[发明专利]用于开关电容器电路的驱动器及其驱动方法

说明书

本发明提出了一种用于开关电容器电路的驱动器，驱动器包括(a)电压放大器，包括信号输入端，反馈输入端和放大器输出端，(b)耦合在放大器输出端和反馈输入端之间的反馈网络。反馈网络包含跟踪保持电路，跟踪保持电路适于掩盖在开关电容器电路充电阶段的开始时在放大器输出端(216，316)处发生的电压降。本发明还提出了一种包括这样的驱动器的开关电容器电路，传感器设备，以及驱动开关电容器电路的方法。

技术领域

本申请涉及开关电容器电路领域，特别涉及用于开关电容器电路的驱动器、包含这种驱动器的开关电容器电路、传感器设备、和驱动开关电容器电路的方法。

背景技术

开关电容器(SC)电路用于执行从滤波器到模拟数字转换器的多个信号处理功能。SC电路的输入级可以包含电容器C_L，该电容器C_L必须在每一个时钟周期充电。由于SC电路的等效输入阻抗可能是低的(由于大电容C_L和/或高时钟频率)，需要驱动器来隔离信号源和SC电路。驱动器是时间连续的电路，它将输入电容器C_L充电到与输入信号成比例的电压水平。由于SC电路中的信息由内部的电容器上的电荷表示，所以驱动器必须保证妥善稳定充电阶段最后的输入电容C_L上的电压。

典型的SC驱动器使用在反馈结构中的放大器来在充电阶段给电容器C_L充电。如果放大器的输出阻抗和开关的电阻足够低，那么充电瞬态是快速的以及在电容器C_L上将精确复制输入电压，该开关是由充电阶段控制信号驱动的。然而，如果放大器的输出阻抗(或者上述开关电阻)不够低，那么将会发生充电瞬态。在这种情况下，如果放大器和反馈网络的带宽是大的，那么电容器上的电压在瞬态的最后稳定在合适的值。

实施具有低的输出阻抗的放大器需要很大的成本。减少放大器的输出阻抗需要增加能量和放大器输出设备的尺寸。为了抵消高输出阻抗的影响，可能使用带宽宽的放大器。然而，这也可能导致放大器的功率消耗增加。另外，如果对驱动器的参考输入的偏移有严格要求，那么放大器必须具有低的固有偏移或者是偏移补偿的。在第一种情况中，放大器需要大的面积以获得它的输出设备的良好匹配，并因此得到低的输入偏移。在后一种情况中，必须使用偏移补偿技术来执行，例如斩波或自动调零。然而，已知的是这种技术限制放大器的带宽(参见Enz，C.C.和Temes，G.C.于1996年11月在IEEE，vol.84，no.11，pp.1584，1614中发表的文章“Circuit techniques for reducing effects of op-amp imperfections：autozeroing，correlated double sampling，and chopper，″)。只有通过增加电路的复杂性才能避免这种情况(参见Qinwen Fan；Huijsing，J.H.；Makinwa，K.AA于2012年2月在Solid-State Circuits，IEEE Journal of，vol.47，no.2，pp.464，475发表的文章″A 21nV/√HzChopper-Stabilized Multi-Path Curtent-Feedback Instrumentation AmplifierInstrumentation Amplifier With 2μV Offset，″)。

因此，可能需要一种用于开关电容器电路的驱动器，它可以适当地驱动开关电容器电路而不需要具有宽的带宽和/或低的输出阻抗的放大器。

发明内容

这种要求可能由根据独立权利要求的主题来满足。优选的实施例在从属权利要求中提出。

根据第一方面，提供了一种用于开关电容器电路的驱动器，驱动器包括(a)电压放大器，电压放大器包括信号输入端，反馈输入端和放大器输出端，和(b)耦合在放大器输出端和反馈输入端之间的反馈网络，其中(c)反馈网络包括跟踪保持电路，跟踪保持电路适于掩盖在开关电容器电路充电阶段的开始时在放大器输出端处出现的电压突降。