本發(fā)明屬于電子電路，具體涉及一種用于連續(xù)型σδadc的有源電容倍增型rc積分器電路。

背景技術(shù)：

1、低噪聲、高線性度、連續(xù)時(shí)間rc積分器是連續(xù)型σδadc的核心模塊，直接決定了adc的性能。在低速高精度連續(xù)型σδadc的設(shè)計(jì)中，rc積分器系數(shù)為ts/rc，其中ts為adc的采樣頻率。由于rc積分器的輸入電阻r的大小決定了系統(tǒng)的噪聲性能，為了達(dá)到極低的噪聲，輸入電阻r往往很小。為了保證rc積分器系數(shù)整體保持不變，此時(shí)就需要一個(gè)比較大的電容c。而這個(gè)大電容在片上會(huì)占用較大的面積，造成面積的浪費(fèi)。

2、因此，如何基于比較小的片上面積實(shí)現(xiàn)低速低噪聲r(shí)c積分器成為亟需解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決現(xiàn)有技術(shù)中所存在的上述問題，本發(fā)明提供了一種用于連續(xù)型σδadc的有源電容倍增型rc積分器電路。

2、本發(fā)明要解決的技術(shù)問題通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

3、本發(fā)明提供了一種用于連續(xù)型σδadc的有源電容倍增型rc積分器電路，包括：輸入電阻rin、積分運(yùn)放otai以及有源電容倍增電路；有源電容倍增電路包括：充電電容c和電容倍增運(yùn)放otac；

4、輸入電阻rin用于將輸入電壓vin轉(zhuǎn)化為電流iin；

5、積分運(yùn)放otai用于為有源電容倍增型rc積分器電路的積分充電過程提供正確的工作點(diǎn)；

6、充電電容c用于在工作點(diǎn)作用下基于電流i0執(zhí)行充電過程，并輸出電壓vn；電流i0為電流iin中的部分電流；

7、電容倍增運(yùn)放otac設(shè)置為電壓跟隨器模式，用于基于電壓跟隨器模式形成的虛短效應(yīng)和電壓vn形成倍增電流；倍增電流表示為k*i0；

8、有源電容倍增型rc積分器電路在電流i0和倍增電流共同作用下，形成倍增電容。

9、可選地，輸入電阻rin的一端與輸入電壓vin連接；輸入電阻rin的另一端與積分運(yùn)放otai的反向輸入端、充電電容c的一端以及電容倍增運(yùn)放otac的第二輸出端連接；積分運(yùn)放otai的正向輸入端接地；積分運(yùn)放otai的輸出端、電容倍增運(yùn)放otac的正向輸入端以及有源電容倍增型rc積分器電路的輸出端相互連接；電容倍增運(yùn)放otac的第一輸出端、電容倍增運(yùn)放otac的反向輸入端以及充電電容c的另一端相互連接。

10、可選地，電容倍增運(yùn)放otac包括：class-ab輸出型ota以及電流倍增電路；

11、電流倍增電路包括：pmos管m12和nmos管m13；

12、pmos管m12的柵極、nmos管m13的柵極、pmos管m12的源極以及nmos管m13的源極均與class-ab輸出型ota相連；

13、pmos管m12的漏極和nmos管m13的漏極相互連接。

14、可選地，class-ab輸出型ota包括：nmos管m1-m3、nmos管m9、nmos管m11、pmos管m4-m8、pmos管m10；

15、nmos管m1的柵極連接片外控制電壓vbn；nmos管m1的漏極連接nmos管m2和nmos管m3的源極；nmos管m1的源極、nmos管m9的源極、nmos管m11的源極以及nmos管m13的源極均接地；nmos管m2的柵極連接電容倍增運(yùn)放otac的正輸入端；nmos管m2的漏極連接pmos管m4的柵極和漏極、pmos管m6的漏極、pmos管m8的柵極；nmos管m3的柵極連接電容倍增運(yùn)放otac的負(fù)輸入端；nmos管m3的漏極連接pmos管m5的柵極和漏極、pmos管m7的漏極、pmos管m10的柵極以及pmos管m12的柵極；pmos管m4的柵極、pmos管m4的漏極、pmos管m6的漏極、pmos管m8的柵極相互連接；pmos管m4-m8的源級(jí)均連接電源電壓；pmos管m6的柵極連接片外控制電壓vbp；pmos管m7的柵極連接片外控制電壓vbp；pmos管m8的漏極分別連接nmos管m9的柵極和漏極、nmos管m11的柵極、nmos管m13的柵極；nmos管m9的柵極和漏極、pmos管m8的漏極、nmos管m11的柵極以及nmos管m13的柵極相互連接；pmos管m10的漏極和nmos管m11的漏極均與電容倍增運(yùn)放otac的第一輸出端to連接；pmos管m12的漏極和nmos管m13的漏極均與電容倍增運(yùn)放otac的第二輸出端tok相互連接。

16、可選地，pmos管m12的尺寸為pmos管m10尺寸的k倍；nmos管m13的尺寸為nmos管m11尺寸的k倍。

17、可選地，pmos管m12與nmos管m13基于相同的電壓控制。

18、可選地，電容倍增運(yùn)放(otac)的第二輸出端電流表示為：

19、iok＝vpn*k*gm＝(i0/gm)*k*gm＝k*i0；

20、其中，iok表示電容倍增運(yùn)放otac的第二輸出端電流，vpn表示電容倍增運(yùn)放otac的正向輸入端和反向輸入端之間的差分電壓；gm表示輸入電壓vin到電容倍增運(yùn)放otac的第一輸出端輸出電流的跨導(dǎo)增益；i0表示充電電容c的電流。

