[發明專利]對電容失配和采樣信號共模不敏感的2倍開關電容放大器

有效

• 申請號: 201210094316.2
• 申請日: 2012-03-29
• 公開（公告）號: CN102624337A
• 公開（公告）日: 2012-08-01
• 發明（設計）人: 姚素英;徐新楠;徐江濤;高靜;史再峰;高岑;聶凱明
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: H03F1/30
• 分類號: H03F1/30;H03F3/187
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 劉國威

技術領域

本發明涉及數模混合集成電路設計領域，尤其涉及開關電容放大器的設計，具體講，對電容失配和采樣信號共模不敏感的2倍開關電容放大器。

背景技術

在一些模擬電路中，如模數轉換，通常需要進行精確的2倍放大。使用開關電容放大器進行放大是比較常見的方法。最常見到的2倍開關電容放大器如附圖1所示。在采樣階段，將電容C1、C2充電到Vin+-Vcom，將電容C3、C4充電到Vin--Vcom。運放的輸入輸出端短接到電位Vcom。在放大階段將C2、C3的下極板短接，將C1的下極板接到運放的負輸出端，將C4的下極板接到運放的正輸出端。由電荷守恒方程，C2、C3中的電荷將導入到C1、C4中，最后在輸出端的放大倍數為：

ΔVout=ΔVin(1+C2C3C2+C3·C1+C4C1C4)]]>

如果C1、C2、C3、C4容值相等，則放大倍數為2倍。但是，受工藝影響，一旦電容存出現失配，則放大倍數會產生偏差。

現有解決方案原理如附圖2所示。在采樣階段將電容C1、C2充電到Vin+-Vcom，將電容C3、C4充電到Vin--Vcom。在放大階段將C1、C2串聯在運放的正輸入端和負輸出端，同理，C3、C4串聯在負輸入端和正輸出端，來避免電容失配的影響。有電荷守恒方程，放大倍數為：

ΔVout＝2ΔVin

這種結構對電容的失配不敏感，但是當采樣信號共模變化較大，甚至不是差分信號時，要求運放要有很大的輸入共模承受范圍，否則會導致運放不能正常工作，進而影響整個放大電路的工作。

發明內容

本發明旨在解決克服現有技術的不足，消除開關電容放大器結構中電容失配對放大倍數的影響；調整電路結構，使運放工作在穩定的共模電壓下，消除對采樣信號共模電平的要求。為達到上述目的，本發明采取的技術方案是，對電容失配和采樣信號共模不敏感的2倍開關電容放大器，電容放大器結構是：由4個電容C₁₁、C₁₂、C₂₁、C₂₂及運放構成，在采樣階段：電容C₁₁、電容C₂₁相連，電容C₁₁另一端連接運放的負輸出端，同時接運放輸出共模電壓Vocom，電容C₂₁另一端連接運放的正輸入端，電容C₁₁、電容C₂₁連接點接正差分信號；電容C₁₂、電容C₂₂相連，電容C₁₂另一端連接運放的正輸出端，同時接運放輸出共模電壓Vocom，電容C₂₂另一端連接運放的負輸入端，電容C₁₂、電容C₂₂連接點接負差分信號；在放大階段：電容C₂₁與電容C₁₂串聯后接到運放正輸入端與負輸出端之間，電容C₁₁與電容C₂₂串聯后接到運放負輸入端與正輸出端之間。