一種消除采樣和保持電路中諧波失真的電路的制作方法
【專利摘要】一種消除采樣和保持電路中諧波失真的電路，它的輔助采樣部分消除采樣和保持電路上主要采樣部分產(chǎn)生的失真。該電路的輔助采樣部分的抵消失真適當(dāng)?shù)卮笥谥饕蓸硬糠之a(chǎn)生的失真。然后，輔助采樣部分的失真減小以至于抵消失真適當(dāng)?shù)氐扔谥饕蓸硬糠值氖д?。最后，輔助采樣部分上抵消失真從主要采樣部分的失真中減去，以至于所有的失真基本上被抵消，從而保留了輸入信號(hào)的真正部分。
【專利說(shuō)明】一種消除采樣和保持電路中諧波失真的電路
【技術(shù)領(lǐng)域】:
[0001]本發(fā)明涉及采樣和保持電路。更特別地是，本發(fā)明涉及的電路和方法是消除采樣和保持電路產(chǎn)生的諧波失真。
【背景技術(shù)】:
[0002]采樣和保持電路被廣泛地用于采樣電壓并保持在一個(gè)恒定的水平，以至于另一個(gè)電路，如連接到采樣和保持電路的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，能夠測(cè)量到該電壓。在許多采樣和保持電路中，然而，電路元件產(chǎn)生的諧波失真限制了輸入信號(hào)的有用電壓范圍，限制了輸入信號(hào)的有用頻率范圍，并且需要一個(gè)電路設(shè)計(jì)者在電路中使用更昂貴的器件，來(lái)消除失真，否則會(huì)由低劣的元件產(chǎn)生失真。MOS場(chǎng)效應(yīng)管的閾值，體效應(yīng)，開關(guān)比和進(jìn)程的變化，引起采樣和保持電路開關(guān)中的非線性電阻特性，從而產(chǎn)生的失真。這種失真由采樣和保持電路開關(guān)中的寄生電容產(chǎn)生，電荷通過(guò)其他采樣和保持電路的開關(guān)注入到一些調(diào)制的開關(guān)中，在輸入電源負(fù)載中的非線性負(fù)載電流是由采樣和保持電路中半導(dǎo)體結(jié)開關(guān)和端電阻引起。

【發(fā)明內(nèi)容】
:
[0003]綜上所述，本發(fā)明提供的電路和方法的目的是為了消除采樣和保持電路產(chǎn)生的諧
波失真。
[0004]本發(fā)明提供的電路和方法的另一個(gè)目的是為了消除采樣和保持電路產(chǎn)生的諧波失真，該諧波失真是由采樣和保持電路開關(guān)中的非線性電阻特性引起。
[0005]本發(fā)明提供的電路和方法的另一個(gè)目的是為了消除采樣和保持電路產(chǎn)生的諧波失真，該諧波失真是由采樣和保持電路開關(guān)中的寄生電容引起。
[0006]本發(fā)明提供的電路和方法的另一個(gè)目的是為了消除采樣和保持電路產(chǎn)生的諧波失真，該諧波失真是由注入到采樣和保持電路調(diào)制開關(guān)中的電荷引起。
[0007]本發(fā)明提供的電路和方法的進(jìn)一步目的是為了消除采樣和保持電路產(chǎn)生的諧波失真，該諧波失真是由非線性負(fù)載電流引起，在輸入電源負(fù)載中的非線性負(fù)載電流是由采樣和保持電路中半導(dǎo)體結(jié)開關(guān)和端電阻引起。
[0008]本發(fā)明提供的電路和方法的另一個(gè)進(jìn)一步目的是為了消除采樣和保持電路產(chǎn)生的諧波失真，該諧波失真是采樣和保持電路開關(guān)中的端電阻引起。
[0009]本發(fā)明的技術(shù)解決方案:
[0010]根據(jù)本發(fā)明，本發(fā)明的上述目的是通過(guò)消除采樣和保持電路產(chǎn)生的諧波失真實(shí)現(xiàn)的。更特別的是，本發(fā)明的電路和方法中，采樣和保持電路包含一個(gè)輔助采樣部分，產(chǎn)生失真來(lái)抵消主要采樣部分產(chǎn)生的失真。
[0011]為了消除主要采樣部分產(chǎn)生的失真，首先，電路的輔助采樣部分產(chǎn)生抵消失真，比主要采樣部分產(chǎn)生的失真大。當(dāng)輔助采樣部分產(chǎn)生較大的失真時(shí)，輔助采樣部分采樣的信號(hào)以一個(gè)尺寸比例等于主要采樣部分的被保留。輔助采樣部分失真和采樣信號(hào)的大小被減小，以至于抵消失真在大小上等于主要采樣部分的失真，因此，輔助采樣部分采樣的信號(hào)比主要采樣部分采樣的信號(hào)小。
[0012]最后，輔助采樣部分的采樣信號(hào)和消除失真由主要采樣部分的采樣信號(hào)和消除失真去除，因此，基本上所有的失真和一部分的采樣信號(hào)被消除了。在這種方式中，諧波失真是由輔助采樣部分的失真抵消的。
[0013]本發(fā)明出一種消除采樣和保持電路中諧波失真的電路，該電路包括一個(gè)輔助采樣部分，消除諧波失真，對(duì)應(yīng)于上述主要采樣部分產(chǎn)生的采樣諧波失真的一部分，其中，上述的輔助采樣部分包含至少一個(gè)輸入開關(guān)裝置，當(dāng)輸入信號(hào)用于至少一個(gè)輸入開關(guān)裝置的輸出端時(shí)，產(chǎn)生一部分的消除諧波失真，以接收輸入端的輸入信號(hào)；一種組合電路，將采樣失真和抵消的諧波失真組合起來(lái)，以至于上述抵消的諧波失真抵消至少一部分的采樣諧波失真，而僅僅消除上述一部分的輸出信號(hào)。
[0014]進(jìn)一步，輔助采樣部分產(chǎn)生上述抵消的諧波失真，以至于抵消的諧波失真比上述至少一部分的采樣諧波失真大，然后，降低抵消的諧波失真，以至于抵消的諧波失真基本上等于至少一部分的采樣諧波失真；輔助采樣部分進(jìn)一步包括一個(gè)采樣電容電路，采樣上述至少一個(gè)輸入開關(guān)裝置的輸出端提供的輸入信號(hào)；上述的至少一個(gè)輸入開關(guān)裝置包含一個(gè)輸入轉(zhuǎn)向開關(guān)、一個(gè)二極管連接的晶體管橋、一個(gè)二極管電橋；上述的至少一個(gè)輸入開關(guān)裝置的電橋包含一個(gè)晶體管和一個(gè)電阻；上述采樣電容電路包含一個(gè)單一電容器；上述采樣電容電路包含一個(gè)電容器網(wǎng)絡(luò)。
[0015]進(jìn)一步，上述的至少一個(gè)輸入開關(guān)裝置產(chǎn)生消除諧波失真，以至于通過(guò)相應(yīng)主要采樣部分上的至少一個(gè)輸入開關(guān)裝置的較小尺寸，使抵消的諧波失真比上述至少一部分的采樣諧波失真大；上述采樣電容電路減少抵消的諧波失真，通過(guò)比相應(yīng)主要采樣部分上的采樣電容電路還小電容，使抵消的諧波失真基本上等于至少一部分的采樣諧波失真。
[0016]進(jìn)一步，輔助采樣部分通過(guò)主要采樣部分上較大的總電容，產(chǎn)生抵消的諧波失真；輔助采樣部分進(jìn)一步包括一個(gè)基電阻，用來(lái)連接至少一個(gè)輸入開關(guān)裝置的輸出端到采樣電容電路上，其中該基電阻的大小與對(duì)應(yīng)的主要采樣部分上的基電阻具有大致相同的尺寸；輔助采樣部分還包括一個(gè)電容性負(fù)載，連接到至少一個(gè)輸入開關(guān)裝置的輸出端，其中由于輔助采樣部分中的寄生電容，該電容負(fù)載造成失真；由于主要采樣部分上的寄生電容，輔助采樣部分基本上消除了一部分的失真；輔助采樣部分還包括多個(gè)級(jí)聯(lián)采樣點(diǎn)，一個(gè)額外的開關(guān)裝置，連接到上述至少一個(gè)輸入開關(guān)裝置的輸出端，產(chǎn)生失真；由于輸入電源電阻，基本上消除了至少一部分的失真；由于上述主要采樣部分上至少一個(gè)輸入開關(guān)裝置的端電阻，上述至少一個(gè)輸入開關(guān)裝置的端電阻產(chǎn)生失真，抵消了至少一部分的失真。
[0017]進(jìn)一步，上述方法包括接收至少一個(gè)輸入開關(guān)裝置輸入端的信號(hào)；在輔助采樣部分的至少一個(gè)輸入開關(guān)裝置上產(chǎn)生抵消失真，對(duì)應(yīng)于主要采樣部分產(chǎn)生的一部分采樣失真；控制輸入信號(hào)應(yīng)用于至少一個(gè)輸入開關(guān)裝置的輸出端；將采樣失真和抵消的諧波失真組合起來(lái)，以至于上述抵消的諧波失真抵消至少一部分的采樣諧波失真，而僅僅消除上述一部分的輸出信號(hào)。
