專利名稱：通過交換跨導(dǎo)單元的運(yùn)算放大器共享的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及運(yùn)算放大器電路，特別涉及具有開關(guān)電容網(wǎng)絡(luò)的共享雙通道運(yùn)算放大器。
背景技術(shù)：
運(yùn)算放大器(Op Amp)被廣泛使用。開關(guān)電容網(wǎng)絡(luò)可以放在運(yùn)算放大器的輸入上，并使用兩相非重疊時(shí)鐘計(jì)時(shí)。在運(yùn)算放大器重置的相位期間，清除任何存儲(chǔ)的誤差電荷。輸入被采樣并存儲(chǔ)在一個(gè)電容上。在另一個(gè)相位，存儲(chǔ)的輸入被運(yùn)算放大器放大。該運(yùn)算放大器的輸出被反饋回到開關(guān)電容網(wǎng)絡(luò)，以存儲(chǔ)誤差電荷。實(shí)際上運(yùn)算放大器只為兩相中的一個(gè)相位放大。因?yàn)檫\(yùn)算放大器并不為另一個(gè)相位放大，所以運(yùn)算放大器基本上只有一半時(shí)間在做有用的工作。已經(jīng)有個(gè)各種方法通過共享一個(gè)運(yùn)算放大器而使用這個(gè)浪費(fèi)的時(shí)間?？梢栽谶\(yùn)算放大器的輸入上放置一個(gè)復(fù)用器，這樣允許兩個(gè)電容網(wǎng)絡(luò)連接到同一個(gè)運(yùn)算放大器的輸入上。但是，在寄生電容上可能出現(xiàn)存儲(chǔ)器效應(yīng)，導(dǎo)致兩個(gè)輸入信號(hào)相互依賴，而不是真正的相互不關(guān)聯(lián)。可以添加重置電路以減小存儲(chǔ)器效應(yīng)，但是重置電路需要額外的時(shí)間運(yùn)行，降低該運(yùn)算放大器的工作頻率。而且重置電路還增加尺寸、面積、成本、以及寄生負(fù)荷。也可以添加第二差分輸入晶體管對(duì)，但是差分輸入晶體管要尺寸很大，才能減小噪音并增加增益。因此，添加第二差分輸入對(duì)的價(jià)格是特別高的。期望有一個(gè)使用開關(guān)電容網(wǎng)絡(luò)的共享運(yùn)算放大器。期望有共享運(yùn)算放大器是因?yàn)檩^低的功耗、面積，又因?yàn)楣蚕黼娐范鴽]有過多的面積開銷或速度損失。期望有更簡(jiǎn)潔的共享運(yùn)算放大器。

圖I是一個(gè)折疊式共源共柵運(yùn)算放大器的示意圖。圖2顯示一個(gè)運(yùn)算放大器，其有共源共柵的源電流晶體管短接在一起。圖3顯示雙通道運(yùn)算放大器，其在跨導(dǎo)單元和電流導(dǎo)引級(jí)之間有交換開關(guān)網(wǎng)絡(luò)。圖4是在其輸入上有雙開關(guān)電容網(wǎng)絡(luò)的雙通道運(yùn)算放大器的方框圖。圖5是用于第一通道輸入的第一開關(guān)電容網(wǎng)絡(luò)的示意圖。圖6是用于第二通道輸入的第二開關(guān)電容網(wǎng)絡(luò)的示意圖。圖7是顯示一個(gè)共享運(yùn)算放大器的兩個(gè)獨(dú)立輸入在兩個(gè)時(shí)鐘相位期間交替取樣和放大的時(shí)間圖。圖8是一個(gè)共享運(yùn)算放大器的兩個(gè)獨(dú)立輸入和一個(gè)交替輸出的波形圖。圖9是另一個(gè)使用電流鏡的共享運(yùn)算放大器。圖10是另一個(gè)共享兩級(jí)運(yùn)算放大器。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明涉及改進(jìn)的共享運(yùn)算放大器。以下描述使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠依照特定應(yīng)用及其要求制作和使用在此提供的本發(fā)明。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將明了對(duì)優(yōu)選實(shí)施例的各種修改，且本文所界定的一般原理可應(yīng)用于其它實(shí)施例。因此，本發(fā)明不希望限于所展示和描述的特定實(shí)施例，而是應(yīng)被賦予與本文所揭示的原理和新穎特征一致的最廣范圍。圖I是一個(gè)折疊式共源共柵運(yùn)算放大器(folded cascode op amp,的示意圖。該運(yùn)算放大器有第一級(jí)和第二級(jí)，以及由第二級(jí)產(chǎn)生的差分輸出V0UTP、V0UTN。在第一級(jí)，一個(gè)輸入被存儲(chǔ)并應(yīng)用在差分晶體管10、12的柵極上，在第二級(jí)，一個(gè)偏壓VBP2應(yīng)用在輸入晶體管20、22的柵極上。第一級(jí)包括第一跨導(dǎo)單元110，尾電流晶體管14提供電流給差分晶體管10、12的源極，它們導(dǎo)引電流到電流導(dǎo)引輸入級(jí)120的兩個(gè)分支內(nèi)。電流導(dǎo)引晶體管16、18在它們的柵極上接收共模反饋電壓VCMFB，電流導(dǎo)引輸出級(jí)122內(nèi)的電流導(dǎo)引晶體管26、28也一樣。電流導(dǎo)引晶體管16、26的漏極通過節(jié)點(diǎn)CSN連接在一起，而電流導(dǎo)引晶體管18、28的漏極通過節(jié)點(diǎn)CSP連接在一起，因此連接了該運(yùn)算放大器的第一級(jí)和第二級(jí)。
電流導(dǎo)引輸出級(jí)122在輸出VOUTP、VOUTN之前還有共源共柵晶體管30、32，其串聯(lián)在一起。偏壓VBN2應(yīng)用在共源共柵晶體管30、32的柵極上，而另一個(gè)偏壓VBPl應(yīng)用在尾電流晶體管14的柵極上以及第二跨導(dǎo)單元112的源電流晶體管24、25的柵極上。該運(yùn)算放大器的第二級(jí)是共源共柵級(jí)，所以兩個(gè)分支不是連接在一起的。來自源電流晶體管24的電流只流過輸入晶體管20，而來自源電流晶體管25的電流只流過輸入晶體管22。發(fā)明人注意到如果輸入晶體管20、22是連接在一起的話，如通過虛線節(jié)點(diǎn)CCjP么源電流晶體管24、25就是一樣的，可以是一個(gè)單個(gè)的晶體管，類似第一級(jí)中的尾電流晶體管14。圖2顯示一個(gè)運(yùn)算放大器，其有共源共柵的源電流晶體管短接在一起。第二跨導(dǎo)單元112中的節(jié)點(diǎn)CC將輸入晶體管20、22的源極和源電流晶體管24的漏極連接在一起。因此，當(dāng)增加節(jié)點(diǎn)CC到圖I中的折疊式共源共柵運(yùn)算放大器時(shí)，第二跨導(dǎo)單元112和第一跨導(dǎo)單元110有相同的晶體管結(jié)構(gòu)。共源共柵結(jié)構(gòu)還提供給下拉輸出V0UTP，V0UTN，因?yàn)殡娏鲗?dǎo)引輸出級(jí)122還是有分開的分支，但是第二跨導(dǎo)單元112不再有共源共柵電流源。因此，這個(gè)改進(jìn)的運(yùn)算放大器因?yàn)樵黾拥墓?jié)點(diǎn)CC應(yīng)該只有小小的影響。