專(zhuān)利名稱(chēng)：開(kāi)關(guān)電容放大器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及開(kāi)關(guān)電容放大器。
背景技術(shù)：
說(shuō)明現(xiàn)有的開(kāi)關(guān)電容放大器。圖3是示出現(xiàn)有的開(kāi)關(guān)電容放大器的電路圖。圖4 是示出現(xiàn)有的開(kāi)關(guān)電容放大器的動(dòng)作的時(shí)序圖。這里，在采樣時(shí)，控制電路60將時(shí)鐘信號(hào)Φ1控制在低電平。因此，開(kāi)關(guān)43及開(kāi)關(guān)45至46截止?？刂齐娐?0將時(shí)鐘信號(hào)Φ2控制在高電平。因此，開(kāi)關(guān)42、開(kāi)關(guān)44與開(kāi)關(guān)47導(dǎo)通。于是，輸入電壓VIN被輸入，從而輸入電壓VIN被電容48采樣。這里被采樣的輸入電壓VIN被按照電容48與電容值比電容48的電容值小的電容49的電容比放大，內(nèi)部放大器41將輸出電壓VOUT輸出。因該輸出電壓VOUT而產(chǎn)生的電荷被充電到電容50中。另外，在保持時(shí)，控制電路60將時(shí)鐘信號(hào)Φ1控制在高電平。因此，開(kāi)關(guān)43及開(kāi)關(guān)45至46導(dǎo)通?？刂齐娐?0將時(shí)鐘信號(hào)Φ2控制在低電平。因此，開(kāi)關(guān)42、開(kāi)關(guān)44與開(kāi)關(guān)47截止。于是，不存在通過(guò)電容49的內(nèi)部放大器41的負(fù)反饋通路，而形成通過(guò)電容50 的內(nèi)部放大器41的負(fù)反饋通路。因此，基于采樣時(shí)的輸出電壓VOUT的電壓，因采樣時(shí)被充電到電容50的電荷而得以保持。開(kāi)關(guān)電容放大器交替地重復(fù)采樣狀態(tài)與保持狀態(tài)來(lái)動(dòng)作，由于在采樣狀態(tài)與保持狀態(tài)下沒(méi)有因內(nèi)部放大器41的偏置電壓而產(chǎn)生的電荷的移動(dòng)，內(nèi)部放大器41的偏置電壓難以影響輸出電壓VOUT (例如參考專(zhuān)利文獻(xiàn)1)。[專(zhuān)利文獻(xiàn)1]美國(guó)專(zhuān)利第4M3534號(hào)說(shuō)明書(shū)在從保持狀態(tài)轉(zhuǎn)移到采樣狀態(tài)時(shí)，設(shè)輸入電壓VIN比基準(zhǔn)電壓VREF低、輸出電壓 VOUT比基準(zhǔn)電壓VREF高。如上述采樣時(shí)那樣，時(shí)鐘信號(hào)Φ2成為高電平，在開(kāi)關(guān)42導(dǎo)通時(shí)，由于電壓Vl從基準(zhǔn)電壓VREF降低至輸入電壓VIN，故電容48放電。另外，時(shí)鐘信號(hào)Φ 2 成為高電平，在開(kāi)關(guān)44導(dǎo)通時(shí)，由于電壓V2從基準(zhǔn)電壓VREF急劇地升高到輸出電壓V0UT， 電容49急劇地被充電。此時(shí)，盡管電容48的電容值比電容49的電容值大，但為了減少噪聲對(duì)內(nèi)部放大器 41的影響，無(wú)法設(shè)計(jì)電路使得輸入開(kāi)關(guān)42的尺寸變大以與電容48的電容值的大小相對(duì)應(yīng)， 故電容48的放電速度會(huì)比電容49的充電速度慢，從而存在電容48與電容49的充放電時(shí)間差。因此，在從保持狀態(tài)向采樣狀態(tài)轉(zhuǎn)移時(shí)，若電壓V2急劇地升高至輸出電壓V0UT，則電壓Vs也因電容49的電容耦合而急劇地升高。于是，由于內(nèi)部放大器41的反相輸入端子的電壓Vs急劇地升高，如圖4所示，輸出電壓VOUT急劇地降低。因此，輸出電壓VOUT不穩(wěn)定。此外，在輸入電壓VIN比基準(zhǔn)電壓VREF高、輸出電壓VOUT比基準(zhǔn)電壓VREF低的情況下，輸出電壓VOUT同樣地不穩(wěn)定
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是以上述課題為鑒而作出的，提供能輸出穩(wěn)定的輸出電壓的開(kāi)關(guān)電容放大
