CN117792362A - 一种基于pid控制的开关电容电路及其控制方法 - Google Patents
一种基于pid控制的开关电容电路及其控制方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117792362A CN117792362A CN202311810597.1A CN202311810597A CN117792362A CN 117792362 A CN117792362 A CN 117792362A CN 202311810597 A CN202311810597 A CN 202311810597A CN 117792362 A CN117792362 A CN 117792362A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- capacitor
- clock
- switched
- mos tube
- pid
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 title claims abstract description 242
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims description 22
- 230000010354 integration Effects 0.000 claims description 7
- 230000003321 amplification Effects 0.000 abstract description 16
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 abstract description 16
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 4
- 230000006870 function Effects 0.000 description 3
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- 241000283074 Equus asinus Species 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000010295 mobile communication Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000013341 scale-up Methods 0.000 description 1
- 230000009897 systematic effect Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Amplifiers (AREA)
Abstract
本发明公开了一种基于PID控制的开关电容电路及其控制方法，当时钟Φ1控制的MOS管M1、MOS管M2、MOS管M4导通，时钟Φ2控制的MOS管M3、MOS管M5断开时，通过该电路对输入信号Vin的放大处理，Vout输出信号可直接实现对系统的PID控制；当时钟Φ2控制的MOS管M3、MOS管M5导通，时钟Φ1控制的MOS管M1、MOS管M2、MOS管M4断开时，此时运算放大器为单位增益放大器，此时开关电容放大器的输出为运算放大器的输入失调电压，通过本发明可直接实现模拟信号Vin的比例、积分、微分放大输出，该输出可用于系统的PID控制调节。同时，可避免运放Vos对输出信号影响。
Description
技术领域
本发明涉及PID控制技术领域，具体涉及一种基于PID控制的开关电容电路及其控制方法。
背景技术
模拟电路中通常需要对输入信号进行积分或者比例放大处理，通过处理后信号可判定当前系统的工作状态，从而对系统进行调节控制，该控制方法为积分比例调节。但当系统调节仅有比例控制时，会存在稳态误差，在加入积分控制后，系统也可能存在振荡。所以系统通常还需要加入微分信号的调节，即PID控制调节。
