[发明专利]一种低纹波开关电容共模反馈电路

说明书

本发明公开了一种低纹波开关电容共模反馈电路，在共模反馈输出和全差分运算放大器之间插入了两组接成二极管形式的MOS管实现共模输出信号的滤波，从而减少原输出共模反馈信号的纹波。本发明旨在减少全差分运算放大器中共模反馈电路反馈信号的电压纹波，极大减少由于时钟馈通和电容充放电造成的小信号对全差分运算放大器的影响，提高了全差分运算放大器输出精度。此外，传统式开关电容共模反馈电路需要较大采样电容，而本发明使用更小的采样电容实现了更小的纹波，并且减少了负载电容的大小，增加了全差分运算放大器单位增益带宽。

技术领域

本发明涉及模拟集成电路领域，特别涉及一种低纹波开关电容共模反馈电路。

背景技术

开关电容共模反馈属于模拟集成电路中的一种反馈技术，尤其对于高性能的全差分运算放大器来说共模反馈是必不可少的，它可以起到稳定输出共模电平，减少运放对器件特性和失配敏感的作用。目前，全差分运算放大器共模反馈实现有两种：连续时间的共模反馈和开关电容共模反馈电路。前者的缺点包括影响差动输出增益、差模负载性差和额外功耗等。图1所示开关电容共模反馈虽然克服了前者的缺点，但是它需要额外的时钟刷新电容，且共模反馈电压存在较大的纹波，纹波通过反馈网络回到主电路会被电路放大，造成信号不必要的失真。开关电容共模反馈部分包括8个相同的开关和两个电容C1、两个电容C2。这些开关由两相非重叠的时钟φ1和φ2控制，V+和V-为全差分运算放大器的两相输出电压，Vcmfb为共模反馈电流源偏置控制电压是共模反馈电路的输出，Vref是理想共模电压，Vb为直流偏置电压。

当φ1控制的开关闭合而φ2控制的开关断开时，电路的总电荷为：

（1）；

当φ2控制的开关闭合而φ1控制的开关断开时，电路的总电荷为：

（2）；

根据电荷守恒原理，QΦ1=QΦ2，则

（3）；

式(3)表示，开关电容共模反馈的输出由全差分运算放大器的输出共模电平与理想共模电压电平的差值加上直流偏置电压叠加而成的。经过多次电荷的转移使得

（4）；

传统开关电容反馈电路由离散的信号控制，校准在每半个时钟周期进行，故需要一定的建立时间。而且在周期性地充放电过程中，输出不可能稳定在式（4）。也就是说，共模反馈输出存在纹波并且对全差分运算放大器造成影响。

可见，现有技术还有待改进和提高。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种低纹波开关电容共模反馈电路，以减少全差分运算放大器中共模反馈电路反馈信号的电压纹波。

为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：