發(fā)明人還認(rèn)識(shí)到，因?yàn)榈谝豢鐚?dǎo)單元110和第二跨導(dǎo)單元112是相同的，所以它們可以交換或互換。特別是，在一個(gè)時(shí)鐘相位期間，第一跨導(dǎo)單元110可以連接到電流導(dǎo)引輸入級(jí)120，在第二時(shí)鐘相位期間，第一跨導(dǎo)單元110可以連接到電流導(dǎo)引輸出級(jí)122。類似地，在一個(gè)時(shí)鐘相位期間，第二跨導(dǎo)單元112可以連接到電流導(dǎo)引輸出級(jí)122，在第二時(shí)鐘相位期間，第二跨導(dǎo)單元112可以連接到電流導(dǎo)引輸入級(jí)120。因此增加節(jié)點(diǎn)CC允許第一跨導(dǎo)單元110和第二跨導(dǎo)單元112可以時(shí)間復(fù)用到電流導(dǎo)引輸入級(jí)120和到電流導(dǎo)引輸出級(jí)122。圖3顯示雙通道運(yùn)算放大器，其在跨導(dǎo)單元和電流導(dǎo)引級(jí)之間有交換開關(guān)網(wǎng)絡(luò)?？鐚?dǎo)交換網(wǎng)絡(luò)130插入在跨導(dǎo)單元110、112和電流導(dǎo)引輸入級(jí)120和電流導(dǎo)引輸出級(jí)122之間。兩相非重疊時(shí)鐘Φ1、Φ2控制跨導(dǎo)交換網(wǎng)絡(luò)130。在第一相位Φ I期間，跨導(dǎo)交換網(wǎng)絡(luò)130改變或交換連接，但是在第二相位Φ 2期間，跨導(dǎo)交換網(wǎng)絡(luò)130直接連接或直線連接。在第一相位Φ I期間，跨導(dǎo)交換網(wǎng)絡(luò)130連接第一跨導(dǎo)單元110到電流導(dǎo)引輸出級(jí)122上，并連接第二跨導(dǎo)單元112到電流導(dǎo)引輸入級(jí)120上。在第二相位Φ 2期間，跨導(dǎo)交換網(wǎng)絡(luò)130連接第一跨導(dǎo)單元110到電流導(dǎo)引輸入級(jí)120上，并連接第二跨導(dǎo)單元112到電流導(dǎo)引輸出級(jí)122上。在第一相位Φ I期間，開關(guān)40閉合，開關(guān)44斷開，將第一級(jí)的差分晶體管10連接到第二級(jí)的輸出VOUTN和共源共柵晶體管30上。類似地，開關(guān)42閉合，開關(guān)46斷開，將第一級(jí)的差分晶體管12連接到第二級(jí)的輸出VOUTP和共源共柵晶體管32上。因此第一跨導(dǎo)單元110驅(qū)動(dòng)電流導(dǎo)引輸出級(jí)122。而且在第一相位Φ I期間，開關(guān)52閉合，開關(guān)54斷開，將第二級(jí)的差分晶體管20連接到第一級(jí)的電流導(dǎo)引晶體管16上。類似地，開關(guān)50閉合，開關(guān)56斷開，將第二級(jí)的差分晶體管22連接到第一級(jí)的電流導(dǎo)引晶體管18上。因此第二跨導(dǎo)單元112驅(qū)動(dòng)電流導(dǎo)引輸入級(jí)120。在第二相位Φ 2期間，開關(guān)44閉合，開關(guān)40斷開，將第一級(jí)的差分晶體管10連接到第一級(jí)的電流導(dǎo)引晶體管16上。類似地，開關(guān)46閉合，開關(guān)42斷開，將第一級(jí)的差分晶體管12連接到第一級(jí)的電流導(dǎo)引晶體管18上。因此第一跨導(dǎo)單元110驅(qū)動(dòng)電流導(dǎo)引輸入級(jí) 120。還是在第二相位Φ 2期間，開關(guān)54閉合，開關(guān)52斷開，將第二級(jí)的差分晶體管20連接到第二級(jí)的輸出VOUTN和共源共柵晶體管30上。類似地，開關(guān)56閉合，開關(guān)50斷開，將第二級(jí)的差分晶體管22連接到第二級(jí)的輸出VOUTP和共源共柵晶體管32上。因此第二跨導(dǎo)單元112在Φ2期間驅(qū)動(dòng)電流導(dǎo)引輸出級(jí)122。交換發(fā)生在第一相位Φ I期間，而在第二相位Φ 2期間是直接連接。圖4是在其輸入上有雙開關(guān)電容網(wǎng)絡(luò)的雙通道運(yùn)算放大器的方框圖?？鐚?dǎo)交換網(wǎng)絡(luò)130插入在運(yùn)算放大器第一級(jí)的第一跨導(dǎo)單元110和電流導(dǎo)引輸入級(jí)120之間，以及第二級(jí)的第二跨導(dǎo)單元112和電流導(dǎo)引輸出級(jí)122之間。在Φ I期間，跨導(dǎo)交換網(wǎng)絡(luò)130將第一跨導(dǎo)單元110跨接到電流導(dǎo)引輸出級(jí)122上，也將第二跨導(dǎo)單元112跨接到電流導(dǎo)引輸入級(jí)120上。輸出VOUTP、VOUTN由電流導(dǎo)引輸出級(jí)122產(chǎn)生，還被反饋回開關(guān)電容網(wǎng)絡(luò)100、102。第一開關(guān)電容網(wǎng)絡(luò)100是用于通道I,接收第一差分輸入INI+、IN1-。第一開關(guān)電容網(wǎng)絡(luò)100取樣IN1+、IN1-，在電容上存儲(chǔ)電荷，并將存儲(chǔ)的電荷切換到第一跨導(dǎo)單元110內(nèi)的差分晶體管10、12的柵極上。誤差電荷也存儲(chǔ)在第一開關(guān)電容網(wǎng)絡(luò)100的電容上，以響應(yīng)來自輸出VOUTP、VOUTN的反饋。第二開關(guān)電容網(wǎng)絡(luò)102取樣第二差分輸入IN2+、IN2_，其也存儲(chǔ)誤差電荷，并驅(qū)動(dòng)第二跨導(dǎo)單元112內(nèi)的輸入晶體管20、22的柵極。輸出V0UTP、V0UTN在從INl產(chǎn)生的輸出信號(hào)和從IN2產(chǎn)生的輸出信號(hào)之間切換。輸入INI、IN2的雙通道可以是分開的、獨(dú)立的信·號(hào)，它們之間相互不關(guān)聯(lián)。因此一個(gè)運(yùn)算放大器可以被兩個(gè)通道的獨(dú)立信號(hào)共享。圖5是用于第一通道輸入的第一開關(guān)電容網(wǎng)絡(luò)的示意圖。在第一相位Φ I期間，當(dāng)開關(guān)60、80和62、82閉合時(shí),第一開關(guān)電容網(wǎng)絡(luò)100取樣第一通道的差分輸入IN1_、IN1+,到反饋電容70、90上，并到取樣電容72、92上。當(dāng)開關(guān)68、88因?yàn)榫庀辔粫r(shí)鐘Φ1Ε而閉合時(shí)，電容70、72、90、92的另一板等于偏壓VBP2，均衡相位時(shí)鐘Φ1Ε在Φ I前一點(diǎn)點(diǎn)結(jié)束。因此在大部分的Φ1，差分晶體管10、12的柵極都被同一偏壓VBP2驅(qū)動(dòng)，第一跨導(dǎo)單元110起到電流源的作用，并不放大任何輸入信號(hào)。在相位I期間，第一跨導(dǎo)單元110被用作為第二級(jí)的電流導(dǎo)引輸出級(jí)122的電流源，因?yàn)榭鐚?dǎo)交換網(wǎng)絡(luò)130在相位I期間交換連接。在第二相位期間，小2是激活的，(^1結(jié)束，斷開開關(guān)60、62、80、82，結(jié)束取樣，并斷開均衡開關(guān)68、88。開關(guān)74、75閉合以驅(qū)動(dòng)偏壓VBP2到取樣電容72、92的前板上，驅(qū)動(dòng)取樣電荷到輸入VINPUVINN1上。然后該取樣電荷被差分晶體管10、12放大，差分晶體管10、12在相位2期間是連接到第一級(jí)的電流導(dǎo)引輸入級(jí)120上的。然后放大的信號(hào)通過節(jié)點(diǎn)CSN、CSP從第一級(jí)連接到第二級(jí)，并被共源共柵第二級(jí)內(nèi)的電流導(dǎo)引輸出級(jí)122緩存，以產(chǎn)生輸出 VOUTP、VOUTN。在相位2期間，反饋開關(guān)64、68也是閉合的，將輸出VOUTP、VOUTN反饋回到反饋電容70、90。運(yùn)算放大器中的任何誤差都存儲(chǔ)在反饋電容70、90中。通過存儲(chǔ)誤差電荷并通過均衡化，可以消除任何存儲(chǔ)器效應(yīng)。