然而现有的开关电容电路缺少在积分控制的同时实现微分信号调节的功能。
发明内容
基于上述背景技术所提出的问题，本发明的目的在于提供一种基于PID控制的开关电容电路及其控制方法，通过基于PID控制的开关电容电路，可直接实现模拟信号Vin的比例、积分、微分放大输出，解决了现有的开关电容电路缺少在积分控制的同时实现微分信号调节，从而导致系统在积分控制后仍存在振荡，从而造成系统误差的问题。
本发明通过下述技术方案实现：
本发明第一方面提供了一种基于PID控制的开关电容电路，包括：
第一PID开关电容放大器模块；
所述第一PID开关电容放大器模块包括：时钟Φ1、时钟Φ2、第一开关电容模块和运算放大器；
其中，所述第一开关电容模块包括：
由所述时钟Φ1控制的MOS管M1、MOS管M2和MOS管M4；以及，由所述时钟Φ2控制的MOS管M3和MOS管M5；以及，电容C1、电容C2和电容C3；
所述电容C1的一端连接所述MOS管M1，另一端连接所述运算放大器的负相输入端；所述电容C2的一端连接所述MOS管M2，另一端连接所述MOS管M5；所述电容C3与所述MOS管M4串联后与所述MOS管M5并联；所述MOS管M3连接于所述MOS管M1与所述电容C1的中间节点。
在上述技术方案中，当时钟Φ1控制的MOS管M1、MOS管M2、MOS管M4导通，时钟Φ2控制的MOS管M3、MOS管M5断开时，通过该电路对输入信号Vin的放大处理，Vout输出信号可直接实现对系统的PID控制。
当时钟Φ2控制的MOS管M3、MOS管M5导通，Φ1控制的MOS管M1、MOS管M2、MOS管M4断开时，此时运算放大器为单位增益放大器，此时开关电容放大器的输出为运算放大器的输入失调电压。
通过一种基于PID控制的开关电容电路，可直接实现模拟信号Vin的比例、积分、微分放大输出，该输出可用于系统的PID控制调节。同时，采用该开关电容电路，可避免运放Vos对输出信号影响。
在一种可选的实施例中，第一PID开关电容放大器模块还包括与所述第一开关电容模块相同的第二开关电容模块，所述第二开关电容模块连接于所述运算放大器的第二输入端口。
在一种可选的实施例中，所述运算放大器采用差分输出的运算放大器。
在一种可选的实施例中，所述开关电容电路还包括与所述第一PID开关电容放大器模块相同的第二PID开关电容放大器模块，所述第一PID开关电容放大器模块与所述第二PID开关电容放大器模块并联形成连续信号处理处理电路。
本发明第二方面提供了一种基于PID控制的开关电容电路的控制方法，当由时钟Φ1控制的MOS管M1在接收到输入信号Vin后，开关电容电路对输入信号Vin进行运算以消除失调电压Vos的影响，开关电容电路对输入信号Vin进行运算包括如下步骤：
由时钟Φ1控制的MOS管M1在接收到输入信号Vin后将所述输入信号Vin传输至电容C1中，所述电容C1在时钟Φ1的第一时钟相位下对所述输入信号进行信号采样，得到采样信号；
由时钟Φ2控制的MOS管M3接收参考固定电平，并将所述参考固定电平传输至所述电容C1中，所述电容C1在时钟Φ2的第一时钟相位下根据所述参考固定电平完成失调电压Vos的存储；
所述电容C1对所述采样信号和所述失调电压Vos进行运算，以消除输入信号Vin中失调电压Vos的影响。
在一种可选的实施例中，当由时钟Φ1控制的MOS管M1在接收到输入信号Vin后，开关电容电路对输入信号Vin进行运算以完成微分运算，开关电容电路对输入信号Vin进行运算包括如下步骤：
由时钟Φ1控制的MOS管M2在接收到输入信号Vin后将所述输入信号Vin传输至电容C2中，所述电容C2在时钟Φ1的第一时钟相位下对所述输入信号进行信号采样，得到采样信号；
所述电容C2在时钟Φ2的第一时钟相位下保持电荷不变并存储所述采样信号；
所述电容C2在时钟Φ1的第二时钟相位对上述采样信号进行运算，以完成微分运算。
在一种可选的实施例中，电容C3对电容C1和电容C2进行电荷再分配以完成积分运算，电容C3对电容C1和电容C2进行电荷再分配包括如下步骤：
