小、功耗低的可以校正时间交错型模数转换器通道间采样时钟偏差的MOS自举开关电路。本专利技术提出的MOS自举开关电路，只是用MOS自举开关电路（图4）代替传统的自举开关作为采样保持电路（图3）中的采样开关S1。本专利技术提出的可以校正时间交错型模数转换器通道间采样时钟误差的MOS开关电路，包括： NMOS开关管（21）（即NMOS管M1），该NMOS开关管（21）具有第一信号输入端（18）、第二信号输入端（20）、第一信号输出端（22）；NMOS辅助开关管（15）（即NMOS管M8），该NMOS辅助开关管（15）具有第三信号输入端（17）、第四信号输入端（16）；栅压自举预充电电路（12），它包括自举电容Cb、上拉PMOS管M5 和下拉NMOS管M4；PMOS自举环路开关管（13）( 即PMOS管6)，该PMOS自举环路开关管（13）具有第二信号输出端（14）；反相器（11），用于产生反相时钟信号；栅压控制端电压驱动电路（10）；它包括NMOS 管M2 和NMOS 管M3；开关管栅压泄放回路（19）；它包括NMOS 管9、NMOS 管10、NMOS 管11；所述第二信号输出端（14）与所述第四信号输入端（16）及所述第二信号输入端（20）连接；NMOS辅助开关管（15）的第三信号输入端（17）接时钟偏差检测模块反馈回来的一个控制电压，NMOS开关管（21）的第一信号输入端（18）接运算放大器的共模输入电压；第二信号输出端（14）就是自举上去的栅电压，它的值为MOS辅助开关管（15）的输入端（17）所加信号值加上电源电压的值；第二信号输出端（14）电压连接到NMOS开关管（21）和NMOS辅助开关管（15）的栅端，用于控制这两个开关的导通或关断；第二信号输出端（14）控制NMOS辅助开关管（15）是否将可变控制电压信号自举，同时控制NMOS开关管（21）是否将运算放大器的共模电压输入到第一信号输出端（22）。其工作原理如下： （1）当第一时钟信号（9）为低电平时，反相器（11）使得反相的时钟信号为高电平。开关管栅压泄放回路（19）开始工作，将第二信号输出端（14）拉至低电平，从而触发栅压自举预充电电路（12）工作，将自举电容上极板充电到电源电压，下极板接到地，完成对电容的预充电，这时NMOS开关管（21）和NMOS辅助开关管（15）都不工作；（2）当第一时钟信号（9）由低电平变为高电平时，反相器（11）输出由高到低，使得栅压自举预充电电路（12）和开关管栅压泄放回路（19）断开，同时栅压控制端电压驱动电路（10）控制PMOS自举环路开关管（13）导通。第三信号输入端（17）通过NMOS辅助开关管（15）将该输入信号自举到电源电压加上该信号值，这也就是第二信号输出端（14）的值，这时NMOS开关管（21）和NMOS辅助开关管（15）都导通；-->（3）当第一时钟信号（9）再次翻转时，则重复（1），（2）操作，如此往复。本专利技术通过将时钟偏差检测模块检测到的时钟偏差信号作为控制信号，输入到该自举开关电路，采样时刻便可以相应的得到调节，从而消除通道间的采样时钟偏差。本专利技术提出的校正时间交错模数转换器通道间采样时钟偏差的MOS自举开关电路结构特点在于：第一时钟信号ck1a通过一个反相器产生另一个信号ck1an；第一输入信号为运算放大器的共模输入电压Vcmi；第三输入信号为控制信号Vctr，它为时钟偏差检测模块的输出；当时钟信号ck1a由低电平变为高电平时，反相器输出ck1an由高到低，采样保持电路进入采样阶段，Vboost跟随控制信号Vctr；第一输出信号Vp接到采样保持电路结构中运算放大器的正向输入端。本专利技术的主要思想是在自举输入端加入一个控制信号，该控制电压信号由时钟偏差检测模块得到。栅压自举电路将该控制信号自举一个电源电压，使得自举电压跟随控制电压信号。将该自举电压加到开关管的栅端，用于控制开关管的导通与关断。