一種低紋波開關電容共模反饋結構的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及模擬集成電路領域，特別設及一種低紋波開關電容共模反饋結構。
【背景技術】
[0002] 開關電容共模反饋屬于模擬集成電路中的一種反饋技術，尤其對于高性能的全差 分運算放大器來說共模反饋是必不可少的，它可W起到穩(wěn)定輸出共模電平，減少運放對器 件特性和失配敏感的作用。目前，全差分運算放大器共模反饋實現(xiàn)有兩種：連續(xù)時間的共模 反饋和開關電容共模反饋電路。前者的缺點包括影響差動輸出增益、差模負載性差和額外 功耗等。圖1所示開關電容共模反饋雖然克服了前者的缺點，但是它需要額外的時鐘刷新 電容，且共模反饋電壓存在較大的紋波，紋波通過反饋網(wǎng)絡回到主電路會被電路放大，造成 信號不必要的失真。開關電容共模反饋部分包括8個相同的開關和兩個電容CU兩個電容 C2。運些開關由兩相非重疊的時鐘(61和(62控制，V+和V-為全差分運算放大器的兩相 輸出電壓，Vcmfb為共模反饋電流源偏置控制電壓是共模反饋電路的輸出，Vref是理想共 模電壓，Vb為直流偏置電壓。
[000引當（1) 1控制的開關閉合而(62控制的開關斷開時，電路的總電荷為：
當(62控制的開關閉合而（1) 1控制的開關斷開時，電路的總電荷為：
根據(jù)電荷守恒原理，Q巫I=Q巫2,則
式（3)表示，開關電容共模反饋的輸出由全差分運算放大器的輸出共模電平與理想共 模電壓電平的差值加上直流偏置電壓疊加而成的。經(jīng)過多次電荷的轉移使得
傳統(tǒng)開關電容反饋電路由離散的信號控制，校準在每半個時鐘周期進行，故需要一定 的建立時間。而且在周期性地充放電過程中，輸出不可能穩(wěn)定在式（4)。也就是說，共模反 饋輸出存在紋波并且對全差分運算放大器造成影響。
[0004] 可見，現(xiàn)有技術還有待改進和提高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 鑒于上述現(xiàn)有技術的不足之處，本發(fā)明的目的在于提供一種低紋波開關電容共模 反饋結構，W減少全差分運算放大器中共模反饋電路反饋信號的電壓紋波。
[0006] 為了達到上述目的，本發(fā)明采取了 W下技術方案： 一種低紋波開關電容共模反饋結構，包括共模運算開關電容電路和濾波電路，所述共 模運算開關電容電路包括第一電容、第二電容、第=電容、第四電容、第一開關、第二開關、 第=開關、第四開關、第五開關、第六開關、第屯開關和第八開關；所述第一開關的一端連接 共模電平參考電壓提供端，所述第一開關的另一端連接第一電容的一端、并通過第二開關 連接第二電容的一端；所述第一電容的另一端連接第四開關的一端、并通過第=開關連接 電流源偏置電壓提供端，所述第二電容的另一端為共模運算開關電容電路的第一輸出端、 連接第四開關的另一端和濾波電路的第一輸入端；所述第五開關的一端連接共模電平參考 電壓提供端，所述第五開關的另一端連接第=電容的一端、并通過第六開關連接第四電容 的一端；所述第=電容的另一端連接第八開關的一端、并通過第屯開關連接電流源偏置電 壓提供端，所述第四電容的另一端為共模運算開關電容電路的第二輸出端、連接第八開關 的另一端和濾波電路的第二輸入端； 其中，所述第一開關、第=開關、第五開關、第屯開關與第二開關、第四開關、第六開關、 第八開關由兩相非重疊的時鐘控制，所述共模運算開關電容電路的第一輸出端和第二輸出 端輸出的電壓分別是兩個相位相反的中間檢測電壓，所述濾波電路對所述中間檢測電壓進 行濾波后，輸出共模反饋電壓。
