一种采样／保持电路装置，包括保持电容和采样／保持开关装置；所述的采样／保持开关装置是由三个ＮＰＮ型双极结型晶体管和一个Ｎ沟道场效应晶体管构成的偏置电路装置，其一端接至模拟或射频信号源，另一端接至保持电容器；两个ＮＰＮ型双极结型晶体管的基极分别接至两个互补的采样／保持时钟信号，它们的发射极相接并连接至Ｎ沟道场效应晶体管的漏极，它们的集电极分别与第三个ＮＰＮ型双极结型晶体管的基极与发射极相连；第三个ＮＰＮ型双极结型晶体管的集电极与电源相连；Ｎ沟道场效应晶体管的源极与地相连，栅极连接偏置电压；在保持电容与采样／保持开关装置之间还连接了一个补偿电路装置，能够有效解决电荷注入带来输出电平不正确的问题。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种采样/保持电路装置，特别涉及一种用于模拟/数字转 换器的采样/保持电路装置。
技术介绍
简单的开关电容器采样/保持电路可用于在模拟连续时间域与采样数 据域之间进行转换，其功能是对模拟输入信号进行跟踪采样，并根据后级 信号处理的需要，将采样值保持一定的时间。图l的原理示意示出一简单的开关电容器采样/保持电路，输入模拟信号Vin被加到以周期性钟频 断开与闭合的开关20。电容器22接在开关20的输出端与公共地之间，在 其两端产生输出电压。电容器22通常是一种线性聚合物一聚合物 (poly-poly)或金属一金属电容器。输出信号Vo是一采样的数据信号。开关 20被断开与闭合的采样频率，必须高于输入信号最高频率的二倍，以满足 Nyquist定理。图2是目前在BiCMOS工艺中普遍采用的开关电容器采样/保持电路 结构图，其中NPN型双极结型晶体管50、 NPN型双极结型晶体管51 、NPN型双极结型晶体管52和N沟道场效应晶体管53组成了采样/保持开 关，电容器55为保持电容。该电路的工作原理如下N沟道场效应晶体 管53栅极接偏置电平，使其能提供NPN型双极结型晶体管52和NPN型 双极结型晶体管51其中之一导通时所需的电流。当时钟信号clk为低电平 时，NPN型双极结型晶体管52断幵，NPN型双极结型晶体管50和NPN 型双极结型晶体管51导通，此时输入电压Vin对电容器55进行充电，同 时Vo跟踪Vin，输出与Vin相差一定电位的同相电压信号。当时钟信号 clk为高电平时，NPN型双极结型晶体管52导通，NPN型双极结型晶体 管50和NPN型双极结型晶体管51断开，电容器55开始放电，输出NPN 型双极结型晶体管52导通瞬间时的Vo的电压值。由于NPN型双极结型 晶体管50和NPN型双极结型晶体管51的PN结存储的电荷在时钟信号 由低变高的瞬间注入电容器55的上极板，电容器55的输出将比正确值高 出一定电位。只要通过对NPN型双极结型晶体管50 、 NPN型双极结型 晶体管51和NPN型双极结型晶体管52选取合适的尺寸，对电容器55 选取合适的大小，在时钟信号为高电平的半个周期内，电容器55的输出 Vo将基本保持不变。上述采样/保持电路均存在电荷注入的问题。开关20可以由双极结型 晶体管组成，也可以由场效应晶体管组成，处于导通状态时，必然存在一 定数量的电荷储存在与电容器22相邻的场效应晶体管或者双极结型晶体 管中。这些电荷在开关20断开时，有一部分被沉积在电容器22上，这就 给存储在电容器22上的电压值带来误差。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种采样/保持电路装置，该电路能在不影响其他 性能的前提下，有效地解决采样/保持电路中的电荷注入的问题。为了实现本专利技术的目的，本专利技术公开了一种采样/保持电路装置， 一种 采样/保持电路装置，包括保持电容65和采样/保持开关装置；所述的采样/保持开关装置是由NPN型双极结型晶体管60、 NPN型双极结型晶体管 61、 NPN型双极结型晶体管62和N沟道场效应晶体管63构成的偏置电 路装置，其一端接至模拟或射频信号源，另一端接至保持电容器65;所述 的NPN型双极结型晶体管60的集电极连接电源，基极耦合至NPN型双 极结型晶体管62的集电极，发射极耦合至NPN型双极结型晶体管61的 集电极；所述的NPN型双极结型晶体管61的发射极与NPN型双极结型 晶体管62的发射极相连，并耦合至N沟道场效应晶体管63的漏极；所述 的N沟道场效应晶体管63的源极与地相连，栅极连接偏置电压；工作时 两个互补的采样/保持时钟信号分别从NPN型双极结型晶体管61的基极和 NPN型双极结型晶体管62的基极接入采样/保持电路；在保持电容65与 釆样/保持开关装置之间还连接了 一个补偿电路装置。所述的采样/保持电路装置，所述补偿电路装置由源极与漏极相连的N 沟道场效应晶体管64组成，另一个采样/保持时钟信号从所述的N沟道场 效应晶体管64的栅极输入。