專利名稱：一種用于半數(shù)字濾波的電路開關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于半數(shù)字濾波的電路開關(guān)，屬于電子設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
已有的一種半數(shù)字濾波器，發(fā)表于“IEEE JSSC”，vol.28，no.12，pp.1224-1233，Dec1993，其電路原理圖如圖1所示，濾波器的傳輸函數(shù)如式(1)所示H(z)=Σj=0N-1h(j)z-j...(1)]]>系數(shù)由加權(quán)的電流源實現(xiàn)，電流源的尺寸與濾波器的系數(shù)成正比。圖中的延時單元由觸發(fā)器實現(xiàn)。濾波器的輸入DIN是1位的數(shù)據(jù)流，第j個觸發(fā)器的輸出是DIN的j級延時，j＝0，1，2，…，N。因為輸入信號是‘0’或‘1’，每個乘積項h(j)·DIN·z-j的值為‘0’或為h(j)，這可以將乘積項簡化為由觸發(fā)器控制的開關(guān)實現(xiàn)。其作用是在單比特Sigma-Delta數(shù)模轉(zhuǎn)換器中，把單比特的數(shù)字比特流轉(zhuǎn)換為模擬信號并進行一定程度的濾波。濾波器的基本單元是開關(guān)控制的電流源。電路中的開關(guān)一般由金屬氧化物場效應(yīng)管(以下簡稱MOS管)構(gòu)成，控制信號加在MOS管的柵極。由于MOS管的柵極和源極之間存在寄生電容，柵極控制電壓的變化會耦合到源極，從而在電流源的輸出端引入信號過沖，如圖2所示。信號過沖會在信號頻帶內(nèi)引入諧波應(yīng)盡量消除。電容CF和電阻RF構(gòu)成低通濾波器，因為濾波器僅僅是一階濾波器，所以濾波的效果是有限的。傳統(tǒng)的方法是采用互補開關(guān)如圖3所示，互補開關(guān)由尺寸相同的N溝道MOS管(以下簡稱NMOS)和P溝道MOS管(以下簡稱PMOS)構(gòu)成，在一定的工藝下NMOS和PMOS的寄生電容相同，控制信號互補如圖4所示，引入的信號過沖大小相同，變化方向相反，相互抵消。其缺點是對控制的互補程度要求很高。芯片內(nèi)的互補信號用反相器產(chǎn)生，互補性很難保證。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種用于半數(shù)字濾波的電路開關(guān)，對已有的半數(shù)字濾波器中的開關(guān)電路進行改進，以降低開關(guān)控制信號對整個濾波器輸出信號的影響。
本發(fā)明提出的用于半數(shù)字濾波的電路開關(guān)，包括一個電流源，用于為所述的電路開關(guān)提供電流，電流源與電源相連接；一個N型(或P型)金屬氧化物場效應(yīng)管、一個P型(或N型)，構(gòu)成一對互補開關(guān)，對電流的通和斷進行控制，互補開關(guān)的一端與電流源的輸出端相連接，互補開關(guān)的另一端與運算放大器的負相輸入端相連接，兩個金屬氧化物場效應(yīng)管的柵極分別與所述的電路開關(guān)的控制信號線相連；一個第一電容、一個電阻和一個運算放大器構(gòu)成的跨阻放大器，用于將電流轉(zhuǎn)換為電壓，并對信號進行濾波，第一電容和電阻分別并聯(lián)在運算放大器的負相輸入端和運算放大器的輸出端之間；一個第二電容，第二電容串聯(lián)在所述的互補開關(guān)和電路地節(jié)點之間，一個P型金屬氧化物場效應(yīng)管，串聯(lián)在所述的互補開關(guān)和運算放大器的負相輸入端之間，第二電容和P型金屬氧化物場效應(yīng)管構(gòu)成低通濾波器，用于濾除控制信號引入的信號過沖。
本發(fā)明提出的用于半數(shù)字濾波的電路開關(guān)，其優(yōu)點是比傳統(tǒng)的方法可以更有效地抑制信號過沖，本發(fā)明加入的電容不需要很高的線性度，電容可以用金屬氧化物場效應(yīng)管實現(xiàn)，在深亞微米工藝下，金屬氧化物場效應(yīng)管可以以較小的硬件代價實現(xiàn)較大的電容，因而本發(fā)明的硬件代價很小。


圖1是已有的半數(shù)字濾波器的工作原理圖。
圖2是已有半數(shù)字濾波器中控制信號引入信號過沖的原理圖。
圖3是已有半數(shù)字濾波器中互補開關(guān)抑制信號過沖的原理圖。
圖4是已有半數(shù)字濾波器中互補的控制信號示意圖。
圖5是本發(fā)明提出的用于半數(shù)字濾波的電路開關(guān)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6和圖7分別是已有技術(shù)與本發(fā)明技術(shù)的信號過沖仿真圖。
具體實施例方式
