專利名稱：自舉采樣電路的制作方法
技術領域：
本發明是關于信號采集電路領域，特別是關于一種采用晶體管作為采樣開關的自 舉采樣電路。
背景技術：
在模擬信號轉換數字信號的電路中，對模擬信號進行采樣是實現數字化的前提。 在現有技術中，通常是采用晶體管作為采樣開關，通過包括充電電容的控制電路控制采樣 開關的開啟實現采樣。中國專利第02131732. 1號即公開了一種使用晶體管作為采樣開關的采樣電路。 如該02131732. 1號專利圖2中所示，開關SWl受時鐘信號CK的控制，當時鐘信號CK為1 時，開關SWl閉合，使得PMOS管柵極G點的電位為預置的2v，由于柵極的電壓為2v，此時無 論輸入電壓是多少，PMOS管均不導通。當時鐘信號CK為0時，電容Cl 一端節點nl處的電 位由原來的5v降為0v，由于電容Cl沒有放電通路，因此電容Cl兩端電壓不能突變，使得 PMOS管柵極G點的電位由2v降至-3v，此時PMOS管導通，輸出信號Vo = Vin，完成對模擬 信號的采樣。在PMOS管在導通時，其柵極電壓為恒定的-3v，而源極上的電壓為Vin，則柵極與 源極的電位差為(-3-Vin)，該電位差是隨輸入信號電壓變化而變化的，因為PMOS管的導通 電阻與柵源極之間的電位差有關，因此圖2中采樣開關PMOS管的導通電阻值是隨輸入電壓 變化而變化的，從而導致該采樣電路輸出的采樣信號Vo的線性度差。為提高采樣的線性度，美國專利公開第7，397，284號揭示了一種自舉采樣電路， 如該7，397，284號專利圖2所示，該采樣電路中當時鐘信號Φ為低電平時，晶體管Μ12導 通，節點A接地，而節點B變為高電平，晶體管Μ8關斷，則采樣開關Mll關斷，此時充電電容 兩端的電壓差為Vdd。當時鐘信號Φ為高電平時，晶體管Μ12關閉，使得A點的電位升高為 輸入信號電壓Vs，而節點B的電位變為低電平，晶體管M8導通，由于充電電容沒有放電回 路，則使的節點G即采樣開關Mll的柵極電壓上升為Vdd+Vs，而采樣開關源極的電壓為輸入 信號電壓Vs，則采樣開關的柵極電壓與源極電壓的電壓差為Vdd+Vs-Vs = Vdd0為充電電 容的電壓值，是一個恒定值，則采樣開關的導通電阻也成為恒定值，能夠實現采樣信號的較 高線性度。但美國專利公開第7，397，284號所揭示的采樣電路，采用的晶體管數量較多，整 個電路的功耗會較大，而且對于集成電路來講占用的電路面積就較大，相應地成本也較高。
發明內容本發明的目的在于提供一種元件數量少，電路功耗低的自舉采樣電路。為達成前述目的，本發明一種自舉采樣電路，其包括晶體管采樣開關，采樣開關的 源極輸入欲采樣的輸入信號，采樣開關的漏極輸出采樣后的輸出信號，該采樣開關的柵極 連接于一個自舉電路，由自舉電路驅動采樣開關開啟，其中自舉電路包括
充電電容，其包括第一端與第二端；第一晶體管，其柵極連接于第一時鐘信號，源極連接于電源信號，漏極連接于電路 節 點；
第二晶體管，其源極連接于電源信號、漏極連接于充電電容的第一端、柵極連接于 前述電路節點；第三晶體管，其柵極連接于第二時鐘信號，源極接地，漏極連接于充電電容的第二
端；O第四晶體管，其柵極連接于第一時鐘信號，源極連接于前述電路節點，漏極連接于 充電電容的第二端；第五晶體管，其柵極連接于前述電路節點，漏極連接于第一時鐘信號、源極連接于 采樣開關的柵極；第六晶體管，其柵極連接于采樣開關的柵極，源極連接于采樣信號輸入端，漏極連 接于充電電容的第二端；第七晶體管，其柵極連接于前述電路節點，源極連接于充電電容的第一端，漏極連 接于采樣開關的柵極。根據本發明的一實施例，前述第一晶體管與第七晶體管為PMOS場效應晶體管。根據本發明的一實施例，前述第二晶體管、第三晶體管、第四晶體管、第五晶體管 以及第六晶體管為NMOS場效應晶體管。根據本發明的一實施例，前述第一時鐘信號與第二時鐘信號為互為反向的采樣時
