一种用于开关电容应用电路的电荷消除电路的制作方法

本发明属于电子电路，特别是涉及一种用于开关电容应用电路的电荷消除电路。

背景技术：

1、一个mosfet处于导通状态时，二氧化硅与硅界面必然存在沟道，可以计算出其反型层中的总电荷。若mosfet开关控制信号为占空比为50％的方波，其高电平为vh，低电平为vl，若沟道电容是cg，并且nmos和pmos晶体管的绝对阈值电压基本相等则：

2、pmos反型层中的总电荷为：

3、qp＝cg(vin-vl-vth)

4、nmos反型层中的总电荷为：

5、qn＝cg(vh-vin-vth)

6、当mosfet关断时，反型层中的电荷会通过源端和漏端流出，这种现象叫做“沟道电荷注入”。

7、目前也提出了几种电荷注入抵消的方法。

8、第一种方法如图1所示，该方法是将pmos和nmos器件结合起来，即组成传输门的形式，利用pmos和nmos的注入电荷相反的原理，使得相反的电荷量被两个沟道相互注入，从而减小了对输出的影响。该方法的缺点是即使可以通过设置pmos和nmos的面积来减小注入电荷对输出的影响，但是抵消不完全。

9、第二种方法如图2所示，该方法利用了虚拟开关nm3。其中nm2和nm3的控制信号相反，nm2断开后，nm3导通，前者的沟道电荷被后者吸收以建立自己的沟道。但是此方法无法保证nm2注入的电荷正好等于nm3吸收的电荷。现在亟需一种能够彻底消除电荷的电路。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种用于开关电容应用电路的电荷消除电路，以解决上述现有技术存在的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种用于开关电容应用电路的电荷消除电路，包括：

3、开关电路、负载电容和补偿电路；

4、所述开关电路用于在闭合时对所述负载电容进行充电，并将输入信号耦合到输出信号；

5、所述负载电容用于在开关电路断开时，保持输出信号；

6、所述补偿电路用于将所述开关电路闭合及断开时产生的注入电荷存储到补偿电容，并将所述补偿电容中的电荷与所述负载电容进行隔离；

7、可选的，所述开关电路及补偿电路分别包括不同数量的传输门，其中所述传输门包括并联的一个pmos和一个nmos，其中所述pmos和nmos的源极相连接且漏级相连接；

8、可选的，所述充电开关包括：

9、第一传输门和第二传输门；

10、第一传输门一端连接有第一输入信号端，另一端连接有第一输出信号端；

11、第二传输门一端连接有第二输入信号端，另一端连接有第二输出信号端；

12、其中所述第一输入信号端用于输入第一输入信号，所述第二输入信号端用于输出第二输入信号，所述第一输出信号端用于输出第一输出信号，第二输出信号端用于输出第二输出信号。

13、可选的，所述补偿电路包括：第三传输门、第四传输门、第五传输门和补偿电容；

14、所述第三传输门一端、第五传输门及第四传输门一端依次串联，其中第五传输门两端并联有补偿电容；

15、所述第三传输门另一端连接于第一传输门与第一输出信号端之间；

16、所述第四传输门另一端连接于第二传输门与第二输出信号端之间；

17、可选的，所述负载电容包括第一负载电容和第二负载电容，

18、其中，所述第一负载电容一端与所述第二负载电容一端连接；所述第一负载电容与所述第二负载电容之间并联有接地端；

19、所述第一负载电容另一端连接于所述第三传输门与第一输出信号端之间；

20、所述第二负载电容另一端连接于所述第四传输门与第二输出信号端之间。

21、可选的，通过控制信号控制所述开关电路与所述补偿电路的开闭；

22、其中控制信号包括第一控制信号及第二控制信号，所述第一控制信号端的占空比要大于第二控制信号端的占空比；

23、所述第一控制信号分别输入于第一传输门与第二传输门中nmos的栅极及第三传输门与第四传输门中pmos的栅极；

24、第二控制信号输入于第五传输门中nmos的栅极。

25、可选的，基于控制信号，调整所述电路工作状态，其中电路工作状态包括第一阶段、第二阶段、第三阶段；

26、其中，第一阶段为：当所述第一控制信号输入为高电平且所述第二控制信号为低电平时，第一传输门和第二传输门闭合，输入电压对负载电容充电；第三传输门和所述第四传输门断开，所述第五传输门开关断开；

27、第二阶段为：当所述第一控制信号为高电平和所述第二控制信号为高电平时，第一传输门和第二传输门闭合，第三传输门和第四传输门断开，第五传输门由断开变为闭合状态，补偿电容开始放电；当补偿电容放电结束之后，变为低电平，此时电路开关状态和第一阶段相同；

28、第三阶段为：当所述第一控制信号端和所述第二控制信号端均为低电平时，第一传输门和所述第二传输门断开，第三传输门和所述第四传输门闭合，第五传输门断开，注入电荷吸收到到补偿电容、第一负载电容和第二负载电容中以实现电荷消除。

29、本发明的技术效果为：通过将注入电荷吸收存储到补偿电容，消除主电路上的注入电荷，并且通过开关控制将补偿电容上存储的注入电荷与负载电容隔离开，克服了使用互补开关电荷消除不彻底的缺点同时克服了虚拟开关吸收的电荷与注入电荷不一定相等的缺点。

技术特征：

1.一种用于开关电容应用电路的电荷消除电路，其特征在于，包括以下：开关电路、负载电容和补偿电路；

2.根据权利要求1所述的一种用于开关电容应用电路的电荷消除电路，其特征在于，

3.根据权利要求2所述的一种用于开关电容应用电路的电荷消除电路，其特征在于，

4.根据权利要求2所述的一种用于开关电容应用电路的电荷消除电路，其特征在于，

5.根据权利要求4所述的一种用于开关电容应用电路的电荷消除电路，其特征在于，

6.根据权利要求1所述的一种用于开关电容应用电路的电荷消除电路，其特征在于，

7.根据权利要求6所述的一种用于开关电容应用电路的电荷消除电路，其特征在于，

8.根据权利要求7所述的一种用于开关电容应用电路的电荷消除电路，其特征在于，

技术总结
本发明公开了一种用于开关电容应用电路的电荷消除电路，包括：开关电路、负载电容和补偿电路；所述开关电路用于在闭合时对所述负载电容进行充电，并将输入信号耦合到输出信号；所述负载电容用于在开关电路断开时，保持输出信号；所述补偿电路用于将所述开关电路闭合及断开时产生的注入电荷存储到补偿电容，并将所述补偿电容中的电荷与所述负载电容进行隔离；本发明所述技术方案能够将注入电荷存储到电容中进而彻底消除注入电荷。

技术研发人员：来新泉,祝星月,李文岑,李继生
受保护的技术使用者：西安水木芯邦半导体设计有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13