圖6是用于第二通道輸入的第二開關(guān)電容網(wǎng)絡(luò)的示意圖。和第一開關(guān)電容網(wǎng)絡(luò)100相比，對(duì)于第二開關(guān)電容網(wǎng)絡(luò)102，時(shí)鐘相位Φ I、Φ 2是交換了的，使用共享運(yùn)算放大器進(jìn)行交替取樣和放大。在第二相位Φ2期間，當(dāng)開關(guān)60、80和62、82閉合時(shí)，第二開關(guān)電容網(wǎng)絡(luò)102取樣第二通道差分輸入IN2-、IN2+，到反饋電容70、90上，并到取樣電容72、92上。當(dāng)開關(guān)68、88因?yàn)榫庀辔粫r(shí)鐘Φ2Ε而閉合時(shí)，電容70、72、90、92的另一板等于偏壓VBP2，均衡相位時(shí)鐘Φ2Ε在Φ 2前一點(diǎn)點(diǎn)結(jié)束。因此在大部分的Φ2，差分晶體管20、22的柵極都被同一偏壓VBP2驅(qū)動(dòng)，第二跨導(dǎo)單元112起到電流源的作用，并不放大任何輸入信號(hào)。在相位2期間，第二跨導(dǎo)單元112被用作為第二級(jí)的電流導(dǎo)引輸出級(jí)122的電流源，因?yàn)榭鐚?dǎo)交換網(wǎng)絡(luò)130在相位2期間沒有交換連接，而是直接連接。在第一相位期間，Φ I是激活的，(^2結(jié)束，斷開開關(guān)60、62、80、82，結(jié)束取樣，并斷開均衡開關(guān)68、88。開關(guān)74、75閉合以驅(qū)動(dòng)偏壓VBP2到取樣電容72、92的前板上，驅(qū)動(dòng)取樣電荷到輸入VINP2、VINN2上。然后該取樣電荷被差分晶體管20、22放大，差分晶體管20、22在相位I期間是連接到第一級(jí)的電流導(dǎo)引輸入級(jí)120上的。然后放大的信號(hào)通過節(jié)點(diǎn)CSN、CSP從第一級(jí)連接到第二級(jí)，并被共源共柵第二級(jí)內(nèi)的電流導(dǎo)引輸出級(jí)122緩存，以產(chǎn)生輸出 VOUTP、VOUTN。在相位I期間，反饋開關(guān)64、68也是閉合的，將輸出VOUTP、VOUTN反饋回到反饋電容70、90。運(yùn)算放大器中的任何誤差都存儲(chǔ)在反饋電容70、90中。圖7是顯示一個(gè)共享運(yùn)算放大器的兩個(gè)獨(dú)立輸入在兩個(gè)時(shí)鐘相位期間交替取樣和放大的時(shí)間圖。相位I時(shí)鐘Φ I和相位2時(shí)鐘Φ 2是不重疊的時(shí)鐘。均衡時(shí)鐘Φ IE和Φ I相位相同，但是早一點(diǎn)結(jié)束。類似地，Φ2Ε也早一點(diǎn)結(jié)束，以減小切換噪聲。第一開關(guān)電容網(wǎng)絡(luò)100 Sff-CAPl在相位I期間取樣其輸入，并在相位2期間存儲(chǔ)運(yùn)算放大器誤差電荷。第一跨導(dǎo)單元110 TCl在相位I期間始終被第一開關(guān)電容網(wǎng)絡(luò)100驅(qū)動(dòng)，接收均衡輸入，但是在相位2期間則放大取樣輸入。第二開關(guān)電容網(wǎng)絡(luò)102 SW-CAP2在相位2期間取樣其輸入，并在相位I期間存儲(chǔ)運(yùn)算放大器誤差電荷。第二跨導(dǎo)單元112 TC2在相位2期間始終被第二開關(guān)電容網(wǎng)絡(luò)102驅(qū)動(dòng)，接收均衡輸入，但是在相位I期間則放大取樣輸入。因此第一和第二開關(guān)網(wǎng)絡(luò)以及跨導(dǎo)單元在兩個(gè)相位期間交替運(yùn)行?？鐚?dǎo)交換網(wǎng)絡(luò)130 (SWAP)在相位I期間交換或跨接第一級(jí)跨導(dǎo)單元110到第二級(jí)電流導(dǎo)引輸出級(jí)122，但是在相位2期間就是直接連接。輸出VOUT是由第二級(jí)產(chǎn)生，因此是在相位I期間發(fā)生交換時(shí)從第二通道輸入IN2產(chǎn)生的，但是在相位2期間沒有交換發(fā)生時(shí)，則是從第一通道輸入INl產(chǎn)生的。在兩個(gè)時(shí)鐘相位期間，輸出VOUT在放大的INl和放大的IN2之間交替產(chǎn)生。使用單個(gè)運(yùn)算放大器放大兩個(gè)獨(dú)立的輸入，既省電、省面積，還節(jié)省成本。圖8是一個(gè)共享運(yùn)算放大器的兩個(gè)獨(dú)立輸入和一個(gè)交替輸出的波形圖。在此仿真例子里，通道I輸入的周期比通道2輸入的周期更長(zhǎng)。共享運(yùn)算放大器的輸出VOUT是一個(gè)脈沖包絡(luò)，其周期等于兩相位時(shí)鐘Φ1、Φ2的周期。當(dāng)INl的電壓高過ΙΝ2時(shí)，該包絡(luò)的頂部相當(dāng)于放大的ΙΝ1，而該包絡(luò)的底部相當(dāng)于放大的ΙΝ2。可以在輸出VOUT上使用一個(gè)信號(hào)分離器或斬波器以分離這兩個(gè)信號(hào)成分，并使用濾波器以平滑處理分離的輸出，并恢復(fù)放大的獨(dú)立輸入。圖9是另一個(gè)使用電流鏡的共享運(yùn)算放大器。電流導(dǎo)引輸入級(jí)120用電流鏡輸入級(jí)156代替。通過將電流導(dǎo)引晶體管16、18的柵極連接到晶體管152的漏極(晶體管152串聯(lián)插入在電流導(dǎo)引晶體管16和跨導(dǎo)交換網(wǎng)絡(luò)130之間)，共模反饋電壓VCMFB是在電流鏡輸入級(jí)156內(nèi)產(chǎn)生。偏壓VBN2應(yīng)用到晶體管152的柵極上，也應(yīng)用到晶體管154的柵極上，晶體管154串聯(lián)插入在電流導(dǎo)引晶體管18和跨導(dǎo)交換網(wǎng)絡(luò)130之間。圖10是另一個(gè)共享二級(jí)運(yùn)算放大器。在此例子里，電流導(dǎo)引輸出級(jí)122用第二級(jí)驅(qū)動(dòng)器170代替。