[发明专利]一种采样/保持电路装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种采样/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。

背景技术

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1的原理示意图图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-聚合物(poly-poly)或金属-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断开，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。

发明内容

本发明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。

为了实现本发明的目的，本发明公开了一种采样/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与采样/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。

本发明提出的采样/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；