CN102571096B

CN102571096B - 一种采样时钟控制电路

Info

Publication number: CN102571096B
Application number: CN201010617871.XA
Authority: CN
Inventors: 徐栋; 杨思彦; 陈富涛; 严淼; 彭云武
Original assignee: Wuxi China Resources Semico Co Ltd
Current assignee: CRM ICBG Wuxi Co Ltd
Priority date: 2010-12-30
Filing date: 2010-12-30
Publication date: 2014-09-10
Anticipated expiration: 2030-12-30
Also published as: CN102571096A

Abstract

本发明公开一种采样时钟控制电路，包括第一PMOS管、第二PMOS管、第一NMOS管、延时模块、基准模块、第一反相器、与非门，其中第一PMOS管漏接信号输入、栅接第一时钟信号、源接信号输出、衬底接电源，第二PMOS管漏接第二时钟信号、栅接第一内部连线、源接基准电压、衬底接电源；第一NMOS管漏接信号输入、栅接第二时钟信号、源接信号输出、衬底接地；延时模块输入端接第一时钟信号，输出端接第一延时时钟信号；第一反相器的输入端接第一时钟信号，输出端接第二内部连线；与非门的两个输入端分别接第二内部连线和第一延时时钟信号，输出端接第一内部连线；电容两端分别接到第一延时时钟信号、第二时钟信号；基准模块接到基准电压。

Description

一种采样时钟控制电路

技术领域

本发明属集成电路设计领域，具体涉及一种采样时钟控制电路，尤其是涉及一种高速模数转换电路的采样时钟控制电路。

背景技术

目前，各类高速模数转换电路，如采用过采样算法的模数转换电路，均需要对输入的模拟信号进行采样。采样时钟由电路内置时钟电路控制。此时钟信号的高电平为电路的电源电压，低电平为电路的地。采样电路的输入传输门由NMOS管和PMOS管构成，受到采样时钟的控制。

图1是传统的采样时钟控制电路，其中PMOS管P1漏接信号输入IN、栅接时钟信号CLK1、源接信号输出OUT、衬底接地VDD；NMOS管N1漏接信号输入IN、栅接延时时钟信号CLK1N、源接信号输出OUT、衬底接地GND；反相器X1的输入接时钟信号CLK1，输出接延时时钟信号CLK1N。电路工作时：时钟相位1，CLK1电压为GND，CLK1N电压为VDD，P1和N1开启，模拟信号从IN输入，OUT输出。时钟相位2，CLK1电压为VDD，CLK1N电压为GND，P1和N1截止，信号无法导通。当输入信号没有叠加直流偏置信号时，可能出现：Vin＝Vmin<GND－Vthn，其中Vin为输入电压，Vmin为输入最小电压，Vthn为NMOS管开启电压，则NMOS管N1的栅源电压差VGS＝-Vmin>Vthn，N1无法截止，导致信号从IN输入，出现电路性能的下降。

因此在电路的应用中，当输入一个零直流偏置的模拟交流信号时，输入电压会出现低于电路地的负信号，此输入的负信号可能使传输门中的NMOS错误开启，造成电路性能的下降。为解决上述问题，需要在电路外围增加直流偏置的设置，这样会增加应用的成本，并容易出现错误。

发明内容

由于现有技术存在的上述问题，本发明提出一种采样时钟控制电路，其可有效解决现有技术存在的问题。

为了实现上述目的，本发明提出一种采样时钟控制电路，包括第一PMOS管、第二PMOS管、第一NMOS管、延时模块、基准模块、第一反相器、与非门，其中，第一PMOS管漏接信号输入、栅接第一时钟信号、源接信号输出、衬底接电源，第二PMOS管漏接第二时钟信号、栅接第一内部连线、源接基准电压、衬底接电源；第一NMOS管漏接信号输入、栅接第二时钟信号、源接信号输出、衬底接地；延时模块输入端接第一时钟信号，输出端接第一延时时钟信号；第一反相器的输入端接第一时钟信号，输出端接第二内部连线；与非门的两个输入端分别接第二内部连线和第一延时时钟信号，输出端接第一内部连线；电容两端分别接到第一延时时钟信号、第二时钟信号；基准模块接到基准电压。

