一种可规避超压的采样栅压自举开关的制作方法

专利2025-03-22  23


本发明涉及电力电子,特别是涉及一种可规避超压的采样栅压自举开关。


背景技术:

1、在现代电子系统中,模数转换器(adc)的精度和速度对整体性能具有至关重要的影响。采样开关作为adc中的关键组件,其性能直接决定了采样信号的准确性和电路的整体效能。传统的采样开关,如单管开关或传输门开关,虽然结构简单,但存在导通电阻大、非线性强等缺点,这些非理想效应会显著影响采样信号的准确性。

2、为了克服这些缺点,栅压自举开关被广泛应用于模数转换器电路中。栅压自举技术通过电荷泵升将采样开关的栅极电压提升到比输入信号高一个电源电压的水平,从而实现了采样开关的栅源电压(vgs)恒定为电源电压。这一技术显著减小了导通电阻和非线性,提高了采样速度和精度。然而,传统的栅压自举开关在提升栅极电压的过程中,路径上的许多器件可能面临超压问题,导致晶体管长时间工作在超压状态下,加速了其老化过程,极大地缩减了产品的使用寿命。

3、因此,提出一种可规避超压的采样栅压自举开关。


技术实现思路

1、本说明书提供一种可规避超压的采样栅压自举开关,减小了泵压路径上的寄生电容,消除了寄生电容的非线性。

2、本说明书提供一种可规避超压的采样栅压自举开关,包括:

3、电压倍增模块、采样分压模块、开关管模块;所述电压倍增模块分别与所述采样分压模块、所述开关管模块连接,所述采样分压模块与所述开关管模块连接。

4、可选的,所述电压倍增模块包括反相器i1、反相器i2,所述反相器i1分别与泵压电容c3、所述反相器i2连接,所述泵压电容c3与开关管mn3连接,所述开关管mn3分别与开关管mn2、开关管mp4连接,所述开关管mn2分别与开关管mn1、泵压电容c2连接,所述泵压电容c2与所述反相器i2连接;所述开关管mp4分别与开关管mp3、开关管mn9、电源电压avdd连接,所述开关管mp3与所述开关管mn9连接,所述开关管mn1分别与所述开关管模块、所述采样分压模块连接。

5、可选的,所述电压倍增模块包括反相器i1、反相器i2,所述反相器i1分别与泵压电容c3、所述反相器i2连接,所述泵压电容c3与deep-nwell管连接,所述deep-nwell管与泵压电容c2、所述开关管模块、所述采样分压模块连接,所述泵压电容c2与所述反相器i2连接。

6、可选的,所述开关管模块包括泵压电容c1,所述泵压电容c1分别与开关管mn0、开关管mp1连接,所述开关管mn0与开关管mn4连接,所述开关管mn4分别与开关管mn5、所述开关管mp0连接,所述开关管mp0与所述开关管mp1连接,所述开关管mp1与所述采样分压模块连接,所述开关管mn5与开关管mn6连接,所述开关管mn6与采样管mns连接,所述采样管mns与电容cs连接。

7、可选的,所述采样分压模块包括开关管mp2,所述开关管mp2分别与开关管mn7、开关管mn8连接。

8、可选的,包括:

9、当所述电源电压avdd上电时,所述开关管mn2与所述开关管mn3的体-源二极管正偏,将所述开关管mn2与所述开关管mn3的节点充电至所述电源电压avdd。

10、可选的,包括:

11、当复位阶段clk为低,clkb为高时,所述开关管mn2、所述开关管mn1、所述开关管mn0和所述开关管mn8导通,vin_track与clk_bs为0,clkbb为低,所述开关管mp0导通,所述开关管mp1关断,所述采样管mns关断。

12、可选的,包括:

13、当采样阶段clk为高,clkbb为高时,所述开关管mn1和所述开关管mn2关断,所述开关管mn4导通,clkb为低,所述开关管mn0和所述开关管mn8关断,所述开关管mp2导通,所述开关管mn7栅极电压为高,所述开关管mn5和所述开关管mn6导通,vin_track与n4节点均被充电至vin;所述开关管mn1关断,所述开关管mp1导通,所述开关管mn7断开,从而实现采样管mns的vgs为avdd。