所述电容C3接收所述电容C1上的电荷和所述电容C2上的电荷；
所述电容C3在时钟Φ1的第一时钟相位下对所述电容C1上的电荷和所述电容C2上的电荷进行比例运算；
所述电容C3在时钟Φ1的第二时钟相位下对比例运算结果进行运算，以完成积分运算。
在一种可选的实施例中，由时钟Φ2控制的MOS管M5对运算放大器进行控制以消除失调电压Vos在时钟Φ1的第一时钟相位下的影响，MOS管M5对运算放大器进行控制包括如下步骤：
所述MOS管M5在相位Φ2的第一时钟相位下控制所述运算放大器的负相输入端和输出端导通，此时，所述运算放大器的负相输入端电压和输出电压均等于失调电压Vos；
将所述失调电压存储至电容C1中，以消除失调电压Vos在时钟Φ1的第一时钟相位下的影响。
在一种可选的实施例中，第一开关电容模块与第二开关电容模块形成全差分结构的开关电容放大器，全差分结构的开关电容放大器在获取输入差分信号后对所述输入差分信号进行PID控制处理，得到差分输出信号。
在一种可选的实施例中，所述连续信号处理电路采用Ping-Pong模式运行。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
1、通过本发明所提供的一种基于PID控制的开关电容电路，可直接实现模拟信号Vin的比例、积分、微分放大输出，该输出可用于系统的PID控制调节；
2、避免了运放Vos对输出信号影响；
3、采用该开关电容电路结构的全差分电路可实现差分输入信号的PID控制和差分输出
4、采用两个模块交替工作的Ping-Pong模式即可实现Vin信号的连续放大输出。
附图说明
为了更清楚地说明本发明示例性实施方式的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。在附图中：
图1为现有技术中的比例开关电容放大器的原理示意图；
图2为本发明实施例1提供的一种对信号进行PID处理的开关电容放大器的原理示意图；
图3为本发明实施例1提供的具有对信号进行PID处理的开关电容放大器的全差分形式的原理示意图；
图4为本发明实施例1提供的两个开关电容放大器模块交替工作的原理示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例1
在模拟电路中通常需要对输入信号进行积分或者比例放大处理，通过处理后信号可判定当前系统的工作状态，从而对系统进行调节控制，该控制方法为积分比例调节。但当系统调节仅有比例控制时，会存在稳态误差，在加入积分控制后，系统也可能存在振荡。所以系统通常还需要加入微分信号的调节，即PID控制调节。模拟电路对信号进行积分比例放大时通常采用开关电容电路进行然而现有的开关电容电路如图1所示，其采用具有两个相位的时钟进行控制，并包含有用作开关的MOS管M1、M2、M3、M4和M5，电容C1、C2和C3，以及运算放大器。两个相位的时钟分别指时钟Φ1和时钟Φ2，其分别控制用作开关的MOS管M1、M2、M3、M4和M5。
当时钟Φ1所控制的MOS管为高电平时，根据电荷守恒定律，开关电容电路中A点的电荷有：
[Vos-Vin1(n)]*C1+[Vos-Vout1(n)]*C2＝Vos*C1+[Vos-Vout1(n-1)]*C2(Φ1＝1)
Vout1(n)＝Vout1(n-1)-C1/C2*Vin1(n)(Φ1＝1)
此时，开关电容电路的输出Vin信号的积分比例输出，其中，Vout1(n-1)为积分项，C1/C2*Vin1(n)为比例放大项。
当时钟Φ2所控制的MOS管为高电平时，根据电荷守恒电驴，开关电容电路中A点的电荷有：
Vos*C1+[Vos-Vout2(n)]*C3＝[Vos-Vin2(n-1)]*C1+[Vin2(n-1)-Vout2(n-1)]*C3(Φ2＝1)
Vos*C3-Vout2(n)*C3＝-Vin2(n-1)*C1+Vin2(n-1)*C3-Vout2(n-1)*C3 (Φ2＝1)
Vout2(n)＝Vin2(n-1)*C1/C3-Vin2(n-1)+Vout2(n-1)-Vos (Φ2＝1)
其中，当电容C3等于电容C1时，有：
