一種翻轉式采樣保持電路的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及電子電路技術領域，具體說，是涉及一種翻轉式采樣保持電路。
【背景技術】
[0002]高精度模數轉換器(ADC)在數字電視、圖像處理和無線通信等方面都有著廣泛的應用。高精度ADC要求采樣保持電路(SHA)有足夠的速度與精度，SHA是ADC的關鍵模塊之一，它的性能制約著高精度ADC的整體性能。在ADC的采樣保持電路中，采用的結構主要有兩種:電荷分配式和翻轉式。現有的翻轉式采樣保持電路雖然較電荷分配式采樣保持電路具有更小的面積、更小的功耗以及更高的信噪比，然而，在不影響高精度ADC的整體性能的情況下，實現更小的面積、更小的功耗以及更高的信噪比是本領域技術人員不斷努力和研究的方向。
【實用新型內容】
[0003]針對現有技術存在的上述問題和需求，本實用新型的目的是提供一種用小面積和低功耗實現高速度與高信噪比、且不影響高精度ADC整體性能的翻轉式采樣保持電路。
[0004]為實現上述目的，本實用新型采用如下技術方案:
[0005]一種翻轉式采樣保持電路，包括:運算放大器、采樣電容、采樣時鐘、保持時鐘及四個NMOS開關管，所述采樣電容與所述運算放大器的反相輸入端相連接，其中第一 NMOS開關管串接在信號輸入端與所述采樣電容之間，第二 NMOS開關管串接在所述運算放大器的反相輸入端與地之間，第三NMOS開關管串接在所述第一 NMOS開關管的輸出端與所述運算放大器的輸出端之間，第四NMOS開關管串接在所述運算放大器的輸出端與地之間；且所述第一NMOS開關管的柵極、所述第二 NMOS開關管的柵極及所述第四NMOS開關管的柵極均與所述采樣時鐘相連接，所述第三NMOS開關管的柵極與所述保持時鐘相連接。
[0006]作為一種實施方式，所述采樣時鐘與所述保持時鐘互為兩相非交疊時鐘，在所述采樣時鐘為高電平時，所述保持時鐘為低電平；在所述保持時鐘為高電平時，所述采樣時鐘為低電平。
[0007]作為一種實施方式，所述兩相非交疊時鐘由邏輯門電路組成。
[0008]作為一種實施方式，所述第一 NMOS開關管的源極與所述信號輸入端相連接，所述第一 NMOS開關管的漏極與所述采樣電容相連接；或者，所述第一 NMOS開關管的源極與所述采樣電容相連接，所述第一 NMOS開關管的漏極與所述信號輸入端相連接。
[0009]作為一種實施方式，所述第二 NMOS開關管的源極與所述運算放大器的反相輸入端相連接，所述第二NMOS開關管的漏極接地；或者，所述第二 NMOS開關管的源極接地，所述第二 NMOS開關管的漏極與所述運算放大器的反相輸入端相連接。
[0010]作為一種實施方式，所述第三NMOS開關管的源極與所述第一 NMOS開關管的輸出端相連接，所述第三NMOS開關管的漏極與所述運算放大器的輸出端相連接；或者，所述第三NMOS開關管的源極與所述運算放大器的輸出端相連接，所述第三NMOS開關管的漏極與所述第一 NMOS開關管的輸出端相連接。
[0011]作為一種實施方式，所述第四NMOS開關管的源極與所述運算放大器的輸出端相連接，所述第四NMOS開關管的漏極接地；或者，所述第四NMOS開關管的源極接地，所述第四NMOS開關管的漏極與所述運算放大器的輸出端相連接。
[0012]相較于現有技術，本實用新型的有益技術效果在于:
[0013]本實用新型提供的一種翻轉式采樣保持電路，不僅電路結構簡單、芯片面積小，而且具有速度快、信噪比高、功耗低、精度高等優點，可適用于高精度開關電容模數轉換器，且不影響高精度ADC的整體性能，具有實用價值。
【附圖說明】
[0014]圖1為本實用新型提供的一種翻轉式采樣保持電路的結構示意圖；
[0015]圖2為本實用新型提供的非交疊時鐘產生電路的結構示意圖；
