專利名稱：采樣保持電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及集成電路領(lǐng)域，更具體地涉及一種采樣保持電路。
背景技術(shù)：
現(xiàn)今高速高精度的ADC (Analog-to-Digital Converter,模數(shù)變換器)電路中，采樣保持電路是整個(gè)轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)的瓶頸，而采樣開關(guān)又是采樣電路中不可或缺的組成部分，采樣開關(guān)的速度和精度在很大程度上決定了采樣保持電路的整體性能。在深亞微米工藝條件下，連接輸入信號(hào)的采樣開關(guān)連接有柵電壓自舉的結(jié)構(gòu)，以降低采樣開關(guān)的導(dǎo)通電阻，并降低采樣開關(guān)的非線性且擴(kuò)大輸入信號(hào)范圍。傳統(tǒng)的采樣保持電路通過柵壓自舉結(jié)構(gòu)內(nèi)的自舉電容，可以實(shí)現(xiàn)采樣開關(guān)柵電壓自舉的功能，但是在自舉過程中(即在保持和采樣的切換過程中)卻伴隨著自舉電容上電荷的泄漏，從而使自舉電壓下降，從而使得采樣信號(hào)中引入了非線性失真。因此，有必要提供一種改進(jìn)的采樣保持電路來克服上述缺陷。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種采樣保持電路，該采樣保持電路可有效防止在保持和采樣的切換過程中自舉電容上電荷的泄露，阻止了自舉電壓的下降，保證了采樣開關(guān)的線性度。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供一種采樣保持電路，其包括時(shí)鐘產(chǎn)生子電路、柵壓自舉單元及采樣保持子電路，所述時(shí)鐘產(chǎn)生子電路具有分別和所述柵壓自舉單元連接的第一輸出端和第二輸出端，且所述第一輸出端和第二輸出端輸出互補(bǔ)兩時(shí)鐘脈沖，所述米樣保持子電路包括采樣開關(guān)和保持電容，所述采樣開關(guān)對(duì)外部信號(hào)進(jìn)行采樣，所述保持電容對(duì)采樣獲得的信號(hào)進(jìn)行保存，所述柵壓自舉單元還分別和外部電源及采樣開關(guān)連接，所述柵壓自舉單元包括自舉電容，所述自舉電容為所述采樣開關(guān)提供固定的柵源電壓，所述柵壓自舉單元通過所述時(shí)鐘產(chǎn)生子電路輸出的時(shí)鐘脈沖而控制所述采樣開關(guān)對(duì)外部信號(hào)的采樣，其中，所述采樣保持電路還包括防泄漏子電路，所述防泄漏子電路連接于所述柵壓自舉單元的自舉電容和地之間，且所述防泄漏子電路和時(shí)鐘產(chǎn)生子電路及外部電源連接，當(dāng)所述采樣保持子電路由保持切換至采樣時(shí)，所述防泄漏子電路切斷所述自舉電容和地之間的連接。較佳地，所述采樣開關(guān)為場效應(yīng)管。較佳地，所述柵壓自舉單元包括第一場效應(yīng)管、第二場效應(yīng)管、第三場效應(yīng)管、第四場效應(yīng)管、第五場效應(yīng)管、第六場效應(yīng)管、第七場效應(yīng)管、第八場效應(yīng)管及自舉電容，所述第一輸出端和所述第二場效應(yīng)管及所述第三場效應(yīng)管的柵極連接，所述第二輸出端和所述第一場效應(yīng)管及所述第八場效應(yīng)管的柵極連接；所述自舉電容的一端分別和所述第一場效應(yīng)管的漏極及所述第二場效應(yīng)管的源極連接，所述自舉電容的另一端和所述第四場效應(yīng)管的漏極及所述第五場效應(yīng)管的源極連接，所述第五場效應(yīng)管的漏極通過所述防泄漏子電路及第八場效應(yīng)管接地，外部電源和所述第三場效應(yīng)管的源極及第四場效應(yīng)管的源極連接，第六場效應(yīng)管的漏極和第七場效應(yīng)管的源極與所述采樣開關(guān)的源極連接，所述采樣開關(guān)的柵極分別和所述第五場效應(yīng)管的漏極及所述第四場效應(yīng)管的柵極連接。