14、本发明中,将开关管mn2与开关管mn3的体端接在avdd,改变了对泵压电容充电的nmos管的体端电位,规避了超压问题。同时,将开关管mn1的体端接在vin_track,减小了泵压路径上的寄生电容,消除了寄生电容的非线性。



技术特征:

1.一种可规避超压的采样栅压自举开关,其特征在于,包括:电压倍增模块(10)、采样分压模块(20)、开关管模块(30);所述电压倍增模块(10)分别与所述采样分压模块(20)、所述开关管模块(30)连接,所述采样分压模块(20)与所述开关管模块(30)连接。

2.如权利要求1所述的可规避超压的采样栅压自举开关,其特征在于,所述电压倍增模块(10)包括反相器i1、反相器i2,所述反相器i1分别与泵压电容c3、所述反相器i2连接,所述泵压电容c3与开关管mn3连接,所述开关管mn3分别与开关管mn2、开关管mp4连接,所述开关管mn2分别与开关管mn1、泵压电容c2连接,所述泵压电容c2与所述反相器i2连接;所述开关管mp4分别与开关管mp3、开关管mn9、电源电压avdd连接,所述开关管mp3与所述开关管mn9连接,所述开关管mn1分别与所述开关管模块(30)、所述采样分压模块(20)连接。

3.如权利要求1所述的可规避超压的采样栅压自举开关,其特征在于,所述电压倍增模块(10)包括反相器i1、反相器i2,所述反相器i1分别与泵压电容c3、所述反相器i2连接,所述泵压电容c3与deep-nwell管连接,所述deep-nwell管与泵压电容c2、所述开关管模块(30)、所述采样分压模块(20)连接,所述泵压电容c2与所述反相器i2连接。

4.如权利要求2或3所述的可规避超压的采样栅压自举开关,其特征在于,所述开关管模块(30)包括泵压电容c1,所述泵压电容c1分别与开关管mn0、开关管mp1连接,所述开关管mn0与开关管mn4连接,所述开关管mn4分别与开关管mn5、所述开关管mp0连接,所述开关管mp0与所述开关管mp1连接,所述开关管mp1与所述采样分压模块(20)连接,所述开关管mn5与开关管mn6连接,所述开关管mn6与采样管mns连接,所述采样管mns与电容cs连接。

5.如权利要求4所述的可规避超压的采样栅压自举开关,其特征在于,所述采样分压模块(20)包括开关管mp2,所述开关管mp2分别与开关管mn7、开关管mn8连接。

6.如权利要求2所述的可规避超压的采样栅压自举开关,其特征在于,包括:当所述电源电压avdd上电时,所述开关管mn2与所述开关管mn3的体-源二极管正偏,将所述开关管mn2与所述开关管mn3的节点充电至所述电源电压avdd。

7.如权利要求4所述的可规避超压的采样栅压自举开关,其特征在于,包括:当复位阶段clk为低,clkb为高时,所述开关管mn2、所述开关管mn1、所述开关管mn0和所述开关管mn8导通,vin_track与clk_bs为0,clkbb为低,所述开关管mp0导通,所述开关管mp1关断,所述采样管mns关断。

8.如权利要求4所述的可规避超压的采样栅压自举开关,其特征在于,包括:当采样阶段clk为高,clkbb为高时,所述开关管mn1和所述开关管mn2关断,所述开关管mn4导通,clkb为低,所述开关管mn0和所述开关管mn8关断,所述开关管mp2导通,所述开关管mn7栅极电压为高,所述开关管mn5和所述开关管mn6导通,vin_track与n4节点均被充电至vin;所述开关管mn1关断,所述开关管mp1导通,所述开关管mn7断开,从而实现采样管mns的vgs为avdd。


技术总结
本发明提供了一种可规避超压的采样栅压自举开关,涉及电力电子技术领域,包括:电压倍增模块、采样分压模块、开关管模块;所述电压倍增模块分别与所述采样分压模块、所述开关管模块连接,所述采样分压模块与所述开关管模块连接。本发明减小了泵压路径上的寄生电容,消除了寄生电容的非线性。

技术研发人员:李智,梁潮,胡彪
受保护的技术使用者:铭科思(上海)微电子技术有限责任公司
技术研发日:
技术公布日:2024/12/17
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