[0007] 所述的低紋波開關電容共模反饋結構中，所述濾波電路包括第一 MOS管、第二MOS 管、第S MOS管和第四MOS管；所述第一 MOS管的漏極為濾波電路的第一輸入端、連接第二 電容的另一端、第四開關的另一端和第一 MOS管的柵極；所述第二MOS管的漏極為濾波電路 的第二輸入端、連接第四電容的另一端、第八開關的另一端和第二MOS管的柵極；所述第一 MOS管的源極連接第S MOS管的漏極和第四MOS管的柵極；所述第二MOS管的源極連接第 四MOS管的漏極和第SMOS管的柵極；所述第SMOS管的源極為濾波電路的輸出端、連接第 四MOS管的源極。
[0008] 所述的低紋波開關電容共模反饋結構中，所述第一電容和第=電容的電容值相 同，所述第二電容和第四電容的電容值相同。
[0009] 所述的低紋波開關電容共模反饋結構中，所述第一 MOS管和第二MOS管為NMOS 管；所述第S MOS管和第四MOS管為PMOS管。
[0010] 所述的低紋波開關電容共模反饋結構中，所述第二電容的一端和第四電容的一端 分別為全差分運算放大器的兩個相位相反的輸出端。
[0011] 所述的低紋波開關電容共模反饋結構中，所述共模運算開關電容電路的第一輸出 端輸出的中間檢測電壓可表示為：二F+- ;所述共模運算開關電容電路的 第二輸出端輸出的中間檢測電壓可表示為：'二r" - ; 其中，寶+為第二電容一端的電壓，為第四電容一端的電壓，化ef為共模電平參考 電壓，Vb為電流源偏置電壓。
[0012] 所述的低紋波開關電容共模反饋結構中，所述第二電容和第四電容的電容值為 lOOfF。
[001引所述的低紋波開關電容共模反饋結構中，所述第一 MOS管和第二MOS管的襯底接 最低電位；所述第S MOS管和第四MOS管的襯底接最高電位。
[0014] 相較于現(xiàn)有技術，本發(fā)明提供的一種低紋波開關電容共模反饋結構，在共模反饋 輸出和全差分運算放大器之間插入了兩組接成二極管形式的MOS管實現(xiàn)共模輸出信號的 濾波，從而減少原輸出共模反饋信號的紋波。本發(fā)明旨在減少全差分運算放大器中共模反 饋電路反饋信號的電壓紋波，極大減少由于時鐘饋通和電容充放電造成的小信號對全差分 運算放大器的影響，提高了全差分運算放大器輸出精度。此外，傳統(tǒng)式開關電容共模反饋電 路需要較大采樣電容，而本發(fā)明使用更小的采樣電容實現(xiàn)了更小的紋波，并且減少了負載 電容的大小，增加了全差分運算放大器單位增益帶寬。
【附圖說明】
[0015] 圖1為現(xiàn)有的開關電容共模反饋結構的電路圖。
[0016] 圖2為本發(fā)明提供的低紋波開關電容共模反饋結構的電路圖。
[0017] 圖3為現(xiàn)有的開關電容共模反饋結構與本發(fā)明提供的開關電容共模反饋結構的 電路仿真結果對比。
[001引圖4為圖3的局部放大圖。
【具體實施方式】
[0019] 本發(fā)明提供一種低紋波開關電容共模反饋結構，為使本發(fā)明的目的、技術方案及 效果更加清楚、明確，W下參照附圖并舉實施例對本發(fā)明進一步詳細說明。