[0016]圖3為本實用新型提供的采樣時鐘與保持時鐘的輸出波形圖。
【具體實施方式】
[0017]以下將結合附圖對本實用新型的技術方案做進一步清楚、完整地描述。
[0018]如圖1所示:本實施例提供的一種翻轉式采樣保持電路，包括運算放大器A，采樣電容C、四個NMOS開關管(S1、S2、S3、S4)以及采樣時鐘Pl和保持時鐘P2。所述采樣電容C與所述運算放大器A的反相輸入端相連接，第一 NMOS開關管SI串接在信號輸入端Vi與采樣電容C之間，第二 NMOS開關管S2串接在運算放大器A的反相輸入端與地之間，第三NMOS開關管S3串接在第一 NMOS開關管SI的輸出端與運算放大器A的輸出端之間，第四NMOS開關管S4串接在運算放大器A的輸出端與地之間；且第一 NMOS開關管SI的柵極、第二NMOS開關管S2的柵極、第四NMOS開關管S4的柵極均與采樣時鐘Pl相連接，第三NMOS開關管S3的柵極與保持時鐘P2相連接。
[0019]在本實用新型中，四個NMOS開關管的源極和漏極為串接在兩個部件之間，兩極的串接關系可互換，本實用新型對此不做限制。例如:
[0020]與所述信號輸入端V1相連接的可以為第一 NMOS開關管SI的源極，也可以為第一NMOS開關管SI的漏極；與其相對應的是:與所述采樣電容C相連接的為第一 NMOS開關管的漏極，或者是所述第一 NMOS開關管的源極。即:
[0021]當所述第一 NMOS開關管SI的源極與所述信號輸入端1相連接，則所述第一 NMOS開關管SI的漏極與所述采樣電容C相連接；或者，當所述第一 NMOS開關管SI的源極與所述采樣電容C相連接，則所述第一 NMOS開關管SI的漏極與所述信號輸入端1相連接。
[0022]當所述第二 NMOS開關管S2的源極與所述運算放大器A的反相輸入端相連接，則所述第二 NMOS開關管S2的漏極接地；或者，當所述第二 NMOS開關管S2的源極接地，則所述第二 NMOS開關管S2的漏極與所述運算放大器A的反相輸入端相連接。
[0023]當所述第三NMOS開關管S3的源極與所述第一 NMOS開關管SI的輸出端相連接，則所述第三NMOS開關管S3的漏極與所述運算放大器A的輸出端相連接；或者，當所述第三NMOS開關管S3的源極與所述運算放大器A的輸出端相連接，則所述第三NMOS開關管S3的漏極與所述第一 NMOS開關管的輸出端相連接。
[0024]當所述第四NMOS開關管S4的源極與所述運算放大器A的輸出端相連接，則所述第四NMOS開關管S4的漏極接地；或者，當所述第四NMOS開關管S4的源極接地，則所述第四NMOS開關管S4的漏極與所述運算放大器A的輸出端相連接。
[0025]四個NMOS開關管的原理為:當NMOS開關管柵極接高電平I時，源極與漏極導通；當柵極接低電平O時，源極與漏極斷開。
[0026]當采樣時鐘Pl與保持時鐘P2互為兩相非交疊時鐘時，在Pl輸出高電平的狀態下，P2則輸出低電平，在P2輸出高電平的狀態下，Pl則輸出低電平，S卩:當Pl = O時，P2 =I ;當Pl = I時，P2 = O0所述的兩相非交疊時鐘可由時鐘CLK經如圖2所示的非交疊時鐘產生電路產生，所述的非交疊時鐘產生電路由若干個邏輯門電路配合組成。采樣時鐘Pl與保持時鐘P2的輸出波形圖如圖3所示。
[0027]本實用新型的工作原理如下:
[0028]當Pl = 1，P2 = O時，NMOS開關管S1、S2和S4導通(即NMOS開關管S1、S2和S4的源極與漏極之間導通)，S3斷開(即NMOS開關管S3的源極與漏極之間斷開)，輸入信號Vi對采樣電容C充電，由于采樣電容的電荷存儲作用，信號存儲在采樣電容上，這個過程稱為采樣，與此同時運算放大器A復位；當Pl = 0，P2 = I時，NMOS開關管S1、S2和S4斷開，S3導通，采樣電容C的一端連接到輸出端，存儲在采樣電容上的信號轉移到輸出端，這個過程稱為保持。