較佳地，所述防泄漏子電路包括第九場效應(yīng)管和第十場效應(yīng)管，且所述第九場效應(yīng)管的柵極及所述第十場效應(yīng)管的源極均和外部電源連接，所述第九場效應(yīng)管的源極和所述第五場效應(yīng)管的漏極連接，其漏極和所述第八場效應(yīng)管的源極連接，所述第二輸出端和所述第十場效應(yīng)管的柵極連接，所述第十場效應(yīng)管的漏極和所述第八場效應(yīng)管的源極連接。較佳地，所述第八場效應(yīng)管和第九場效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)特征完全相同。較佳地，所述柵壓自舉單元還包括第十一場效應(yīng)管，所述第十一場效應(yīng)管的柵極和所述第四場效應(yīng)管的柵極、第五場效應(yīng)管的漏極及所述第九場效應(yīng)管的源極連接，其漏極和所述第三場效應(yīng)管的漏極、所述第二場效應(yīng)管的漏極及所述第五場效應(yīng)管的柵極連接，其源極和自舉電容的一端連接。較佳地，所述第六場效應(yīng)管和第七場效應(yīng)管構(gòu)成一傳輸門，且所述第一輸出端和所述第六場效應(yīng)管的柵極連接，第二輸出端和所述第七場效應(yīng)管的柵極連接。和現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的采樣保持電路由于還包括防泄漏子電路，所述防泄漏子電路連接于所述柵壓自舉單元的自舉電容和地之間，且所述防泄漏子電路和時(shí)鐘產(chǎn)生子電路及外部電源連接，當(dāng)所述采樣保持子電路由保持切換至采樣時(shí)，所述防泄漏子電路切斷所述自舉電容和地之間的連接；從而在保持和采樣的切換過程中因所述自舉電容和地之間的連接被切斷，導(dǎo)致其上的電荷不會(huì)泄漏，也即使采樣開關(guān)的自舉電壓不會(huì)下降，因此提高了采樣開關(guān)的線性度和采樣速度。通過以下的描述并結(jié)合附圖，本實(shí)用新型將變得更加清晰，這些附圖用于解釋本實(shí)用新型。

圖1為本實(shí)用新型采樣保持電路的結(jié)構(gòu)框圖。圖2為本實(shí)用新型采樣保持電路的電路原理圖。
具體實(shí)施方式
現(xiàn)在參考附圖描述本實(shí)用新型的實(shí)施例，附圖中類似的元件標(biāo)號(hào)代表類似的元件。如上所述，本實(shí)用新型提供了一種采樣保持電路，該采樣保持電路可有效防止在保持和采樣的切換過程中自舉電容上電荷的泄露，阻止了自舉電壓的下降，保證了采樣開關(guān)的線性度。請(qǐng)參考圖1，圖1為本實(shí)用新型采樣保持電路的結(jié)構(gòu)框圖。如圖所示，本實(shí)用新型的采樣保持電路包括時(shí)鐘產(chǎn)生子電路、柵壓自舉單元、采樣保持子電路及防泄漏子電路；所述時(shí)鐘產(chǎn)生子電路具有分別和所述柵壓自舉單元連接的第一輸出端和第二輸出端，且所述第一輸出端和第二輸出端輸出互補(bǔ)兩時(shí)鐘脈沖，所述時(shí)鐘產(chǎn)生子電路并將產(chǎn)生的兩時(shí)鐘脈沖提供給所述柵壓自舉單元使用；所述柵壓自舉單元還和外部電源及所述采樣保持子電路連接，所述柵壓自舉單元為所述采樣保持子電路提供工作所需的電壓，且在所述時(shí)鐘產(chǎn)生子電路產(chǎn)生的時(shí)鐘的控制下控制所述采樣保持子電路的工作；所述采樣保持子電路對(duì)外部信號(hào)進(jìn)行采樣，且將采樣后的信號(hào)保存；所述防泄漏子電路連接于所述柵壓自舉單元的自舉電容和地之間，且所述防泄漏子電路和時(shí)鐘產(chǎn)生子電路及外部電源連接，當(dāng)所述采樣保持子電路由保持切換至采樣時(shí)，所述防泄漏子電路切斷所述自舉電容和地之間的連接。具體地，請(qǐng)?jiān)俳Y(jié)合參考圖2。