【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电子电路与集成电路，具体涉及一种自带失配校正的开关电容比例放大电路。
技术介绍
1、电容开关比例放大电路主要实现对模拟输入电信号的离散采集和比例放大的功能，通常被应用于数据采集系统前端或者模数转换器前端，用来把外部模拟电信号按照一定的比例采样，而被采样的离散信号送入后端的模数转换器完成数据的转换。在这个采样的过程中，信号的放大倍数是通过设置比例电容的大小来实现，然而由于制造工艺的限制，不同电容间会产生失配，电容越小，这种失配现象越严重，造成采样误差较大，进而在带内衍生出更多的谐波，降低信号的有效精度。为解决电容间失配问题，可以根据已知的工艺误差，计算出满足一定精度的电容容值。然而，电容的容值通常是跟精度成指数倍关系，精度越高容值越大，芯片面积也越大，虽然大容值电容的选取可以降低失配，但是，是以牺牲电路的面积和采样速度为代价，这种方式往往不可取。为了有效降低失配，常用的方法是在数字域对失配误差进行后台校正，通过数字的方法对误差进行反向补偿，这种方法往往需要微处理器辅助实现，实现过程较为复杂。
2、目前传统开关电容比例放大电路，如图1所示，传统开关电容放大电路的工作原理为：在时钟ф1高电平控制下，开关k0、k1、k2闭合，输入信号vin对电容c1和c2充电，在ф1低电平到来时，开关k0、k1、k2打开，此刻输入vin被存储在电容c1和c2中，完成对输入信号的采样；在ф2高电平控制下，开关k3和k4闭合，由于电荷守恒，存储在c1、c2中的电荷被重新分布，因此得到的vout为：
3、
4
5、然而在电容实际工艺制作中，由于工艺误差，两个电容不可能一模一样，假定c2＝c，c1＝c±δc，δc为工艺误差，则公式被修改为：
6、
7、其中，即为工艺失配造成的误差，一旦工艺确定，该误差即为一恒定值，从而造成多次数据采集信息中包含一固定误差，影响系统性能。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的不足，本专利技术提出一种自带失配校正的开关电容比例放大电路，解决如何在不增大电容面积的情况下，有效降低电容间失配误差，从而提高数据采集和模数转换的线性度，使其可应用于各种采集系统中的技术问题。
2、本专利技术采用的技术方案提供一种自带失配校正的开关电容比例放大电路，包括：
3、一组非交叠时钟ф1和ф2、sigma-delta调制器单元、3-8温度译码单元、电容开关阵列和运算放大器opa单元；
4、所述非交叠时钟ф1和ф2之间存在非交叠时间t，所述ф1控制sigma-delta调制器单元工作；所述ф2控制3-8温度译码单元工作；
5、所述sigma-delta调制器单元的输入端连接vin，输出端连接3-8温度译码单元；
6、所述电容开关阵列包括：电容阵列c1、c2和开关b1、b2、k1～k8，所述电容阵列c1和c2分别由8个单位电容cu并联组成，电容阵列c1和c2中的8个单位电容cu前端分别连接开关k1～k8，在每个开关k1～k8与每个单位电容cu之间连接开关b2，电容阵列c1和c2中的8个单位电容cu的后端统一接在一起，经开关b1后接地；
7、每个开关k1～k8前端连接输入vin，所述电容阵列c2中的单位电容cu由开关b2控制的一端连接vout，所述电容阵列c1中的单位电容cu由开关b2控制的一端接地；
8、所述电容开关阵列的输出端与运算放大器opa单元的负极输入端连接，运算放大器opa单元的正极输入端接地，运算放大器opa单元的正极输出端连接输出vout。
9、进一步的，所述sigma-delta调制器单元为3-bit sigma-delta调制器单元。
10、进一步的，所述3-bit sigma-delta调制器单元，在ф1高电平控制下完成对输入信号vin的采样和量化；并产生3位经调制的数字码子d2、d1和d0。
11、进一步的，所述3-8温度译码单元，在ф2控制下工作，在时间t内完成对输入码子d2、d1和d0的译码，产生出包含调制信息的一进制输出码子s1～s8，当ф2为高电平时，复位3-8温度译码单元。
12、进一步的，所述开关b1受ф1控制，所述开关b2受ф2控制，所述开关k1～k8分别受码子s1～s8控制。
13、进一步的，所述sigma-delta调制器单元中的量化参考电压最低基准大于输入信号vin的最小值。
14、进一步的，若对比例放大电路要求高精度，则所述sigma-delta调制器单元采用多阶调制器架构，否则所述sigma-delta调制器单元采用简单一阶架构。