鐘信號。為達成前述目的，根據本發明的一實施例，本發明一種自舉采樣電路，其包括晶體 管采樣開關，采樣開關的源極輸入欲采樣的輸入信號，采樣開關的漏極輸出采樣后的輸出 信號，該采樣開關的柵極連接于一個自舉電路，由自舉電路驅動采樣開關開啟，該自舉電路 包括電容充電電路以及采樣開關啟動電路，其中電容充電電路在第一時鐘信號時對充電電 容充電，在第二時鐘信號時采樣開關啟動電路啟動采樣開關，采樣開關的柵極通過采樣開 關啟動電路連接于充電電容的第一端，采樣開關的源極連接于采樣信號輸入端并通過采樣 開關啟動電路連接于充電電容的第二端，則采樣開關的柵極與源極的壓差為充電電容的充 電電壓，使采樣開關導通電阻為恒定值，實現高線性度采樣。根據本發明的一實施例，電容充電電路包括充電電容，其包括第一端與第二端；第一晶體管，其柵極連接于第一時鐘信號，源極連接于電源信號，漏極連接于電路 節 點。 第二晶體管，其源極連接于電源信號、漏極連接于充電電容的第一端、柵極連接于 前述電路節點；第三晶體管，其柵極連接于第二時鐘信號，源極接地，漏極連接于充電電容的第二端。根據本發明的一實施例，采樣開關啟動電路包括第四晶體管，其柵極連接于第一時鐘信號，源極連接于前述電路節點，漏極連接于 充電電容的第二端；
第五晶體管，其柵極連接于前述電路節點，漏極連接于第一時鐘信號、源極連接于 采樣開關的柵極；第六晶體管，其柵極連接于采樣開關的柵極，源極連接于采樣信號輸入端，漏極連 接于充電電容的第二端；第七晶體管，其柵極連接于前述電路節點，源極連接于充電電容的第一端，漏極連 接于采樣開關的柵極。根據本發明的一實施例，前述第一晶體管為PMOS場效應晶體管，前述第二晶體管 及第三晶體管為NMOS場效應晶體管。根據本發明的一實施例，前述第四晶體管、第五晶體管以及第六晶體管為NMOS場 效應晶體管，前述第七晶體管為PMOS場效應晶體管。根據本發明的一實施例，前述第一時鐘信號與第二時鐘信號為互為反向的采樣時
鐘信號。與現有技術的自舉采樣電路相比，本發明的自舉采樣電路使用的元器件數量少， 則整個電路的功耗比現技術的電路功耗低，整個電路占用的電路面積較小，成本較低。關于本發明的其他目的，特征以及優點，下面將結合附圖在具體實施方式
中詳細 描述。
接下來的具體實施方式
、后面的權利要求以及附圖將有助于了解本發明的具體特 征、各實施例以及優點，其中圖1是本發明自舉采樣電路的電路圖。
具體實施方式請參閱圖1所示，其現實本發明自舉采樣電路的電路結構圖。如圖所示，本發明自 舉采樣電路包括采樣開關SW及自舉電路。在本實施方式中該采樣開關SW為NMOS場效應晶體管，其柵極連接于前述自舉電 路，由自舉電路控制該采樣開關的開啟。采樣開關SW的源極連接于欲采集的輸入信號VIN， 漏極作為采樣信號輸出端輸出采樣信號V0UT。如圖所示，該自舉電路包括電容充電電路以及采樣開關啟動電路。其中電容充電電路包括充電電容C、第一晶體管PM1，第二晶體管匪2以及第三晶 體管NM3。在本實施例中，第一晶體管PMl為PMOS場效應晶體管，其柵極連接于第一時鐘信 號Φ，源極連接于電源信號VDD，漏極連接于電路節點A。第二晶體管匪2為NMOS場效應晶 體管，其漏極連接于電源信號VDD、源極連接于充電電容C的第一端Ρ1、柵極連接于前述電 路節點Α。第三晶體管匪3為NMOS場效應晶體管，其柵極連接于第二時鐘信號百，源極接 地，漏極連接于充電電容的第二端Ρ2。采樣開關開啟電路包括第四晶體管ΝΜ4、第五晶體管匪5、第六晶體管ΝΜ6以及第 七晶體管ΡΜ7。在本實施方式中，第四晶體管ΝΜ4為NMOS場效應晶體管，其柵極連接于第一時鐘信號Φ，漏極連接于前述電路節點A，源極連接于充電電容C的第二端P2。第五晶體管匪5 為NMOS場效應晶體管，其柵極連接于前述電路節點A，漏極連接于第一時鐘信號Φ、源極連 接于采樣開關SW的柵極。