[信息与通信]第6章_开关电容和开关电流网络的分析与设计放映.ppt

现代电路理论与设计 时钟脉冲产生电路 6.3.3 开关电容积分器的频域转移函数 于是有 上式分子中的z-1/2只表示取样的延迟，可以忽略。于是，该转移函数近似等于一个增益常数为(－C1/C2)的连续时间积分器的转移函数。 则 6.3.4 寄生电容对开关电容积分器的影响 6.3.4 寄生电容对开关电容积分器的影响 6.3.4 寄生电容对开关电容积分器的影响 下面分析开关电容电路中的寄生电容对电路转移函数的影响，主要讨论寄生电容对开关电容积分器的影响。开关电容积分器中的寄生电容如下图中虚线部分所示。 + φ1 Cp3 Cp4 C2 C1 Vin Vout Cp1 Cp2 T1 T2 6.3.4 寄生电容对开关电容积分器的影响 上图中Cp1代表由电容器C1顶板产生的寄生电容以及两个开关管T1和T2产生的非线性寄生电容。Cp2代表电容器C1底板的寄生电容，Cp3代表电容器C2的顶板产生的寄生电容、运放的输入电容和开关管T2的电容。Cp4代表电容器C2的底板产生的寄生电容以及运放输出端接的负载电容。 6.3.4 寄生电容对开关电容积分器的影响 仔细考察各个寄生电容，我们看到，Cp2的两端总是接地的，Cp3总是接在虚地和地之间，所以它们的充放电过程对电路的工作没有影响。Cp4接在运放的输出端，它对运放的工作速度有影响，但不影响运放的输出。然而，因为寄生电容Cp1和开关电容C1是并联的，因而它影响电路的转移函数。考虑Cp1的影响以后电路的转移函数为： 由上式可以看出，积分器的增益系数与寄生电容Cp1有关。为了克服Cp1的影响，就要采用寄生电容不敏感的积分器。 6.4 寄生电容不敏感的开关电容积分器 6.4 寄生电容不敏感的开关电容积分器 前面在讨论寄生电容对开关电容积分器的影响时看到，开关电容反相积分器的寄生电容对电路特性的影响较大，也就是说这种电路对寄生电容是敏感的。在实际应用中，总是希望采用对寄生电容不敏感的开关电容积分器，从而减小寄生电容对电路性能的影响。从开关电容积分器的组成原理我们知道，如果用前面导出的任一种开关电容等效电阻取代有源积分器中的电阻，都可以构成开关电容积分器，从这样实现的开关电容积分器中可以筛选出一些对寄生电容不敏感的电路。下面介绍几种常用的对寄生电容不敏感积分器。 6.4 寄生电容不敏感的开关电容积分器 6.4.1 对寄生电容不敏感的开关 电容反相积分器 6.4.1 对寄生电容不敏感的开关电容反相积分器 6.4.1 对寄生电容不敏感的开关电容反相积分器 1. 电路 下图是一个反相开关电容积分器。它是由寄生电容不敏感的开关电容串连等效电阻电路取代有源RC反相积分器中的电阻而组成的。该积分器的优点是对寄生电容不敏感。 nT-T nT nT-T/2 φ1 φ2 Vi Vo φ1 T1 T2 φ2 φ2 C2 φ1 φ1 T5 C1 T3 T4 6.4.1 对寄生电容不敏感的开关电容反相积分器 2. 转移函数 由于该积分器的输入端的MOS管T1是由φ1相时钟控制的，所以该积分器总是在φ1时钟为高电平时对输入信号Vi进行取样。该积分器的转移函数只与下一级电路对该积分器输出电压的取样时刻有关， 即与MOS管T5的控制脉冲是φ1还是φ2有关。 下面分析当T5的控制脉冲的相位是φ1时（如上图所示），该积分器的转移函数。 6.4.1 对寄生电容不敏感的开关电容反相积分器 在(nT－T/2)时刻，φ2时钟为高电平。由φ2时钟控制的MOS开关管T3、T4导通，使电容C1中的电荷放电至零。这时，由于T2没有导通，电容C2中的电荷保持不变，为CVo(nT－T)。电荷平衡方程为： 在(nT)时刻，φ1时钟为高电平。由它控制的MOS开关管T1、T2导通。C1被充电到Vi，C1的充电电流也流过C2，影响C2中的电荷。当φ1的高电平快结束的时候，C2中的电荷量C2Vo(nT)等于φ1还没有达到高电平时的值C2Vo(nT-T/2)减去φ1为高电平时C1被充的电荷C1Vi(nT)。 6.4.1 对寄生电容不敏感的开关电容反相积分器 电荷方程如下： 注意，在上式中，C1中的电荷为C1Vi(nT)而不是C1Vi(nT-T)。这是因为在φ1高电平之前C2中的电荷与该时刻的输入电压Vi(nT)有关，所以该积分器的输出和输入之间没有延时。 将上述两式整理，采用离散时间变量，得： 6.4.1 对寄生电容不敏感的开关电容反相积分器 对上式两端取z变换，得到寄生电容不敏感的反相积分器的z域转移函数为： 上式的分子