所述述時(shí)鐘產(chǎn)生子電路具有第一輸出端Kl和第二輸出端K2，且所述第一輸出端Kl和第二輸出端K2輸出互補(bǔ)的時(shí)鐘脈沖；也即是，當(dāng)所述第一輸出端Kl輸出為高電平時(shí)，所述第二輸出端K2輸出低電平；且兩個(gè)輸出端電平的跳變也是相反的，即當(dāng)所述第一輸出端Kl輸出的電平由高電平跳變?yōu)榈碗娖綍r(shí)，此時(shí)所述第二輸出端K2輸出的電平由低電平跳變?yōu)楦唠娖?。所述柵壓自舉單元包括第一場效應(yīng)管Ml、第二場效應(yīng)管M2、第三場效應(yīng)管M3、第四場效應(yīng)管M4、第五場效應(yīng)管M5、第六場效應(yīng)管M6、第七場效應(yīng)管M7、第八場效應(yīng)管M8及自舉電容C ;所述第一場效應(yīng)管Ml的柵極和所述時(shí)鐘產(chǎn)生子電路的第二輸出端K2連接，其源極接地，其漏極和所述自舉電容C的一端，第二場效應(yīng)管M2的源極、第六場效應(yīng)管M6的源極及第七場效應(yīng)管M7的漏極共同連接，并形成節(jié)點(diǎn)n2 ;所述第二場效應(yīng)管M2的柵極和第一輸出端Kl連接，其漏極和所述第三場效應(yīng)管M3的漏極及第五場效應(yīng)管M5的柵極共同連接，并形成節(jié)點(diǎn)nl ;所述第三場效應(yīng)管M3的柵極和所述第一輸出端Kl連接，其源極和外部電源連接；所述第四場效應(yīng)管M4的源極和外部電源連接，其柵極和第五場效應(yīng)管M5的漏極、防泄漏子電路、及采樣保持子電路共同連接，并形成節(jié)點(diǎn)n4，所述第四場效應(yīng)管M4的漏極和所述第五場效應(yīng)管M5的源極及所述自舉電容C的另一端連接，并形成節(jié)點(diǎn)n3 ;所述第六場效應(yīng)管M6的柵極和所述第一輸出端Kl連接，其源極和所述第七場效應(yīng)管M7的漏極連接，其漏極分別和所述第七場效應(yīng)管M7的源極及采樣保持子電路連接；所述第七場效應(yīng)管M7的柵極和第二輸出端K2連接，且所述第六場效應(yīng)管M6和第七場效應(yīng)管M7共同構(gòu)成一傳輸門；所述第八場效應(yīng)管M8的柵極和第二輸出端K2連接，其源極通過所述防泄漏子電路和節(jié)點(diǎn)n4連接，其漏極接地。所述采樣保持子電路包括采樣開關(guān)MS和保持電容CS，且在本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式中，所述采樣開關(guān)MS為場效應(yīng)管；其中，所述采樣開關(guān)MS的柵極和節(jié)點(diǎn)n4連接，且其源極和第六場效應(yīng)管M6的漏極連接，從而所述自舉電容C經(jīng)所述節(jié)點(diǎn)n4和所述傳輸門為所述采樣開關(guān)MS提供柵源電壓；其中，所述采樣開關(guān)MS的源極還和外部輸出端連接，從而所述米樣開關(guān)MS在所述時(shí)鐘產(chǎn)生子電路產(chǎn)生的時(shí)鐘脈沖的控制下對(duì)外部輸出端輸出的外部信號(hào)VIN進(jìn)行采樣；所述采樣開關(guān)MS的漏極和保持電容CS連接，即可通過所述采樣開關(guān)MS的漏極輸出采樣后的信號(hào)VS;所述保持電容CS的一端接地，從而當(dāng)所述采樣開關(guān)MS停止對(duì)外部信號(hào)VIN的采樣時(shí)，所述保持電容CS將采樣獲得和信號(hào)VS保存于其上。所述防泄漏子電路包括第九場效應(yīng)管M9和第十場效應(yīng)管M10，且所述第九場效應(yīng)管M9的柵極及第十場效應(yīng)管MlO的源極均和外部電源連接，所述第九場效應(yīng)管M9的源極和第五場效應(yīng)管M5的漏極連接，其漏極和第八場效應(yīng)管M8的源極連接，第輸出端K2和所述第十場效應(yīng)管MlO的柵極連接，所述第十場效應(yīng)管MlO的漏極和第八場效應(yīng)管M8的源極連接；且所述第八場效應(yīng)管M8和第九場效應(yīng)管M9的結(jié)構(gòu)特征完全相同，從而可使所述第八場效應(yīng)管M8的漏源電壓小于外部電源電壓VDD，避免所述第八效應(yīng)管M8存在耐壓的問題。