21、可選地，有源電容倍增型rc積分器電路的輸出端電壓表示為：

22、

23、vout表示有源電容倍增型rc積分器電路的輸出端電壓，ceq表示有源電容倍增型rc積分器電路的等效電容值，iin表示輸入電阻rin的電流。

24、本發(fā)明提供的一種用于連續(xù)型σδadc的有源電容倍增型rc積分器電路，包括：輸入電阻rin、積分運(yùn)放otai以及有源電容倍增電路；有源電容倍增電路包括：充電電容c和電容倍增運(yùn)放otac；輸入電阻rin用于將輸入電壓vin轉(zhuǎn)化為電流iin；積分運(yùn)放otai用于為有源電容倍增型rc積分器電路的積分充電過程提供正確的工作點(diǎn)；充電電容c用于在工作點(diǎn)作用下基于電流i0執(zhí)行充電過程，并輸出電壓vn；電流i0為電流iin中的部分電流；電容倍增運(yùn)放otac設(shè)置為電壓跟隨器模式，用于基于電壓跟隨器模式形成的虛短效應(yīng)和電壓vn形成倍增電流；倍增電流表示為k*i0；有源電容倍增型rc積分器電路在電流i0和倍增電流共同作用下，形成倍增電容。在本發(fā)明中，由于電容倍增運(yùn)放otac設(shè)置為電壓跟隨器模式，即第一輸出端與反向輸入端連接在一起，此時(shí)電容倍增運(yùn)放otac中的感應(yīng)電流轉(zhuǎn)化為正向輸入端和反向輸入端之間的差分電壓，進(jìn)而得到倍增電流k*i0，由于晶體管相比于電容尺寸的改變大大減小，因此在維持rc積分器系數(shù)的同時(shí)，降低了有源電容倍增型rc積分器電路的片上面積。

25、以下將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。

技術(shù)特征：

1.一種用于連續(xù)型σδadc的有源電容倍增型rc積分器電路，其特征在于，包括：輸入電阻rin、積分運(yùn)放otai以及有源電容倍增電路；所述有源電容倍增電路包括：充電電容c和電容倍增運(yùn)放otac；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于連續(xù)型σδadc的有源電容倍增型rc積分器電路，其特征在于，所述輸入電阻rin的一端與輸入電壓vin連接；輸入電阻rin的另一端與所述積分運(yùn)放otai的反向輸入端、充電電容c的一端以及電容倍增運(yùn)放otac的第二輸出端連接；所述積分運(yùn)放otai的正向輸入端接地；所述積分運(yùn)放otai的輸出端、電容倍增運(yùn)放otac的正向輸入端以及有源電容倍增型rc積分器電路的輸出端相互連接；電容倍增運(yùn)放otac的第一輸出端、電容倍增運(yùn)放otac的反向輸入端以及充電電容c的另一端相互連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于連續(xù)型σδadc的有源電容倍增型rc積分器電路，其特征在于，所述電容倍增運(yùn)放otac包括：class-ab輸出型ota以及電流倍增電路；

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于連續(xù)型σδadc的有源電容倍增型rc積分器電路，其特征在于，所述class-ab輸出型ota包括：nmos管m1-m3、nmos管m9、nmos管m11、pmos管m4-m8、pmos管m10；

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于連續(xù)型σδadc的有源電容倍增型rc積分器電路，其特征在于，pmos管m12的尺寸為pmos管m10尺寸的k倍；nmos管m13的尺寸為nmos管m11尺寸的k倍。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于連續(xù)型σδadc的有源電容倍增型rc積分器電路，其特征在于，pmos管m12與nmos管m13基于相同的電壓控制。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于連續(xù)型σδadc的有源電容倍增型rc積分器電路，其特征在于，電容倍增運(yùn)放otac的第二輸出端電流表示為：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于連續(xù)型σδadc的有源電容倍增型rc積分器電路，其特征在于，有源電容倍增型rc積分器電路的輸出端電壓表示為：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供的用于連續(xù)型ΣΔADC的有源電容倍增型RC積分器電路，包括：輸入電阻R<subgt;IN</subgt;、積分運(yùn)放OTAI以及有源電容倍增電路；有源電容倍增電路包括：充電電容C和電容倍增運(yùn)放OTAC；電容倍增運(yùn)放OTAC設(shè)置為電壓跟隨器模式，用于基于電壓跟隨器模式形成的虛短效應(yīng)和電壓V<subgt;N</subgt;形成倍增電流；在本發(fā)明中，由于電容倍增運(yùn)放OTAC設(shè)置為電壓跟隨器模式，即第一輸出端與反向輸入端連接在一起，此時(shí)電容倍增運(yùn)放OTAC中的感應(yīng)電流轉(zhuǎn)化為正向輸入端和反向輸入端之間的差分電壓，故而得到倍增電流k*I<subgt;0</subgt;，由于晶體管相比于電容尺寸的改變大大減小，因此在維持RC積分器系數(shù)的同時(shí)，降低了有源電容倍增型RC積分器電路的片上面積。

技術(shù)研發(fā)人員：梁宇華,宋家俊,朱樟明
受保護(hù)的技術(shù)使用者：西安電子科技大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/10