[0018]進(jìn)一步，由于輔助采樣部分比主要采樣部分具有較大的總電容，抵消的諧波失真比上述至少一部分的采樣諧波失真大；由于采樣電容電路具有比相應(yīng)主要采樣部分上采樣電容更小的電容，減少抵消的諧波失真，以至于抵消的諧波失真基本上等于至少一部分的采樣諧波失真。[0019]進(jìn)一步，該方法連接電容性負(fù)載到至少一個(gè)輸入開關(guān)裝置的輸出端，其中，由于輔助采樣部分上的寄生電容，電容性負(fù)載產(chǎn)生失真；由于主要采樣部分上的寄生電容，輔助采樣部分基本上消除了至少一部分的失真。
[0020]對(duì)比專利文獻(xiàn):CN2101345U無(wú)源式電源電流諧波失真抑制器91215965.0【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】:
[0021]本發(fā)明的目的將在下面作詳細(xì)地描述，附圖將對(duì)本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)作進(jìn)一步的描述。部分器件的參考字符已在圖中標(biāo)明。
[0022]圖1是一個(gè)已知的采樣和保持電路的示意圖；
[0023]圖2是一個(gè)采樣和保持電路示意圖，它包含一個(gè)輔助采樣部分，產(chǎn)生抵消失真；
[0024]圖3是一個(gè)已知的差分采樣和保持電路的示意圖；
[0025]圖4是一個(gè)差分采樣和保持電路的示意圖，它包含兩個(gè)輔助采樣部分，每個(gè)都產(chǎn)生抵消失真；
[0026]圖5是一個(gè)失真消除采樣和保持電路示意圖，其中，它使用每個(gè)主要采樣部分和輔助采樣部分的單輸入轉(zhuǎn)向開關(guān)而不是輸入轉(zhuǎn)向開關(guān)；
[0027]圖6是一個(gè)采樣和保持電路示意圖，每個(gè)主要采樣部分和輔助采樣部分的單輸入轉(zhuǎn)向開關(guān)柵極中失真的消除都是基于自舉電容；
[0028]圖7是一個(gè)采樣和保持電路示意圖，它包含一個(gè)輔助采樣部分，其中容性負(fù)載通過(guò)輸入轉(zhuǎn)向開關(guān)對(duì)的寄生電容來(lái)消除主要采樣部分產(chǎn)生的失真；
[0029]圖8是一個(gè)采樣和保持電路示意圖，其中，輔助采樣部分的采樣時(shí)間通過(guò)級(jí)聯(lián)取樣點(diǎn)的使用改進(jìn)；
[0030]圖9是一個(gè)采樣和保持電路示意圖，其中，輔助采樣部分的采樣時(shí)間進(jìn)一步通過(guò)保持第一級(jí)聯(lián)取樣點(diǎn)上的輸入轉(zhuǎn)向開關(guān)接通改進(jìn)；
[0031]圖10是一個(gè)采樣和保持電路示意圖，其中，主要采樣部分的基電阻用轉(zhuǎn)向開關(guān)電阻來(lái)代替，從而更好地匹配輔助采樣部分的采樣時(shí)間；
[0032]圖11是一個(gè)采樣和保持電路示意圖，其中，另一個(gè)轉(zhuǎn)向開關(guān)對(duì)和電阻被納入輔助采樣部分，產(chǎn)生抵消失真，與輸入電源電阻產(chǎn)生的失真對(duì)應(yīng)；
[0033]圖12是一個(gè)差分采樣和保持電路的示意圖，注入開關(guān)電荷的失真由主要采樣部分的采樣開關(guān)的調(diào)制引起，并通過(guò)使用相應(yīng)輔助采樣部分的采樣開關(guān)來(lái)抵消失真；
[0034]圖13是一個(gè)失真抵消的采樣和保持電路示意圖，它使用雙極型晶體管；
[0035]圖14是一個(gè)失真抵消的采樣和保持電路示意圖，它使用二極管電橋；
[0036]圖15是一個(gè)失真抵消的采樣和保持電路示意圖，它使用一個(gè)雙極型晶體管和二極管電橋的組合；
[0037]圖16是一個(gè)采樣和保持電路示意圖，在主要采樣部分中，由于輸入轉(zhuǎn)向開關(guān)對(duì)的開關(guān)電阻漏源極，消除了失真。
【具體實(shí)施方式】:
[0038]本發(fā)明的電路和方法是消除采樣和保持電路產(chǎn)生的諧波失真。
[0039]如圖1所示，一個(gè)已知的采樣和保持電路100。電路100包括反相器組102，控制電路100的時(shí)間，以響應(yīng)保持輸入端134的保持信號(hào)；主要采樣部分104跟蹤和保持信號(hào)輸入端136的電壓，以至于該電壓可以在信號(hào)輸出端138處被測(cè)量。反相器組102由六個(gè)反相器106、108、110、112、114和116組成。主要采樣部分104由輸入轉(zhuǎn)向開關(guān)對(duì)118(通過(guò)輸入轉(zhuǎn)換開關(guān)120和122形成)、基電阻124、基電容126、接地轉(zhuǎn)向開關(guān)128、采樣電容130和采樣開關(guān)132組成。如圖所示，開關(guān)120、122、128和132是MOS場(chǎng)效應(yīng)管，然而，J型場(chǎng)效應(yīng)管、雙極型晶體管和其他適合的開關(guān)裝置可以用于實(shí)現(xiàn)電路100。雖然沒(méi)有顯示在圖1中，開關(guān)122、128和132的所有N溝道MOS場(chǎng)效應(yīng)管的基底都連接到接地端140。
[0040]如圖所示，反相器106、108、110、112、114和116分別與每個(gè)反相器輸出端串聯(lián)連接，以驅(qū)動(dòng)下一個(gè)反相器的輸入端。第一反相器106的輸入端通過(guò)保持輸入端134驅(qū)動(dòng)。保持輸入134是一個(gè)高電平輸入，當(dāng)從低電平過(guò)渡到高電平并保持住，引起電路100采集和保持信號(hào)輸入端136處的電壓，以至于信號(hào)輸入端可以在信號(hào)輸出端138處被測(cè)量到。反相器106、112、114和116的輸出端用于接通和斷開采樣開關(guān)132、輸入轉(zhuǎn)向開關(guān)120、122和接地轉(zhuǎn)向開關(guān)128。
[0041]如上所述，主要采樣部分采樣的輸入信號(hào)是通過(guò)信號(hào)輸入端136接收。信號(hào)輸入端136連接到開關(guān)120的源極和開關(guān)122的漏極。開關(guān)120和122的柵極分別連接到反相器112和114的輸出端。開關(guān)120連接到正電壓電源142處，防止開關(guān)的漏極或源極的傳導(dǎo)。開關(guān)120的漏極和開關(guān)122的源極一起連接到基電阻124的一端?；娮?24的另一端連接到基電容126的一端、接地轉(zhuǎn)向開關(guān)128的漏極和采樣電容130。基電容126的另一端和開關(guān)128的源極連接到接地端140。開關(guān)128的柵極連接到反相器116的輸出端。采樣電容130的另一端連接到采樣開關(guān)132的漏極和信號(hào)輸出端138。最后，采樣開關(guān)132的柵極連接到反相器106的輸出端。
[0042]在操作中，采樣和保持電路100的行為如下。當(dāng)保持輸入端134是低電平時(shí)，開關(guān)120和122的柵極分別通過(guò)反相器112和114由低電平和高電平驅(qū)動(dòng)。這導(dǎo)致開關(guān)120和122接通。同時(shí)，保持輸入端134是低電平，開關(guān)128和132的柵極分別由低電平和高電平驅(qū)動(dòng)，分別導(dǎo)致開關(guān)128和132斷開和接通。由于開關(guān)120、122、128和132的這些狀態(tài)，采樣電容130充電和放電，以響應(yīng)信號(hào)輸入端136的電壓變化。
