Компаратор на коммутируемых конденсаторах
Патент 1396267
Авторы
Классы МПК
Компаратор на коммутируемых конденсаторах
Иллюстрации
Реферат
Изобретение мокет быть использовано в устройствах аналого-цифровой обработки сигналов. Компаратор на коммутируемьтх конденсаторах содержит операционный усилитель I, конденсаторы 2, 3, МДП-ключи 4-6, топологические размеры которых удовлетворяют следующему вьфажению: WjL,,C, / /(С,+С), где W, L - ширина и длина канала МДП-ключа 5 соответственно; W, Lj - ширина и длина канала МДП- ключа 6 соответственно; С, и Cj - емкости конденсаторов 2 и 3 соответственно . Компаратор имеет увеличенную точность преобразования. 2 ил. с S О
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИН (19) (1I) (su 4 Н 03 К 5/24
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4117761/24-21 (22) 01.07.86 (46) 15.05.88. Вюл. У 18 (71) Московский инженерно-физический институт (72) М.Н.Краснов, А.М.Кузюкин и А.В.Першин (53) 621.318(088.8) (56) IFEE Journal of Solid-State Circuits, ч. 17, У 6, 1982, р, 1081, 1(а).
IEEE Journal of Яо1Ы-State Cirсы.1Лз, ч. 19, У 6, 1984, р. 662.
ТИИЗР, т. 71, 1 983, В 8, с. 58, рис. 47. (54) КОМПАРАТОР НА КОММУТИРУЕМЫХ КОНДЕНСАТОРАХ (57) Изобретение может быть использовано в устройствах аналого-цифровой обработки сигналов. Компаратор на ком" мутируемых конденсаторах содержит операционный усилитель 1, конденсаторы 2, 3, Mls-ключи 4-6, топологические размеры которых удовлетворяют следуннцему выражению: W L =W L C,/
/(С„+С.), где W, L - ширина и длина канала МДП-ключа 5 соответственно; — ширина и длина канала МДПключа 6 соответственно; С, и С - емкости конденсаторов 2 и 3 соответственно. Компаратор имеет увеличенную а
Щ точность преобразования. 2 ил.
1396267
Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах аналого-цифровой обработ-! ,ки сигналов.
Целью изобретения является увеличение точности преобразования.
На фиг. 1 изображена принципиальная схема компаратора на коммутируемых конденсаторах; на фиг. 2 — диаграммы управляющих сигналов на пером, втором и третьем NIIII-ключах.
Компаратор на коммутируемых коненса*opax содержит операционный уситель 1, первый 2 и второй 3 конден- 15 аторы, первый 4, второй 5 и третий
6 ИДП-ключи. При этом первый вывод ервого ИДП-ключа 4 является входом устройства, второй вывод первого ИДПлюча 4 соединен с первым выводом орого МДП-ключа 5„ а также с первым водом первого конденсатора 2. Втой вывод первого конденсатора 2 соенен с инвертирующим входом операцинного усилителя 1, а также с первым 25
ыводом третьего ИДП-ключа 6. Второй вывод третьего ИДП-ключа 6 соединен
ic выходом операционного усилителя 1 и является выходом устройства. Второй
1 ывод второго МДП-ключа 5 соединен с опорным источником напряжения, а не-! ертирующий вход операционного усителя 1 соединен с общей шиной. Перый вывод второго конденсатора 3 соенен с первым выводом первого конден( сатора 2 а второй вывод второго конь денсатора 3 соединен с опорным источником напряжения.
Компаратор на коммутируемых конденсаторах работает следующим образом,(п. В момент времени 1, (фиг, 2) размыкается второй ИДП-ключ 5. При этом на первый 2 и второй 3 конденсаторы из канала второго ИДП-ключа 5 переходит (инжектируется) заряд Q,. В первом приближении величина этого инжектиру" емого заряда Q, определяется выражением
- ширина канала второго ИДПключа 5;
- длина канала второго МДПключа 5; удельная емкость тонкого окисла под затвором второго MlIIIключа 5; где Ч
V уровень 1 " управляющего напряжения второго МЯП-ключа 5;
V — пороговое напряжение второго
»Ор
МДП-ключа 5.