所述的采样/保持电路装置，所述从N沟道场效应晶体管64栅极输入 的采样/保持时钟信号与从NPN型双极结型晶体管62基极输入的采样/保 持时钟信号同相。本专利技术提出的采样/保持电路装置采用增加一个补偿电路的方式，改善 了电荷注入带来输出电平不正确的问题。它适用于所有的BiCMOS工艺，相对于目前普遍采用的结构，仅增加了一个N沟道场效应晶体管，故电路结构可以做得很简单，无需增加电路的复杂度，实现起来很方便。而且没 有降低采样/保持电路的其他性能。附图说明图1是已有简型开关电容器采样/保持电路的原理图2是目前普遍采用的开关电容器采样/保持电路原理图3是本专利技术提出的开关电容器采样/保持电路原理装置图4是图3中被采样信号和采样后电容器(65)的输出电压波形图5是本专利技术的另一个实施例。具体实施例方式下面将结合附图，对本专利技术的实施方式做详细的说明。本专利技术提出的开关电容器采样/保持电路原理装置如图3所示，其中 NPN型双极结型晶体管60、 NPN型双极结型晶体管61 、 NPN型双极结 型晶体管62和N沟道场效应晶体管63组成了采样/保持开关，N沟道场 效应晶体管64为补偿电路，电容器65为保持电容。该电路的工作原理如 下N沟道场效应晶体管64的栅极接偏置电平，使其能提供NPN型双极 结型晶体管62和NPN型双极结型晶体管61其中之一导通时所需的电流。 当时钟信号clk为低电平时，NPN型双极结型晶体管62断开，NPN型双极结型晶体管60和NPN型双极结型晶体管61导通，此时输入电压Vin 对电容器65进行充电，同时输出电压Vo跟踪输入电压Vin，输出电压Vo 与输入电压Vin相差一定电位的同相电压信号。当时钟信号clk为高电平 时，NPN型双极结型晶体管62导通，NPN型双极结型晶体管60和NPN 型双极结型晶体管61断开，电容器65开始放电，输出NPN型双极结型 晶体管62导通瞬间时的Vo的电压值。此时NPN型双极结型晶体管60和 NPN型双极结型晶体管61的PN结存储的电荷在时钟信号clk由低变高的 瞬间被N沟道场效应晶体管64吸收，不再注入电容器65的上极板，电容 器65的上极板输出正确的电平。只要通过对NPN型双极结型晶体管60 、 NPN型双极结型晶体管61和NPN型双极结型晶体管62选取合适的尺寸， 对电容器65选取合适的大小，在时钟信号clk为高电平的半个周期内，电 容器65的输出Vo将基本保持不变。图4是图3中被采样信号和采样后电容器65的输出电压波形图，图 中横轴为时间，纵轴为电压。从图中可以看出，电容器65的输出电压与 正确值完全一致。图5是本专利技术的一个具体的实施例，Vinl、 Vin2为差分模拟信号， Ml、 M2、 M12和R1、 R2组成输入级，输入信号经过输入级后进入开关 电容器采样/保持电路，M7、 M8、 M9、 MIO、 M13、 Cl和M19、 M20、 M21、 M22、 M24、 C2即为本专利技术提出的采样/保持电路装置，经此电路 采样保持后，经过Mll、 M14和M23、 M25组成的输出级输出。M3、 M4、 M5、 M6和M15、 M16、 M17、 M18组成反馈网络。分别连接在输入级的 输出和采本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种采样／保持电路装置，包括保持电容（６５）和采样／保持开关装置；所述的采样／保持开关装置是由ＮＰＮ型双极结型晶体管（６０）、ＮＰＮ型双极结型晶体管（６１）、ＮＰＮ型双极结型晶体管（６２）和Ｎ沟道场效应晶体管（６３）构成的偏置电路装置，其一端接至模拟或射频信号源，另一端接至保持电容器（６５）；所述的ＮＰＮ型双极结型晶体管（６０）的集电极连接电源，基极耦合至ＮＰＮ型双极结型晶体管（６２）的集电极，发射极耦合至ＮＰＮ型双极结型晶体管（６１）的集电极；所述的ＮＰＮ型双极结型晶体管（６１）的发射极与ＮＰＮ型双极结型晶体管（６２）的发射极相连，并耦合至Ｎ沟道场效应晶体管（６３）的漏极；所述的Ｎ沟道场效应晶体管（６３）的源极与地相连，栅极连接偏置电压；工作时两个互补的采样／保持时钟信号分别从ＮＰＮ型双极结型晶体管（６１）的基极和ＮＰＮ型双极结型晶体管（６２）的基极接入采样／保持电路；其特征在于：在保持电容（６５）与采样／保持开关装置之间还连接了一个补偿电路装置。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：朱旭斌，石寅，
申请(专利权)人：中国科学院半导体研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
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