[0043]在保持輸入端134從低電平轉(zhuǎn)換為高電平后，采樣開關(guān)132斷開，導(dǎo)致采樣電容130上的電荷不變。當(dāng)開關(guān)132斷開時(shí)，基電阻124和基電容126耦合采樣電容130到輸入轉(zhuǎn)向開關(guān)120、122和信號(hào)輸入端136。反相器108、110、112和114造成傳輸延遲，輸入轉(zhuǎn)向開關(guān)120和122被斷開，導(dǎo)致采樣電容130與信號(hào)輸入端136更孤立。最后，接地轉(zhuǎn)向開關(guān)128接通，通過(guò)采樣電容130上的電壓提供接地參考電壓，它可以在信號(hào)輸出端138處被檢測(cè)。
[0044]如上所述，本發(fā)明的電路和方法，用來(lái)消除采樣和保持電路的一個(gè)或多個(gè)主要采樣部分產(chǎn)生的失真，如圖1所示。主要采樣部分104上的失真源包括輸入轉(zhuǎn)向開關(guān)對(duì)118的非線性電阻特性和寄生電容，采樣開關(guān)132上的注入調(diào)制電荷，非線性負(fù)載電流，通過(guò)轉(zhuǎn)向開關(guān)對(duì)118的半導(dǎo)體結(jié)和接地轉(zhuǎn)換開關(guān)128，由流過(guò)輸入電源電阻電流引起。
[0045]圖2顯示了一個(gè)采樣和保持電路200，根據(jù)本發(fā)明的原理，該采樣和保持電路200包括輔助采樣部分204，用來(lái)抵消由主要采樣部分104的輸入轉(zhuǎn)向開關(guān)對(duì)118的非線性電阻特性引起的諧波失真。如圖所示，電路200包括反相器組102，主要采樣部分104和由信號(hào)輸入端136驅(qū)動(dòng)的輔助米樣部分204,差分放大器244驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸入端138并且差分放大器244由主要采樣部分104和輔助采樣部分204驅(qū)動(dòng)。反相器組102的元件和主要采樣部分104大致與圖1電路100描述的相同。
[0046]輔助采樣部分204的器件的選擇對(duì)應(yīng)于主要采樣部分104，因此，基本與主要采樣部分104的元件類似(例如，采樣開關(guān)232的操作大致與主要采樣部分104的采樣開關(guān)132相同)。然而，這些元件的尺寸與主要采樣部分104的元件不同。雖然電路200用基電阻124與224和基電容126和226表明，本發(fā)明可使用這些類型裝置的一種或兩種。
[0047]為了使電路200的輔助采樣部分204消除主要采樣部分104產(chǎn)生的失真，輔助采樣部分204元件用來(lái)產(chǎn)生與主要采樣部分104比例相等的失真，而只產(chǎn)生一個(gè)輸出信號(hào)比例小于主要采樣部分104產(chǎn)生的輸出信號(hào)。為了實(shí)現(xiàn)它，先通過(guò)一些因素，增加輔助采樣部分204的失真，而維持輸出信號(hào)的大小恒定。在失真增加后，失真和輸出信號(hào)都通過(guò)相同的因素減小，來(lái)產(chǎn)生比例相同的失真和較小的輸出信號(hào)。
[0048]這種方法可以通過(guò)選擇合適的輔助采樣部分204的輸入轉(zhuǎn)向開關(guān)220、222，基電容226和采樣電容230，對(duì)應(yīng)于主要采樣部分104中的元件。首先，增加輔助采樣部分204產(chǎn)生的失真，增加輸出信號(hào)的大小，輸入轉(zhuǎn)向開關(guān)220和222比主要采樣部分104的輸入轉(zhuǎn)向開關(guān)120和122小。此外，基電容226和采樣電容230的總電容大于主要采樣部分104的基電容126和米樣電容130的總電容。然后，減小輔助米樣部分204的失真和輸出信號(hào)，以至于該失真和輸出信號(hào)與主要米樣部分104的結(jié)合,米樣電容230小于主要米樣部分104的采樣電容130。此外，差分放大器244負(fù)輸入端的增益比正輸入端的小，從而減小輔助采樣部分204的失真，以至于它與差分放大器244中消除失真時(shí)間相匹配。
[0049]例如，輔助采樣部分204的輸入轉(zhuǎn)向開關(guān)220和222是主要采樣部分104的輸入轉(zhuǎn)向開關(guān)120和122大小的1/4?；娙?26和采樣電容230的總電容與主要采樣部分104中的總電容一致，主要采樣部分104產(chǎn)生的失真是輔助采樣部分204的4倍。采樣電容230的大小是采樣電容130的1/4。采樣電容230的輸出信號(hào)的大小是采樣電容130的1/4。
[0050]因?yàn)檩o助采樣部分204中輸入轉(zhuǎn)向開關(guān)220和222產(chǎn)生的失真是主要采樣部分104中輸入轉(zhuǎn)向開關(guān)120和122產(chǎn)生的四倍，采樣電容230的失真等于采樣電容130，因此被消除了。然而，輔助采樣部分204的輸出信號(hào)是主要采樣部分104的1/4，以至于主要采樣部分104的輸出信號(hào)不能被消除。因此，當(dāng)輸出信號(hào)和采樣電容130和230的失真輸入到差分放大器244時(shí)，采樣電容130和230的所有失真被消除，而只有1/4的輸出信號(hào)被消除。
[0051]為了補(bǔ)償輸出信號(hào)的損耗，選擇輔助采樣部分204的元件，它可以通過(guò)增加采樣電容130的大小來(lái)增加主要采樣部分104的輸出信號(hào)。例如,增加主要采樣部分104中1/3大小的采樣電容130，以導(dǎo)致當(dāng)1/4的輸出信號(hào)損耗掉時(shí)，剩余的輸出信號(hào)和電路中對(duì)應(yīng)的
信號(hào)一樣大。
[0052]為了平衡主要采樣部分104和輔助采樣部分204的采樣時(shí)間，選擇基電阻124和224，使得RC時(shí)間常數(shù)相匹配。這些時(shí)間常數(shù)近似為輸入開關(guān)轉(zhuǎn)向開關(guān)對(duì)118和218 (當(dāng)接通時(shí))與基電阻124和224的阻值和乘以基電容126和226與采樣電容130和230的電容和。因此，在上面的例子中，因?yàn)橹饕洼o助采樣部分的總電容是相等的，每個(gè)基電阻124和224被選擇，以至于輸入轉(zhuǎn)向開關(guān)對(duì)118和218與基電阻124和224的阻值和等于相應(yīng)主要和輔助采樣部分的阻值。
[0053]選擇基電阻224，以至于基電阻124中的任何增益誤差被消除?；娮?24的影響大于基電阻124,米樣電容130大于米樣電容230。這樣,基電阻224產(chǎn)生的抵消失真大于基電阻124產(chǎn)生的失真。當(dāng)這種失真的大小隨后通過(guò)采樣電容230減小時(shí)，抵消失真的大小與基電阻124產(chǎn)生的失真相同。
[0054]一個(gè)已知的差分采樣和保持電路300，如圖3所示。電路300包括反相器組102，控制電路300的時(shí)間；正主要采樣部分104和負(fù)主要采樣部分354跟蹤和保持信號(hào)正輸入端346和負(fù)輸入端348的電壓，以至于該電壓可以在正信號(hào)輸出端350和負(fù)信號(hào)輸出端352處被測(cè)量。反相器組102和正主要采樣部分104基本與圖1所述的電路相同，除了主要采樣部分104的輸入和輸出設(shè)計(jì)變?yōu)?46和350。負(fù)主要采樣部分354包含輸入轉(zhuǎn)向開關(guān)對(duì)368 (通過(guò)輸入開關(guān)370和372形成)，基電阻374，基電容376，接地轉(zhuǎn)向開關(guān)378，采樣電容380和采樣開關(guān)382。
[0055]在操作中，每個(gè)正主要采樣部分104和負(fù)主要采樣部分354基本與圖1中的電路100的主要采樣部分104相同。電路300中正主要采樣部分104和負(fù)主要采樣部分354的源極失真與圖1中電路100中主要采樣部分104相同。為了補(bǔ)償這些源極失真，輔助采樣部分以與電路200同樣的方式被添加到電路300中。