Vout2(n)＝Vout2(n-1)-Vos(Φ2＝1)
此时，电路输出保持，并产生Vos的变化量。
故，现有的开关电容电路是一种积分比例放大电路，可以实现对信号的积分比例放大。然而，其无法实现微分处理，以及无法对系统进行PID控制，从而导致系统在积分控制后仍存在振荡，从而造成系统误差。
针对上述现有的开关电容电路存在的缺陷，本发明实施例1提供了基于PID控制的开关电容电路，如图2所示，一种基于PID控制的开关电容电路包括：第一PID开关电容放大器模块；
所述第一PID开关电容放大器模块包括：时钟Φ1、时钟Φ2、第一开关电容模块和运算放大器；
其中，所述第一开关电容模块包括：
由所述时钟Φ1控制的MOS管M1、MOS管M2和MOS管M4；以及，由所述时钟Φ2控制的MOS管M3和MOS管M5；以及，电容C1、电容C2和电容C3；
所述电容C1的一端连接所述MOS管M1，另一端连接所述运算放大器的负相输入端；所述电容C2的一端连接所述MOS管M2，另一端连接所述MOS管M5；所述电容C3与所述MOS管M4串联后与所述MOS管M5并联；所述MOS管M3连接于所述MOS管M1与所述电容C1的中间节点。
需要说明的是，由时钟Φ1控制的MOS管M1、MOS管M2和MOS管M4；以及，由时钟Φ2控制的MOS管M3和MOS管M5的均为开关MOS管，在本发明中起开关作用，Vos是运算放大器的输入失调电压，时钟Φ1和时钟Φ2是时钟两个相反相位，即对应时钟Φ1的MOS管导通时，对应时钟Φ2的MOS管为断开状态，对应时钟Φ2的MOS管导通时，对应时钟Φ1的MOS管断开状态。
当时钟Φ1控制的MOS管M1、MOS管M2、MOS管M4导通，时钟Φ2控制的MOS管M3、MOS管M5断开时，通过该电路对输入信号Vin的放大处理，Vout输出信号可直接实现对系统的PID控制。
当时钟Φ2控制的MOS管M3、MOS管M5导通，时钟Φ1控制的MOS管M1、MOS管M2、MOS管M4断开时，此时运算放大器为单位增益放大器，此时开关电容放大器的输出为运算放大器的输入失调电压。
故，通过本发明所提供的一种基于PID控制的开关电容电路，可直接实现模拟信号Vin的比例、积分、微分放大输出，该输出可用于系统的PID控制调节。同时，采用该开关电容电路，可避免运放Vos对输出信号影响。
具体的，其实现原理如下：
当时钟Φ1控制的MOS管M1、MOS管M2、MOS管M4导通，时钟Φ2控制的MOS管M3、MOS管M5断开时，通过该电路对输入信号Vin的放大处理，对应A点电荷根据电荷守恒可得：[Vos-Vin1(n)]*(C1+C2)+[Vos-Vout1(n)]*C3＝Vos*C1+[Vos-Vin1(n-1)]*C2+[Vos-Vout1(n-1)]
*C3
Vin1(n)*(C1+C2)+Vout1(n)*C3＝Vin1(n-1)*C2+Vout1(n-1)*C3
Vout1(n)*C3＝Vin1(n-1)*C2+Vout1(n-1)*C3-Vin1(n)*(C1+C2)
Vout1(n)＝Vout1(n-1)+[Vin1(n-1)*C2-Vin1(n)*(C1+C2)]/C3
Vout1(n)＝Vout1(n-1)-[Vin1(n)*(C1+C2)-Vin1(n-1)*C2]/C3
此时开关电容放大器的输出Vout为Vin信号的比例、积分、微分输出，Vout1(n-1)为积分项，Vin1(n)*(C1+C2)-Vin1(n-1)*C2为微分项，[Vin1(n)*(C1+C2)-Vin1(n-1)*C2]/C3为比例项。
当时钟Φ2控制的MOS管M3、MOS管M5导通，Φ1控制的MOS管M1、MOS管M2、MOS管M4断开时，此时运算放大器为单位增益放大器，即：
Vout2(n)＝Vos
此时开关电容放大器的输出为运算放大器的输入失调电压。
在一种可选的实施例中，第一PID开关电容放大器模块还包括与所述第一开关电容模块相同的第二开关电容模块，所述第二开关电容模块连接于所述运算放大器的第二输入端口。
在一种可选的实施例中，所述运算放大器采用差分输出的运算放大器。
