[发明专利]寄生效应不敏感、低功耗的小增益开关电容积分器

说明书

技术领域

本发明涉及开关电容电路技术领域，尤其涉及一种寄生效应不敏感、低功耗的小增益开关电容积分器。

背景技术

开关电容积分器广泛应用于各种电子信号处理系统中，如滤波器、数据转换器、传感器网络等。在一定集成电路工艺技术条件下，可精确实现的最小电容受到限制，如在0.35um工艺下可精确实现的最小电容值为0.1pF。这就很大程度限制了小增益系数开关电容积分器的实现。然而在一些应用场合中，需要用到小增益的开关电容积分器，比如Sigma-Delta数据转换器反馈系数和零点优化系数，滤波器，数据转换器等。传统开关电容积分器一般可实现大于1/20的增益系数。倘若要实现小于1/20的增益系数并且积分电容取值一定时，就难以用精确的小电容值来实现准确的小增益系数。除非，在维持积分器内采样电容取值不变的条件下，增加积分电容取值才能实现小的增益系数，但是这样不仅仅增加了电路面积，而且使其增益的精确性变差。此外，为了降低开关电容积分器功耗，积分器的设计采用了相应的低功耗设计技术，如开关型运算放大器技术。这种技术只需要运算放大器在积分相位正常工作。本发明公开的开关电容积分器不但能实现小比例增益系数，而且它对电容寄生效应不敏感，同时优化了积分器电路面积，有效降低了电路的功耗。

传统开关电容积分器电路包括：一个运算放大器、两个电容和四个开关。电路的一个工作周期包括两个非重叠时钟相位：采样相位φ₁，积分相位φ₂，如图1所示。

传统开关电容积分器电路如图2所示。C₁是采样电容，C₂是积分电容，V_CM是输入信号共模电压，INCM是运算放大器输入共模电压，V_IN是输入电压，V_OUT是输出电压，Op-amp是运算放大器，T是采样时钟周期，fs是采样时钟频率。

传统开关电容积分器的工作过程如下：

1.在采样相位φ₁时，输入电压V_IN被电容C₁采样。在采样相位φ₁结束时，C₁上存储着一定的电荷。

2.在积分相位φ₂时，采样电容上的采样信号被运算放大器传递到积分电容C₂上。

通过z域模型分析，传统开关电容积分器的传递函数为：

VOUTVIN=c1c2z-121-z-1]]>

进而，传统开关电容积分器的时间常数为：

τ=c2c11fs]]>