电平转换电路及电平转换方法与流程

本发明是关于电平转换领域，特别是关于一种电平转换电路及电平转换方法。

背景技术：

1、自举开关电路能够产生跟随输入信号变化的控制电平，使得开关导通阻抗恒定，提升采样线性度。常见的自举开关电路基于电荷守恒原理，首先预充自举电容，再将自举电容的下极板切换至输入信号，即可输出跟随输入信号变化的开关栅极控制电平。该技术依赖于自举电容存储电荷，而电路中的漏电限制了其不能长时间导通的应用，例如常通开关、连续采样电路等。目前，常通开关、连续时间开关主要通过大幅增加面积换取线性度提升，一方面增加了成本，另一方面引入了更大的寄生电容。

2、公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种电平转换电路及电平转换方法，其能够长时间导通，为常通开关、连续采样开关长时间持续提供高线性度的输出电压。

2、为实现上述目的，本发明的实施例提供了一种电平转换电路，所述电平转换电路包括：偏置控制单元、电压跟随单元以及输出控制单元。

3、偏置控制单元具有输入端和输出端，所述偏置控制单元的输入端用于接收偏置电压，所述偏置控制单元的输出端用于输出偏置电流；

4、电压跟随单元具有控制端、输出端，所述电压跟随单元的控制端用于接收输入电压，所述电压跟随单元的输出端与偏置控制单元的输出端相连以产生输出电压；

5、输出控制单元与电压跟随单元的输出端和基准电压相连，用于控制电压跟随单元的输出端与基准电压之间的通断。

6、在本发明的一个或多个实施例中，所述电平转换电路还包括具有第一端和第二端的刷新控制单元，所述刷新控制单元的第一端与电压跟随单元的控制端相连，所述刷新控制单元的第二端与电压跟随单元的输出端相连。

7、在本发明的一个或多个实施例中，所述刷新控制单元包括电容。

8、在本发明的一个或多个实施例中，所述电平转换电路还包括与偏置控制单元的输入端相连的恒定跨导电流源偏置电路，所述恒定跨导电流源偏置电路用于提供偏置电流。

9、在本发明的一个或多个实施例中，所述恒定跨导电流源偏置电路包括第一电流镜电路、第二电流镜电路和第一电阻，所述第一电流镜电路与第二电流镜电路以及偏置控制单元的输入端相连，所述第二电流镜电路与第一电阻相连以在第一电阻上产生偏置电流。

10、在本发明的一个或多个实施例中，所述偏置控制单元包括第一mos管、第一开关和第二开关，所述第一mos管的栅极与第一开关的第一端相连，所述第一开关的第二端用于接收偏置电压，所述第二开关的第一端与第一mos管的源极相连，所述第二开关的第二端与第一mos管的栅极相连。

11、在本发明的一个或多个实施例中，所述电压跟随单元包括第二mos管和负载控制单元，所述第二mos管的栅极用于接收输入电压，所述第二mos管的源极用于产生输出电压，所述第二mos管的漏极与负载控制单元相连，负载控制单元用于提供静态工作点。

12、在本发明的一个或多个实施例中，所述负载控制单元包括第三mos管，所述第三mos管的栅极和漏极相连且与第二mos管的漏极相连，所述第三mos管的源极与基准电压相连；或者

13、所述负载控制单元包括第三mos管、第三开关和第四开关，所述第三mos管的栅极与第三开关的第一端相连，所述第三开关的第二端与第三mos管的漏极以及第二mos管的漏极相连，所述第四开关的第一端与第三mos管的栅极相连，所述第四开关的第二端与基准电压相连；或者

