開關(guān)電流存儲(chǔ)單元是電流模式采樣數(shù)據(jù)信號(hào)處理系統(tǒng)的基本單元電路,其性能直接影響采樣系統(tǒng)的整體性能。
因此,研究設(shè)計(jì)一種性能優(yōu)良的開關(guān)電流存儲(chǔ)單元是研究開關(guān)電流技術(shù)的重要組成部分。
根據(jù)出現(xiàn)的順序,它們可以分為第一代開關(guān)電流存儲(chǔ)單元和第二代開關(guān)電流存儲(chǔ)單元。
第一代開關(guān)電流存儲(chǔ)單元的優(yōu)點(diǎn)是瞬態(tài)錯(cuò)誤信號(hào)小,可以輸出非單位增益電流信號(hào),并且采用相對(duì)簡(jiǎn)單的單相時(shí)鐘方案。
其缺點(diǎn)是需要由兩個(gè)晶體管組成,因此存在失配誤差和大功耗的問題。
為了克服諸如失配誤差之類的問題,人們進(jìn)一步開發(fā)了第二代開關(guān)電流存儲(chǔ)單元。
第二代開關(guān)電流存儲(chǔ)單元使用單管存儲(chǔ)方法來避免失配誤差并降低功耗,這是其優(yōu)勢(shì)。
它的缺點(diǎn)是電路工作時(shí)會(huì)有一個(gè)大幅度的瞬態(tài)虛假信號(hào)。
盡管可以使用三相時(shí)鐘方案來減少瞬態(tài)錯(cuò)誤信號(hào),但是由于時(shí)序方案的復(fù)雜性,在實(shí)際應(yīng)用中尚未獲得該方案。
被廣泛采用;采樣期間無信號(hào)輸出;只能輸出單位增益電流信號(hào)。
如果要輸出非單位增益電流信號(hào),則必須使用電流鏡輸出模式。
這類似于第一代開關(guān)電流存儲(chǔ)單元,即存在諸如失配誤差和增加的功耗之類的問題。
因此,盡管第二代開關(guān)電流技術(shù)已經(jīng)存在了很長(zhǎng)時(shí)間,但是第一代開關(guān)電流技術(shù)仍在實(shí)際應(yīng)用中起著重要作用。
1在便攜式電子系統(tǒng)中的A類和B類存儲(chǔ)單元中,功耗是一個(gè)關(guān)鍵問題。
A類存儲(chǔ)單元的輸入信號(hào)擺幅受到偏置電流的限制,即輸入信號(hào)幅度不能超過偏置電流幅度;如果要增加信號(hào)擺幅,則必須相應(yīng)增加偏置電流,這無疑會(huì)導(dǎo)致電路的靜態(tài)功率。
隨著功耗的增加,A類電路無法滿足低電壓和低功耗設(shè)計(jì)的要求。
現(xiàn)代電子系統(tǒng)。
但是,A類和B類結(jié)構(gòu)的電路僅需很小的偏置電流就可以實(shí)現(xiàn)較大的信號(hào)擺幅,也就是說,輸入信號(hào)的幅度可以超過偏置電流的幅度,因此非常適合于電源電路的應(yīng)用。
本文將圖1所示的A類和B類存儲(chǔ)單元用于電路設(shè)計(jì)。
電路原理如下:M1和M2是二極管連接的晶體管,M3和M4是存儲(chǔ)管,并且該電路由單相時(shí)鐘控制。
在采樣階段φ1[n]中:Vgs1 = Vgs3,Vgs2 = Vgs4,其中,Vgs1,Vgs2,Vgs3和Vgs4分別是晶體管M1?M4的柵極-源極電壓。
輸出電流為iout [n] =-Aii??n [n],其中A為電流增益因子。
在保持階段φ1[n + 1/2]中:M3和M4的柵極電容上的柵極電壓保持為Vgs1和Vgs3,因此輸出電流為iout [n + 1/2] =-Aii??n [n]。
。
該電路實(shí)現(xiàn)的z域傳遞函數(shù)為H(z)=-Az-1 / 2。
2 A類和B類延遲單元A類和B類開關(guān)電流延遲單元如圖2所示,它由串聯(lián)連接的兩級(jí)A類和B類存儲(chǔ)單元組成。
M3,M4,M7和M8用作存儲(chǔ)管。
電路的工作過程如下。
在φ1[n]階段,第一級(jí)存儲(chǔ)單元的存儲(chǔ)管M3和M4對(duì)輸入電流進(jìn)行采樣。
在φ2[n + 1/2]階段,開關(guān)φ1斷開,M3和M4將采樣的相電流輸出到第二電平存儲(chǔ)單元,該電流由存儲(chǔ)管M7和M8輸出。
該電路實(shí)現(xiàn)的傳遞函數(shù)為H(z)= Az-1。
3雙線性積分器圖3(a)顯示了采用圖2所示的延遲單元設(shè)計(jì)的雙線性積分器,該電路使用兩相控制時(shí)鐘。
雙線性積分器的工作時(shí)序波形如圖3(b)所示。
電路的工作原理如下。
M1?M6構(gòu)成具有電流增益A的輸入級(jí)。
從M3和M4的公共端輸出相位φ1的輸入電流的采樣值,從M5和M6的公共端輸出相位φ2的采樣值。
。
M11?M16構(gòu)成電流增益為1的反饋級(jí),輸出電流從M15和M16的公共端反饋到M7和M8的公共端。
在φ1[n]階段,輸出電流為:在φ2[n + 1/2]中