[0056]圖4表示差分采樣和保持電路400，包括一個(gè)輔助采樣部分，用來(lái)消除諧波失真。如圖所示，電路400包括反相器組102，正主要采樣部分104和負(fù)主要采樣部分354，正輔助采樣部分481和負(fù)輔助采樣部分483。反相器組102，正主要采樣部分104和負(fù)主要采樣部分354的元件基本與圖3所述的相同。正輔助采樣部分481基本與圖2中的采樣部分204相同，除了采樣開關(guān)232被去除。同樣的，負(fù)輔助采樣部分483包含輸入轉(zhuǎn)向開關(guān)對(duì)484 (由輸入開關(guān)486和488形成)，基電阻490，基電容192，接地轉(zhuǎn)向開關(guān)494和采樣電容496。
[0057]正輔助米樣部分481接收正信號(hào)輸入端346的輸入信號(hào)。正信號(hào)輸入端346連接到輸入轉(zhuǎn)向開關(guān)220的源極和輸入轉(zhuǎn)向開關(guān)222的漏極，同樣地，輸入端136連接到圖2采樣部分204中輸入轉(zhuǎn)向開關(guān)220的源極和輸入轉(zhuǎn)向開關(guān)222的漏極。采樣電容230的輸出端連接到負(fù)信號(hào)輸出端352 (而不是圖2中放大器244的負(fù)輸入端)。負(fù)輔助采樣部分483的元件與正輔助采樣部分481大致相同，除了負(fù)輔助采樣部分483的輸入端接收負(fù)信號(hào)輸入端348，采樣電容496連接到正信號(hào)輸出端350而不是負(fù)信號(hào)輸出端352。
[0058]在操作中，電路400基本上與圖2中的電路200相同，除了兩個(gè)主要采樣部分104和354與兩個(gè)輔助采樣部分481和483被互相替代。因此，當(dāng)保持輸入端134是低電平時(shí)，采樣電容130和230追蹤正信號(hào)輸入端346的輸入信號(hào)，采樣電容380和496追蹤負(fù)信號(hào)輸入端348的輸入信號(hào)。在輸入端134轉(zhuǎn)換為高電平并保持時(shí),米樣部分104和481米樣和保持輸入端346的信號(hào),米樣部分483和354米樣和保持輸入端348的信號(hào)。然后米樣部分104和483的信號(hào)組合起來(lái)，采樣部分481和354的信號(hào)也組合起來(lái)，然后組合的信號(hào)通過(guò)正信號(hào)輸出端350和負(fù)信號(hào)輸出端352輸出。
[0059]如上所述的圖2的電路200，每個(gè)輔助采樣部分481和483的元件可能會(huì)產(chǎn)生諧波失真，消除主要采樣部分104和354的諧波失真，沒(méi)有完全消除相應(yīng)的輸出信號(hào)。
[0060]圖5表示一個(gè)圖2電路200變化的電路500。電路500使用一個(gè)主要采樣部分502的單一輸入轉(zhuǎn)換開關(guān)122和一個(gè)輔助采樣部分504的單一輸入轉(zhuǎn)換開關(guān)222，而不是輸入轉(zhuǎn)向開關(guān)對(duì)118和218。除了輸入轉(zhuǎn)換開關(guān)120與220和圖2中它們各自連接的電路200，電路500元件的連接方式基本與圖2電路200相同。因?yàn)殚_關(guān)120和220(圖2中)是從電路500中去除，與輸入轉(zhuǎn)換開關(guān)120與220相比，由于輸入轉(zhuǎn)換開關(guān)122與222的非線性電阻，電路500具有更嚴(yán)重的失真。然而，通過(guò)去除開關(guān)120和220，寄生電容也被去除了。雖然開關(guān)120和220已從電路500中去除，開關(guān)122和222也從電路500中去除。
[0061]圖6表示一個(gè)圖5電路500變化的電路600，并且進(jìn)一步是圖2電路200的變化。開關(guān)122和222的柵極連接到圖5中反相器114的輸出端，這些柵極可以通過(guò)開關(guān)602連接到電容606。電容606由電源604充電，然后與電源604斷開連接，再連接到開關(guān)122和222的柵極，并且通過(guò)開關(guān)602連接到輸入端136，直到電充滿。除了這些不同，電路600的元件基本與圖2中電路200和圖5中電路500相同。通過(guò)使用一個(gè)電容來(lái)驅(qū)動(dòng)開關(guān)122和222的柵極，開關(guān)的柵極和溝道間的電壓是固定的，導(dǎo)致每個(gè)設(shè)備導(dǎo)通電阻線性度的提高。
[0062]圖7表示一個(gè)圖2電路200另一變化的電路700，由于寄生電容和電阻的非線性，它消除了主要采樣部分104的輸入轉(zhuǎn)向開關(guān)對(duì)118產(chǎn)生的失真。如圖所示，電路700包括一個(gè)輔助采樣部分702的容性負(fù)載704。容性負(fù)載704由兩個(gè)開關(guān)706和708形成，開關(guān)706的漏極連接到開關(guān)708的源極；開關(guān)706的源極和開關(guān)708的漏極連接到開關(guān)220的漏極、開關(guān)222的源極和基電阻224的一端；開關(guān)706的柵極連接到負(fù)電壓源710 ;開關(guān)706和開關(guān)708的柵極連接到正電壓源142。除了容性負(fù)載704的元件和連接，電路700的元件基本和圖2所述的電路200相同。開關(guān)706和708是優(yōu)選的尺寸，以至于輔助采樣部分702上產(chǎn)生的失真增加。這樣,差分放大器244將來(lái)自主要采樣部分104和輔助開關(guān)部分702輸出結(jié)合起來(lái)，由于非線性電阻和寄生電容產(chǎn)生的失真被消除了。
[0063]圖8表示一個(gè)圖2電路200另一變化的電路800，它的級(jí)聯(lián)采樣點(diǎn)用于輔助采樣部分802，來(lái)減小輔助采樣部分802的采樣時(shí)間。如圖所示，電路800包括反相器組102，主要采樣部分104，輔助采樣部分802和差分放大器244。反相器組102主要采樣部分104和差分放大器244的元件與上述的基本相同。輔助采樣部分802包含一級(jí)電路803和二級(jí)電路811和采樣開關(guān)232。一級(jí)電路803包含輸入轉(zhuǎn)向開關(guān)對(duì)804 (由輸入開關(guān)806和808形成)和基電容810。二級(jí)電路811基本與圖4中的采樣部分481相同。
[0064]輔助米樣部分802的輸入來(lái)自信號(hào)輸入端136。信號(hào)輸入端136連接到輸入轉(zhuǎn)向開關(guān)806的源極和輸入轉(zhuǎn)向開關(guān)808的漏極。開關(guān)804和808的柵極分別連接到反相器112和114的輸出端。開關(guān)804的漏極和開關(guān)808的源極連接到基電容810的一端，輸入轉(zhuǎn)向開關(guān)220的源極和輸入轉(zhuǎn)向開關(guān)222的漏極?；娙?10的另一端連接到接地端140。開關(guān)220和222的柵極分別連接到反相器112和114的輸出端。開關(guān)220的漏極和開關(guān)222的源極連接到基電容226的一端，接地轉(zhuǎn)向開關(guān)228的漏極和采樣電容230的一端。電容226的另一端和開關(guān)228的源極連接到接地端140。開關(guān)228的柵極連接到反相器116的輸出端。采樣電容230的另一端連接到采樣開關(guān)232的漏極和差分放大器244的負(fù)輸入端。最后，開關(guān)232的柵極連接到反相器106的輸出端，開關(guān)232的源極連接到接地端140。
[0065]在操作中，輔助采樣電路802和800的操作如下。當(dāng)保持輸入134是低電平時(shí)，反相器112驅(qū)動(dòng)開關(guān)806和220的柵極，反相器114驅(qū)動(dòng)開關(guān)808和222的柵極，導(dǎo)致開關(guān)806,220,808和222接通。同樣當(dāng)保持輸入134是低電平時(shí)，開關(guān)228和232的柵極被反相器116和106驅(qū)動(dòng)，導(dǎo)致開關(guān)228和232分別斷開和接通。由于開關(guān)220、222、228、232、806和808的狀態(tài)，基電容226與810和采樣電容230追蹤信號(hào)輸入端136的電壓。
