[发明专利]一种应用于开关电容电路的双自举开关

说明书

技术领域

本发明属于数模混合信号集成电路技术领域，具体涉及一种应用于低电源电压开关电 容电路的双自举开关。该双自举开关可用于由开关电容实现的模数转换器、滤波器等电路。

背景技术

由于开关电容电路便于实现单位增益缓冲、单位增益采样、同相放大、积分器、共模 反馈等电路，因此开关电容电路自发明以来，一直得到广泛应用并且不断改进和发展。许 多ADC(analog to digital converter，模数转换器)、滤波器都采用了开关电容电路的 实现方式。

开关电容电路中理想开关导通电阻为零，截止电阻为无穷大。用MOS工艺实现的MOS 开关导通时电阻不为零，截止时电阻不为无穷大，MOS开关的寄生电容会影响其高频特性， 加在MOS开关栅极的时钟电压变化时会出现电荷注入和时钟溃通等现象。MOS开关的这些 特性严重影响着开关电容电路的性能。

随着工艺尺寸的不断减小，电源电压不断降低，然而MOS管的阈值电压却没有随着电 源电压按比例下降。MOS开关只有在栅源电压大于其阈值电压的情况下才能导通，因此低 电源电压下如何得到一个导通电阻小、线性度高的开关成为一个问题。

自举开关的提出很好的解决了这个导通电阻的阻值和线性度的问题，通常的开关电容 电路在对于开关要求较高的地方都采用了自举开关。

本发明致力于实现一种比传统的自举开关有更小导通电阻和更高的线性度的开关。

发明内容

本发明的目的是设计一种用于开关电容电路的双自举开关，要求其比传统的自举开关 有更小的导通阻抗，更高的线性度。

本发明设计的双自举开关，其结构如图1所示，相对于传统的自举开关(如图2所示) 增加了由MOS管M11、M12、M13和自举电容C2组成的自举支路。

本电路可用CMOS、BiCMOS等工艺实现。

出于可靠性考虑，本电路主要适用于电源电压低于工艺典型电源电压的情况，比如0.9V 电源电压下0.18μm工艺电路，1.2V电源电压下0.25μm工艺电路。

用做开关的MOS管工作在深线性区(也称深三极管区)，这时MOS管满足条件：

V_ds＝V_gs-V_th                                    (1)

其中V_ds为MOS管的源漏电压，V_gs为MOS管的栅源电压，V_th为MOS管的阈值电压，V_gs-V_th称为为MOS管的过驱动电压。这时MOS管近似可以等效为一个电阻，其阻值R_on约为：

Ron=1μCoxWL(Vgs-Vth)---(2)]]>

其中μ为MOS管载流子迁移率，C_ox为单位面积栅氧化层电容，W/L为MOS管宽长比。

对于一个用MOS管做开关实现的简单开关电容采样网络，如图3所示。导通时间常数 约为：

τ＝R_on×C_s                                      (3)