本發(fā)明提出的用于半數(shù)字濾波的電路開關(guān)，其電路圖如圖5所示，包括一個電流源，用于為所述的電路開關(guān)提供電流，電流源與電源相連接；一個N型(或P型)金屬氧化物場效應(yīng)管、一個P型(或N型)金屬氧化物場效應(yīng)管，構(gòu)成一對互補開關(guān)，對電流的通和斷進行控制，互補開關(guān)的一端與電流源的輸出端相連接，互補開關(guān)的另一端與運算放大器的負相輸入端相連接，兩個金屬氧化物場效應(yīng)管的柵極分別與所述的電路開關(guān)的控制信號線相連；一個第一電容、一個電阻和一個運算放大器構(gòu)成的跨阻放大器，用于將電流轉(zhuǎn)換為電壓，并對信號進行濾波，第一電容和電阻分別并聯(lián)在運算放大器的負相輸入端和運算放大器的輸出端之間；一個第二電容，第二電容串聯(lián)在所述的互補開關(guān)和電路地節(jié)點之間，一個P型金屬氧化物場效應(yīng)管，串聯(lián)在所述的互補開關(guān)和運算放大器的負相輸入端之間，第二電容和P型金屬氧化物場效應(yīng)管構(gòu)成低通濾波器，用于濾除控制信號引入的信號過沖。
以下結(jié)合附圖介紹本發(fā)明電路開關(guān)的工作原理為抑制信號過沖，在互補開關(guān)M1，M2下串聯(lián)常通的PMOS管開關(guān)M3，并在開關(guān)的兩側(cè)并聯(lián)電容，如圖5所示。這個開關(guān)等效為一個電阻，設(shè)這個電阻的值為Ron，跨阻運放的反饋電阻為RF，則當時鐘饋通使得A點產(chǎn)生VA的電壓變化，在運放的輸出端的電壓變化為RFRonVA,]]>因此可以選擇寬長比比較小的開關(guān)，使得Ron＞RF，這樣可抑制時鐘饋通的影響，等效電阻和電容構(gòu)成低通濾波器，這個低通濾波器可以有效的抑制信號過沖。本發(fā)明電路開關(guān)還在常通開關(guān)M3旁邊并聯(lián)電容Cg，Cg與常通開關(guān)的導通電阻，以構(gòu)成一個構(gòu)成低通濾波器，這個低通濾波器可以更有效的濾除控制信號饋通引起的信號過沖。仿真結(jié)果如圖6和圖7所示，圖6和圖7中，橫坐標為時間，縱坐標為信號的幅度，從圖6中可以看出，傳統(tǒng)的方法信號過沖的大小可以達到25uA，而信號電流的大小僅為9uA；采用本發(fā)明的電路開關(guān)后，其仿真結(jié)果如圖7所示，信號過沖的大小僅1uA，信號過沖被有效的抑制了。
權(quán)利要求
1.一種用于半數(shù)字濾波的電路開關(guān)，該電路開關(guān)包括一個電流源，用于為所述的電路開關(guān)提供電流，電流源與電源相連接；一個N型(或P型)金屬氧化物場效應(yīng)管、一個P型(或N型)，構(gòu)成一對互補開關(guān)，對電流的通和斷進行控制，互補開關(guān)的一端與電流源的輸出端相連接，互補開關(guān)的另一端與運算放大器的負相輸入端相連接，兩個金屬氧化物場效應(yīng)管的柵極分別與所述的電路開關(guān)的控制信號線相連；一個第一電容、一個電阻和一個運算放大器構(gòu)成的跨阻放大器，用于將電流轉(zhuǎn)換為電壓，并對信號進行濾波，第一電容和電阻分別并聯(lián)在運算放大器的負相輸入端和運算放大器的輸出端之間；其特征在于，還包括一個第二電容，第二電容串聯(lián)在所述的互補開關(guān)和電路地節(jié)點之間，一個P型金屬氧化物場效應(yīng)管，串聯(lián)在所述的互補開關(guān)和運算放大器的負相輸入端之間，第二電容和P型金屬氧化物場效應(yīng)管構(gòu)成低通濾波器，用于濾除控制信號引入的信號過沖。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于半數(shù)字濾波的電路開關(guān)，屬于電子設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。包括用于為電路開關(guān)提供電流的電流源，用于對電流的通和斷進行控制的一對互補開關(guān)，由一個N型(或P型)金屬氧化物場效應(yīng)管、一個P型(或N型)構(gòu)成；用于將電流轉(zhuǎn)換為電壓，并對信號進行濾波的跨阻放大器，由一個第一電容、一個電阻和一個運算放大器構(gòu)成；用于濾除控制信號引入的信號過沖的低通濾波器，由第二電容和P型金屬氧化物場效應(yīng)管構(gòu)成。本發(fā)明的電路開關(guān)，比傳統(tǒng)的方法可以更有效地抑制信號過沖，加入的電容不需要很高的線性度，電容可以用金屬氧化物場效應(yīng)管實現(xiàn)，在深亞微米工藝下，金屬氧化物場效應(yīng)管可以以較小的硬件代價實現(xiàn)較大的電容，因而硬件代價很小。
文檔編號H03H17/00GK101051833SQ20071006494
公開日2007年10月10日 申請日期2007年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月30日
發(fā)明者劉力源, 陳潤, 李冬梅 申請人:清華大學