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求教 开关电容问题 这个采样电路怎么办?

时间:12-12 整理:3721RD 点击:
如图,S2断开后,开环状态时输出Vo比较低,S3闭合时,X点会出现负电压,导致S2漏电,最后采样不准。
那位做过这个电路,求教,谢谢。

为什么会出现负压,Vcm是多少?输出的commonmode前后一样吗?

是这样的:下极板采样时序,S2我用的CMOS开关,断开时由于注入什么的运放的V-比V+高一些,Vo基本上接近0V,当S3闭合瞬间,X点就会被压到负值,然后Vo才慢慢建立,这个过程中,S2漏电。
Vcm=400mV 电源1.8V

是否可以提高输入Vcm的值?设计是单端还是差分的啊?

整个系统都是单端,单端这个问题如何解决啊?提高Vcm, 然后S2用单PMOS开关?还有其他方法吗,比较通用的

单端你只能降低s2的clock feedthrough了,把开关尺寸减小,p管n管匹配这样的
不过精度要求高的话单端肯定不行

p管n管匹配? 没太懂哪两个匹配? 现在的问题是S2用的CMOS开关,衬底漏电。若只用PMOS开关, 那VCM岂不是要提的很高很高才能导通的充分啊,我现在这个Vcm也不好产生啊
另外,精度问题 你是不是说X点寄生电容引起的增益误差啊? 那差分也解决不了吧?
feedthrough 与 injection 都是固定误差,没非线性吧?

开关的p/n匹配,减少feedthrough,让你s2断开后,summing node点别扯开太大,这样输出不就不塞死了嘛

谢谢,我是说S2的feedthrough 引入的是直流失调,差分结构是可以消去这个失调,但在单端结构里它也不会引入非线性,所以不会限制精度,不是这样吗?
现在我的X点在 S2断开的瞬间 会使Vx高出Vcm 50mV,太大了,调节p/n改变的那点,杯水车薪

阶跃的大小是Vin?在S2断开的瞬间,输出已经变成了0V,S3接通时把X点压倒了0-Vin,是负的,所以S2才漏电。
是不是我什么地方搞错啦啊?

或者在运放中引入一定失调,让运放输出往VDD偏?觉得问题在于当S2断开后,运放输出会乱动,这样运放输入端阶跃的初始电压就主要取决于运放输出往哪个方向偏和输入信号,为了防漏电,只能让它往电源那边偏。如果采用差分结构,就不会有这问题了。

单端变差分,输出再变成单端。
一般靠谱的话 呵呵

电容翻转结构,对输入共模电平和运放的输出共模电平敏感,两者不相等会出现DC共模
不匹配,是不是你的输入共模比VCM高哪~,或者修改成电荷传递型的就没有这个问题了

你好,谢谢你的回复,这两天又研究了一下,你说的是对的,是因为输入共模比Vcm高,现已改正。
但是 这个电路的精度到底是什么在限制?
1.寄生电容引起的GainError?这个不会影响SNR吧?因为增益误差不影响信噪比啊
2.是噪声吗?
我仿真结时 运放使用理想运放,分别设其增益为100, 1000, 10000,结果SNR相同,所以我觉得增益误差不会限制采样精度。
我把采样开关S2换成理想的,SNR 达到理想值,大概100dB左右
S2的注入应该是直流偏移啊,非线性到底哪里产生的?不解。。。
如何提高?我需要14bit
所以,请教一下,不吝赐教啊。。。。谢谢

实际开关采样就不理想。
另外单端做不了太快。

可以具体讲讲吗?注入馈通怎么影响? 非线性怎么产生的?

我觉得开关本身就是非线性的东西,电阻非线性以及电容非线性,做14bit的话这个影响就会有。
也许是采样开关电阻太大或者是采样沿太缓会让谐波起来。

先不管是不是单端还是全差分,SHA电路在高速高精度ADC中最负面的影响之一是器件
的热噪声,包括KT/C和MOS管的积分热噪声,另外一个是功耗,电容翻转的结构这这两
方面的表现要优于电荷转移型,但是致命问题是输入输出共模需要良好的匹配,否则运
放的输入端在采样和保持时会因为DC失配产生跳变,这种跳变使得运放输入端的共模电
平总是来回跳变,影响工作状态的稳定,严重时导致明显的OPAMP自身的非线性。
你用理想运放时以上问题都看不出来,你设计定的增益是固定值,所以gain error是
个线性误差源,而且在SHA上只会产生线性的增益误差,THD和SNR都不会有损失。但是
实际上运放随着信号波动,其DC gain是微弱变化的,这就是OPAMP自身非线性导致
SHA产生非线性了。
两外一个就是开关的非线性了,开关导通电阻,随着信号波动使得所有计算模型的零极
点不断的变化,造成或多或少的SHA非线性。
另外一个就最前面的采样开关采样动态信号时,初始电压阶跃响应和稳定连续的幅度衰
减以及相移误差了,所以采样关电阻需要足够小和好的线性度以及足够好的隔离度以应
付高速输入信号,在IF、RF直接采样时,采样开关是非常头疼的问题之一。
附上论文一篇以供参考。

 A_16b_80MSps_100mW_77.6dB_SNR_CMOS_Pipeline_ADC.pdf

精辟!收益匪浅啊
我刚开始做开关电容的东西,还有问题想请教一下,麻烦了。
这个电路我应用在低频,采样率100KHz,但功耗不能太大。
1.这个电容翻转结构中S2开关大小怎么取? 是不是取最小值尺寸,因为采样的RC常数跟它的导通电阻几乎没关系。按理说它的大小与采样结果的SNR没有关系,它只引入直流漂移,但是我取不同的尺寸(0.22/0.18和 1/0.18以及2/0.18) ,SNR影响较大。。。。不解。。。。?
2.我仿真使用的理想运放,把输出电阻设的大了一点,Rout=10M,结果在建立过程中有点震荡,如图,OTA的输出电阻都很大啊,这个运放该怎么做啊。
多谢。。。

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