[0023]在本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式中，所述柵壓自舉單元還包括第十一場效應(yīng)管Ml I，所述第i^一場效應(yīng)管Mll的柵極和節(jié)點(diǎn)n4連接，其源極和節(jié)點(diǎn)n2連接，其漏極和節(jié)點(diǎn)nl連接；通過所述第十場效應(yīng)管Mll可防止所述第五場效應(yīng)管M5存在耐壓的問題，使本實(shí)用新型的采樣保持電路運(yùn)行更可靠。在本實(shí)用新型中，通過上述說明可知，當(dāng)所述第一輸出端Kl輸出的時(shí)鐘脈沖為高電平時(shí)，所述米樣開關(guān)MS對(duì)外部信號(hào)VIN進(jìn)行米樣；當(dāng)所述第一輸出端Kl輸出的時(shí)鐘脈沖由高電平跳變?yōu)榈碗娖胶?，所述采樣開關(guān)MS截止，停止對(duì)外部信號(hào)VIN的采樣，且所述保持電容CS對(duì)采樣獲得的信號(hào)VS進(jìn)行保存；而當(dāng)所述第一輸出端Kl輸出的時(shí)鐘脈沖再跳變回高電平后，所述采樣開關(guān)MS繼續(xù)對(duì)外部信號(hào)VIN進(jìn)行采樣；從而隨著所述時(shí)鐘產(chǎn)生子電路兩個(gè)輸出端上時(shí)鐘脈沖的跳變，所述采樣保持子電路在采樣和保持狀態(tài)之間切換，也即所述時(shí)鐘產(chǎn)生子電路通過所述柵壓自舉單元控制所述采樣保持子電路的采樣和保持動(dòng)作。而且在本實(shí)用新型中，當(dāng)采樣保持子電路由保持切換到采樣時(shí)，即第二輸出端K2輸出的時(shí)鐘脈沖由高電平轉(zhuǎn)換到低電平時(shí)，所述防泄漏子電路的第七場效應(yīng)管M7即可瞬時(shí)導(dǎo)通，從而使所述第六場效應(yīng)管M6同時(shí)截止，使所述自舉電容C和地之間的通路斷開，也使節(jié)點(diǎn)n4到地的阻抗進(jìn)一步加大，消除了節(jié)點(diǎn)n5上寄生電容產(chǎn)生的負(fù)面效應(yīng)，阻止了所述自舉電容C上的電荷泄露，即阻止了采樣開關(guān)MS柵源電壓(也即自舉電壓)的下降，從而提高了采樣開關(guān)MS的線性度和采樣速度，也即保證了采樣獲得信號(hào)VS的線性度。下面結(jié)合圖1和圖2，描述本實(shí)用新型采樣保持電路的工作原理和工作過程。通過圖2可知，采樣開關(guān)MS在采樣時(shí)，其等效阻抗Rms為
權(quán)利要求1.一種采樣保持電路，包括時(shí)鐘產(chǎn)生子電路、柵壓自舉單元及采樣保持子電路，所述時(shí)鐘產(chǎn)生子電路具有分別和所述柵壓自舉單元連接的第一輸出端和第二輸出端，且所述第一輸出端和第二輸出端輸出互補(bǔ)兩時(shí)鐘脈沖，所述采樣保持子電路包括采樣開關(guān)和保持電容，所述采樣開關(guān)對(duì)外部信號(hào)進(jìn)行采樣，所述保持電容對(duì)采樣獲得的信號(hào)進(jìn)行保存，所述柵壓自舉單元還分別和外部電源及采樣開關(guān)連接，所述柵壓自舉單元包括自舉電容，所述自舉電容為所述采樣開關(guān)提供固定的柵源電壓，所述柵壓自舉單元通過所述時(shí)鐘產(chǎn)生子電路輸出的時(shí)鐘脈沖而控制所述采樣開關(guān)對(duì)外部信號(hào)的采樣，其特征在于，還包括防泄漏子電路，所述防泄漏子電路連接于所述柵壓自舉單元的自舉電容和地之間，且所述防泄漏子電路和時(shí)鐘產(chǎn)生子電路及外部電源連接，當(dāng)所述采樣保持子電路由保持切換至采樣時(shí)，所述防泄漏子電路切斷所述自舉電容和地之間的連接。