需要说明的是，如图3所示，将第一开关电容模块和与述第一开关电容模块相同的第二开关电容模块同时连接于同一运算放大器，可以构成一个全差分的对信号具有PID处理功能的开关电容放大电路，该电路的在时钟Φ1相位下输出表达式形式与上述对输入信号Vin的放大处理一致：
Vout1(n)＝Vout1(n-1)-[Vin1(n)*(C1+C2)-Vin1(n-1)*C2]/C3
其中各输入输出信号为正负两端输入输出信号的差值，即上述表达式中对应的
Vout1(n)＝VoutN1(n)-VoutP1(n)；
Vout1(n-1)＝VoutN1(n-1)-VoutP1(n-1)；
Vin1(n)＝VinP1(n)-VinN1(n)；Vin1(n-1)＝VinP1(n-1)-VinN1(n-1)。
故，采用该开关电容电路结构的全差分电路可实现差分输入信号的PID控制和差分输出。
在一种可选的实施例中，所述开关电容电路还包括与所述第一PID开关电容放大器模块相同的第二PID开关电容放大器模块，所述第一PID开关电容放大器模块与所述第二PID开关电容放大器模块并联形成连续信号处理处理电路。
需要说明的是，连续信号处理处理电路如图4所示，上述开关电容放大器电路可以模块方式组合在一起工作。如前所述，该开关电容放大器电路仅在时钟的某一个相位实现输入信号的PID放大处理，而在另一个时钟相位下输出为运放的失调电压，不能实现信号在两个相位下的连续输出。故可以采用两个模块交替工作的Ping-Pong模式的该开关电容放大器电路，以实现信号在两个相位的连续输出。
连续信号处理处理电路工作原理如下：
当连接第一PID开关电容放大器模块的开关的导通时，此时第一PID开关电容放大器模块内部的时钟控制其工作在信号放大输出的Φ1状态，即：
Vout1(n)＝Vout1(n-1)-[Vin1(n)*(C1+C2)-Vin1(n-1)*C2]/C3；
此时Vout输出Vin信号经第一PID开关电容放大器模块的放大结果；同时第二PID开关电容放大器模块工作在Φ2状态，第二PID开关电容放大器模块输出运放的Vos信号。
当连接第二PID开关电容放大器模块的开关导通时，此时第二PID开关电容放大器模块内部的时钟控制其工作在信号放大输出的Φ1状态，Vout输出Vin信号经第二PID开关电容放大器模块的放大结果，同时第一PID开关电容放大器模块工作在Φ2状态，第一PID开关电容放大器模块输出运放的Vos信号。
因此，采用两个模块交替工作的Ping-Pong模式即可实现Vin信号的连续放大输出。
实施例2
本实施例2在实施例1的基础上提供了一种基于PID控制的开关电容电路的控制方法，其中，该控制方法包括当由时钟Φ1控制的MOS管M1在接收到输入信号Vin后，开关电容电路对输入信号Vin进行运算以消除失调电压Vos的影响；当由时钟Φ1控制的MOS管M1在接收到输入信号Vin后，开关电容电路对输入信号Vin进行运算以完成微分运算；电容C3对电容C1和电容C2进行电荷再分配以完成积分运算；由时钟Φ2控制的MOS管M5对运算放大器进行控制以消除失调电压Vos在时钟Φ1的第一时钟相位下的影响。
在一种可选的实施例中，当由时钟Φ1控制的MOS管M1在接收到输入信号Vin后，开关电容电路对输入信号Vin进行运算以消除失调电压Vos的影响，开关电容电路对输入信号Vin进行运算包括如下步骤：
由时钟Φ1控制的MOS管M1在接收到输入信号Vin后将所述输入信号Vin传输至电容C1中，所述电容C1在时钟Φ1的第一时钟相位下对所述输入信号进行信号采样，得到采样信号；
由时钟Φ2控制的MOS管M3接收参考固定电平，并将所述参考固定电平传输至所述电容C1中，所述电容C1在时钟Φ2的第一时钟相位下根据所述参考固定电平完成失调电压Vos的存储；
所述电容C1对所述采样信号和所述失调电压Vos进行运算，以消除输入信号Vin中失调电压Vos的影响。
需要说明的是，第一时钟相位指的是第n时钟相位，第二时钟相位指的是第n时钟相位的下一时钟相位的第n+1时钟相位。