第六晶體管ΝΜ6為NMOS場效應晶體管，其柵極連接于采樣開關 Sff的柵極，漏極連接于采樣信號輸入端VIN，源極連接于充電電容C的第二端Ρ2。第七晶體 管ΡΜ7為PMOS場效應晶體管，其柵極連接于前述電路節點Α，源極連接于充電電容C的第一 端Ρ1，漏極連接于采樣開關SW的柵極。在前述實施方式中，前述第一時鐘信號Φ與第二時鐘信號石是互為反向的采樣 時鐘信號。當第一時鐘信號Φ =0時，第二時鐘信號I= 1，電容充電電路的第一晶體管PMl 的柵極連接于第一時鐘信號，由于其為PMOS場效應管，則第一晶體管PMl導通，第一晶體管 PMl導通之后則將電路節點A的電位置為“1”。由于第二晶體管匪2接于電路節點Α，在電 路節點A的電位變成“1”時，第二晶體管匪2導通，第二晶體管匪2導通則使充電電容C的 第一端Pl連接至電源信號VDD。第三晶體管匪3的柵極連接于第二時鐘信號，此時第二時 鐘信號為1，則第三晶體管匪3導通，將充電電容C的第二端Ρ2接地。則此時充電電容C兩 端的電壓差為VDD-O = VDD。此時由于采樣開關啟動電路的第四晶體管ΝΜ4的柵極連接于第一時鐘信號，其為 NMOS場效應管，則第四晶體管ΝΜ4關閉。而第五晶體管匪5的柵極也連接于前述電路節點 Α，則第五晶體管匪5導通，使得采樣開關SW的柵極連接于第一時鐘信號，此時第一時鐘信 號為0，則采樣開關SW被關斷，此時無法進行采樣。
當第一時鐘信號Φ = 1時，第二時鐘信號i = 0，此時電容充電電路的第一晶體 管PMl關斷，第三晶體管匪3也關斷。而采樣開關啟動電路的第四晶體管NM4開啟，使得電 路節點A的電位約等于充電電容第二端P2的電位，即約等于接地電位0，則此時第二晶體 管匪2關斷，第五晶體管匪5關斷。而采樣開關啟動電路的第七晶體管PM7其柵極連接于 電路節點A，而此時電路節點A的電位為接地電位0，而且第七晶體管PM7為PMOS場效應晶 體管，因此第七晶體管PM7導通，使得采樣開關SW柵極的電位上升為充電電容第一端Pl的 電位VDD，由于第六晶體管NM6的柵極連接于采樣開關SW的柵極，則第六晶體管NM6柵極的 電位此時也為VDD，使得第六晶體管NM6導通。由于第六晶體管NM6的漏極連接于輸入信號 VIN，第六晶體管NM6導通則使的充電電容第二端P2的電位變為VIN，而充電電容C由于沒 有放電回路，則充電電容第一端Pl的電位上升為VDD+VIN，由于此時第七晶體管PM7導通， 則采樣開關SW柵極電壓變為VDD+VIN。此時采樣開關導通，可以進行采樣。由于采樣開關 SW柵極的電壓為VDD+VIN，而采樣開關源極的電壓為VIN，則采樣開關柵極與源極的電壓差 為VDD+VIN-VIN = VDD,即為恒定的常量。由于采樣開關的導通電阻取決于采樣開關的柵極 和源極壓差，則采樣開關的導通電阻也為恒定值，則輸出的采樣信號的線性度較高。本發明的自舉采樣電路使用的元器件數量少，則整個電路的功耗比現技術的電路 功耗低，整個電路占用的電路面積較小，成本較低。上述說明已經充分揭露了本發明的具體實施方式
。需要指出的是，熟悉該領域的 技術人員對本發明的具體實施方式
所做的任何改動均不脫離本發明的權利要求書的范圍。 相應地，本發明的權利要求的范圍也并不僅僅局限于前述具體實施方式
。
權利要求
1.一種自舉采樣電路，其特征在于其包括晶體管采樣開關，采樣開關的源極輸入欲 采樣的輸入信號，采樣開關的漏極輸出采樣后的輸出信號，該采樣開關的柵極連接于一個 自舉電路，由自舉電路驅動采樣開關開啟，其中該自舉電路包括充電電容，其包括第一端與第二端；第一晶體管，其柵極連接于第一時鐘信號，源極連接于電源信號，漏極連接于一個電路 節占.I— /、、、 第二晶體管，其漏極連接于電源信號、源極連接于前述充電電容的第一端、柵極連接于 前述電路節點；第三晶體管，其柵極連接于第二時鐘信號，源極接地，漏極連接于前述充電電容的第二端；O第四晶體管，其柵極連接于第一時鐘信號，漏極連接于前述電路節點，源極連接于前述 充電電容的第二端；第五晶體管，其柵極連接于前述電路節點，漏極連接于第一時鐘信號、源極連接于前述 采樣開關的柵極；第六晶體管，其柵極連接于采樣開關的柵極，漏極連接于采樣信號輸入端，源極連接于 前述充電電容的第二端；第七晶體管，其柵極連接于前述電路節點，源極連接于前述充電電容的第一端，漏極連 接于前述采樣開關的柵極。