O本發(fā)明為了解決上述課題而提供一種開(kāi)關(guān)電容放大器，其特征在于，包括輸入電容；輸入開(kāi)關(guān)，設(shè)置在開(kāi)關(guān)電容放大器的輸入端子與上述輸入電容之間；輸出電容，其電容值比上述輸入電容的電容值??；輸出開(kāi)關(guān)，設(shè)置在上述輸出電容與開(kāi)關(guān)電容放大器的輸出端子之間；內(nèi)部放大器，按照上述輸入電容與上述輸出電容的電容比放大輸入電壓并將輸出電壓輸出；保持電容，被因上述輸出電壓而產(chǎn)生的電荷充電；以及控制電路，控制上述輸入開(kāi)關(guān)及上述輸出開(kāi)關(guān)，以在采樣時(shí)，從上述輸入開(kāi)關(guān)導(dǎo)通開(kāi)始經(jīng)過(guò)既定時(shí)間后使上述輸出開(kāi)關(guān)導(dǎo)通。(發(fā)明的效果)在本發(fā)明中，由于開(kāi)關(guān)電容放大器能使輸入電容與輸出電容無(wú)充放電時(shí)間差的方式動(dòng)作，故在從保持狀態(tài)向采樣狀態(tài)轉(zhuǎn)移時(shí)，即使例如輸出電容的一端的電壓急劇地升高到開(kāi)關(guān)電容放大器的輸出電壓，輸出電容的另一端的電壓也不會(huì)急劇地升高。即，對(duì)內(nèi)部放大器的輸入電壓不會(huì)急劇地升高。因此，由于內(nèi)部放大器的輸出電壓穩(wěn)定，開(kāi)關(guān)電容放大器的輸出電壓也穩(wěn)定。


圖1是示出本發(fā)明的開(kāi)關(guān)電容放大器的電路圖。圖2是示出本發(fā)明的開(kāi)關(guān)電容放大器的動(dòng)作的時(shí)序圖。圖3是示出現(xiàn)有的開(kāi)關(guān)電容放大器的電路圖。圖4是示出現(xiàn)有的開(kāi)關(guān)電容放大器的動(dòng)作的時(shí)序圖。
具體實(shí)施例方式以下參考附圖來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式。首先，說(shuō)明開(kāi)關(guān)電容放大器的結(jié)構(gòu)。圖1是示出開(kāi)關(guān)電容放大器的電路圖。開(kāi)關(guān)電容放大器具有內(nèi)部放大器11、輸入開(kāi)關(guān)12、開(kāi)關(guān)13、輸出開(kāi)關(guān)14、開(kāi)關(guān)15 至17、輸入電容18、輸出電容19、保持電容20以及控制電路30。 輸入開(kāi)關(guān)12及輸入電容18被依次設(shè)置在開(kāi)關(guān)電容放大器的輸入端子與內(nèi)部放大器11的反相輸入端子之間。開(kāi)關(guān)13設(shè)置在輸入開(kāi)關(guān)12和輸入電容18的連接點(diǎn)與開(kāi)關(guān)電容放大器的基準(zhǔn)電壓輸入端子之間。開(kāi)關(guān)16及保持電容20被依次設(shè)置在內(nèi)部放大器11 的反相輸入端子與內(nèi)部放大器11的輸出端子之間。開(kāi)關(guān)17設(shè)置在開(kāi)關(guān)16和保持電容20 的連接點(diǎn)與開(kāi)關(guān)電容放大器的基準(zhǔn)電壓輸入端子之間。輸出電容19及輸出開(kāi)關(guān)14被依次設(shè)置在內(nèi)部放大器11的反相輸入端子與內(nèi)部放大器11的輸出端子之間。開(kāi)關(guān)15設(shè)置在輸出電容19和輸出開(kāi)關(guān)14的連接點(diǎn)與開(kāi)關(guān)電容放大器的基準(zhǔn)電壓輸入端子之間。內(nèi)部放大器11的非反相輸入端子與開(kāi)關(guān)電容放大器的基準(zhǔn)電壓輸入端子連接，輸出端子與開(kāi)關(guān)電容放大器的輸出端子連接。 另外，控制電路30的第一輸出端子的時(shí)鐘信號(hào)Φ 1控制開(kāi)關(guān)13及開(kāi)關(guān)15至16， 第二輸出端子的時(shí)鐘信號(hào)Φ2控制輸入開(kāi)關(guān)12，第三輸出端子的時(shí)鐘信號(hào)Φ3控制輸出開(kāi)關(guān)14及開(kāi)關(guān)17。