[0029]最后有必要在此指出的是:以上所述僅為本實用新型較佳的【具體實施方式】，但本實用新型的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本實用新型揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本實用新型的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種翻轉式采樣保持電路，其特征在于:包括運算放大器、采樣電容、采樣時鐘、保持時鐘及四個NMOS開關管，所述采樣電容與所述運算放大器的反相輸入端相連接，其中第一 NMOS開關管串接在信號輸入端與所述采樣電容之間，第二 NMOS開關管串接在所述運算放大器的反相輸入端與地之間，第三NMOS開關管串接在所述第一 NMOS開關管的輸出端與所述運算放大器的輸出端之間，第四NMOS開關管串接在所述運算放大器的輸出端與地之間；且所述第一 NMOS開關管的柵極、所述第二 NMOS開關管的柵極及所述第四NMOS開關管的柵極均與所述采樣時鐘相連接，所述第三NMOS開關管的柵極與所述保持時鐘相連接。2.根據權利要求1所述的翻轉式采樣保持電路，其特征在于:所述采樣時鐘與所述保持時鐘互為兩相非交疊時鐘，在所述采樣時鐘為高電平時，所述保持時鐘為低電平；在所述保持時鐘為高電平時，所述采樣時鐘為低電平。3.根據權利要求2所述的翻轉式采樣保持電路，其特征在于:所述兩相非交疊時鐘由邏輯門電路組成。4.根據權利要求1所述的翻轉式采樣保持電路，其特征在于:所述第一NMOS開關管的源極與所述信號輸入端相連接，所述第一 NMOS開關管的漏極與所述采樣電容相連接；或者，所述第一 NMOS開關管的源極與所述采樣電容相連接，所述第一 NMOS開關管的漏極與所述信號輸入端相連接。5.根據權利要求1所述的翻轉式采樣保持電路，其特征在于:所述第二NMOS開關管的源極與所述運算放大器的反相輸入端相連接，所述第二 NMOS開關管的漏極接地；或者，所述第二 NMOS開關管的源極接地，所述第二 NMOS開關管的漏極與所述運算放大器的反相輸入端相連接。6.根據權利要求1所述的翻轉式采樣保持電路，其特征在于:所述第三NMOS開關管的源極與所述第一 NMOS開關管的輸出端相連接，所述第三NMOS開關管的漏極與所述運算放大器的輸出端相連接；或者，所述第三NMOS開關管的源極與所述運算放大器的輸出端相連接，所述第三NMOS開關管的漏極與所述第一 NMOS開關管的輸出端相連接。7.根據權利要求1所述的翻轉式采樣保持電路，其特征在于:所述第四NMOS開關管的源極與所述運算放大器的輸出端相連接，所述第四NMOS開關管的漏極接地；或者，所述第四NMOS開關管的源極接地，所述第四NMOS開關管的漏極與所述運算放大器的輸出端相連接。
【專利摘要】本實用新型公開了一種翻轉式采樣保持電路，其包括：運算放大器、采樣電容、采樣時鐘、保持時鐘及四個NMOS開關管，采樣電容與運算放大器的反相輸入端相連接，其中第一NMOS開關管串接在信號輸入端與采樣電容之間，第二NMOS開關管串接在運算放大器的反相輸入端與地之間，第三NMOS開關管串接在第一NMOS開關管的輸出端與運算放大器的輸出端之間，第四NMOS開關管串接在運算放大器的輸出端與地之間；且第一NMOS開關管的柵極、第二NMOS開關管的柵極及第四NMOS開關管的柵極均與采樣時鐘相連接，第三NMOS開關管的柵極與保持時鐘相連接。本實用新型具有結構簡單、面積小、速度快、功耗低、精度高等優點。
【IPC分類】H03M1/54
【公開號】CN204836141
【申請號】CN201520607418
【發明人】鄒睿
【申請人】上海工程技術大學
【公開日】2015年12月2日
【申請日】2015年8月13日