驅(qū)動(dòng)器晶體管26’的柵極不是被共模反饋電壓VCMFB驅(qū)動(dòng)，而是由節(jié)點(diǎn)CSN驅(qū)動(dòng)，CSN是由電流導(dǎo)引輸入級(jí)120內(nèi)的電流導(dǎo)引晶體管16的漏極產(chǎn)生。類似地，驅(qū)動(dòng)器晶體管28’的柵極是由第一級(jí)內(nèi)的電流導(dǎo)引晶體管18的漏極產(chǎn)生的節(jié)點(diǎn)CSP驅(qū)動(dòng)。 電阻93和電容94的濾波器串聯(lián)插入在節(jié)點(diǎn)CSN和CSl之間，以連接到驅(qū)動(dòng)器晶體管26’的漏極。類似地，電阻96和電容98的濾波器串聯(lián)插入在節(jié)點(diǎn)CSP和CS2之間，以連接到驅(qū)動(dòng)器晶體管28’的漏極。這些濾波器提供第一級(jí)和第二級(jí)之間的直流隔離，而傳遞較高速度的交流信號(hào)。該濾波器形成一個(gè)頻率補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，提高反饋時(shí)的電路穩(wěn)定性。每級(jí)的電流導(dǎo)引部分可以更通用地稱為跨阻單元(trans-impedance cell),因?yàn)樵诳鐚?dǎo)單元內(nèi)的差分晶體管有阻抗負(fù)載?？梢允褂枚喾N類型的跨阻單元，如電流導(dǎo)引(如圖3)、電流鏡(如圖9)、和驅(qū)動(dòng)器第二級(jí)(如圖10)，在每級(jí)之間可以有或可以沒有濾波器?？梢蕴娲褂闷渌N類的跨阻單元，電路安排上也可能有多種變化。
其他實(shí)施例發(fā)明人還想到一些其他的實(shí)施例。例如，雖然顯示了兩級(jí)，但是也可以使用更多級(jí)，如4級(jí)、8級(jí)等等。多級(jí)運(yùn)算放大器可以有4級(jí)作為一個(gè)例子。第一和第二跨導(dǎo)單元可以在晶體管連接安排上匹配，但是可以有不同尺寸的晶體管，或者也可以有相同晶體管尺寸。共享運(yùn)算放大器可以用在各種應(yīng)用中，如模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)、開關(guān)電容濾波器、開關(guān)電容增益級(jí)、收發(fā)基帶濾波器和ADC、數(shù)字成像設(shè)備、用于傳感器諸如溫度或壓力傳感器的變換器。當(dāng)需要處理多通道時(shí)，功率和面積都可能降低，因?yàn)檫\(yùn)算放大器的數(shù)量可以減半。速度可以提高，因?yàn)椴恍枰粋€(gè)單獨(dú)的重置相，也不用添加重置電路。一個(gè)運(yùn)算放大器輸入對(duì)被重置和均衡，而其他運(yùn)算放大器輸入對(duì)被放大。誤差電荷被去除而最小化任何存儲(chǔ)器效應(yīng)。該共享運(yùn)算放大器方法可以擴(kuò)展到其他運(yùn)算放大器拓?fù)?，如折疊共源共柵、電流鏡，利用差分對(duì)、折疊共源共柵、電流鏡為第一級(jí)的兩級(jí)運(yùn)算放大器，或第一級(jí)電流鏡，或利用差分對(duì)、折疊共源共柵、電流鏡為第一級(jí)的多級(jí)運(yùn)算放大器。雖然已經(jīng)顯示了兩級(jí)，但是可以增加更多級(jí)，也可以增加緩存、電平移動(dòng)、時(shí)鐘、下電或其他級(jí)。雖然已經(jīng)顯示了 P溝道差分晶體管的運(yùn)算放大器，但是可以互換P溝道和η溝道差分晶體管，翻轉(zhuǎn)電路使用η溝道差分晶體管、尾晶體管和P溝道電流導(dǎo)引。偏壓也可以調(diào)整。開關(guān)可以使用P溝道或η溝道晶體管來實(shí)現(xiàn)，或者使用傳輸門和平行的P溝道和 η溝道晶體管來實(shí)現(xiàn)?？稍诟鞣N節(jié)點(diǎn)處添加額外組件，例如電阻器、電容器、電感器、晶體管等，且還可以有寄生組件。啟用和停用所述電路可用額外晶體管或以其它方式實(shí)現(xiàn)。可添加傳送門晶體管或傳輸門以用于隔離?？梢蕴砑虞斎腚娮杵鞯絍INP、VINN，或可以使用其他輸入或更復(fù)雜的輸入濾波器。可以通過交換真和補(bǔ)連接而增加逆變，如交換IN+、IN-，或通過交換真和補(bǔ)電流導(dǎo)引連接或輸出反饋。可以增加逆變，或額外的緩存。晶體管和電容的最終尺寸可以在電路仿真或現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試之后進(jìn)行選擇?？梢允褂媒饘傺谀せ蚱渌删幊滩考?，去確定最終的電容、電阻、或晶體管尺寸。電容器或電阻器可以平行連接在一起以產(chǎn)生更大的電容器或電阻器，幾種電容器或電阻器尺寸都有相同的邊緣效應(yīng)。雖然已經(jīng)顯示了差分運(yùn)算放大器的差分信號(hào)，但是單端運(yùn)算放大器也可以使用該交換技術(shù)。本發(fā)明背景技術(shù)部分可含有關(guān)于本發(fā)明的問題或環(huán)境的背景信息而非描述其它現(xiàn)有技術(shù)。因此，在背景技術(shù)部分中包括材料并不是申請(qǐng)人承認(rèn)現(xiàn)有技術(shù)。本文中所描述的任何方法或工藝為機(jī)器實(shí)施或計(jì)算機(jī)實(shí)施的，且既定由機(jī)器、計(jì)算機(jī)或其它裝置執(zhí)行且不希望在沒有此類機(jī)器輔助的情況下單獨(dú)由人類執(zhí)行。所產(chǎn)生的有形結(jié)果可包括在例如計(jì)算機(jī)監(jiān)視器、投影裝置、音頻產(chǎn)生裝置和相關(guān)媒體裝置等顯示裝置上的報(bào)告或其它機(jī)器產(chǎn)生的顯示，且可包括也為機(jī)器產(chǎn)生的硬拷貝打印輸出。對(duì)其它機(jī)器的計(jì)算機(jī)控制為另一有形結(jié)果。已出于說明和描述的目的呈現(xiàn)了對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的先前描述。其不希望為詳盡的或?qū)⒈景l(fā)明限于所揭示的精確形式。鑒于以上教示，許多修改和變型是可能的。希望本發(fā)明的范圍不受此詳細(xì)描述限制，而是由所附權(quán)利要求書限制。
權(quán)利要求
