[發明專利]一種基于相關雙采樣的偽差分結構微弱電流積分電路

有效

• 申請號: 202010298601.0
• 申請日: 2020-04-16
• 公開（公告）號: CN111510079B
• 公開（公告）日: 2022-10-04
• 發明（設計）人: 朱磊;賀林;郭宇鋒;蔡志匡
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學;南京郵電大學南通研究院有限公司
• 主分類號: H03F1/26
• 分類號: H03F1/26;H03F3/45;G01R1/30;G01R19/00
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 彭雄

本發明公開了一種基于相關雙采樣的偽差分結構微弱電流積分電路，包括一個帶輸入共模反饋的電路的差分放大器A₁、一個寄生等效電容C_p、一個啞電容C_dum、兩個對稱的輸入共模反饋電容、兩個對稱的反饋電容、兩個對稱的自歸零電容。本發明采用相關雙采樣電路將輸入電流信號轉換成保持電容上的電壓，通過自歸零電容存儲放大器的失調和低頻噪聲信息。運用偽差分結構的電路來減少MOS開關工作時的電荷注入和時鐘饋通效應。引入輸入共模反饋電路來抑制放大器A1輸入端的共模波動，減小因共模?差模變換導致的誤差。

技術領域

本發明設計一種CMOS集成電路，具體涉及一種基于相關雙采樣的偽差分結構微弱電流積分電路。

背景技術

在半導體微弱電流檢測時，需要對亞pA級的電流進行檢測。電路的噪聲主要來自于以下兩個方面。一是輸入信號自身的噪聲，在微弱電流信號中往往會夾帶這樣或者那樣的噪聲。同時，放大電路自身也會存在噪聲，例如低頻的1/f噪聲。并且由于器件本身的匹配問題，放大電路還會存在著失調電壓。

采用相關雙采樣技術(correlated double sampling,CDS)技術來消除低頻噪聲和放大器的失調。相關雙采樣電路通過復位和積分兩個階段，對采樣電容進行充放電，得到信號電平與復位電平的差值，用自歸零電容(CAZ)存儲放大器的失調和低頻噪聲。

但是由于電荷注入和時鐘饋通效應，電源電壓波動將引入輸出波動。并且為了增加電路的抗干擾能力，電路還需要足夠大的共模抑制比。同時，電路還需要抑制后級放大器引入的噪聲。

發明內容

發明目的：為了克服現有技術中存在的不足，本發明提供一種基于相關雙采樣的偽差分結構微弱電流積分電路，本發明首先在清零階段，電路中的電容連接復位電平信號，對電容上的電荷進行清零；其次自歸零階段利用自歸零電容存儲放大器的失調和低頻噪聲信息；放大階段電流通過閉合的開關一S₁,開關六S₆送入放大器，對信號進行放大，本發明可以有效避免電荷注入和時鐘饋通效應，抗干擾能力強的微弱電流積分電路。將電荷積分器設計為偽差分結構來避免MOS開關工作時存在的電荷注入和時鐘饋通效應。通過引入輸入共模反饋電路，來獲得較好的共模抑制比和電源抑制比。

技術方案：為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種基于相關雙采樣的偽差分結構微弱電流積分電路，包括帶輸入共模反饋電路的差分放大器A₁、寄生等效電容C_p、啞電容C_dum、輸入共模反饋電容一C_ifb1、輸入共模反饋電容二C_ifb2、反饋電容一C_f1、反饋電容二C_f2、自歸零電容一C_AZ1、自歸零電容二C_AZ2、負載電容一C_L1、負載電容二C_L2、差分保持電容一C_H1、差分保持電容二C_H2、開關一S₁、開關二S₂、開關三S₃、開關四S₄、開關五S₅、開關六S₆、開關七S₇、開關八S₈、開關九S₉、開關十S₁₀，其中：

寄生等效電容C_p的第一端分別接輸入電流信號和開關一S₁的第一端。