进一步地，所述延时模块由多级反相器构成，所述延时模块输出端的时钟输出信号反相于输入端的时钟输入信号，并且时钟输出信号延时不少于5ns。

进一步地，所述延时模块包括第二反相器、第三反相器、第四反相器、第五反相器、第六反相器、第七反相器、第八反相器、第九反相器、第十反相器、第十一反相器、第十二反相器，其中第二反相器的输入端连接到时钟输入信号，输出端连接到第三内部连线；第三反相器的输入端连接到第三内部连线，输出端连接到第四内部连线；第四反相器的输入端连接到第四内部连线，输出端连接到第五内部连线；第五反相器的输入端连接到第五内部连线，输出端连接到第六内部连线；第六反相器的输入端连接到第六内部连线，输出端连接到第七内部连线；第七反相器的输入端连接到第七内部连线，输出端连接到第八内部连线；第八反相器的输入端连接到第八内部连线，输出端连接到第九内部连线；第九反相器的输入端连接到第九内部连线，输出端连接到第十内部连线；第十反相器的输入端连接到第十内部连线，输出端连接到第十一内部连线；第十一反相器的输入端连接到第十一内部连线，输出端连接到第十二内部连线；第十二反相器的输入端连接到第十二内部连线，输出端连接到时钟输出信号。

进一步地，所述基准模块包括第二NMOS管和电流源，其中所述第二NMOS管漏接基准电压、栅接基准电压、源接地、衬底接地，所述电流源一端接电源、一端接基准电压。

由于采用以上技术方案，本发明通过基准模块产生一个低于电源电压的基准电压，作为采样电路中控制传输门中NMOS管的高电平。通过时钟相位的控制和电容的特性，产生一个比电路的地要低负电压，其值为VREF-VDD，作为控制输入传输门中NMOS的低电平，从而保证电路在输入未叠加直流偏置的模拟交流信号的情况下仍然可以正常工作。

本发明通过采样时钟电路的设计，使高速的模数转换电路可以直接输入零直流偏置交流信号。减少了电路应用时的外围器件，降低了应用成本，方便客户的使用。

附图说明

图1是传统的采样时钟控制电路；

图2是本发明的采样时钟控制电路；

图3是本发明的延时模块的一个实施例；

图4是本发明的基准模块的一个实施例。

具体实施方式

现结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明：

其中，VDD表示电路的电源电压，GND表示电路的地，Vin表示输入信号，Vmin表示输入信号的最大负电压，Vthn表示NMOS的开启电压，VGS表示MOS管的栅源电压差。

图2是本发明的采样时钟控制电路，其中电路连接关系如下：PMOS管P2漏接信号输入IN、栅接时钟信号CLK2、源接信号输出OUT、衬底接电源VDD，PMOS管P3漏接时钟信号CLK3N、栅接第一内部连线NET1、源接基准电压VREF、衬底接电源VDD；NMOS管N2漏接信号输入IN、栅接时钟信号CLK3N、源接信号输出OUT、衬底接地GND；延时模块输入端接时钟信号CLK2，输出端接延时时钟信号CLK2N；第一反相器X2的输入端接时钟信号CLK2，输出端接第二内部连线NET2；与非门X3的两个输入端分别接第二内部连线NET2和延时时钟信号CLK2N，输出端接第一内部连线NET1；电容C1两端分别接到第一延时时钟信号CLK2N、第二时钟信号CLK3N；基准模块接到基准电压VREF。其中的延时模块可由多级反相器构成，延时模块输出端的时钟输出信号反相于输入端的时钟输入信号，并且时钟输出信号延时不少于5ns。

其电路工作原理为：基准模块产生一个低于VDD电压的基准电压VREF(具体取值应满足VREF<VDD+Vthn+Vmin)。延时模块产生一个与CLK2反相并有一定时间延时时间的时钟信号CLK2N。时钟相位1：CLK2电压为GND，CLK2N电压为VDD，所以NET2电压为VDD，NET1电压为GND。P3开启，CLK3N电压为VREF。P2和N2开启，模拟信号从IN输入，OUT输出。时钟相位2，CLK2电压为VDD，由于存在一个延时时间，此时CLK2N电压为仍为VDD，NET2电压为GND，NET1电压为VDD。P3截止，CLK3N电压仍为VREF，P2截止，N2仍然开启。时钟相位3，CLK2N电压变为GND，由于CLK3N没有电流通路，其电压为CLK3N＝CLK2N-(VDD-VREF)＝VREF-VDD,N2截止，信号无法导通。当输入信号没有叠加直流偏置时，可能出现：Vmin<GND-Vthn。此时N2的栅电压为VREF-VDD，N2的VGS＝VREF-VDD-Vmin，由于VREF<VDD+Vthn+Vmin，所以N2的VGS<Vthn，N2仍然截止，信号无法通过。