1.一種雙通道開關(guān)電容放大器，包括 第一輸入； 第二輸入; 第一開關(guān)電容網(wǎng)絡(luò)，其有第一取樣電容器用于取樣所述第一輸入，其還有第一反饋電容器用于取樣一輸出以產(chǎn)生第一取樣輸入； 第一跨導(dǎo)單元，其有第一差分晶體管，其柵極連接到由所述第一開關(guān)電容網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生的所述第一取樣輸入，所述第一跨導(dǎo)單元還有第一尾晶體管，其產(chǎn)生第一尾電流到所述第一差分晶體管； 第二開關(guān)電容網(wǎng)絡(luò)，其有第二取樣電容器用于取樣所述第二輸入，其還有第二反饋電容器用于取樣所述輸出以產(chǎn)生第二取樣輸入； 第二跨導(dǎo)單元，其有第二差分晶體管，其柵極連接到由所述第二開關(guān)電容網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生的所述第二取樣輸入，所述第二跨導(dǎo)單元還有第二尾晶體管，其產(chǎn)生第二尾電流到所述第二差分晶體管； 第一級(jí)跨阻單元，用于接收第一級(jí)電流，以及用于產(chǎn)生耦合信號(hào)到第二級(jí)； 第二級(jí)跨阻單元，用于接收第二級(jí)電流，以及用于接收來自所述第一級(jí)跨阻單元的所述耦合信號(hào)，所述第二級(jí)跨阻單元產(chǎn)生所述輸出; 跨導(dǎo)交換網(wǎng)絡(luò)，用于在一個(gè)直接連接期間連接所述第一跨導(dǎo)單元到所述第一級(jí)跨阻單元，且連接所述第二跨導(dǎo)單元到所述第二級(jí)跨阻單元；并用于在一個(gè)交換連接期間連接所述第一跨導(dǎo)單元到所述第二級(jí)跨阻單元，且連接所述第二跨導(dǎo)單元到所述第一級(jí)跨阻單元; 因此，在跨導(dǎo)和跨阻單元之間的連接是由所述跨導(dǎo)交換網(wǎng)絡(luò)交換的。
2.如權(quán)利要求I所述的雙通道開關(guān)電容放大器，其中所述第一差分晶體管產(chǎn)生第一差分電流； 其中所述第二差分晶體管產(chǎn)生第二差分電流； 其中所述跨導(dǎo)交換網(wǎng)絡(luò)在所述直接連接期間切換所述第一差分電流到所述第一級(jí)跨阻單元作為所述第一級(jí)電流，并切換所述第二差分電流到所述第二級(jí)跨阻單元作為所述第二級(jí)電流； 其中所述跨導(dǎo)交換網(wǎng)絡(luò)在所述交換連接期間切換所述第二差分電流到所述第一級(jí)跨阻單元作為所述第一級(jí)電流，并切換所述第一差分電流到所述第二級(jí)跨阻單元作為所述第二級(jí)電流； 因此，來自所述跨導(dǎo)單元的電流是由所述跨導(dǎo)交換網(wǎng)絡(luò)交換的。
3.如權(quán)利要求I所述的雙通道開關(guān)電容放大器，其中所述第一差分晶體管包括第一真差分晶體管和第一補(bǔ)差分晶體管，所述第一真差分晶體管產(chǎn)生第一真差分電流，所述第一補(bǔ)差分晶體管產(chǎn)生第一補(bǔ)差分電流； 其中所述第一取樣電容器還包括第一真取樣電容器和第一補(bǔ)取樣電容器，所述第一真取樣電容器通過第一真取樣開關(guān)而連接到所述第一輸入的第一補(bǔ)輸入信號(hào)，所述第一補(bǔ)取樣電容器通過第一補(bǔ)取樣開關(guān)而連接到所述第一輸入的第一真輸入信號(hào)； 其中所述第一反饋電容器還包括第一真反饋電容器和第一補(bǔ)反饋電容器，所述第一真反饋電容器通過第一真反饋開關(guān)而連接到所述輸出的補(bǔ)輸出，所述第一補(bǔ)反饋電容器通過第一補(bǔ)反饋開關(guān)而連接到所述輸出的真輸出； 其中所述第二差分晶體管包括第二真差分晶體管和第二補(bǔ)差分晶體管，所述第二真差分晶體管產(chǎn)生第二真差分電流，所述第二補(bǔ)差分晶體管產(chǎn)生第二補(bǔ)差分電流； 其中所述第二取樣電容器還包括第二真取樣電容器和第二補(bǔ)取樣電容器，所述第二真取樣電容器通過第二真取樣開關(guān)而連接到所述第二輸入的第二補(bǔ)輸入信號(hào)，所述第二補(bǔ)取樣電容器通過第二補(bǔ)取樣開關(guān)而連接到所述第二輸入的第二真輸入信號(hào)； 其中所述第二反饋電容器還包括第二真反饋電容器和第二補(bǔ)反饋電容器，所述第二真反饋電容器通過第二真反饋開關(guān)而連接到所述輸出的所述補(bǔ)輸出，所述第二補(bǔ)反饋電容器通過第二補(bǔ)反饋開關(guān)而連接到所述輸出的所述真輸出； 因此，跨導(dǎo)單元和開關(guān)電容網(wǎng)絡(luò)是全差分的。
4.如權(quán)利要求3所述的雙通道開關(guān)電容放大器，還包括 第一相位時(shí)鐘，其被啟動(dòng)而發(fā)信號(hào)告知所述跨導(dǎo)交換網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行交換連接； 第二相位時(shí)鐘，其被啟動(dòng)而發(fā)信號(hào)告知所述跨導(dǎo)交換網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行直接連接； 其中所述第一相位時(shí)鐘和所述第二相位時(shí)鐘被應(yīng)用以控制所述跨導(dǎo)交換網(wǎng)絡(luò)，其中所述交換連接和所述直接連接是通過所述第一和第二相位時(shí)鐘而交替進(jìn)行的。
5.如權(quán)利要求4所述的雙通道開關(guān)電容放大器，其中所述第一真取樣開關(guān)、所述第一補(bǔ)取樣開關(guān)、所述第二真反饋開關(guān)、和所述第二補(bǔ)反饋開關(guān)都是閉合的，以響應(yīng)所述第一相位時(shí)鐘； 其中所述第二真取樣開關(guān)、所述第二補(bǔ)取樣開關(guān)、所述第一真反饋開關(guān)、和所述第一補(bǔ)反饋開關(guān)都是閉合的，以響應(yīng)所述第二相位時(shí)鐘。
6.如權(quán)利要求5所述的雙通道開關(guān)電容放大器，其中所述第一開關(guān)電容網(wǎng)絡(luò)還包括 第一真反饋取樣開關(guān)，其連接在所述第一補(bǔ)輸入信號(hào)和所述第一真反饋電容器之間，以響應(yīng)所述第一相位時(shí)鐘； 第一真均衡開關(guān)，其連接在均衡電壓和所述第一真差分晶體管的柵極之間； 其中所述第一真差分晶體管的柵極也連接到所述第一真取樣電容器和所述第一真反饋電容器； 第一補(bǔ)反饋取樣開關(guān)，其連接在所述第一真輸入信號(hào)和所述第一補(bǔ)反饋電容器之間，以響應(yīng)所述第一相位時(shí)鐘； 第一補(bǔ)均衡開關(guān)，其連接在所述均衡電壓和所述第一補(bǔ)差分晶體管的柵極之間；其中所述第一補(bǔ)差分晶體管的柵極也連接到所述第一補(bǔ)取樣電容器和所述第一補(bǔ)反饋電容器； 第一背后驅(qū)動(dòng)開關(guān)，其連接在所述均衡電壓和所述第一真取樣電容器之間，且連接在所述均衡電壓和所述第一補(bǔ)取樣電容器之間， 所述第一背后驅(qū)動(dòng)開關(guān)閉合以響應(yīng)所述第二相位時(shí)鐘； 其中所述第二開關(guān)電容網(wǎng)絡(luò)還包括 第二真反饋取樣開關(guān)，其連接在所述第二補(bǔ)輸入信號(hào)和所述第二真反饋電容器之間，以響應(yīng)所述第二相位時(shí)鐘； 第二真均衡開關(guān)，其連接在均衡電壓和所述第二真差分晶體管的柵極之間； 其中所述第二真差分晶體管的柵極也連接到所述第二真取樣電容器和所述第二真反饋電容器； 第二補(bǔ)反饋取樣開關(guān)，其連接在所述第二真輸入信號(hào)和所述第二補(bǔ)反饋電容器之間，以響應(yīng)所述第二相位時(shí)鐘； 第二補(bǔ)均衡開關(guān)，其連接在所述均衡電壓和所述第二補(bǔ)差分晶體管的柵極之間； 其中所述第二補(bǔ)差分晶體管的柵極也連接到所述第二補(bǔ)取樣電容器和所述第二補(bǔ)反饋電容器； 第二背后驅(qū)動(dòng)開關(guān)，其連接在所述均衡電壓和所述第二真取樣電容器之間，且連接在所述均衡電壓和所述第二補(bǔ)取樣電容器之間，所述第二背后驅(qū)動(dòng)開關(guān)閉合以響應(yīng)所述第一相位時(shí)鐘。