接著，說(shuō)明開(kāi)關(guān)電容放大器的動(dòng)作。圖2是示出各時(shí)鐘信號(hào)及輸出電壓的時(shí)序圖。這里，設(shè)開(kāi)關(guān)電容放大器的輸入端子的電壓為VIN，輸入開(kāi)關(guān)12和輸入電容18的連接點(diǎn)的電壓為VI，內(nèi)部放大器11的反相輸入端子的電壓為Vs，輸出電容19和輸出開(kāi)關(guān) 14的連接點(diǎn)的電壓為V2，開(kāi)關(guān)16和保持電容20的連接點(diǎn)的電壓為V3，開(kāi)關(guān)電容放大器的輸出端子的電壓為V0UT，開(kāi)關(guān)電容放大器的基準(zhǔn)電壓輸入端子的電壓為VREF。另外，設(shè)輸入電容18的電容值為C18，輸出電容19的電容值為C19，保持電容20的電容值為C20。第一期間內(nèi)(采樣時(shí))，控制電路30將時(shí)鐘信號(hào)Φ1控制在低電平。因此，開(kāi)關(guān) 13及開(kāi)關(guān)15至16截止。控制電路30將時(shí)鐘信號(hào)Φ2控制在高電平。因此，輸入開(kāi)關(guān)12 導(dǎo)通。控制電路30將時(shí)鐘信號(hào)Φ3控制在高電平。因此，輸出開(kāi)關(guān)14及開(kāi)關(guān)17導(dǎo)通。于是，輸入電壓VIN被輸入，輸入電壓VIN被輸入電容18采樣。這里被采樣的輸入電壓VIN 被按照輸入電容18與電容值比輸入電容18的電容值小的輸出電容19的電容比放大，內(nèi)部放大器11將輸出電壓VOUT輸出。因該輸出電壓VOUT而產(chǎn)生的電荷被充電到保持電容20 中。第二期間內(nèi)(保持時(shí))，控制電路30將時(shí)鐘信號(hào)Φ1控制在高電平。因此，開(kāi)關(guān) 13及開(kāi)關(guān)15至16導(dǎo)通。控制電路30將時(shí)鐘信號(hào)Φ2控制在低電平。因此，輸入開(kāi)關(guān)12 截止?？刂齐娐?0將時(shí)鐘信號(hào)Φ3控制在低電平。因此，輸出開(kāi)關(guān)14與開(kāi)關(guān)17截止。于是，不存在通過(guò)輸出電容19的內(nèi)部放大器11的負(fù)反饋通路，而形成通過(guò)保持電容20的內(nèi)部放大器11的負(fù)反饋通路。因此，基于采樣時(shí)的輸出電壓VOUT的電壓因采樣時(shí)被充電到電容20的電荷而得以保持。第三期間內(nèi)(采樣時(shí))，在從保持狀態(tài)向采樣狀態(tài)轉(zhuǎn)移時(shí)，使輸入電壓VIN比基準(zhǔn)電壓VREF低、輸出電壓VOUT比基準(zhǔn)電壓VREF高?？刂齐娐?0將時(shí)鐘信號(hào)Φ 1控制在低電平。因此，開(kāi)關(guān)13及開(kāi)關(guān)15至16截止。控制電路30將時(shí)鐘信號(hào)Φ2控制在高電平。 因此，輸入開(kāi)關(guān)12導(dǎo)通。于是，由于電壓Vl從基準(zhǔn)電壓VREF降低至輸入電壓VIN，所以輸入電容18放電。在采樣時(shí)輸入開(kāi)關(guān)12從導(dǎo)通開(kāi)始經(jīng)過(guò)既定時(shí)間后，控制電路30將時(shí)鐘信號(hào)Φ3控制在高電平。因此，輸出開(kāi)關(guān)14及開(kāi)關(guān)17導(dǎo)通。于是，由于電壓V2從基準(zhǔn)電壓 VREF急劇地升高到輸出電壓V0UT，所以輸出電容19急劇地被充電。此時(shí)，盡管電容18的電容值比電容19的電容值大，為了減少噪聲對(duì)內(nèi)部放大器11的影響，無(wú)法設(shè)計(jì)電路使得輸入開(kāi)關(guān)12的尺寸變大以與電容18的電容值的大小相對(duì)應(yīng)，故輸入電容18的放電速度比輸出電容19的充電速度慢。但是，從輸入開(kāi)關(guān)12導(dǎo)通開(kāi)始經(jīng)過(guò)既定時(shí)間后開(kāi)關(guān)14導(dǎo)通，由于輸入電容18的開(kāi)始放電時(shí)比輸出電容19的開(kāi)始充電時(shí)要早既定時(shí)間，開(kāi)關(guān)電容放大器能使輸入電容18與輸出電容19無(wú)充放電時(shí)間差的方式動(dòng)作。此外，在輸入電壓VIN比基準(zhǔn)電壓VREF高、輸出電壓VOUT比基準(zhǔn)電壓VREF低的情況下，開(kāi)關(guān)電容放大器同樣地能使輸入電容18與輸出電容19無(wú)充放電時(shí)間差的方式動(dòng)作。這樣，由于開(kāi)關(guān)電容放大器能使輸入電容18與輸出電容19無(wú)充放電時(shí)間差的方式動(dòng)作，在從保持狀態(tài)向采樣狀態(tài)轉(zhuǎn)移時(shí)，即使例如輸出電容19的一端的電壓V2急劇地升高到輸出電壓V0UT，輸出電容19的另一端的電壓Vs也不會(huì)急劇地升高。即，對(duì)內(nèi)部放大器 11的輸入電壓不會(huì)急劇地升高。因此，由于內(nèi)部放大器11的輸出電壓穩(wěn)定，所以輸出電壓 VOUT也穩(wěn)定。
