[發明專利]一種高速高線性度柵壓自舉開關電路

有效

• 申請號: 202011504210.6
• 申請日: 2020-12-18
• 公開（公告）號: CN112383292B
• 公開（公告）日: 2023-07-28
• 發明（設計）人: 魏榕山;魏聰;陳楚;林金暉
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: H03K17/041
• 分類號: H03K17/041;H03K17/687
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 陳明鑫;蔡學俊

本發明涉及一種高速高線性度柵壓自舉開關電路。與傳統的柵壓自舉開關電路相比而言，有效減少了采樣輸入管的柵極寄生電容，并且加入負壓自舉電容C2設計，有效提高了柵壓自舉采樣開關采樣的線性度和速度。該發明在高速高線性度模數轉換器中擁有巨大的應用前景。

技術領域

本發明涉及一種高速高線性度柵壓自舉開關電路。

背景技術

隨著模數轉換器的發展，模數轉換器能夠實現的有效精度越來越高，例如數字音頻等應用，他們要求高線性度模數轉換器。采樣/保持電路作為大部分模數轉換器的第一個模塊直接對輸入信號進行處理，因此采樣開關的線性度直接影響到整個模數轉換器的性能。

采樣開關一般可以單個MOS管或者CMOS管組成，盡管CMOS管可以有效降低導通電阻隨輸入電壓的變化量，但是它的導通電阻與輸入信號仍然是有關的，這導致了電壓采樣出現非線性。解決非線性常用的辦法是使用柵壓自舉開關電路，使得柵源電壓與輸入電壓不相關，從而提高采樣線性度和速度；但是傳統的采樣開關由于速度和線性度往往比較低，不能滿足許多高性能的應用，為了解決線性度和速度不高的缺點，研究學者們致力于研究高線性度柵壓自舉開關電路設計。

發明內容

本發明的目的在于提供一種高速高線性度柵壓自舉開關電路，與傳統的柵壓自舉開關對比，在M3開關管的柵極加入負電壓自舉電容C2，使得M3的導通電阻更小，提高了線性度和采樣速度。

為實現上述目的，本發明的技術方案是：一種高速高線性度柵壓自舉開關電路，包括包括晶體管M1、M2、M3、M4、M5、MN6、MP6、M7、M8、M9、M10、M11、M12，電容C1、C2；M1的源極、M4的源極、M7的源極、M9的柵極連接至電源電位，M1的柵極與M3的漏極、M9的源極、M11的柵極、M12的柵極相連接，M1的漏極與M3的源極、C1的一端相連接，M2的漏極與C1的另一端、M11的源極相連接，M2的柵極、M10的柵極連接時鐘信號CLKB，M2的源極、M8的源極、M10的漏極連接至地電位，M3的柵極與M4的漏極、M5的漏極、MN6的柵極相連接，M4的柵極、M5的柵極、MP6的柵極、M7的柵極、M8的柵極連接至與時鐘信號CLKB反相的時鐘信號CLK，M5的源極與MN6的漏極、MP6的源極、C2的一端連接，M7的漏極與C2的另一端、M8的漏極相連接，M9的漏極與M10的源極相連接，M11的漏極與MN6的源極、MP6的漏極、M12的源極相連接作為所述高速高線性度柵壓自舉開關電路的輸入端，M12的漏極作為所述高速高線性度柵壓自舉開關電路的輸出端。

在本發明一實施例中，所述高速高線性度柵壓自舉開關電路的控制方式如下：

在給定時鐘信號CLK和CLKB的情況下，模擬輸入信號VIN通過所述高速高線性度柵壓自舉開關電路的輸入端進行采樣；CLK為低電平，CLKB為高電平時，所述高速高線性度柵壓自舉開關電路處于保持狀態，反之，所述高速高線性度柵壓自舉開關電路處于采樣狀態；

在保持狀態時，M1、M2、M4、MN6、MP6、M7、M9、M10?導通，C1兩端的電壓被充電到電源電位和地電位；C2兩端的電壓被充電到輸入電壓電位和電源電位；M3，M5、M8、M11、M12關閉，所述高速高線性度柵壓自舉開關電路輸出電壓VOUT保持不變；

在采樣狀態時，?M1、M2、M4、MN6、MP6、M7、M9、M10關閉，M3，M5、M8、M11、M12導通，C1對M12的柵極進行充電，所述高速高線性度柵壓自舉開關電路輸出電壓VOUT隨輸入信號VIN的變化而變化。

相較于現有技術，本發明具有以下有益效果：本發明一種高速高線性度柵壓自舉開關電路，與傳統的柵壓自舉開關電路相比而言，有效減少了采樣輸入管的柵極寄生電容，并且加入負壓自舉電容C2設計，有效提高了柵壓自舉采樣開關采樣的線性度和速度。本發明在高速高線性度模數轉換器中擁有巨大的應用前景。

附圖說明

圖1為本發明高速高線性度柵壓自舉開關電路圖。

具體實施方式