具体如下，通过自适应时钟偏差检测模块反馈回来的控制电压信号Vctr，输入到提出的MOS自举开关电路（图4）来调节实际的采样时刻，从而消除采样时钟偏差。由于不同的控制电压信号Vctr将得到不同的Vboost值,因此晶体管M1的栅源电压Vboost-Vcmi受信号Vctr的控制。当ck1a转换为低电平时，ck1an变为高电平，不同的电压值Vboost被晶体管M9 和 晶体管本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种可以校正时间交错型模数转换器通道间采样时钟误差的ＭＯＳ开关电路，其特征在于，包括：ＮＭＯＳ开关管（２１），即ＮＭＯＳ管Ｍ１，该ＮＭＯＳ开关管（２１）具有第一信号输入端（１８）、第二信号输入端（２０）、第一信号输出端（２２）；ＮＭＯＳ辅助开关管（１５），即ＮＭＯＳ管Ｍ８，该ＮＭＯＳ辅助开关管（１５）具有第三信号输入端（１７）、第四信号输入端（１６）；栅压自举预充电电路（１２），它包括自举电容Ｃｂ、上拉ＰＭＯＳ管Ｍ５和下拉ＮＭＯＳ管Ｍ４；ＰＭＯＳ自举环路开关管（１３）， 即ＰＭＯＳ管Ｍ６，该ＰＭＯＳ自举环路开关管（１３）具有第二信号输出端（１４）；反相器（１１），用于产生反相时钟信号；栅压控制端电压驱动电路（１０）；它包括ＮＭＯＳ管Ｍ２和ＮＭＯＳ管Ｍ３；开关管栅压泄放回路（１９）；它包括ＮＭＯＳ管Ｍ９、ＮＭＯＳ管Ｍ１０、ＮＭＯＳ管Ｍ１１；所述第二信号输出端（１４）与所述第四信号输入端（１６）及所述第二信号输入端（２０）连接；ＮＭＯＳ辅助开关管（１５）的第三信号输入端（１７）接时钟偏差检测模块反馈回来的一个控制电压，ＮＭＯＳ开关管（２１）的第一信号输入端（１８）接运算放大器的共模输入电压；第二信号输出端（１４）就是自举上去的栅电压，它的值为ＭＯＳ辅助开关管（１５）的输入端（１７）所加信号值加上电源电压的值；第二信号输出端（１４）电压连接到ＮＭＯＳ开关管（２１）和ＮＭＯＳ辅助开关管（１５）的栅端，用于控制这两个开关的导通或关断；第二信号输出端（１４）控制ＮＭＯＳ辅助开关管（１５）是否将可变控制电压信号自举，同时控制ＮＭＯＳ开关管（２１）是否将运算放大器的共模电压输入到第一信号输出端（２２）。...
【技术特征摘要】
1.一种可以校正时间交错型模数转换器通道间采样时钟误差的MOS开关电路，其特征在于，包括： NMOS开关管（21），即NMOS管M1，该NMOS开关管（21）具有第一信号输入端（18）、第二信号输入端（20）、第一信号输出端（22）；NMOS辅助开关管（15），即NMOS管M8，该NMOS辅助开关管（15）具有第三信号输入端（17）、第四信号输入端（16）；栅压自举预充电电路（12），它包括自举电容Cb、上拉PMOS管M5 和下拉NMOS管M4；PMOS自举环路开关管（13）， 即PMOS管M6，该PMOS自举环路开关管（13）具有第二信号输出端（14）；反相器（11），用于产生反相时钟信号；栅压控制端电压驱动电路（10）；它包括NMOS 管M2 和NMOS 管M3；开关管栅压泄放回路（19）；它包括NMOS 管M9、NMOS 管M10、NMOS 管M11；所述第二信号输出端（14）与所述第四信号输入端（16）及所述第二信号输入端（20）连接；NMOS辅助开关管（15）的第三信号输入端（17）接时钟偏差检测模块反馈回来的一个控制电压，NMOS开关管（21）的第一信号输入端（18）接运算放大器的共模输入电压；第二信号输出端（14）就是自举上去的栅电压，它的值为MOS辅助开关管（15）的输入端（17）所加信号值加上电源电压的值；第二信号输出端（14）电压连接到NMOS开关管（2...
【专利技术属性】
技术研发人员：任俊彦，张鹏，余北，束晨，王俊乾，陈迟晓，叶凡，许俊，李宁，
申请(专利权)人：复旦大学，
类型：发明
国别省市：31[]
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