另外，盡管電容18的電容值比電容19的電容值大，由于也可以不使輸入開(kāi)關(guān)12 的尺寸變大以與電容18的電容值的大小相對(duì)應(yīng)，故因輸入開(kāi)關(guān)12產(chǎn)生的噪聲對(duì)內(nèi)部放大器11的影響較小。[符號(hào)的說(shuō)明]
11內(nèi)部放大器
12輸入開(kāi)關(guān)
13、15至17開(kāi)關(guān)
14輸出開(kāi)關(guān)
18輸入電容
19輸出電容
20保持電容
30控制電路
權(quán)利要求
1.一種開(kāi)關(guān)電容放大器，其特征在于，包括 輸入電容；輸入開(kāi)關(guān)，設(shè)置在開(kāi)關(guān)電容放大器的輸入端子與上述輸入電容之間； 輸出電容，其電容值比上述輸入電容的電容值??； 輸出開(kāi)關(guān)，設(shè)置在上述輸出電容與開(kāi)關(guān)電容放大器的輸出端子之間； 內(nèi)部放大器，按照上述輸入電容與上述輸出電容的電容比放大輸入電壓并將輸出電壓輸出；保持電容，被因上述輸出電壓而產(chǎn)生的電荷充電；以及控制電路，控制上述輸入開(kāi)關(guān)及上述輸出開(kāi)關(guān)，以在采樣時(shí)，從上述輸入開(kāi)關(guān)導(dǎo)通開(kāi)始經(jīng)過(guò)既定時(shí)間后使上述輸出開(kāi)關(guān)導(dǎo)通。
2.如權(quán)利要求1所述的開(kāi)關(guān)電容放大器，其特征在于， 還具有第一至第四開(kāi)關(guān)，上述輸入開(kāi)關(guān)及上述輸入電容被依次設(shè)置在上述開(kāi)關(guān)電容放大器的輸入端子與上述內(nèi)部放大器的反相輸入端子之間，上述第一開(kāi)關(guān)設(shè)置在上述輸入開(kāi)關(guān)和上述輸入電容的連接點(diǎn)與基準(zhǔn)電壓輸入端子之間，上述第三開(kāi)關(guān)及上述保持電容被依次設(shè)置在上述內(nèi)部放大器的反相輸入端子與上述內(nèi)部放大器的輸出端子之間，上述第四開(kāi)關(guān)設(shè)置在上述第三開(kāi)關(guān)和上述保持電容的連接點(diǎn)與上述基準(zhǔn)電壓輸入端子之間，上述輸出電容及上述輸出開(kāi)關(guān)被依次設(shè)置在上述內(nèi)部放大器的反相輸入端子與上述內(nèi)部放大器的輸出端子之間，上述第二開(kāi)關(guān)設(shè)置在上述輸出電容和上述輸出開(kāi)關(guān)的連接點(diǎn)與上述基準(zhǔn)電壓輸入端子之間，上述內(nèi)部放大器的非反相輸入端子與上述基準(zhǔn)電壓輸入端子連接、輸出端子與上述開(kāi)關(guān)電容放大器的輸出端子連接。
全文摘要
本發(fā)明提供能輸出穩(wěn)定的輸出電壓的開(kāi)關(guān)電容放大器。由于開(kāi)關(guān)電容放大器能使輸入電容(18)與輸出電容(19)無(wú)充放電時(shí)間差的方式動(dòng)作，在從保持狀態(tài)向采樣狀態(tài)轉(zhuǎn)移時(shí)，即使例如輸出電容(19)的一端的電壓(V2)急劇地升高到輸出電壓(VOUT)，輸出電容(19)的另一端的電壓(Vs)也不會(huì)急劇地升高。即，對(duì)內(nèi)部放大器(11)的輸入電壓不會(huì)急劇地升高。因此，由于內(nèi)部放大器(11)的輸出電壓穩(wěn)定，所以輸出電壓(VOUT)也穩(wěn)定。
文檔編號(hào)H03F3/187GK102195571SQ20111005867
公開(kāi)日2011年9月21日 申請(qǐng)日期2011年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月5日
發(fā)明者內(nèi)田俊之 申請(qǐng)人:精工電子有限公司