15、进一步的，所述开关k1～k8采用自举架构设计，提高开关本身的精度。
16、进一步的，运算放大器opa单元的增益带宽积gbw满足，当所有单位电容cu都接入运算放大器opa单元并构成最大负载时，运算放大器opa单元能保持稳定的性能输出。
17、由上述技术方案可知，本专利技术的有益技术效果如下：
18、1.本专利技术中的比例放大电路多用于对模拟输入信号多次采样，每次采样对应的输入信号vin都不一样，3-bit sigma-delta调制器所产生的数字码子也不一样，所以产生的温度计码s1～s8也不一样，就导致每次在电容阵列中选通的cu是不一样的，即可把工艺产生的误差随机化，把固定误差转换成噪声。
19、2.本专利技术应用到了3-bit sigma-delta调制器，该调制器本身的工作特性(比如：低通性或者带通性)可以实现对量化噪声的低通或带通整形，使产生的数字码子d2/d1/d0带有这种噪声整形规律信息，经过温度译码后，该噪声整形信息不会丢失，利用包含该调制信息的温度计码子s1～s8来选择单位电容cu，在把工艺误差转换为随机噪声的基础上，可进一步把该噪声整形，比如根据调制器的种类把噪声转移出信号带宽内，进一步提高信号的质量。
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1.一种自带失配校正的开关电容比例放大电路，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种自带失配校正的开关电容比例放大电路，其特征在于，所述sigma-delta调制器单元为3-bit sigma-delta调制器单元。
3.根据权利要求2所述的一种自带失配校正的开关电容比例放大电路，其特征在于，所述3-bit sigma-delta调制器单元，在Ф1高电平控制下完成对输入信号Vin的采样和量化；并产生3位经调制的数字码子D2、D1和D0。
4.根据权利要求3所述的一种自带失配校正的开关电容比例放大电路，其特征在于，所述3-8温度译码单元，在Ф2控制下工作，在时间t内完成对输入码子D2、D1和D0的译码，产生出包含调制信息的一进制输出码子S1～S8，当Ф2为高电平时，复位3-8温度译码单元。
5.根据权利要求4所述的一种自带失配校正的开关电容比例放大电路，其特征在于，所述开关B1受Ф1控制，所述开关B2受Ф2控制，所述开关K1～K8分别受码子S1～S8控制。
6.根据权利要求1所述的一种自带失配校正的开关电容比例放大
7.根据权利要求1所述的一种自带失配校正的开关电容比例放大电路，其特征在于，若对比例放大电路要求高精度，则所述sigma-delta调制器单元采用多阶调制器架构，否则所述sigma-delta调制器单元采用简单一阶架构。
8.根据权利要求1所述的一种自带失配校正的开关电容比例放大电路，其特征在于，所述开关K1～K8采用自举架构设计，提高开关本身的精度。
9.根据权利要求1所述的一种自带失配校正的开关电容比例放大电路，其特征在于，运算放大器OPA单元的增益带宽积GBW满足，当所有单位电容Cu都接入运算放大器OPA单元并构成最大负载时，运算放大器OPA单元能保持稳定的性能输出。
...【技术特征摘要】
1.一种自带失配校正的开关电容比例放大电路，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种自带失配校正的开关电容比例放大电路，其特征在于，所述sigma-delta调制器单元为3-bit sigma-delta调制器单元。
3.根据权利要求2所述的一种自带失配校正的开关电容比例放大电路，其特征在于，所述3-bit sigma-delta调制器单元，在ф1高电平控制下完成对输入信号vin的采样和量化；并产生3位经调制的数字码子d2、d1和d0。
4.根据权利要求3所述的一种自带失配校正的开关电容比例放大电路，其特征在于，所述3-8温度译码单元，在ф2控制下工作，在时间t内完成对输入码子d2、d1和d0的译码，产生出包含调制信息的一进制输出码子s1～s8，当ф2为高电平时，复位3-8温度译码单元。
5.根据权利要求4所述的一种自带失配校正的开关电容比例放大电路，其特征在于，所述开关b1受ф1控制，所述开...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈凯让，王冰，卢静，李志贵，谢鑫宇，邱彦铭，陈敬豪，邓宇航，
申请(专利权)人：重庆电子工程职业学院，
类型：发明
国别省市：
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