MOS开关管M1控制端与时钟Φ1连接并受时钟Φ1控制，MOS开关管M1的其余两端分别连接输入信号Vin和由时钟Φ2控制的MOS开关管M3，由时钟Φ2控制的MOS开关管M3的另一端与参考固定电平(GND)连接。且MOS开关管M1与MOS开关管M3相连的一端与电容C1连接，电容C1另一端与运算放大器负相输入端连接。
此时，电容C1在时钟Φ1的第一时钟相位时实现输入信号的采样，在时钟Φ2的第一时钟相位下实现运放失调电压Vos的存储，并可在时钟Φ1的第一时钟相位下对Vin进行信号运算时消除掉该失调电压的影响。
在一种可选的实施例中，当由时钟Φ1控制的MOS管M1在接收到输入信号Vin后，开关电容电路对输入信号Vin进行运算以完成微分运算，开关电容电路对输入信号Vin进行运算包括如下步骤：
由时钟Φ1控制的MOS管M2在接收到输入信号Vin后将所述输入信号Vin传输至电容C2中，所述电容C2在时钟Φ1的第一时钟相位下对所述输入信号进行信号采样，得到采样信号；
所述电容C2在时钟Φ2的第一时钟相位下保持电荷不变并存储所述采样信号；
所述电容C2在时钟Φ1的第二时钟相位对上述采样信号进行运算，以完成微分运算。
需要说明的是，由时钟Φ1控制的MOS开关管M2的两端分别与输入信号Vin以及电容C2连接，电容C2的另一端与运算放大器的负相输入端连接。该电容C2在时钟Φ1第一时钟相位下实现输入信号的采样，在时钟Φ2的第一时钟相位下由于电容C2一端浮空而实现电荷保持不变并存储时钟Φ1在第一时钟相位下的输入信号且在时钟Φ1的第二时钟相位下完成微分运算。
在一种可选的实施例中，电容C3对电容C1和电容C2进行电荷再分配以完成积分运算，电容C3对电容C1和电容C2进行电荷再分配包括如下步骤：
所述电容C3接收所述电容C1上的电荷和所述电容C2上的电荷；
所述电容C3在时钟Φ1的第一时钟相位下对所述电容C1上的电荷和所述电容C2上的电荷进行比例运算；
所述电容C3在时钟Φ1的第二时钟相位下对比例运算结果进行运算，以完成积分运算。
需要说明的是，MOS开关管M4的控制端与时钟Φ1连接且受时钟Φ1的控制，MOS开关管M4的其余两端分别连接运算放大器的负相输入端以及电容C3，电容C3的另一端与运算放大器的输出端连接。该电容C3在时钟Φ1在第一时钟相位下实现对电容C1和电容C2上的电荷再分配，完成输入信号的比例运算，同时存储输出信号Vout。并在时钟Φ1的第二时钟相位完成积分运算。
在一种可选的实施例中，由时钟Φ2控制的MOS管M5对运算放大器进行控制以消除失调电压Vos在时钟Φ1的第一时钟相位下的影响，MOS管M5对运算放大器进行控制包括如下步骤：
所述MOS管M5在相位Φ2的第一时钟相位下控制所述运算放大器的负相输入端和输出端导通，此时，所述运算放大器的负相输入端电压和输出电压均等于失调电压Vos；
将所述失调电压存储至电容C1中，以消除失调电压Vos在时钟Φ1的第一时钟相位下的影响。
需要说明的是，MOS管M5的控制端连接时钟Φ2且受时钟Φ2的控制，其余两端分别连接运算放大器的负相输入端和运算放大器的输出端。MOS管M5在时钟Φ2的控制下使得运算放大器的负相输入端和输出端导通，此时，运算放大器构成单位增益放大器电路，其负相输入端电压等于输出电压等于运放的失调输入电压Vos，并将该失调电压存储在电容C1上，使得时钟Φ1在第一时钟相位时开关电容电路的输出不受运算放大器输入失调电压Vos的影响。
在一种可选的实施例中，第一开关电容模块与第二开关电容模块形成全差分结构的开关电容放大器，全差分结构的开关电容放大器在获取输入差分信号后对所述输入差分信号进行PID控制处理，得到差分输出信号。
需要说明的是，由单端输入输出的PID开关电容放大器结构在差分运算放大器的组合下够成的全差分结构，该差分结构的开关电容放大器可对输入的差分信号进行PID控制处理并进行差分输出。
在一种可选的实施例中，所述连续信号处理电路采用Ping-Pong模式运行。
实施例3
本发明实施例3提供的一种电子设备，该电子设备包括处理器、存储器、输入装置和输出装置；计算机设备中处理器的数量可以是一个或多个，以一个处理器为例；电子设备中的处理器、存储器、输入装置和输出装置可以通过总线或其他方式连接，以通过总线连接为例。