7.如權(quán)利要求6所述的雙通道開關(guān)電容放大器，其中所述第一真均衡開關(guān)和所述第一補(bǔ)均衡開關(guān)閉合以響應(yīng)均衡第一相位時(shí)鐘，所述均衡第一相位時(shí)鐘在所述第一相位時(shí)鐘之前結(jié)束，其中切換噪聲累積在所述第一開關(guān)電容網(wǎng)絡(luò)里的其他電容上； 其中所述第二真均衡開關(guān)和所述第二補(bǔ)均衡開關(guān)閉合以響應(yīng)均衡第二相位時(shí)鐘，所述均衡第二相位時(shí)鐘在所述第二相位時(shí)鐘之前結(jié)束，其中切換噪聲累積在所述第二開關(guān)電容網(wǎng)絡(luò)里的其他電容上。
8.如權(quán)利要求6所述的雙通道開關(guān)電容放大器，其中所述第一級(jí)電流包括第一級(jí)真電流和第一級(jí)補(bǔ)電流； 其中所述第二級(jí)電流包括第二級(jí)真電流和第二級(jí)補(bǔ)電流； 其中所述跨導(dǎo)交換網(wǎng)絡(luò)還包括 第一真直接開關(guān)，其被所述第二相位時(shí)鐘閉合，用于連接所述第一真差分電流到所述第一級(jí)真電流； 第一補(bǔ)直接開關(guān)，其被所述第二相位時(shí)鐘閉合，用于連接所述第一補(bǔ)差分電流到所述第一級(jí)補(bǔ)電流； 第一真跨接開關(guān)，其被所述第一相位時(shí)鐘閉合，用于連接所述第一真差分電流到所述第二級(jí)真電流； 第一補(bǔ)跨接開關(guān)，其被所述第一相位時(shí)鐘閉合，用于連接所述第一補(bǔ)差分電流到所述第二級(jí)補(bǔ)電流； 第二真直接開關(guān)，其被所述第二相位時(shí)鐘閉合，用于連接所述第二真差分電流到所述第二級(jí)真電流； 第二補(bǔ)直接開關(guān)，其被所述第二相位時(shí)鐘閉合，用于連接所述第二補(bǔ)差分電流到所述第二級(jí)補(bǔ)電流； 第二真跨接開關(guān)，其被所述第一相位時(shí)鐘閉合，用于連接所述第二真差分電流到所述第一級(jí)真電流； 第二補(bǔ)跨接開關(guān)，其被所述第一相位時(shí)鐘閉合，用于連接所述第二補(bǔ)差分電流到所述第一級(jí)補(bǔ)電流。
9.如權(quán)利要求8所述的雙通道開關(guān)電容放大器，其中所述真輸出是由所述第二級(jí)補(bǔ)電流產(chǎn)生的；其中所述補(bǔ)輸出是由所述第二級(jí)真電流產(chǎn)生的。
10.如權(quán)利要求8所述的雙通道開關(guān)電容放大器，其中所述第一級(jí)跨阻單元是電流鏡或是電流導(dǎo)引級(jí)，產(chǎn)生所述耦合信號(hào)，其中所述第二級(jí)跨阻單元是共源共柵級(jí)或是被所述合信號(hào)控制的驅(qū)動(dòng)器。
11.一種交替輸出的運(yùn)算放大器,包括 第一尾晶體管，其連接到第一尾節(jié)點(diǎn)； 第一真差分晶體管，其連接在所述第一尾節(jié)點(diǎn)和第一真開關(guān)輸入之間，其有第一真柵極； 第一補(bǔ)差分晶體管，其連接在所述第一尾節(jié)點(diǎn)和第一補(bǔ)開關(guān)輸入之間，其有第一補(bǔ)柵極； 第一真跨阻晶體管，其連接在第一真開關(guān)輸出和電源節(jié)點(diǎn)之間，產(chǎn)生一真連接電壓； 第一補(bǔ)跨阻晶體管，其連接在第一補(bǔ)開關(guān)輸出和所述電源節(jié)點(diǎn)之間，產(chǎn)生一補(bǔ)連接電壓； 第一真直接開關(guān)，當(dāng)?shù)诙辔粫r(shí)鐘啟動(dòng)時(shí)，其用于連接所述第一真開關(guān)輸入到所述第一真開關(guān)輸出； 第一補(bǔ)直接開關(guān)，當(dāng)?shù)诙辔粫r(shí)鐘啟動(dòng)時(shí)，其用于連接所述第一補(bǔ)開關(guān)輸入到所述第一補(bǔ)開關(guān)輸出； 第一真跨接開關(guān)，當(dāng)?shù)谝幌辔粫r(shí)鐘啟動(dòng)時(shí)，其用于連接所述第一真開關(guān)輸入到所述第二真開關(guān)輸出； 第一補(bǔ)跨接開關(guān)，當(dāng)?shù)谝幌辔粫r(shí)鐘啟動(dòng)時(shí)，其用于連接所述第一補(bǔ)開關(guān)輸入到所述第二補(bǔ)開關(guān)輸出； 第二尾晶體管，其連接到第二尾節(jié)點(diǎn)； 第二真差分晶體管，其連接在所述第二尾節(jié)點(diǎn)和第二真開關(guān)輸入之間，其有第二真柵極； 第二補(bǔ)差分晶體管，其連接在所述第二尾節(jié)點(diǎn)和第二補(bǔ)開關(guān)輸入之間，其有第二補(bǔ)柵極； 第二真直接開關(guān)，當(dāng)?shù)诙辔粫r(shí)鐘啟動(dòng)時(shí)，其用于連接所述第二真開關(guān)輸入到所述第二真開關(guān)輸出； 第二補(bǔ)直接開關(guān)，當(dāng)?shù)诙辔粫r(shí)鐘啟動(dòng)時(shí)，其用于連接所述第二補(bǔ)開關(guān)輸入到所述第二補(bǔ)開關(guān)輸出； 第二真跨接開關(guān)，當(dāng)?shù)谝幌辔粫r(shí)鐘啟動(dòng)時(shí)，其用于連接所述第二真開關(guān)輸入到所述第一真開關(guān)輸出； 第二補(bǔ)跨接開關(guān)，當(dāng)?shù)谝幌辔粫r(shí)鐘啟動(dòng)時(shí)，其用于連接所述第二補(bǔ)開關(guān)輸入到所述第一補(bǔ)開關(guān)輸出； 第二真輸出晶體管，其連接在所述第二真開關(guān)輸出和第二級(jí)真節(jié)點(diǎn)之間，其中所述第二真開關(guān)輸出是一個(gè)補(bǔ)輸出； 第二補(bǔ)輸出晶體管，其連接在所述第二補(bǔ)開關(guān)輸出和第二級(jí)補(bǔ)節(jié)點(diǎn)之間，其中所述第二補(bǔ)開關(guān)輸出是一個(gè)真輸出； 第二真跨阻晶體管，其連接在所述第二級(jí)真節(jié)點(diǎn)和所述電源節(jié)點(diǎn)之間； 第二補(bǔ)跨阻晶體管，其連接在所述第二級(jí)補(bǔ)節(jié)點(diǎn)和所述電源節(jié)點(diǎn)之間。