图3是本发明的延时模块的一个具体实施例。电路连接关系如下：延时模块包括第二反相器、第三反相器、第四反相器、第五反相器、第六反相器、第七反相器、第八反相器、第九反相器、第十反相器、第十一反相器、第十二反相器，其中第二反相器X4的输入端连接到时钟输入信号CLKIN，输出端连接到第三内部连线NET3；第三反相器X5的输入端连接到第三内部连线NET3，输出端连接到第四内部连线NET4；第四反相器X6的输入端连接到第四内部连线NET4，输出端连接到第五内部连线NET5；第五反相器X7的输入端连接到第五内部连线NET5，输出端连接到第六内部连线NET6；第六反相器X8的输入端连接到第六内部连线NET6，输出端连接到第七内部连线NET7；第七反相器X9的输入端连接到第七内部连线NET7，输出端连接到第八内部连线NET8；第八反相器X10的输入端连接到第八内部连线NET8，输出端连接到第九内部连线(NET9)；第九反相器X11的输入端连接到第九内部连线NET9，输出端连接到第十内部连线NET10；第十反相器X12的输入端连接到第十内部连线NET10，输出端连接到第十一内部连线NET11；第十一反相器X13的输入端连接到第十一内部连线NET11，输出端连接到第十二内部连线NET12；第十二反相器X14的输入端连接到第十二内部连线NET12，输出端连接到时钟输出信号CLKOUT。

其电路工作原理为：通过一串反相器的级联，实现输出的CLKOUT信号对输入信号的反相，并有0.5ns以上的延时时间。

图4是本发明的基准模块的实施例。电路连接关系如下：基准模块包括NMOS管N3和电流源ISRC，其中NMOS管N3漏接基准电压VREF3、栅接基准电压VREF3、源接地GND、衬底接地GND，电流源ISRC一端接电源VDD、一端接基准电压VREF3。

其电路工作原理为：漏栅短接的倒比的NMOS管N3相当于一个阻值为R的大电阻，通过一个基准电流源ISRC即可以得到VREF3＝ISRC*R。VREF3的选取，视具体电路的输入信号大小确定，应满足VREF3<VDD+Vthn+Vmin。

但是，上述的具体实施方式只是示例性的，是为了更好的使本领域技术人员能够理解本专利，不能理解为是对本专利包括范围的限制；只要是根据本专利所揭示精神的所作的任何等同变更或修饰，均落入本专利包括的范围。

Claims

1.一种采样时钟控制电路，包括第一PMOS管、第二PMOS管、第一NMOS管、延时模块、基准模块、第一反相器、与非门，其特征在于：第一PMOS管漏接信号输入、栅接第一时钟信号、源接信号输出、衬底接电源，第二PMOS管漏接第二时钟信号、栅接第一内部连线、源接基准电压、衬底接电源；第一NMOS管漏接信号输入、栅接第二时钟信号、源接信号输出、衬底接地；延时模块输入端接第一时钟信号，输出端接第一延时时钟信号；第一反相器的输入端接第一时钟信号，输出端接第二内部连线；与非门的两个输入端分别接第二内部连线和第一延时时钟信号，输出端接第一内部连线；电容两端分别接到第一延时时钟信号、第二时钟信号；基准模块接到基准电压，所述的基准电压符合以下公式：

VREF<VDD+Vthn+Vmin；

其中，VREF为基准电压，VDD为电源电压，Vthn为所述的第一NMOS管的开启电压，Vmin为所述的信号输入的最大负电压。

2.根据权利要求1所述的采样时钟控制电路，其特征在于：所述延时模块由多级反相器构成，所述延时模块输出端的时钟输出信号反相于输入端的时钟输入信号，并且时钟输出信号延时不少于5ns。

3.根据权利要求1或2所述的采样时钟控制电路，其特征在于：所述延时模块包括第二反相器、第三反相器、第四反相器、第五反相器、第六反相器、第七反相器、第八反相器、第九反相器、第十反相器、第十一反相器、第十二反相器，其中第二反相器的输入端连接到时钟输入信号，输出端连接到第三内部连线；第三反相器的输入端连接到第三内部连线，输出端连接到第四内部连线；第四反相器的输入端连接到第四内部连线，输出端连接到第五内部连线；第五反相器的输入端连接到第五内部连线，输出端连接到第六内部连线；第六反相器的输入端连接到第六内部连线，输出端连接到第七内部连线；第七反相器的输入端连接到第七内部连线，输出端连接到第八内部连线；第八反相器的输入端连接到第八内部连线，输出端连接到第九内部连线；第九反相器的输入端连接到第九内部连线，输出端连接到第十内部连线；第十反相器的输入端连接到第十内部连线，输出端连接到第十一内部连线；第十一反相器的输入端连接到第十一内部连线，输出端连接到第十二内部连线；第十二反相器的输入端连接到第十二内部连线，输出端连接到时钟输出信号。

4.根据权利要求3所述的采样时钟控制电路，其特征在于：所述基准模块包括第二NMOS管和电流源，其中所述第二NMOS管漏接基准电压、栅接基准电压、源接地、衬底接地，所述电流源一端接电源、一端接基准电压。