14、所述负载控制单元包括第二电阻和第五开关，所述第二电阻和第五开关串联于第二mos管的漏极与基准电压之间。

15、在本发明的一个或多个实施例中，所述输出控制单元包括第六开关，所述第六开关的第一端与电压跟随单元的输出端相连，所述第六开关的第二端与基准电压相连。

16、本发明还公开了一种电平转换方法，包括：

17、通过偏置控制单元基于电平转换电路的工作状态产生偏置电流；

18、通过电压跟随单元接收偏置电流并基于输入电压产生输出电压；

19、通过输出控制单元基于电平转换电路的工作状态控制电压跟随单元与基准电压之间的通断。

20、与现有技术相比，根据本发明实施例的电平转换电路及电平转换方法，具有面积小、功耗低、输入驱动友好的特点；面向高速应用具有响应速度快、静态功耗低的特点；能够持续输出高线性度的输出电压；同时，使用正温度系数的电流为该电平转换电路提供偏置，减小温度变化对开关管导通能力的影响，能够实现较为恒定的导通阻抗，提高开关精度，减小开关管的设计难度以及降低成本。

技术特征：

1.一种电平转换电路，其特征在于，所述电平转换电路包括：

2.如权利要求1所述的电平转换电路，其特征在于，所述电平转换电路还包括具有第一端和第二端的刷新控制单元，所述刷新控制单元的第一端与电压跟随单元的控制端相连，所述刷新控制单元的第二端与电压跟随单元的输出端相连。

3.如权利要求2所述的电平转换电路，其特征在于，所述刷新控制单元包括电容。

4.如权利要求1所述的电平转换电路，其特征在于，所述电平转换电路还包括与偏置控制单元的输入端相连的恒定跨导电流源偏置电路，所述恒定跨导电流源偏置电路用于提供偏置电流。

5.如权利要求4所述的电平转换电路，其特征在于，所述恒定跨导电流源偏置电路包括第一电流镜电路、第二电流镜电路和第一电阻，所述第一电流镜电路与第二电流镜电路以及偏置控制单元的输入端相连，所述第二电流镜电路与第一电阻相连以在第一电阻上产生偏置电流。

6.如权利要求1所述的电平转换电路，其特征在于，所述偏置控制单元包括第一mos管、第一开关和第二开关，所述第一mos管的栅极与第一开关的第一端相连，所述第一开关的第二端用于接收偏置电压，所述第二开关的第一端与第一mos管的源极相连，所述第二开关的第二端与第一mos管的栅极相连。

7.如权利要求1所述的电平转换电路，其特征在于，所述电压跟随单元包括第二mos管和负载控制单元，所述第二mos管的栅极用于接收输入电压，所述第二mos管的源极用于产生输出电压，所述第二mos管的漏极与负载控制单元相连，负载控制单元用于提供静态工作点。

8.如权利要求7所述的电平转换电路，其特征在于，所述负载控制单元包括第三mos管，所述第三mos管的栅极和漏极相连且与第二mos管的漏极相连，所述第三mos管的源极与基准电压相连；或者

9.如权利要求1所述的电平转换电路，其特征在于，所述输出控制单元包括第六开关，所述第六开关的第一端与电压跟随单元的输出端相连，所述第六开关的第二端与基准电压相连。

10.一种电平转换方法，其特征在于，基于如权利要求1～9任一项所述的电平转换电路，所述电平转换方法包括：

11.如权利要求10所述的电平转换方法，其特征在于，所述电平转换方法还包括：

技术总结
本发明公开了一种电平转换电路及电平转换方法，电平转换电路包括：偏置控制单元、电压跟随单元以及输出控制单元。偏置控制单元接收偏置电压、输出偏置电流；电压跟随单元接收输入电压、产生输出电压；输出控制单元控制电压跟随单元的输出端与基准电压之间的通断。根据本发明的电平转换电路及电平转换方法，具有面积小、功耗低的特点；面向高速应用具有响应速度快、静态功耗低的特点；能够持续输出高线性度的控制信号；同时，使用正温度系数的电流为该电平转换电路提供偏置，减小温度变化对开关管导通能力的影响，能够实现较为恒定的导通阻抗，提高开关精度，减小开关管的设计难度以及降低成本。

技术研发人员：杨泽坤,张睿,曹骁飞
受保护的技术使用者：思瑞浦微电子科技（上海）有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15