應當理解，此處 所描述的具體實施例僅用W解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0020] 請參閱圖2,本發(fā)明提供的低紋波開關電容共模反饋結構，包括共模運算開關電容 電路10和濾波電路20，所述共模運算開關電容電路10包括第一電容C1、第二電容c2、第= 電容c3、第四電容c4、第一開關S1、第二開關S2、第=開關S3、第四開關S4、第五開關S5、 第六開關S6、第屯開關S7和第八開關S8 ;所述第一開關Sl的一端連接共模電平參考電壓 化ef提供端（即，共模電平參考電壓化ef通過第一開關Sl輸入到共模運算開關電容電路 10中)，所述第一開關Sl的另一端連接第一電容Cl的一端、并通過第二開關S2連接第二電 容c2的一端；所述第一電容Cl的另一端連接第四開關S4的一端、并通過第=開關S3連接 電流源偏置電壓Vb提供端（即，電流源偏置電壓Vb通過第=開關S3輸入到共模運算開關 電容電路10中)，所述第二電容c2的另一端為共模運算開關電容電路10的第一輸出端、連 接第四開關S4的另一端和濾波電路20的第一輸入端；所述第五開關S5的一端連接共模電 平參考電壓化ef提供端（即，共模電平參考電壓化ef通過第五開關S5輸入到共模運算開 關電容電路10中)，所述第五開關S5的另一端連接第=電容c3的一端、并通過第六開關S6 連接第四電容c4的一端；所述第=電容c3的另一端連接第八開關S8的一端、并通過第屯 開關S7連接電流源偏置電壓Vb提供端（即，電流源偏置電壓Vb通過第屯開關S7輸入到共 模運算開關電容電路10中)，所述第四電容c4的另一端為共模運算開關電容電路10的第 二輸出端、連接第八開關S8的另一端和濾波電路20的第二輸入端。
[0021] 其中，所述第一開關S1、第=開關S3、第五開關S5、第屯開關S7與第二開關S2、第 四開關S4、第六開關S6、第八開關S8由兩相非重疊的時鐘(61和(62控制，所述共模運算 開關電容電路10的第一輸出端和第二輸出端輸出的電壓分別是兩個相位相反的中間檢測 電壓（V化+和V化-)，所述濾波電路20對所述中間檢測電壓（V化+和V化-)進行濾波后，輸 出共模反饋電壓Vcnrfb。
[0022] 所述第一電容Cl和第=電容c3的電容值相同，設為Cl ;所述第二電容c2和第四 電容c4的電容值相同，設為C2 ;換而言之，所述第一電容Cl和第=電容c3為相同的電容， 所述第二電容c2和第四電容c4為相同的電容。所述第二電容c2的一端和第四電容c4的 一端分別為全差分運算放大器的兩個相位相反的輸出端，即，第二電容c2的一端的電壓V+ 為全差分運算放大器的一個輸出端輸出的電壓，第四電容c4的一端的電壓V-為全差分運 算放大器的另一個輸出端輸出的電壓。
[0023] 所述濾波電路20用于濾去中間檢測電壓的高頻紋波和小信號，減少了輸出的共 模反饋電壓Vcnrfb的紋波，提高了全差分運算放大器輸出精度。
[0024] 進一步的，所述濾波電路20包括第一MOS管Ml、第二MOS管M2、第；MOS管M3和 第四MOS管M4 ;所述第一MOS管Ml的漏極為濾波電路20的第一輸入端、連接第二電容c2 的另一端、第四開關S4的另一端和第一MOS管Ml的柵極；所述第二MOS管M2的漏極為濾 波電路20的第二輸入端、連接第四電容c4的另一端、第八開關S8的另一端和第二MOS管 M2的柵極；所述第一MOS管Ml的源極連接第SMOS管M3的漏極和第四MOS管M4的柵極； 所述第二MOS管M2的源極連接第四MOS管M4的漏極和第SMOS管M3的柵極；所述第S MOS管M3的源極為濾波電路20的輸出端、連接第四MOS管M4的源極。
[00巧]所述第一 MOS管Ml和第二MOS管M2為NMOS管；所述第S MOS管M3和第四MOS 管M4為PMOS管。圖2中，所述第S MOS管M3和第四MOS管M4的柵極的圓圈表示第S MOS 管M3和第四MOS管M4為PMOS管，用來與第一 MOS管Ml和第二MOS管M2做出區(qū)分。所述 第一 MOS管Ml和第二MOS管M2的