2.如權(quán)利要求1所述的采樣保持電路，其特征在于，所述采樣開關(guān)為場效應(yīng)管。
3.如權(quán)利要求2所述的采樣保持電路，其特征在于，所述柵壓自舉單元包括第一場效應(yīng)管、第二場效應(yīng)管、第三場效應(yīng)管、第四場效應(yīng)管、第五場效應(yīng)管、第六場效應(yīng)管、第七場效應(yīng)管、第八場效應(yīng)管及自舉電容，所述第一輸出端和所述第二場效應(yīng)管及所述第三場效應(yīng)管的柵極連接，所述第二輸出端和所述第一場效應(yīng)管及所述第八場效應(yīng)管的柵極連接；所述自舉電容的一端分別和所述第一場效應(yīng)管的漏極及所述第二場效應(yīng)管的源極連接，所述自舉電容的另一端和所述第四場效應(yīng)管的漏極及所述第五場效應(yīng)管的源極連接，所述第五場效應(yīng)管的漏極通過所述防泄漏子電路及第八場效應(yīng)管接地，外部電源和所述第三場效應(yīng)管的源極及第四場效應(yīng)管的源極連接，第六場效應(yīng)管的漏極和第七場效應(yīng)管的源極與所述采樣開關(guān)的源極連接，所述采樣開關(guān)的柵極分別和所述第五場效應(yīng)管的漏極及所述第四場效應(yīng)管的柵極連接。
4.如權(quán)利要求3所述的采樣保持電路，其特征在于，所述防泄漏子電路包括第九場效應(yīng)管和第十場效應(yīng)管，且所述第九場效應(yīng)管的柵極及所述第十場效應(yīng)管的源極均和外部電源連接，所述第九場效應(yīng)管的源極和所述第五場效應(yīng)管的漏極連接，其漏極和所述第八場效應(yīng)管的源極連接，所述第二輸出端和所述第十場效應(yīng)管的柵極連接，所述第十場效應(yīng)管的漏極和所述第八場效應(yīng)管的源極連接。
5.如權(quán)利要求4所述的采樣保持電路，其特征在于，所述第八場效應(yīng)管和所述第九場效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)特征完全相同。
6.如權(quán)利要求4所述的采樣保持電路，其特征在于，所述柵壓自舉單元還包括第十一場效應(yīng)管，所述第十一場效應(yīng)管的柵極和所述第四場效應(yīng)管的柵極、第五場效應(yīng)管的漏極及所述第九場效應(yīng)管的源極連接，其漏極和所述第三場效應(yīng)管的漏極、所述第二場效應(yīng)管的漏極及所述第五場效應(yīng)管的柵極連接，其源極和自舉電容的一端連接。
7.如權(quán)利要求3所述的采樣保持電路，其特征在于，所述第六場效應(yīng)管和第七場效應(yīng)管構(gòu)成一傳輸門，且所述第一輸出端和所述第六場效應(yīng)管的柵極連接，第二輸出端和所述第七場效應(yīng)管的柵極連接。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種采樣保持電路，其包括時(shí)鐘產(chǎn)生子電路、柵壓自舉單元及采樣保持子電路，時(shí)鐘產(chǎn)生子電路具有分別和柵壓自舉單元連接的第一輸出端和第二輸出端，采樣保持子電路包括采樣開關(guān)和保持電容，柵壓自舉單元還分別和外部電源及采樣開關(guān)連接，其中，采樣保持電路還包括防泄漏子電路，其連接于柵壓自舉單元的自舉電容和地之間，且和時(shí)鐘產(chǎn)生子電路及外部電源連接，當(dāng)采樣保持子電路由保持切換至采樣時(shí)，防泄漏子電路切斷自舉電容和地之間的連接。本實(shí)用新型的采樣保持電路可有效防止在保持和采樣的切換過程中自舉電容上電荷的泄露，阻止了自舉電壓的下降，保證了采樣開關(guān)的線性度。
文檔編號(hào)H03M1/54GK203027252SQ20122063991
公開日2013年6月26日 申請(qǐng)日期2012年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月28日
發(fā)明者楊保頂 申請(qǐng)人:四川和芯微電子股份有限公司