12.如權(quán)利要求11所述的交替輸出的運(yùn)算放大器，還包括 第一真開關(guān)電容網(wǎng)絡(luò)，其有第一真開關(guān)電容器和第一真反饋開關(guān)電容器，當(dāng)所述第一相位時(shí)鐘啟動(dòng)時(shí)，所述第一真開關(guān)電容器連接在第一補(bǔ)輸入和所述第一真柵極之間，當(dāng)所述第二相位時(shí)鐘啟動(dòng)時(shí)，所述第一真反饋開關(guān)電容器連接在所述補(bǔ)輸出和所述第一真柵極之間； 第一補(bǔ)開關(guān)電容網(wǎng)絡(luò)，其有第一補(bǔ)開關(guān)電容器和第一補(bǔ)反饋開關(guān)電容器，當(dāng)所述第一相位時(shí)鐘啟動(dòng)時(shí)，所述第一補(bǔ)開關(guān)電容器連接在第一真輸入和所述第一補(bǔ)柵極之間，當(dāng)所述第二相位時(shí)鐘啟動(dòng)時(shí)，所述第一補(bǔ)反饋開關(guān)電容器連接在所述真輸出和所述第一補(bǔ)柵極之間； 第二真開關(guān)電容網(wǎng)絡(luò)，其有第二真開關(guān)電容器和第二真反饋開關(guān)電容器，當(dāng)所述第二相位時(shí)鐘啟動(dòng)時(shí)，所述第二真開關(guān)電容器連接在第二補(bǔ)輸入和所述第二真柵極之間，當(dāng)所述第一相位時(shí)鐘啟動(dòng)時(shí)，所述第二真反饋開關(guān)電容器連接在所述補(bǔ)輸出和所述第二真柵極之間； 第二補(bǔ)開關(guān)電容網(wǎng)絡(luò)，其有第二補(bǔ)開關(guān)電容器和第二補(bǔ)反饋開關(guān)電容器，當(dāng)所述第二相位時(shí)鐘啟動(dòng)時(shí)，所述第二補(bǔ)開關(guān)電容器連接在第二真輸入和所述第二補(bǔ)柵極之間，當(dāng)所述第一相位時(shí)鐘啟動(dòng)時(shí)，所述第二補(bǔ)反饋開關(guān)電容器連接在所述真輸出和所述第二補(bǔ)柵極之間。
13.如權(quán)利要求11所述的交替輸出的運(yùn)算放大器，還包括 第一開關(guān)電容網(wǎng)絡(luò)，其包括 第一真取樣開關(guān)，其連接在第一補(bǔ)輸入和第一真取樣節(jié)點(diǎn)之間，其在所述第一相位時(shí)鐘啟動(dòng)時(shí)閉合； 第一真取樣電容，其連接在所述第一真取樣節(jié)點(diǎn)和所述第一真柵極之間； 第一真反饋電容，其連接在所述第一真反饋節(jié)點(diǎn)和所述第一真柵極之間； 第一真反饋開關(guān)，其連接在所述補(bǔ)輸出和所述第一真反饋節(jié)點(diǎn)之間，其在所述第二相位時(shí)鐘啟動(dòng)時(shí)閉合； 第一真取樣反饋開關(guān)，其連接在所述第一補(bǔ)輸入和所述第一真反饋節(jié)點(diǎn)之間，其在所述第一相位時(shí)鐘啟動(dòng)時(shí)閉合； 第一真均衡開關(guān)，其連接在均衡電壓和所述第一真柵極之間，其在由所述第一相位時(shí)鐘導(dǎo)出的第一均衡時(shí)鐘啟動(dòng)時(shí)閉合； 第一補(bǔ)取樣開關(guān)，其連接在第一真輸入和第一補(bǔ)取樣節(jié)點(diǎn)之間，其在所述第一相位時(shí)鐘啟動(dòng)時(shí)閉合； 第一補(bǔ)取樣電容，其連接在所述第一補(bǔ)取樣節(jié)點(diǎn)和所述第一補(bǔ)柵極之間； 第一補(bǔ)反饋電容，其連接在第一補(bǔ)反饋節(jié)點(diǎn)和所述第一補(bǔ)柵極之間； 第一補(bǔ)反饋開關(guān)，其連接在所述真輸出和所述第一補(bǔ)反饋節(jié)點(diǎn)之間，其在所述第二相位時(shí)鐘啟動(dòng)時(shí)閉合； 第一補(bǔ)取樣反饋開關(guān)，其連接在所述第一真輸入和所述第一補(bǔ)反饋節(jié)點(diǎn)之間，其在所述第一相位時(shí)鐘啟動(dòng)時(shí)閉合； 第一補(bǔ)均衡開關(guān)，其連接在所述均衡電壓和所述第一補(bǔ)柵極之間，其在所述第一均衡時(shí)鐘啟動(dòng)時(shí)閉合； 第二開關(guān)電容網(wǎng)絡(luò)，其包括 第二真取樣開關(guān)，其連接在第二補(bǔ)輸入和第二真取樣節(jié)點(diǎn)之間，其在所述第二相位時(shí)鐘啟動(dòng)時(shí)閉合； 第二真取樣電容，其連接在所述第二真取樣節(jié)點(diǎn)和所述第二真柵極之間； 第二真反饋電容，其連接在所述第二真反饋節(jié)點(diǎn)和所述第二真柵極之間； 第二真反饋開關(guān)，其連接在所述補(bǔ)輸出和所述第二真反饋節(jié)點(diǎn)之間，其在所述第一相位時(shí)鐘啟動(dòng)時(shí)閉合； 第二真取樣反饋開關(guān)，其連接在所述第二補(bǔ)輸入和所述第二真反饋節(jié)點(diǎn)之間，其在所述第二相位時(shí)鐘啟動(dòng)時(shí)閉合； 第二真均衡開關(guān)，其連接在均衡電壓和所述第二真柵極之間，其在由所述第二相位時(shí)鐘導(dǎo)出的第二均衡時(shí)鐘啟動(dòng)時(shí)閉合； 第二補(bǔ)取樣開關(guān)，其連接在第二真輸入和第二補(bǔ)取樣節(jié)點(diǎn)之間，其在所述第二相位時(shí)鐘啟動(dòng)時(shí)閉合； 第二補(bǔ)取樣電容，其連接在所述第二補(bǔ)取樣節(jié)點(diǎn)和所述第二補(bǔ)柵極之間； 第二補(bǔ)反饋電容，其連接在第二補(bǔ)反饋節(jié)點(diǎn)和所述第二補(bǔ)柵極之間； 第二補(bǔ)反饋開關(guān)，其連接在所述真輸出和所述第二補(bǔ)反饋節(jié)點(diǎn)之間，其在所述第一相位時(shí)鐘啟動(dòng)時(shí)閉合； 第二補(bǔ)取樣反饋開關(guān)，其連接在所述第二真輸入和所述第二補(bǔ)反饋節(jié)點(diǎn)之間，其在所述第二相位時(shí)鐘啟動(dòng)時(shí)閉合； 第二補(bǔ)均衡開關(guān)，其連接在所述均衡電壓和所述第二補(bǔ)柵極之間，其在所述第二均衡時(shí)鐘啟動(dòng)時(shí)閉合。
14.如權(quán)利要求11所述的交替輸出的運(yùn)算放大器，還包括 共模電壓，其應(yīng)用在所述第一真跨阻晶體管、第一補(bǔ)跨阻晶體管、第二真跨阻晶體管、第二補(bǔ)跨阻晶體管的柵極上。
15.如權(quán)利要求11所述的交替輸出的運(yùn)算放大器，其中所述真連接電壓是直接應(yīng)用在所述第二級(jí)真節(jié)點(diǎn)上； 其中所述補(bǔ)連接電壓是直接應(yīng)用在所述第二級(jí)補(bǔ)節(jié)點(diǎn)上； 因此，電流是從第一級(jí)導(dǎo)引到第二級(jí)，以響應(yīng)所述真連接電壓和所述補(bǔ)連接電壓。
16.如權(quán)利要求11所述的交替輸出的運(yùn)算放大器，其中所述真連接電壓是通過由電阻器和電容器串連組成的濾波器而應(yīng)用到所述第二級(jí)真節(jié)點(diǎn)上的； 其中所述補(bǔ)連接電壓是通過由電阻器和電容器串連組成的濾波器而應(yīng)用到所述第二級(jí)補(bǔ)節(jié)點(diǎn)上的。