[0066]當(dāng)輸入端134由低電平轉(zhuǎn)為高電平并保持時(shí)，開關(guān)232斷開，固定采樣電容230中的電荷。在開關(guān)232斷開時(shí)，基電容226和810耦合采樣電容230到輸入轉(zhuǎn)向開關(guān)對(duì)218與804和信號(hào)輸入136上。然后開關(guān)220、222、806和808斷開，進(jìn)一步將采樣電容230與信號(hào)輸入136隔離開。最后，開關(guān)228接通，連接采樣電容230的一端到接地端140，從而提供米樣電容230的參考電壓,可以在差分放大器244的輸入端被測(cè)量。
[0067]為了消除輸入轉(zhuǎn)向開關(guān)對(duì)118上的非線性電阻變化產(chǎn)生的失真，輔助采樣部分802產(chǎn)生一個(gè)抵消失真，大于主要采樣部分104產(chǎn)生的失真。然后，抵消失真的一部分從主要采樣部分104產(chǎn)生的失真中被減去，以至于主要采樣部分104產(chǎn)生的所有失真被去除。輔助采樣部分802產(chǎn)生的失真通過(guò)減小輸入轉(zhuǎn)向開關(guān)對(duì)804的尺寸被增大。對(duì)于減小的尺寸，輸入轉(zhuǎn)向開關(guān)對(duì)804的導(dǎo)通電阻被增加。導(dǎo)通電阻的增加導(dǎo)致輔助采樣部分802的采樣時(shí)間增加。
[0068]通過(guò)在輔助采樣部分802中使用多級(jí)聯(lián)采樣點(diǎn)電路803和811，輔助采樣部分802的采樣時(shí)間比輔助采樣部分204(圖2中)的采樣時(shí)間短。例如，在圖2中的電路，輸入轉(zhuǎn)向開關(guān)對(duì)218的失真是選擇輸入轉(zhuǎn)向開關(guān)對(duì)118的四倍，基電阻124和224電阻值為零，基電容226和采樣電容230的結(jié)合電容等于基電容126和采樣電容130的，輔助采樣部分204的采樣時(shí)間增加到主要采樣部分104的四倍。換句話說(shuō)，如果輸入轉(zhuǎn)向開關(guān)對(duì)118的導(dǎo)通電阻是R，輸入轉(zhuǎn)向開關(guān)對(duì)218的導(dǎo)通電阻是4R。如果主要采樣部分104和輔助采樣部分204的總電容是C，主要采樣部分104的采樣時(shí)間是常數(shù)R*C，并且對(duì)應(yīng)0.01%采樣精度的采樣時(shí)間是In (0.0001) *R*C = 9.2RC，其中輔助采樣部分204的采樣時(shí)間是常數(shù)4RC，并且對(duì)應(yīng)0.01%采樣精度的采樣時(shí)間是In (0.0001)*4R*C = 36.8RC。
[0069]在圖8的電路800中，選擇合適的輸入轉(zhuǎn)向開關(guān)對(duì)218與804和電容226、230與810的值，使輔助采樣部分802的采樣時(shí)間比輔助采樣部分204 (圖2中)的采樣時(shí)間短。繼續(xù)上面的例子，合適的輸入轉(zhuǎn)向開關(guān)對(duì)218與804的失真是輸入轉(zhuǎn)向開關(guān)對(duì)812的兩倍，弓丨起開關(guān)對(duì)各自具有2R和4R的導(dǎo)通電阻。合適的電容226、230與810的電容分別為0.25C，
0.25C和0.5C，導(dǎo)致輔助采樣部分802具有的總電容為C。然而，由于級(jí)電路803具有RC的采樣時(shí)間和級(jí)電路811具有2RC的采樣時(shí)間，輔助采樣部分802是RC和2RC的兩倍，組合在一起產(chǎn)生比輔助采樣部分204快的任意精度設(shè)定時(shí)間。
[0070]雖然電路800是由兩個(gè)級(jí)電路803和811表示，更多的級(jí)電路可以用來(lái)提高輔助米樣部分802的米樣時(shí)間。
[0071]電路800的一個(gè)變化進(jìn)一步縮短了具有級(jí)聯(lián)采樣點(diǎn)的輔助采樣部分的采樣時(shí)間，如圖9的電路900所示。在輔助采樣部分904的一級(jí)電路906上，輸入轉(zhuǎn)向開關(guān)806和808的柵極并沒(méi)有連接到反相器112和114的輸出端，輸入轉(zhuǎn)向開關(guān)806和808的柵極各自連接到負(fù)電壓電源710和正電壓電源142處，以至于開關(guān)806和808總是接通。在這種方式中，輔助采樣部分904的采樣時(shí)間幾乎縮短到了二級(jí)電路811的采樣時(shí)間。
[0072]電路800的另一個(gè)變化，平衡主要采樣部分和輔助采樣部分的采樣時(shí)間，如圖10的電路100所示。在這一變化中，轉(zhuǎn)向開關(guān)對(duì)電阻1004用于主要采樣部分1002而不是基電阻124。通過(guò)使用轉(zhuǎn)向開關(guān)對(duì)電阻1004，采樣時(shí)間的平衡不受制造過(guò)程變化、溫度和其他二級(jí)效應(yīng)的影響。[0073]采樣轉(zhuǎn)向開關(guān)對(duì)電阻1004由開關(guān)1006和1008形成，代替從采樣電容130到采樣開關(guān)132的漏極和差分放大器的正輸入的連接。這些開關(guān)使開關(guān)1006的漏極和開關(guān)1008的源極連接到采樣電容130的輸出端。開關(guān)1006的柵極和開關(guān)1008連接到正電壓電源142上，開關(guān)1008的柵極連接到負(fù)電壓電源710上。開關(guān)1006的源極和開關(guān)1008的漏極連接到采樣開關(guān)132的漏極和差分放大器244的正輸入端。采樣轉(zhuǎn)向開關(guān)對(duì)電阻1004是最好的選擇，以至于主要采樣部分1002的采樣時(shí)間等于輔助采樣部分802的采樣時(shí)間。
[0074]圖2電路200的另一變化是在采樣電路的輸入電源電阻上，消除非線性負(fù)載電流產(chǎn)生的失真，如圖11所示。在一個(gè)圖2的采樣和保持電路中，非線性負(fù)載電流可由輸入轉(zhuǎn)向開關(guān)的半導(dǎo)體結(jié)產(chǎn)生，如開關(guān)120、122、220和222。這些非線性負(fù)載電流可能引起對(duì)應(yīng)的非線性，電壓降，當(dāng)信號(hào)通過(guò)信號(hào)源電路的輸入電源電阻時(shí)，采樣信號(hào)失真。這個(gè)失真同樣出現(xiàn)在圖2的主要采樣部分104和輔助采樣部分204。因此，這種失真不能通過(guò)輔助采樣部分204的使用去除，因?yàn)楦〕叽绲牟蓸与娙?30在差分放大器244的負(fù)輸入端引起相對(duì)大小的失真，該失真比差分放大器244的正輸入端小。
[0075]為了消除這種輸入電源電阻的失真，輔助采樣部分204上的失真必須在接收采樣電容230之前增加，然后采樣電容230的失真減小。如圖11的電路1100所示，輔助采樣部分1104包括一個(gè)轉(zhuǎn)向開關(guān)對(duì)1106來(lái)實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。轉(zhuǎn)向開關(guān)對(duì)1106可用來(lái)在基電阻224上產(chǎn)生類似的非線性負(fù)載電流，從而在輔助采樣部分1104上產(chǎn)生輔助的輸入電源電阻失真。開關(guān)對(duì)1106由轉(zhuǎn)向開關(guān)1108和1110形成。開關(guān)1108的源極和漏極與開關(guān)1110的源極和漏極連接在一起，并且連接到基電阻224的一端和電容226的一端。轉(zhuǎn)向開關(guān)1108和1110的柵極各自連接到接地端140和正電壓電源142上。開關(guān)1108連接到正電壓電源142 上。