Так как первый 2 и второй 3 конденсаторы соединены между собой параллельно в этот момент времени, то приращение напряжения, вызванное инжекцией заряда с второго 1ЩП-ключа 5, на первом выводе первого 2 и в".oporo 3 конденсаторов Ч =Q(/(С, +Сг ) ф (2) где С, — емкость первого конденсатора 21
С вЂ” емкость второго конденсатора 3.
В момент времени t (фиг, 2) размьпсается третий ИДП-ключ 6, При этом на первый 2 и второй 3 конденсаторы нз канала третьего ИДП-ключа 6 инжектируется заряд Q величина которого определяется выражением
", .,(. - .. ) (3)
1 где W — ширина какала третьего МДПключа 6;
- длина канала третьего ИДПз ключа 6.
Так как первый 2 и второй 3 конденсаторы соединены послецовательно между собой в этот момент времени, г то приращение напряжения дУ на втором выводе первого конденсатора 2, вызванное инжекцией заряда с третьего МДП-ключа 6, определяется выражением
6U Q,(С(+С )!С(С (4)
Приращение напряжения 6U, на лерг вом выводе первого конденсатора 2 в этот момент времени определяется выражением U, = U, Ñ, /(С, +С,), (5)Таким образом, разность потенциалов ь<р между первым и вторым выводами первого конденсатора 2 к моменту полного размыкания второго 5 и третьего 6 NgII-ключей определяется выражением г ° (6)
Подставляя выражения (2), (4) и (5) в выражение (6) и учитывая, что для полного устранения влияния инжек1 (ВН1!ИПИ Закаэ 2503/56 Тираж 928 Погл11(3-.. и:1«
Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 3 13962 ции заряда с второго 5 и третьего 6
МДП-ключей на точность преобразования, необходимо щ =О, имеем
Q, =ß,Ñ, /(С +С ) . (7) 5
Подставляя выражения (1) и (3) в выражение (7), получим
w,Ь ы Ь С /(c4+С2).
Предлагаемый компаратор исключает влияние на точность преобразования напряжения смещения нуля операционного усилителя 1, так как это напряжение смещения запоминается на первом конденсаторе 2 в момент времени, когда замкнуты второй 5 и третий 6
МДП-ключи, и вычитается из входного сигнала, когда замкнут первый МДПключ 4 ° Фазы управляющих МДП-ключами 2р сигналов не перекрываются.
Таким образом, предлагаемый компаратор обладает повышенной точностью преобразования. 25
Формула изобретения
Компаратор на коммутируемых конденсаторах, содержащий операционный усилитель, первый конденсатор, первый второй и третий МДП-ключи, причем первый вывод первого ИДП-ключа является входом устройства, второй вывод первого МДП-ключа соединен с первым
67 1 выводом второго МДП вЂ” ключа, а также с первым выводом первого конденсатора, второй вывод первого конденсатора соединен с инвертирующим входом операционного усилителя, а также с первым выводом третьего МДП-ключа, второй вывод третьего МДП-ключа соединен с выходом операционного усилителя и является выходом устройства, второй вывод второго МДП-ключа соединен с опорным источником напряжения, неинвертирующий вход операционного усилителя соединен с общей шиной, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью увеличения точности, в устройство введен второй конденсатор, причем первый вывод второго конденсатора соединен с первым выводом первого конденсатора, а второй вывод второго конденсатора соединен с опорным источником напряжения, кроме того, топологические размеры МДП ключей удовлетворяют следующему соотношению:
1 Ь,C,/(С,+С ), где W, и W — ширина канала второго и третьего МДП-ключа соответственно;
L и Ьз — длина канала второго и третьего МДП-ключа соответственно;
С, и С вЂ” емкость первого и второго конденсаторов соответственно.