17.如權(quán)利要求11所述的交替輸出的運(yùn)算放大器，其中所述第一尾晶體管、第一真差分晶體管、第一補(bǔ)差分晶體管、第二尾晶體管、第二真差分晶體管、第二補(bǔ)差分晶體管是P溝道晶體管； 其中所述第一尾晶體管和第二尾晶體管的源極連接到電源。
18.如權(quán)利要求17所述的交替輸出的運(yùn)算放大器，其中所述第一真跨阻晶體管、第一補(bǔ)跨阻晶體管、第二真跨阻晶體管、第二補(bǔ)跨阻晶體管是η溝道晶體管； 其中所述電源節(jié)點(diǎn)是接地。
19.一種使用單個(gè)放大器來放大兩個(gè)輸入的方法,包括 產(chǎn)生不重疊的第一相位時(shí)鐘和第二相位時(shí)鐘；當(dāng)所述第一相位時(shí)鐘啟動(dòng)時(shí)，閉合在第一差分輸入和第一取樣電容器之間的取樣開關(guān)，以存儲(chǔ)電荷在所述第一取樣電容器上，應(yīng)用一固定電壓到第一取樣電容器的背板上以及第一差分晶體管的柵極上，所述第一差分晶體管的柵極連接到所述第一取樣電容器的背板，其中所述固定電壓應(yīng)用到所述第一差分晶體管上以均衡第一跨導(dǎo)單元； 當(dāng)所述第一相位時(shí)鐘啟動(dòng)時(shí)，驅(qū)動(dòng)所述固定電壓到第二取樣電容器的前板上，以從所述第二取樣電容器驅(qū)動(dòng)存儲(chǔ)的電荷到第二跨阻單元內(nèi)的第二差分晶體管的柵極上； 當(dāng)所述第一相位時(shí)鐘啟動(dòng)時(shí)，閉合跨導(dǎo)交換網(wǎng)絡(luò)里的跨接開關(guān)并斷開直接開關(guān)，以連接所述第一跨導(dǎo)單元內(nèi)的所述第一差分晶體管到第二級(jí)跨阻單元，并連接所述第二跨導(dǎo)單元內(nèi)的所述第二差分晶體管到第一級(jí)跨阻單元； 當(dāng)所述第一相位時(shí)鐘啟動(dòng)時(shí)，通過在均衡狀態(tài)下應(yīng)用來自所述第一跨導(dǎo)單元的電流到所述第二級(jí)跨阻單元，通過在放大狀態(tài)下應(yīng)用來自所述第二跨導(dǎo)單元的電流到所述第一級(jí)跨阻單元，而從所述跨阻單元產(chǎn)生一差分輸出，其中所述第二級(jí)跨阻單元產(chǎn)生的所述差分輸出表不第二差分輸入的第二輸入信號(hào)； 當(dāng)所述第二相位時(shí)鐘啟動(dòng)時(shí)，閉合在第二差分輸入和第二取樣電容器之間的取樣開關(guān)，以存儲(chǔ)電荷在所述第二取樣電容器上，應(yīng)用一固定電壓到第二取樣電容器的背板上以及第二差分晶體管的柵極上，所述第二差分晶體管的柵極連接到所述第二取樣電容器的背板，其中所述固定電壓應(yīng)用到所述第二差分晶體管上以均衡第二跨導(dǎo)單元； 當(dāng)所述第二相位時(shí)鐘啟動(dòng)時(shí)，驅(qū)動(dòng)所述固定電壓到第一取樣電容器的前板上，以從所述第一取樣電容器驅(qū)動(dòng)存儲(chǔ)的電荷到第一跨阻單元內(nèi)的第一差分晶體管的柵極上； 當(dāng)所述第二相位時(shí)鐘啟動(dòng)時(shí)，閉合所述跨導(dǎo)交換網(wǎng)絡(luò)里的跨接開關(guān)并斷開直接開關(guān)，以連接所述第一跨導(dǎo)單元內(nèi)的所述第一差分晶體管到第一級(jí)跨阻單元，并連接所述第二跨導(dǎo)單元內(nèi)的所述第二差分晶體管到第二級(jí)跨阻單元； 當(dāng)所述第二相位時(shí)鐘啟動(dòng)時(shí)，通過在均衡狀態(tài)下應(yīng)用來自所述第二跨導(dǎo)單元的電流到所述第二級(jí)跨阻單元，通過在放大狀態(tài)下應(yīng)用來自所述第一跨導(dǎo)單元的電流到所述第一級(jí)跨阻單元，而從所述跨阻單元產(chǎn)生所述差分輸出，其中所述第二級(jí)跨阻單元產(chǎn)生的所述差分輸出表不第一差分輸入的第一輸入信號(hào)； 因此，所述差分輸出是從當(dāng)所述第二相位時(shí)鐘啟動(dòng)時(shí)的所述第一輸入信號(hào)和當(dāng)所述第一相位時(shí)鐘啟動(dòng)時(shí)的所述第二輸入信號(hào)輪流交替產(chǎn)生的。
20.如權(quán)利要求19所述的使用單個(gè)放大器來放大兩個(gè)輸入的方法，還包括 當(dāng)所述第二相位時(shí)鐘啟動(dòng)時(shí)，閉合第一反饋開關(guān)以連接所述差分輸出到第一反饋電容器，存儲(chǔ)第一誤差電荷； 當(dāng)所述第一相位時(shí)鐘啟動(dòng)時(shí)，斷開所述第一反饋開關(guān)并閉合第一取樣反饋開關(guān)，以連接所述第一差分輸入到所述第一反饋電容器， 而應(yīng)用所述第一誤差電荷到所述第一差分晶體管的柵極上； 當(dāng)所述第一相位時(shí)鐘啟動(dòng)時(shí)，閉合第二反饋開關(guān)以連接所述差分輸出到第二反饋電容器，存儲(chǔ)第二誤差電荷； 當(dāng)所述第二相位時(shí)鐘啟動(dòng)時(shí)，斷開所述第二反饋開關(guān)并閉合第二取樣反饋開關(guān)，以連接所述第二差分輸入到所述第二反饋電容器， 而應(yīng)用所述第二誤差電荷到所述第二差分晶體管的柵極上；因此，當(dāng)所述第一差分輸入被放大時(shí)，所述第一誤差電荷表示放大器誤差，當(dāng)所述第二差分輸入被放大時(shí)，所述第二誤差電荷表·示放大器誤差，所以放大器誤差被輪流交替補(bǔ)償。
全文摘要
一個(gè)兩級(jí)運(yùn)算放大器，其第二級(jí)的跨導(dǎo)單元被修改以匹配其第一級(jí)跨導(dǎo)單元。在跨導(dǎo)單元和跨阻單元之間插入一個(gè)跨導(dǎo)交換網(wǎng)絡(luò)，跨阻單元可以使電流導(dǎo)引網(wǎng)絡(luò)、電流鏡、或連接到跨導(dǎo)單元的驅(qū)動(dòng)器。在第二時(shí)鐘相位，跨導(dǎo)交換網(wǎng)絡(luò)直接連接第一跨導(dǎo)單元到第一級(jí)跨阻單元，但是在第一時(shí)鐘相位，跨導(dǎo)交換網(wǎng)絡(luò)跨接第一跨導(dǎo)單元到第二級(jí)跨阻單元。第一開關(guān)電容網(wǎng)絡(luò)通過交替取樣輸入和反饋，并均衡到重置輸入，驅(qū)動(dòng)第一跨導(dǎo)單元內(nèi)差分晶體管的柵極。但是在相反的時(shí)鐘相位，第二開關(guān)電容網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)第二跨導(dǎo)單元內(nèi)的差分晶體管。在共享運(yùn)算放大器內(nèi)，兩個(gè)獨(dú)立輸入被開關(guān)電容網(wǎng)絡(luò)取樣并通過交換連接而被交替放大。
文檔編號(hào)H03F3/45GK102916664SQ20121028291
公開日2013年2月6日 申請(qǐng)日期2012年8月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月27日
發(fā)明者陳熾康, 陳志發(fā), 鐘國(guó)棟 申請(qǐng)人:香港應(yīng)用科技研究院有限公司