一种高精度差分采样保持电路的制作方法

本发明属于集成电路，具体涉及一种高精度差分采样保持电路。

背景技术：

1、采样保持电路是信号链处理领域常见的电路，用于将输入信号采集下来并保持住，进而由后级模数转换器(adc)转换为数字信号。采用差分信号避免了共模噪声的影响，有利于获得较高的精度。

2、常用的差分采样保持电路往往是由开关、保持电容、全差分放大器构成的开关电容型采样保持电路。由于mos管存在栅漏、栅源寄生电容，开关切换时会产生时钟馈通和电荷注入等效应，当输入信号较大，也即差分信号通路的两个mos开关管的栅源电压差异较大时，这些非理想特性造成的非线性误差显著增大。借助于全差分放大器，优先关闭虚地侧的开关，再关闭连接输入信号的开关，可以有效地避免时钟馈通和电荷注入误差传递至保持电容。

3、基于开关电容的采样电路需要信号源或者缓冲器对开关电容进行充放电。当信号源输出阻抗较高时，前置缓冲器是必要的，这样才能保证采集精度。此外，为了提高信噪比，降低采样造成的折叠(aliasing)噪声，往往需要在前级增加抗混叠滤波器。

4、可见，实际的高精度采样保持电路，往往包含了抗混叠滤波器，输入缓冲级，还有后级采样保持放大器。为了降低整体成本，本发明实现了一种高精度差分采样保持电路，无需全差分放大器，且融合了抗混叠滤波器和高输入阻抗缓冲器。

技术实现思路

1、为了克服现有技术存在的缺点与不足，本发明提供一种高精度差分采样保持电路。

2、本发明所采用的技术方案是，一种高精度差分采样保持电路，该电路包括差分输入电压平移电路、辅助差分输入缓冲级、辅助采样保持开关swx3和swx4、差分栅压自举采样保持开关电路和高输入阻抗缓冲输出级；

3、所述差分栅压自举采样保持电路，包括栅压自举控制电路，采样开关sw1、sw2，隔离开关swx1、swx2，rc抗混叠滤波器；

4、电路处于采样状态时，采样开关sw1和sw2、隔离开关swx1和swx2、辅助采样保持开关swx3和swx4都被闭合，输入信号对抗混叠滤波器电容进行充电；当电路进入保持状态时刻，差分栅压自举采样保持开关电路首先关断采样开关，之后辅助采样保持开关和隔离开关被同时关断，采样状态末的电压信号被保持在滤波电容上，经缓冲输出级输出给后级。

5、进一步地，所述差分栅压自举控制电路，用于将采样开关在导通和关断状态的栅源和栅漏电压与差分信号的幅值进行分隔，用于避免开关关断时的非对称时钟馈通和电荷注入导致的非线性问题。

6、进一步地，所述隔离开关swx1、swx2，用于在保持状态期间，隔离输入信号与采样保持电路，用于避免输入信号通过采样开关的寄生电容干扰到保存在电容上的信号。

7、进一步地，所述rc抗混叠滤波器，用于对电路进行滤波，同时用于保持状态的存储单元以及保持采样到的信号。

8、进一步地，所述辅助差分输入缓冲级，用于驱动栅压自举控制电路，用于避免开关动作干扰输入信号源。

9、进一步地，所述差分栅压自举采样保持开关电路，用于关断采样开关时，差分栅压自举采样保持开关电路给采样开关的栅极电压不再是地，而是源极电压；当差分栅压自举采样保持开关电路进入保持状态后，辅助采样保持电路也进入保持状态，从而隔离输入信号与辅助差分输入缓冲级，使采样开关的栅源电压稳定在0v、始终处于关断状态。

10、进一步地，所述差分输入电压平移电路，用于将输入电压平移一个栅源电压压降，从而与辅助差分输入缓冲级的输出电压相等。

11、发明的高精度差分采样保持电路具有如下效果：

12、本发明提出一种高精度差分采样保持电路，该电路不需要全差分放大器，节省了共模反馈电路的成本和功耗；合并了抗混叠低通滤波和保持电路，节省了成本；电路具备高输入阻抗，可以接受较高的信号源输出阻抗；发明的差分栅压自举采样保持电路不存在显著的时钟馈通和电荷注入误差，保证了保持精度。

技术特征：

1.一种高精度差分采样保持电路，其特征在于，该电路包括差分输入电压平移电路、辅助差分输入缓冲级、辅助采样保持开关swx3和swx4、差分栅压自举采样保持开关电路和高输入阻抗缓冲输出级；

2.如权利要求1所述的一种高精度差分采样保持电路，其特征在于，所述差分栅压自举控制电路，用于将采样开关在导通和关断状态的栅源和栅漏电压与差分信号的幅值进行分隔，用于避免开关关断时的非对称时钟馈通和电荷注入导致的非线性问题。

3.如权利要求1所述的一种高精度差分采样保持电路，其特征在于，所述隔离开关swx1、swx2，用于在保持状态期间，隔离输入信号与采样保持电路，用于避免输入信号通过采样开关的寄生电容干扰到保存在电容上的信号。

4.如权利要求1所述的一种高精度差分采样保持电路，其特征在于，所述rc抗混叠滤波器，用于对电路进行滤波，同时用于保持状态的存储单元以及保持采样到的信号。

5.如权利要求1所述的一种高精度差分采样保持电路，其特征在于，所述辅助差分输入缓冲级，用于驱动栅压自举控制电路，用于避免开关动作干扰输入信号源。

6.如权利要求1所述的一种高精度差分采样保持电路，其特征在于，所述差分栅压自举采样保持开关电路，用于关断采样开关时，差分栅压自举采样保持开关电路给采样开关的栅极电压不再是地，而是源极电压；当差分栅压自举采样保持开关电路进入保持状态后，辅助采样保持电路也进入保持状态，从而隔离输入信号与辅助差分输入缓冲级，使采样开关的栅源电压稳定在0v、始终处于关断状态。

7.如权利要求1所述的一种高精度差分采样保持电路，其特征在于，所述差分输入电压平移电路，用于将输入电压平移一个栅源电压压降，从而与辅助差分输入缓冲级的输出电压相等。

技术总结
本发明公开了一种高精度差分采样保持电路，该电路包括差分输入电压平移电路、辅助差分输入缓冲级、辅助采样保持开关SWX3和SWX4、差分栅压自举采样保持开关电路和高输入阻抗缓冲输出级；电路处于采样状态时，采样开关SW1和SW2、隔离开关SWX1和SWX2、辅助采样保持开关SWX3和SWX4都被闭合，输入信号对抗混叠滤波器电容进行充电；当电路进入保持状态时刻，差分栅压自举采样保持开关电路首先关断采样开关，之后辅助采样保持开关和隔离开关被同时关断，采样状态末的电压信号被保持在滤波电容上，经缓冲输出级输出给后级，该电路具备高输入阻抗，可以接受较高的信号源输出阻抗；差分栅压自举采样保持电路不存在显著的时钟馈通和电荷注入误差，保证了保持精度。

技术研发人员：孙鹏,苗小雨,周彦
受保护的技术使用者：四川中微芯成科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11