2.如權利要求1所述的自舉采樣電路，其特征在于前述第一晶體管與第七晶體管為 PMOS場效應晶體管。
3.如權利要求1所述的自舉采樣電路，其特征在于前述第二晶體管、第三晶體管、第 四晶體管、第五晶體管以及第六晶體管為NMOS場效應晶體管。
4.如權利要求1所述的自舉采樣電路，其特征在于前述第一時鐘信號與第二時鐘信 號為互為反向的采樣時鐘信號。
5.一種自舉采樣電路，其特征在于其包括晶體管采樣開關，采樣開關的源極輸入欲 采樣的輸入信號，采樣開關的漏極輸出采樣后的輸出信號，該采樣開關的柵極連接于一個 自舉電路，由自舉電路驅動采樣開關開啟，該自舉電路包括電容充電電路以及采樣開關啟 動電路，其中電容充電電路在第一時鐘信號時對充電電容充電，在第二時鐘信號時采樣開 關啟動電路啟動采樣開關，采樣開關的柵極通過采樣開關啟動電路連接于充電電容的第一 端，采樣開關的源極連接于采樣信號輸入端并通過采樣開關啟動電路連接于充電電容的第 二端，則采樣開關的柵極與源極的壓差為充電電容的充電電壓，使采樣開關導通電阻為恒 定值，實現高線性度采樣。
6.如權利要求5所述的自舉采樣電路，其特征在于前述電容充電電路包括 充電電容，其包括第一端與第二端；第一晶體管，其柵極連接于第一時鐘信號，源極連接于電源信號，漏極連接于電路節占.^ w\ 第二晶體管，其漏極連接于電源信號、源極連接于前述充電電容的第一端、柵極連接于 前述電路節點；第三晶體管，其柵極連接于第二時鐘信號，源極接地，漏極連接于充電電容的第二端。
7.如權利要求5所述的自舉采樣電路，其特征在于前述采樣開關啟動電路包括第四晶體管，其柵極連接于第一時鐘信號，漏極連接于前述電路節點，源極連接于前述 充電電容的第二端；第五晶體管，其柵極連接于前述電路節點，漏極連接于第一時鐘信號、源極連接于前述 采樣開關的柵極；第六晶體管，其柵極連接于前述采樣開關的柵極，漏極連接于采樣信號輸入端，源極連 接于前述充電電容的第二端；第七晶體管，其柵極連接于前述電路節點，源極連接于前述充電電容的第一端，漏極連 接于前述采樣開關的柵極。
8.如權利要求6所述的自舉采樣電路，其特征在于前述第一晶體管為PMOS場效應晶 體管，前述第二晶體管及第三晶體管為NMOS場效應晶體管。
9.如權利要求7所述的自舉采樣電路，其特征在于前述第四晶體管、第五晶體管以及 第六晶體管為NMOS場效應晶體管，前述第七晶體管為PMOS場效應晶體管。
10.如權利要求5所述的自舉采樣電路，其特征在于前述第一時鐘信號與第二時鐘信 號為互為反向的采樣時鐘信號。
全文摘要
本發明提供一種自舉采樣電路，其包括晶體管采樣開關，采樣開關的源極輸入欲采樣的輸入信號，采樣開關的漏極輸出采樣后的輸出信號，該采樣開關的柵極連接于一個自舉電路，由自舉電路驅動采樣開關開啟，該自舉電路包括電容充電電路以及采樣開關啟動電路，其中電容充電電路在第一時鐘信號時對充電電容充電，在第二時鐘信號時采樣開關啟動電路啟動采樣開關，采樣開關的柵極通過采樣開關啟動電路連接于充電電容的第一端，采樣開關的源極連接于采樣信號輸入端并通過采樣開關啟動電路連接于充電電容的第二端，則采樣開關的柵極與源極的壓差為充電電容的充電電壓，使采樣開關導通電阻為恒定值，實現高線性度采樣。
文檔編號H03K17/687GK102098034SQ20091024251
公開日2011年6月15日 申請日期2009年12月15日 優先權日2009年12月15日
發明者龔川 申請人:北京中星微電子有限公司