開關(guān)電流電路主要誤差的改善的主要方案

1、開關(guān)電流電路主要誤差的改善的主要方案開關(guān)技術(shù)是一種新的模擬信號采樣、保持、處理技術(shù)。它具有電流模的特有優(yōu)點(diǎn)，如速度快，適合于低工作等。與傳統(tǒng)的開關(guān)技術(shù)相比，開關(guān)電流技術(shù)不需要線性電容和高性能的運(yùn)算，囫圇電路由晶體管組成，因此可與標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字工藝兼容。針對開關(guān)電流電路中的時鐘饋通誤差和傳輸誤差舉行具體分析，并提出了解決方法。1 時鐘饋通誤差分析時鐘饋通誤差是一個復(fù)雜的物理現(xiàn)象，在這里以其次代開關(guān)電流存儲單元為例舉行分析。圖1為存儲單元，圖2為開關(guān)斷開時的電荷注入暗示圖。對圖1所示的存儲單元，ms的溝道電荷可以近似地描述為：其中：cax是柵氧化層單位面積電容;wseff和lseff分離是ms的有效溝

2、道寬度和長度;vgs是ms的柵一源電壓;vt是ms的閾值電壓，由式(2)給出：式中：2 |f|是強(qiáng)反型層表面勢壘;r是體閾值參數(shù);vt0是vgs=0時的閾值電壓。普通狀況下，1 v將式(3)代入式(1)，得到注入存儲電容的溝道電荷為：其中：aq表示溝道電荷注入存儲電容的分配系數(shù)，典型值為：aq=1/2。由柵極蔓延籠罩電容co1，注入存儲電容的電荷為：按照式(4)和式(5)司得囫圇注入電荷的總量為：式中：mi=ii/j,稱為調(diào)制指數(shù)。將式(9)代入式(8)，得：2 傳輸誤差分析開關(guān)電流電路屬于電流模式電路，其基本結(jié)構(gòu)的等效電路3所示。從圖3可以看出，上一級電路的輸出與下一級電路的輸入電阻并聯(lián)。設(shè)

3、上一級電路的輸出電流為iout，輸出電阻為rout，下一級電路的輸入電流為iin，輸入電阻為rin。，則下一級電路的輸入電流為：從式(12)可看出，增大輸出電阻或減小輸入電阻都可以減小傳輸誤差。3 誤差的充實(shí)辦法(1)時鐘饋通誤差的充實(shí)。充實(shí)時鐘饋通誤差可采納s2i電路。圖4給出s2i存儲單元的電路和時序。它的工作原理為：在1a相，mf的柵極與基準(zhǔn)電壓vref相連，此時mf為mc提供偏置電流jomc中存儲的電流為ic=j+ii。當(dāng)1a由高電平跳變?yōu)榈碗娖匠＃驗(yàn)闀r鐘饋通效應(yīng)等因素造成mc單元存儲的電流中含有一個電流誤差值，假設(shè)它為ii。，則mc中存儲的電流為ic=j+ii+ii。在1b相期間，

4、細(xì)存儲管mf對誤差電流舉行取樣，因?yàn)檩斎腚娏魅匀槐３种斎霠顟B(tài)，所以mf中存儲的電流為if=j+ii。當(dāng)1b由高電平跳變?yōu)榈碗娖匠＃紤]到ii。(2)傳輸誤差的充實(shí)。先前面的分析知，增大輸出電阻或減小輸入電阻都可以減小傳輸誤差。下面介紹一種調(diào)節(jié)型共源共柵結(jié)構(gòu)電路，見圖5。由圖5可計算出輸出電阻為：與圖1中其次代基本存儲單元相比，輸出電阻增大結(jié)合s2i電路與調(diào)節(jié)型共源共柵結(jié)構(gòu)電路的優(yōu)點(diǎn)，構(gòu)造調(diào)節(jié)型共源共柵結(jié)構(gòu)s2i存儲單元，見圖6。4 及結(jié)果采納0.5 pm標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字cmos工藝對圖6電路仿真，仿真參數(shù)如表1所示：全部nmos襯底接地，全部pmos襯底接電源。全部開關(guān)管寬長比均為0.5/m/0.5

5、 m。輸入信號為振幅50a，頻率200 khz的正弦信號，時鐘頻率5 mhz，v ref一2.4 v，vdd=5 v。表1中給出了主要晶體管仿真參數(shù)。hspice仿真結(jié)果見圖7(a)。對圖1中其次代基本存儲單元仿真結(jié)果見圖7(b)。從圖7中可以看出，調(diào)節(jié)型共源共柵結(jié)構(gòu)s2i電路大大提高了精度。圖8(a)是圖7的放大圖，圖8(b)是matlab中的抱負(fù)波形。從圖8(a)可以看出，在a點(diǎn)時，輸出開關(guān)斷開，輸入開關(guān)閉合，輸出電流變?yōu)榱?。在ab區(qū)間內(nèi)，輸入信號對存儲管的寄生電容充電。在b點(diǎn)，輸出開關(guān)閉合，輸入開關(guān)斷開，輸出電流為b點(diǎn)的電流值，半個時鐘周期后，在c點(diǎn)，輸出開關(guān)斷開，輸入開關(guān)閉合，繼續(xù)重復(fù)上一周期對輸入電流的采樣一保持。囫圇電路全由mos管構(gòu)成，依賴晶體管的柵極寄生電容對輸入信號采樣一保持，所以可以與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字cmos工藝兼容，與數(shù)字電路集成在1塊芯片上。與matlab中的抱負(fù)波形對照后可以看出此電路的性能相當(dāng)精確。5 結(jié) 語與開關(guān)電容電路相比，開關(guān)電流電路不需要線性浮置電容，能夠與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字cmos工藝兼容。但是因?yàn)檎`差的存在，至今無法徹低取代開關(guān)電