[发明专利]多级开关电容电路和其操作方法

说明书

本申请公开多级开关电容电路和其操作方法。多级开关电容电路包括依序级联的第一运算级、第二运算级和第三运算级，每一运算级操作于取样阶段或保持阶段，并且产生指示保持阶段是否结束检测信号。多级开关电容电路的操作方法包含：当第一运算级的检测信号指示第一运算级的保持阶段已结束，且第三运算级的检测信号指示第三运算级的保持阶段已结束时，控制第二运算级操作于保持阶段。

技术领域

本申请是关于开关电容(switched capacitor)电路，尤其是关于基于零交越(zero crossing)或基于比较器的开关电容电路。

背景技术

常规的基于零交越或比较器的开关电容电路包含多个级联的运算级，这些运算级根据系统频率操作于取样阶段(sample phase)或保持阶段(hold phase)。当这些运算级的其中一个运算级(以下简称目标运算级)操作于取样阶段时，电连接该目标运算级的运算级操作于保持阶段，而当该目标运算级操作于保持阶段时，电连接该目标运算级的运算级操作于取样阶段。然而，因为此类开关电容电路是根据系统频率操作，所以缺乏操作弹性。举例来说，受限于固定时间长度的取样阶段和保持阶段，目标运算级的输出电压可能无法在保持阶段结束前到达稳定状态，导致下一运算级的取样电压错误。此类错误可能起因于制程、电压和温度的变化，造成原本所设计的取样阶段和/或保持阶段的长度较实际所需的取样阶段和/或保持阶段的长度短。

发明内容

鉴于现有技术的不足，本申请的目的在于提供一种高准确性的开关电容电路。

本申请公开一种开关电容电路，包含依序级联的第一运算级、第二运算级和第三运算级，每一运算级产生检测信号。第一运算级、第二运算级和第三运算级各包含输入端、输出端、第一电容、第二电容、电压准位检测电路、多个开关、电流源以及控制电路。第一电容具有第一端和第二端。第二电容具有第三端和第四端。电压准位检测电路用来检测第一电容的第二端的电压和第二电容的第四端的电压，以产生电流源控制信号和检测信号，且检测信号指示第一电容的第二端的电压和第二电容的第四端的电压与参考电压实质上相等。多个开关耦接第一电容、第二电容、输入端、输出端和电压准位检测电路。电流源耦接输出端，用来根据电流源控制信号提供电流至输出端，或从输出端抽取电流。控制电路耦接该些开关，用来根据第一运算级的检测信号、第二运算级的检测信号，和/或第三运算级的检测信号控制该些开关。

本申请还公开一种开关电容电路的操作方法，开关电容电路包含依序级联的第一运算级、第二运算级和第三运算级，每一运算级操作于取样阶段或保持阶段，并且产生指示保持阶段是否结束的检测信号。第一运算级、第二运算级和第三运算级各包含输入端、输出端、第一电容、第二电容、电压准位检测电路、多个开关以及电流源。第一电容具有第一端和第二端。第二电容具有第三端和第四端。电压准位检测电路用来检测第一电容的第二端的电压和第二电容的第四端的电压，以产生电流源控制信号和检测信号，且检测信号指示第一电容的第二端的电压和第二电容的第四端的电压与参考电压实质上相等。多个开关耦接第一电容、第二电容、输入端、输出端和电压准位检测电路。电流源耦接输出端，用来根据电流源控制信号提供电流至输出端，或从输出端抽取电流。开关电容电路的操作方法包含：当第一运算级的检测信号指示第一运算级的保持阶段已结束，且第三运算级的检测信号指示第三运算级的保持阶段已结束时，控制第二运算级操作于保持阶段。

本申请的开关电容电路根据运算级是否已完成进而操作某一阶段，而非根据固定的系统频率进行操作。相较于传统技术，本申请的开关电容电路具有操作弹性，有效地避免制程、电压和温度的变化所引起的错误。

有关本申请的特征、实作与功效，在此结合附图所示的实施例详细说明如下。

附图说明

图1A和1B为本申请一种实施例的开关电容电路的电路图；

图2A～2D为根据本申请一种实施例的开关电容电路的操作方法的流程图；

图3为根据本申请一种实施例的时序图；

图4为根据本申请另一种实施例的时序图；以及