開關電容共模反饋

開關電容共模反饋

開關電容共模反饋被廣泛套用於全差分ota中,但缺乏足夠的理論分析,以至於出現設計的盲目性。在前人的理論分析基礎上創新的提出了新的開關電容共模反饋的連續時間等效共模和差模分析模型,對開關電容共模反饋電路的共模和差模特性進行分析,進而為開關電容共模反饋電路設計提供了強有力的理論支持。

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開關電容共模反饋概述

全差分開關電容電路由於具有全差分電路的高輸出擺幅和對電源等共模噪聲的抑制以及開關電容電路的高精度而成為常用電路形式,2,3,4,8]。而全差分電路設計的關鍵和難點是共模反饋電路的設計]。缺乏好的共模反饋電路會造成輸出共模電壓波動,並會通過電路的不對稱性而轉化為差分輸出,破壞差分輸出信號。另一方面,輸出共模偏離預定值會導致差分輸出擺幅受限,進而造成削頂或削底失真,此時檢測出的共模值偏離實際輸出錯誤的共模值,進而返回錯誤的控制電壓進一步造成共模電壓偏離正常值,嚴重影響電路性能。  直到最近一直有各種論文在對開關電容共模反饋電路進行分析,4,5,6],但是各種分析仍然不能對開關電容共模反饋進行全面的系統的理論分析,並存在各種缺陷。由於和連續時間共模反饋電路的工作機理有些不同,並且處於採樣系統中,很難用連續域的手段進行分析和仿真,所以長期以來缺乏足夠的分析和設計的依據,致使設計帶有一定的盲目性。

開關電容共模反饋基本原理

連續時間共模反饋電路對輸出共模電壓偏移的校準是連續進行的。但開關電容共模反饋電路對輸出共模電壓的反饋控制是離散的,是在每次電荷轉移的半個時鐘周期中完成的,校準也是在不斷重複的半時鐘周期內完成的。所以分析方法和連續時間共模反饋電路不同。給出了開關電容共模反饋的電路,一直沿用至今。

開關電容共模反饋結構

共模反饋電路一般分為兩個部分:共模檢測電路和比較放大器電路。通過共模檢測電路檢測出輸出共模電壓,然後輸入比較放大器電路和預先指定的輸出共模參考電壓相比較,將它們的差值放大並返回到原電路對輸出共模電壓的偏移進行校正]。共模反饋電路可以分為連續時間共模反饋電路和開關電容共模反饋電路。連續時間共模反饋電路主要套用於連續時間電路中,但是具有限制差模輸出信號擺幅,增加差模負載,增加靜態功耗和檢測共模電壓非線性等缺點。開關電容共模反饋電路在這幾方面具有優勢,但因為會引入時鐘耦合和離散工作狀態使差分輸出信號出現毛刺而不適合用於連續時間電路中。開關電容共模反饋電路已經成功套用於數據採樣系統中,尤其是在全差分開關電容電路中。

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