[发明专利]一种基于电容充当浮动电压源的动态偏置低功耗积分器

说明书

本发明公开了一种基于电容充当浮动电压源的动态偏置低功耗积分器，包括：动态偏置电路包括PMOS晶体管M5，NMOS晶体管M6，浮动电压源CI；在CLK1＝1时，M5、M6的栅极和漏极短接形成二极管连接型，此时两个二极管与CI串联，M5漏极电流流过CI给其上极板充电，CI下极板电流流经M6放电；在浮动电压源CI充放电半个时钟周期后，CI上下极板形成稳定的电压差，从而给反相器电路的电容C1、C2提供偏置电压。本发明的目的是提供一种基于电容充当浮动电压源的动态偏置低功耗积分器，使得积分器在偏置相位的平均功耗比起在积分相位大大降低。同时电容浮动电压源的使用，不需要额外的静态偏置电压，减少了两路静态偏置电路，从而减少了额外的偏置电路功耗。

技术领域

本发明涉及模拟集成电路领域，具体涉及一种基于电容充当浮动电压源的动态偏置低功耗积分器。

背景技术

近年来，物联网(IOT)的发展推动了对低功耗、高分辨率模数转换器(ADC)的需求。IOT应用中的大多数模数转换器由电池或能量采集器供电，因此超低功耗(ULP)的设计对于延长ADC的使用寿命具有重要的意义。

例如Delta-Sigma ADC在低功耗高精度音频信号数据转换、高精度窄带传感器信号数据转换、射频信号低通和带通数据转换器等领域得到了广泛应用，已成为目前最为主流的数据转换器构架之一。随着IOT的发展对Delta-Sigma ADC的功耗要求越来越高，在某些应用领域要求实现超低功耗。在Delta-Sigma电路中，积分器是其核心电路部分，同时也消耗了大部分的功耗，因此降低积分器的功耗对于降低整体Delta-Sigma ADC的功耗具有重要意义。传统的运算放大器用作积分器是比较普遍的方案，然而由于其在非积分相位消耗了大量的静态功耗，不适用于超低功耗的应用场景。反相器作为积分器方案的提出，大大的降低了积分器的功耗，满足了当今对低功耗Delta-Sigma ADC的需求。

现有的基于动态偏置的反相器的积分器，在积分相位和偏置相位消耗了几乎相同的平均功耗。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于电容充当浮动电压源的动态偏置低功耗积分器，使得积分器在偏置相位的平均功耗比起在积分相位大大降低。同时电容浮动电压源的使用，不需要额外的静态偏置电压，减少了两路静态偏置电路，从而减少了额外的偏置电路功耗。

为此，本发明的公开了一种基于电容充当浮动电压源的动态偏置低功耗积分器，包括：相互连接的两相非交叠时钟产生电路、反相器电路、动态偏置电路、静态偏置电路；

动态偏置电路包括PMOS晶体管M5，NMOS晶体管M6，浮动电压源CI；在CLK1＝1时，M5、M6的栅极和漏极短接形成二极管连接型，此时两个二极管与CI串联，M5漏极电流流过CI给其上极板充电，CI下极板电流流经M6放电；在浮动电压源CI充放电半个时钟周期后，CI上下极板形成稳定的电压差，从而给反相器电路的电容C1、C2提供偏置电压；在CLK2＝1时，电容CI上下极板短接，进行电荷的清零等待下一次的充放电工作；在CLK2＝1 时，M5、M6的栅极分别连接至AVDD、VSS，AVDD为积分器的参考电源，VSS为积分器的参考地，使得M5、M6截止，其中，输入时钟信号为CLK，产生四路时钟信号，CLK1和CLK2 为两相非交叠信号。

优选地，两相非交叠时钟产生电路由与非门和非门等数字逻辑门电路构成；其中，CLK1＝1时CLK2＝0，CLK1＝0时CLK2＝1；CLK1D、CLK2D分别为其延时某一时间间隔的信号。