[0076]如圖所示，電路1110包括反相器組102，輸入電源電阻1102，主要采樣部分104和差分放大器244。輸入電源電阻1102由一個(gè)外部取樣電路引起。除了轉(zhuǎn)向開關(guān)對(duì)1106的元件和連接，反相器組102，主要采樣部分104，輔助采樣部分1104和差分放大器244的元件基本與上述相同。
[0077]選擇適當(dāng)大小的基電阻224和轉(zhuǎn)向開關(guān)對(duì)1106，以在輔助采樣部分1104中產(chǎn)生適當(dāng)?shù)氖д媪?。在電?100中，基電阻224用來(lái)產(chǎn)生失真，同時(shí)將采樣電容230耦合到輸入轉(zhuǎn)向開關(guān)對(duì)218上。電路1100中的基電阻224和轉(zhuǎn)向開關(guān)對(duì)1106的大小由下面的關(guān)系決定:
[0078]輔助寄生因素=(C130/C230)*主要寄生因素，其中C130和C230是采樣電容130和230的電容值，主要寄生因素和輔助寄生因素被定義為:主要寄生因素=R1102*(CS120+CD122+CD120+CS122+CD128)+RONl18*(CD120+CS122+CD128)+R124*CD128+R1102*(CS220+CD222+CD220+CS222+CS1108+CD1110+CD1108+CS1110+CD228)，輔助寄生因素=Rl 102* (CS220+CD222+CD220+CS222+CS1108+CD1I10+CD1108+CS1I10+CD228)+Rl102*(CS120+CD122+CD120+CS122+CD128)+R0N218*(CD220+CS222+CS1108+CD1I10+CD1108+CS1I10+CD228)+R224*(CS1108+CD1110+CD1108+CS1110+CD228)，其中 Rl 102，RONl 18，R0N218,和 R224 分別是輸入電源電阻1102的電阻，開關(guān)118和218的導(dǎo)通電阻，基電阻224的電阻，⑶120，CS120，⑶122，CS122, CD128, CD220, CS220, CD222, CS222, CD228, CDl 108，CSl 108，CDl110，CSlllO 分別是開關(guān)120源極和漏極的電容，開關(guān)122源極和漏極的電容，開關(guān)128漏極的電容，開關(guān)220源極和漏極的電容，開關(guān)222源極和漏極的電容，開關(guān)228漏極的電容，開關(guān)1108的源極和漏極的電容和開關(guān)1110的源極和漏極的電容。
[0079]圖4電路400的變化，消除采樣電容130和380上的失真，如圖所示，并不是僅僅分別使用主要采樣部分104、354和輔助采樣部分481、483上的一個(gè)單一采樣開關(guān)132、382，圖12中每個(gè)采樣部分104、1202、1204和354包含各自的采樣開關(guān)132、1206、1208和382。這樣，采樣電容130和380上的失真被消除。與采樣開關(guān)132和382 —樣，采樣開關(guān)1206和1208的柵極連接到反相器106的輸出端，開關(guān)1206和1208的漏極連接到采樣電容230和496的一端，開關(guān)1206和1208的源極連接到接地端140。
[0080]將采樣電容130和380的輸出信號(hào)和失真分別與采樣電容496和230的組合起來(lái)，將電路1200中的開關(guān)1212和1210組合起來(lái)。開關(guān)1212的漏極連接到采樣開關(guān)1208的漏極和采樣電容496的一端，采樣開關(guān)1212的源極連接到采樣開關(guān)132的漏極，采樣電容130的一端、信號(hào)輸出端350和開關(guān)1212的柵極連接到反相器116的輸出端。開關(guān)1210的漏極連接到采樣開關(guān)1206的漏極和采樣電容230的一端，采樣開關(guān)1210的源極連接到采樣開關(guān)382的漏極，采樣電容380的一端、信號(hào)輸出端352和開關(guān)1210的柵極連接到反相器116的輸出端。這樣，在同一時(shí)間，接地轉(zhuǎn)向開關(guān)128、228、494和378分別給采樣電容130、230、496和380通過(guò)一個(gè)參考，組合開關(guān)1212和1210，來(lái)將采樣電容130上的信號(hào)和失真與米樣電容196的組合起來(lái)，同樣，將米樣電容380上的信號(hào)和失真與米樣電容230的組合起來(lái)。
[0081]圖13表示采樣和保持電路1300的一個(gè)BJT的變化，包含本發(fā)明的失真消除的特性。如圖所示，電路1300包括主要采樣部分1301，輔助采樣部分1303和加法放大器1305。主要采樣部分1301和輔助采樣部分1303接收來(lái)自信號(hào)輸入端1307的輸入信號(hào)，采樣和保持信號(hào)以響應(yīng)電流源1321、1323、1355和1357，并且采樣信號(hào)輸出到加法放大器1305。在將主要米樣部分1301和輔助米樣部分1303的米樣信號(hào)做加法后,加法放大器1305驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出端1309。
[0082]主要采樣部分1301包括電橋1311，電流源1321、1323和采樣電容1325。電橋1311由四個(gè)二極管連接的BJT1313、1315、1317和1319形成。因此，主要采樣部分1301可由二極管或其他設(shè)備實(shí)現(xiàn)。BJT1313和1315的集電極連接到電流源1321。BJT1313發(fā)射極連接到信號(hào)輸入端1307上和BJT1317的集電極。BJT1315的發(fā)射極連接到BJT1319的集電極、采樣電容1325的一端和加法放大器1305的正輸入端。BJT1317和1319的發(fā)射極連接到電流源1323的輸入端。采樣電容1325的一端連接到接地端140。
[0083]輔助采樣部分1303包含電橋1329，電流源1355、1357和采樣電容網(wǎng)絡(luò)1347。電橋 1329 由八個(gè)二極管連接的 BJT1331、1333、1335、1337、1339、1341、1343 和 1345 形成。BJT1331和1333的集電極連接到電流源1355的輸出端。BJT1335和1337的集電極連接到BJT1331和1333的發(fā)射極。BJT1335的發(fā)射極連接到信號(hào)輸入端1307和BJT1339的集電極，BJT1337的發(fā)射極連接到BJT1341的集電極和采樣電容網(wǎng)絡(luò)1347的輸入端。BJT1339和1341的發(fā)射極連接到BJT1343和1345的集電極，BJT1343和1345的發(fā)射極連接到電流源1357的輸入端。
[0084]采樣電容網(wǎng)絡(luò)1347包括三個(gè)電容1349、1351和1353。電容1349的一端連接到BJT1337的發(fā)射極，BJT1341的集電極和電容1351的一端。電容1349的另一端連接到電容1353的一端和接地端140。電容1351和1353的另一端連接到加法放大器1305的負(fù)輸入端。
[0085]每個(gè)BJT1313、1315、1317、1319、1331、1333、1335、1337、1339、1341、1343 和 1345都是相同的類型和大小，以確保相同的導(dǎo)通電阻和電容的寄生效應(yīng)。雖然電橋1311和1329分別包含四個(gè)和八個(gè)BJT，但其他數(shù)目的BJT也可以被實(shí)現(xiàn)。雖然電流源1321和1323與電流源1355和1357不同，但電流源1321、1323、1355和1357提供的電流是相同的。
