開關(guān)電流電路的非理想因素分析及其改進(jìn).pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，實(shí)現(xiàn)單片混合模擬和數(shù)字集成電路成為集成電路設(shè)計(jì)發(fā)展的必然趨勢(shì)。在現(xiàn)代混合集成電路中極大部分的采用了數(shù)字電路，只有極小部分采用了模擬電路，因此，數(shù)字CMOS工藝成為工藝設(shè)計(jì)的必然。然而，開關(guān)電容電路無法與數(shù)字CMOS工藝完全兼容，這嚴(yán)重限制了混合集成電路的發(fā)展，開關(guān)電流技術(shù)正是在這種背景下提出的。
　　 開關(guān)電流技術(shù)是在1989年由Hughes等人提出的，是一種全新的、數(shù)字工藝的模擬取樣數(shù)據(jù)處理技術(shù)。開關(guān)電

2、流技術(shù)是電流域模擬取樣數(shù)據(jù)系統(tǒng)，與開關(guān)電容電路相比，具有如下顯著優(yōu)點(diǎn)：與數(shù)字CMOS工藝完全兼容；不需要高性能的線性浮置電容和運(yùn)算放大器；具有高頻、低壓、低功耗和動(dòng)態(tài)范圍大等特點(diǎn)。迄今，開關(guān)電流電路已發(fā)展成為低壓低耗大規(guī)模集成電路重要而關(guān)鍵的實(shí)現(xiàn)技術(shù)之一，并引起了國內(nèi)外諸多學(xué)者的高度關(guān)注。
　　 本文首先介紹了開關(guān)電流電路的發(fā)展背景和現(xiàn)狀，及高性能開關(guān)電流的基本存儲(chǔ)單元和基本模塊，然后分析了在開關(guān)電流電路中用作開關(guān)和存儲(chǔ)管的非理

3、想MOS管所引起的非理想因素。這些非理想因素使得開關(guān)電流電路的實(shí)際工作性能與理想性能存在偏差，使之無法與開關(guān)電容電路相媲美，并嚴(yán)重影響了開關(guān)電流技術(shù)的實(shí)用化進(jìn)程。因此，如何降低開關(guān)電流電路中非理想因素的影響，改善電路中的各種誤差成為一個(gè)重要的研究課題，也是本文的研究重點(diǎn)。
　　 本文詳細(xì)介紹了開關(guān)電流電路的各種非理想因素：失配誤差、電導(dǎo)比誤差、調(diào)整誤差、電荷注入誤差和噪聲誤差。針對(duì)影響開關(guān)電流電路性能的兩個(gè)主要誤差--電荷注入誤

4、差和電導(dǎo)比誤差，本文給出了相應(yīng)的計(jì)算公式，并進(jìn)行了重點(diǎn)分析。在負(fù)反饋技術(shù)和全差分電路的基礎(chǔ)上，根據(jù)開關(guān)晶體管關(guān)斷前消除反型層可以改善電荷注入誤差這一思想，提出了一種新型低誤差開關(guān)電流存儲(chǔ)單元，并進(jìn)行了HSPICE仿真。仿真結(jié)果表明新型低誤差開關(guān)電流存儲(chǔ)單元有效地改善了非理想因素，其性能與CVS開關(guān)電流存儲(chǔ)單元的基本相同，有效地改善了基本存儲(chǔ)單元的誤差。然而，相比于CVS電路和時(shí)鐘饋通補(bǔ)償電路，新型低誤差開關(guān)電流存儲(chǔ)單元的電路結(jié)構(gòu)簡單，且