一种由电源开关控制输入放大器信号回路通断的采样保持器的制作方法

发明领域：本发明是一种采样保持器，属于电子电路领域。

首先根据说明书附图给出几个约定

●集成运算放大器简称为放大器，其中，(a1)～(a4)为输入放大器，(b1)～(b4)为输出放大器。

●(k1)～(k4)为电子开关，电子开关包括三极管、场效应管和开关电路，其中，(k1)和(k2)处于采样电容充放电回路上，负责采样电容的“采样/保持”状态的变换，称为采样电子开关，简称采样开关，而(k3)和(k4)处于输入放大器的电源回路上，是控制输入放大器电源“通/断”的电子开关，称为电源电子开关，简称电源开关。

●当时钟脉冲(clk)高电平到来时，电子开关导通；当时钟脉冲(clk)低电平到来时，电子开关关断。

技术背景：

目前的采样保持器有很多类型，主流的有串联型采样保持器和反馈型采样保持器。

串联型采样保持器(图1)，输入放大器(a1)和输出放大器(b1)都被连接成电压跟随器，(a1)用于提高输入电阻，(b1)用于减小输出电阻。当时钟脉冲(clk)高电平到来时，采样开关(k1)导通，采样电容(c1)对输入信号(vin)进行采样，当时钟脉冲(clk)低电平到来时，采样开关(k1)关断，采样电容(c1)对采样后的信号进行保持，(b1)的输出信号(vout)等于(c1)的保持信号。

反馈型采样保持器(图2)，输入放大器(a2)和输出放大器(b2)被连接成大的闭环电路，采样电容(c2)连接在(b2)的反相端和输出端之间，可以提高充放电速度。当时钟脉冲(clk)高电平到来时，采样开关(k2)导通，采样电容(c2)对输入信号(vin)进行采样，当时钟脉冲(clk)低电平到来时，采样开关(k2)关断，采样电容(c2)对采样后的信号进行保持，(b2)的输出信号(vout)等于(c2)的保持信号。

本发明的内容：

一种由电源开关控制输入放大器信号回路通断的采样保持器，简称电源开关式采样保持器。

该采样保持器由一个输入放大器、一个采样电阻和一个输出放大器构成，在输入放大器的电源回路上，有一个或多个被时钟脉冲控制通断的电源开关，电源开关控制了该输入放大器电源回路的通断，从而控制了该输入放大器是处于放大状态还是失电状态，从而控制了该输入放大器信号回路的通断，进而控制了对采样电容的充放电和信号保持；

当时钟脉冲的高电平到来时电源开关导通，该输入放大器处于放大状态，即该输入放大器的信号回路处于导通状态，采样电容通过信号回路对输入信号进行采样；当时钟脉冲的低电平到来时电源开关关断，该输入放大器处于失电状态，即该输入放大器的信号回路处于关断状态，使采样电容回路处于关断的状态，即，采样电容与外部绝缘而处于信号保持状态，输出放大器的输出信号等于采样电容的保持信号。

实施例

实施例1：串联型电源开关式采样保持器(图3)。

输入放大器(a3)和输出放大器(b3)都被连接成电压跟随器，输入放大器(a3)的输出点连接到输出放大器(b3)的同相端，一个采样电容(c3)连接在输出放大器(b3)的同相端与电源地(gnd)之间；在输入放大器(a3)的电源回路上，有一个或多个电源开关(k3)，时钟脉冲(clk)控制电源开关(k3)的通断；

当时钟脉冲(clk)高电平到来时，电源开关(k3)导通，使输入放大器(a3)处于放大状态，这时，该输入放大器的信号回路处于“导通”状态，采样电容(c3)通过信号回路对输入信号进行采样；

当时钟脉冲(clk)低电平到来时，电源开关(k3)截止，输入放大器(a3)处于失电状态，这时，该输入放大器的信号回路处于“关断”的状态，因为运算放大器的输入端是“虚断”，所以采样电容(c3)与外部呈绝缘状态，采样电容(c3)上的电荷量被固定，采样电容(c3)处于信号保持状态，输出放大器(b3)的输出信号vout跟随于采样电容(c3)的保持信号。

实施例2：反馈型电源开关式采样保持器(图4)。

输入放大器(a4)为开环状态，其输出点连接到输出放大器(b4)的反相端，输出放大器(b4)的输出点连接到输入放大器(a4)的同相端，两个放大器共同构成一个大的负反馈闭环回路，一个采样电容(c4)连接在输出放大器(b4)的输出点与反相端之间；在输入放大器(a4)的电源回路上，有一个或多个电源开关(k4)，时钟脉冲(clk)控制电源开关(k4)的通断；

当时钟脉冲clk高电平到来时，电源开关(k4)导通，使输入放大器(a4)处于放大状态，该输入放大器的信号回路处于“导通”状态，采样电容(c4)通过信号回路对输入信号进行采样；

当时钟脉冲clk低电平到来时，电源开关(k4)截止，输入放大器(a4)处于失电状态，即该输入放大器的信号回路处于“关断”的状态，因为运算放大器的输入端是“虚断”，所以采样电容(c4)与外部呈绝缘状态，采样电容(c4)上的电荷量被固定，采样电容(c4)处于信号保持状态，输出放大器(b4)的输出信号vout就是采样电容(c4)的保持信号。

实施例3：零损模拟开关(lsk)，简称零损开关。

图5中的虚线框框住的放大器(ak)和电源开关(k5)(k6)构成一个零损开关(lsk)，放大器(ak)被连接成电压跟随器，在放大器(ak)的电源回路上，有两个电源开关(k5)和(k6)，由控制字(j1)控制电源开关(k5)的通断，由控制字(j2)控制电源开关(k6)的通断；当(k5)和(k6)有一个关断时，输出电压vo与输入电压vin之间为高阻态；当(k5)和(k6)都导通时，放大器(ak)处于电压跟随器状态，它的输出电压vo等于它的输入电压vin，形成信号电压零损耗，用它替换传统电路中的模拟开关，可以消除开关误差；

如果将(k5)和(k6)连通，用时钟脉冲clk控制电源开关(k5)和(k6)的通断，就形成了零损采样开关，取代传统的串联型采样保持器(图1)中的采样开关(k1)和反馈型采样保持器(图2)中的采样开关(k2)，可以消除开关误差。

实施例4：单边电源开关的零损开关

在实施例3零损模拟开关(lsk)中，将电源开关(k5)和(k6)去掉一个，只保留一个。

附图说明

图1——串联型采样保持器

图2——反馈型采样保持器

图3——串联型电源开关式采样保持器

图4——反馈型电源开关式采样保持器

在图1至图4中，(a1)～(a4)为输入放大器；(b1)～(b4)为输出放大器；(+vp)为电源正极；(-vn)为电源负极；(gnd)为电源地；(vin)为输入信号；(vout)为输出信号；(k1)和(k2)为采样电子开关，简称采样开关；(k3)和(k4)为电源电子开关，简称电源开关；(c1)～(c4)为采样电容；(clk)为时钟脉冲；

图5——零损模拟开关(lsk)

(ak)为放大器，被连接成电压跟随器；虚线框框住的放大器(ak)和电源开关(k5)(k6)构成一个零损开关(lsk)，(k5)和(k6)为电源开关，(j1)和(j2)为控制字，(vo)为输出电压，(vin)为输入电压。