[0086]在操作中，電路1300的表現(xiàn)如下。輸入信號(hào)由信號(hào)輸入端1307提供。電流源1321、1323、1355和1357接通，同時(shí)使電容1325和電容網(wǎng)絡(luò)1347追蹤信號(hào)輸入端1307的電壓。當(dāng)電流源1321、1323、1355和1357斷開時(shí)，反向偏置電壓替代電流源1321、1323、1355和1357，電容1325和電容網(wǎng)絡(luò)1347的電壓固定不變。因?yàn)殡姌?329的BJT是電橋1311的兩倍，電橋1329產(chǎn)生兩倍的失真，而從信號(hào)輸入端1307通過(guò)的信號(hào)大小不變。雖然電橋1329產(chǎn)生的失真是電橋1311的兩倍，只有一半的失真和采樣信號(hào)通過(guò)電容網(wǎng)絡(luò)1347輸出。然后這些電壓通過(guò)信號(hào)輸出端1309被組合和輸出，加法放大器1305產(chǎn)生一個(gè)輸出信號(hào)。
[0087]圖14表明了一個(gè)采樣和保持電路1400的二極管電橋的變化，包含本發(fā)明的失真消除的特性。如圖所示，電路1400包括主要采樣部分1401和輔助采樣部分1419，它們都是由信號(hào)輸入端136驅(qū)動(dòng)并由保持輸入端134控制。電路1400也包括加法放大器1450，驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出端138，并且加法放大器1450由主要采樣部分1401和輔助采樣部分1419驅(qū)動(dòng)。
[0088]主要采樣部分1401包含二極管電橋1404，相同的電流源1402與1416和采樣電容1418。二極管電橋1404由四個(gè)二極管1406、1408、1410和1412形成。電流源1402的輸入端連接到二極管1406和1408的陽(yáng)極。二極管1406的陰極連接到信號(hào)輸入端136和二極管1410的陽(yáng)極。二極管1408的陰極連接到二極管1412的陽(yáng)極，采樣電容1418的一端和加法放大器1450的正輸入端1454。二極管1410和1412的陰極連接到電流源1416的輸入端，它的輸出端連接到負(fù)電壓電源710處。最后，采樣電容1418的另一端連接到接地端140 上。
[0089]輔助采樣部分1419包含二極管電橋1422和1436，與電流源1402和1416相同的電流源1420、1432、1434和1446，與采樣電容1418相同的采樣電容1448。二極管電橋1422和 1436 分別包含四個(gè)二極管 1424、1426、1428、1430 和二極管 1438、1440、1442、1444。二極管電橋1422和1436與二極管電橋1404相同。二極管電橋1422和1436分別由電流源1420和1434驅(qū)動(dòng)，而不是電流源1402 ;二極管電橋1422和1436由電流源1432和1446驅(qū)動(dòng)，而不是電流源1416 ;二極管電橋1420的輸出端驅(qū)動(dòng)二極管電橋1436的輸入端，二極管電橋1436的輸出端連接到接地采樣電容1448和加法放大器1450的負(fù)輸入端1452。
[0090]在操作中，當(dāng)電流源1402和1416在保持輸入端134的控制下接通時(shí)，主要采樣部分1401的采樣電容1418追蹤信號(hào)輸入端136的電壓。當(dāng)電流源1402和1416隨后斷開時(shí)，米樣電容1418上的電壓保持在信號(hào)輸入端136的電壓處。同樣,在輔助米樣部分1419中，當(dāng)電流源1420、1432、1434和1446接通時(shí)，采樣電容1448的電壓追蹤輸入信號(hào)136的電壓；當(dāng)電流源1420、1432、1434和1436斷開時(shí)，采樣電容1448上的電壓保持住。因?yàn)橄嗤牟蓸与娙?418與1448和兩倍數(shù)目相同的二極管電橋1422和1436用于輔助采樣部分1419，輔助采樣部分1419產(chǎn)生兩倍的失真，該失真在主要采樣部分1401上產(chǎn)生。這個(gè)抵消的失真被減小到與主要采樣部分1401接收到的失真相同。如圖所示，在加入主要采樣部分1401的信號(hào)和失真時(shí),加法放大器1450的負(fù)輸入端1452將失真和信號(hào)分為一半。在這種方式中，由二極管電橋產(chǎn)生的失真在加法放大器1450中被去除，而僅僅一半的輸出信號(hào)被消除了。
[0091]雖然兩個(gè)二極管電橋1422和1436與二極管電橋1404相同，每個(gè)二極管電橋具有四個(gè)二極管，如圖14所示，任何數(shù)量、類型、大小的二極管也可以用于本發(fā)明中。例如，如果三個(gè)二極管電橋與主要米樣部分1401的二級(jí)管電橋相同,加法放大器1450的負(fù)輸入端1452平分輸入到加法放大器1450的信號(hào)。同樣，雖然電路1400由兩個(gè)相同的電容器1418和1448表示，其他數(shù)量、類型、大小的二極管也可以用于本發(fā)明中。類似地，雖然電流源1402、1416、1420、1432、1434和1446都相同，不同類型的電流源可用于電流源對(duì)1402和1416、1420 和 1432、1434 和 1446。
[0092]圖15表示電路1500中組合的BJT和二極管變化，包含本發(fā)明的失真消除的特性。如圖所示，電路1500包括主要采樣部分1401和輔助采樣部分1503和加法放大器1524。主要采樣部分1401基本與圖14所述的主要采樣部分1401相同。然而，輔助采樣部分1503使用BJT，二極管和電阻，來(lái)控制輔助采樣部分1503產(chǎn)生的失真。
[0093]輔助采樣部分1503包括相同的電流源1502與1523，電橋1501和與采樣電容1418相同的采樣電容1448。電橋1501包含電阻1504、1506、1512、1514、1516與1522，二極管1530、1532、1534 與 1536，和 BJT1508、1510、1518 和 1520。電流源 1502 的輸入端連接到正電壓電源142，電流源1502的輸出端連接到BJT1508和1510的發(fā)射極。BJT1508的基極連接到電阻1504和1512的一端。BJT1510的基極連接到電阻1506的一端和電阻1512的另一端。電阻1504的另一端連接到BJT1508的集電極和二極管1530的陽(yáng)極。電阻1506的另一端連接到BJT1510的集電極和二極管1532的陽(yáng)極。二極管1530的陰極連接到信號(hào)輸入端136和二極管1534的陽(yáng)極。二極管1534的陰極連接到電阻1514的一端和BJT1518的集電極。二極管1532的陰極連接到接地采樣電容1448，加法放大器1524的負(fù)輸入端1526和二極管1536的陽(yáng)極。二極管1536的陰極連接到電阻1516的一端和BJT1520的集電極。電阻1514的另一端和電阻1522的一端連接到BJT1518的基極。電阻1516和1522的另一端連接到BJT1520的基極。BJT1518和1520的發(fā)射極連接到電流源1523的輸入端，電流源1523的輸出端連接到負(fù)電壓電源710。
[0094]在操作中，電橋1501產(chǎn)生失真，該失真由電阻1504、1506、1512、1514、1516與1522的值決定。如圖15中的標(biāo)簽“RF”和“RG”所示，電阻1504、1506、1514和1516具有相同的值，電阻1512和1522具有相同的值。電橋1501產(chǎn)生的失真與電橋1401產(chǎn)生的失真成RG/(RG+RF)+1比例。因此，輔助采樣部分1503產(chǎn)生的失真和采樣信號(hào)量由加法放大器1524去除，該加法放大器1524由RG和RF的值控制。
[0095]圖16表不圖2電路200變化的一個(gè)電路1600,由于輸入轉(zhuǎn)向開關(guān)對(duì)的開關(guān)線性和非線性電阻，電路1600消除了失真。如圖所示，電路1600包括主要和輔助采樣部分1602和1604的輸入轉(zhuǎn)向開關(guān)對(duì)1622和1624，而不是輸入轉(zhuǎn)向開關(guān)對(duì)1602和1604。輸入轉(zhuǎn)向開關(guān)對(duì)1622的開關(guān)120具有源極電阻1606和漏極電阻1610。輸入轉(zhuǎn)向開關(guān)對(duì)1622的開關(guān)122具有漏極電阻1608和源極電阻1612。輸入轉(zhuǎn)向開關(guān)對(duì)1624的開關(guān)220具有源極電阻1614和漏極電阻1618。輸入轉(zhuǎn)向開關(guān)對(duì)1624的開關(guān)222具有源極電阻1620和漏極電阻1616。除了將開關(guān)對(duì)1622和1624替換圖2中的開關(guān)對(duì)118和218，電路1600的元件和連接基本與圖2電路200相同。
[0096]為了消除開關(guān)120和122的非線性電阻，電路1600的晶體管布局是最好的，以至于電阻1614、1616、1618和1620與電阻1606、1608、1610和1612相同，開關(guān)220和222的電導(dǎo)或大小與開關(guān)120和122相同。這種關(guān)系可以通過(guò)以下公式說(shuō)明:(W120/L120)/(W220/L220) = (W122/L122)/(W222/L222) = R1614/R1606 = R1618/R1610 = R1616/R1608 =R1620/R1612 = G120/G220 = G122/G222。
[0097]W120, W122, W220 和 W222 是開關(guān) 120,122,220 和 222 的溝道寬度，L120, L122, L220和 L222 是開關(guān) 120,122,220 和 222 的溝道長(zhǎng)度，R1606, R1610, R1608, R1612, R1614, R1618,R1616和R1620是開關(guān)120、122、220和222源極與漏極的線性端電阻。如果開關(guān)120、122、220和222的寄生柵極、源極和漏極電容被忽略，這種關(guān)系可以通過(guò)以下公式說(shuō)明:(W120/L120)/(W220/L220) = (W122/L122)/(W222/L222) = (R1614+R1618)/(R1606+R1610)=(R1616+R1620)/(R1608+R1612) = G120/G220 = G122/G222。
[0098]提供與開關(guān)120和122的線性端電阻相同的開關(guān)220和222的線性端電阻，當(dāng)失真被結(jié)合在一起時(shí)，線性端電阻相同的開關(guān)220和222產(chǎn)生相應(yīng)的失真。
[0099]本發(fā)明可根據(jù)其描述實(shí)行，為了說(shuō)明起見(jiàn)，本發(fā)明的目的不受限制，本發(fā)明的權(quán)利受權(quán)力要求說(shuō)明書的限制。
【權(quán)利要求】
1.一種消除采樣和保持電路中諧波失真的電路，其特征是:該電路包括一個(gè)輔助采樣部分，消除諧波失真，對(duì)應(yīng)于上述主要采樣部分產(chǎn)生的采樣諧波失真的一部分，其中，上述的輔助采樣部分包含至少一個(gè)輸入開關(guān)裝置，當(dāng)輸入信號(hào)用于至少一個(gè)輸入開關(guān)裝置的輸出端時(shí)，產(chǎn)生一部分的消除諧波失真，以接收輸入端的輸入信號(hào)；一種組合電路，將采樣失真和抵消的諧波失真組合起來(lái)，以至于上述抵消的諧波失真抵消至少一部分的采樣諧波失真，而僅僅消除上述一部分的輸出信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種消除采樣和保持電路中諧波失真的電路，其特征是:輔助采樣部分產(chǎn)生上述抵消的諧波失真，以至于抵消的諧波失真比上述至少一部分的采樣諧波失真大，然后，降低抵消的諧波失真，以至于抵消的諧波失真基本上等于至少一部分的采樣諧波失真；輔助采樣部分進(jìn)一步包括一個(gè)采樣電容電路，采樣上述至少一個(gè)輸入開關(guān)裝置的輸出端提供的輸入信號(hào)；上述的至少一個(gè)輸入開關(guān)裝置包含一個(gè)輸入轉(zhuǎn)向開關(guān)、一個(gè)二極管連接的晶體管橋、一個(gè)二極管電橋；上述的至少一個(gè)輸入開關(guān)裝置的電橋包含一個(gè)晶體管和一個(gè)電阻；上述采樣電容電路包含一個(gè)單一電容器；上述采樣電容電路包含一個(gè)電容器網(wǎng)絡(luò)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種消除采樣和保持電路中諧波失真的電路，其特征是:上述的至少一個(gè)輸入開關(guān)裝置產(chǎn)生消除諧波失真，以至于通過(guò)相應(yīng)主要采樣部分上的至少一個(gè)輸入開關(guān)裝置的較小尺寸，使抵消的諧波失真比上述至少一部分的采樣諧波失真大；上述采樣電容電路減少抵消的諧波失真，通過(guò)比相應(yīng)主要采樣部分上的采樣電容電路還小電容，使抵消的諧波失真基本上等于至少一部分的采樣諧波失真。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種消除采樣和保持電路中諧波失真的電路，其特征是:輔助采樣部分通過(guò)主要采樣部分上較大的總電容，產(chǎn)生抵消的諧波失真；輔助采樣部分進(jìn)一步包括一個(gè)基電阻， 的主要采樣部分上的基電阻具有大致相同的尺寸；輔助采樣部分還包括一個(gè)電容性負(fù)載，連接到至少一個(gè)輸入開關(guān)裝置的輸出端，其中由于輔助采樣部分中的寄生電容,該電容負(fù)載造成失真；由于主要采樣部分上的寄生電容,輔助采樣部分基本上消除了一部分的失真；輔助采樣部分還包括多個(gè)級(jí)聯(lián)采樣點(diǎn)，一個(gè)額外的開關(guān)裝置，連接到上述至少一個(gè)輸入開關(guān)裝置的輸出端，產(chǎn)生失真；由于輸入電源電阻，基本上消除了至少一部分的失真；由于上述主要采樣部分上至少一個(gè)輸入開關(guān)裝置的端電阻，上述至少一個(gè)輸入開關(guān)裝置的端電阻產(chǎn)生失真，抵消了至少一部分的失真。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種消除采樣和保持電路中諧波失真的電路，其特征是:上述方法包括接收至少一個(gè)輸入開關(guān)裝置輸入端的信號(hào)；在輔助采樣部分的至少一個(gè)輸入開關(guān)裝置上產(chǎn)生抵消失真，對(duì)應(yīng)于主要采樣部分產(chǎn)生的一部分采樣失真；控制輸入信號(hào)應(yīng)用于至少一個(gè)輸入開關(guān)裝置的輸出端；將采樣失真和抵消的諧波失真組合起來(lái)，以至于上述抵消的諧波失真抵消至少一部分的采樣諧波失真，而僅僅消除上述一部分的輸出信號(hào)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種消除采樣和保持電路中諧波失真的電路，其特征是:由于輔助采樣部分比主要采樣部分具有較大的總電容，抵消的諧波失真比上述至少一部分的采樣諧波失真大；由于采樣電容電路具有比相應(yīng)主要采樣部分上采樣電容更小的電容，減少抵消的諧波失真，以至于抵消的諧波失真基本上等于至少一部分的采樣諧波失真。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種消除采樣和保持電路中諧波失真的電路，其特征是:該方法連接電容性負(fù)載到至少一個(gè)輸入開關(guān)裝置的輸出端，其中，由于輔助采樣部分上的寄生電容，電容性負(fù)載產(chǎn)生失真；由于主要采樣部分上的寄生電容，輔助采樣部分基本上消除了至少一部分的失 真。
【文檔編號(hào)】H03M1/06GK203813767SQ201320765458
【公開日】2014年9月3日 申請(qǐng)日期:2013年11月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月27日
【發(fā)明者】李志鵬 申請(qǐng)人:蘇州貝克微電子有限公司