存储器作为一种计算机可读存储介质，可用于存储软件程序、计算机可执行程序以及模块。处理器通过运行存储在存储器中的软件程序、指令以及模块，从而执行电子设备的各种功能应用以及数据处理，即实现实施例2的一种基于PID控制的开关电容电路的控制方法。
存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序；存储数据区可存储根据终端的使用所创建的数据等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实例中，存储器可进一步包括相对于处理器远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至电子设备。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
输入装置23可用于接收用户输入的id和密码等。输出装置用于输出配网页面。
实施例4
本发明实施例4还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于实现如实施例2所提供的一种基于PID控制的开关电容电路的控制方法。
本发明实施例所提供的一种包含计算机可执行指令的存储介质，其计算机可执行指令不限于实施例2所提供的方法操作，还可以执行本发明任意实施例所提供的一种基于PID控制的开关电容电路的控制方法中的相关操作。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于PID控制的开关电容电路，其特征在于，包括：
第一PID开关电容放大器模块；
所述第一PID开关电容放大器模块包括：时钟Φ1、时钟Φ2、第一开关电容模块和运算放大器；
其中，所述第一开关电容模块包括：
由所述时钟Φ1控制的MOS管M1、MOS管M2和MOS管M4；以及，由所述时钟Φ2控制的MOS管M3和MOS管M5；以及，电容C1、电容C2和电容C3；
所述电容C1的一端连接所述MOS管M1，另一端连接所述运算放大器的负相输入端；所述电容C2的一端连接所述MOS管M2，另一端连接所述MOS管M5；所述电容C3与所述MOS管M4串联后与所述MOS管M5并联；所述MOS管M3连接于所述MOS管M1与所述电容C1的中间节点。
2.根据权利要求1所述的一种基于PID控制的开关电容电路，其特征在于，第一PID开关电容放大器模块还包括与所述第一开关电容模块相同的第二开关电容模块，所述第二开关电容模块连接于所述运算放大器的第二输入端口。
3.根据权利要求2所述的一种基于PID控制的开关电容电路，其特征在于，所述运算放大器采用差分输出的运算放大器。
4.根据权利要求1所述的一种基于PID控制的开关电容电路，其特征在于，所述开关电容电路还包括与所述第一PID开关电容放大器模块相同的第二PID开关电容放大器模块，所述第一PID开关电容放大器模块与所述第二PID开关电容放大器模块并联形成连续信号处理处理电路。
5.根据权利要求1所述的一种基于PID控制的开关电容电路的控制方法，其特征在于，当由时钟Φ1控制的MOS管M1在接收到输入信号Vin后，开关电容电路对输入信号Vin进行运算以消除失调电压Vos的影响，开关电容电路对输入信号Vin进行运算包括如下步骤：
由时钟Φ1控制的MOS管M1在接收到输入信号Vin后将所述输入信号Vin传输至电容C1中，所述电容C1在时钟Φ1的第一时钟相位下对所述输入信号进行信号采样，得到采样信号；
由时钟Φ2控制的MOS管M3接收参考固定电平，并将所述参考固定电平传输至所述电容C1中，所述电容C1在时钟Φ2的第一时钟相位下根据所述参考固定电平完成失调电压Vos的存储；
所述电容C1对所述采样信号和所述失调电压Vos进行运算，以消除输入信号Vin中失调电压Vos的影响。
6.根据权利要求1所述的一种基于PID控制的开关电容电路的控制方法，其特征在于，当由时钟Φ1控制的MOS管M1在接收到输入信号Vin后，开关电容电路对输入信号Vin进行运算以完成微分运算，开关电容电路对输入信号Vin进行运算包括如下步骤：
由时钟Φ1控制的MOS管M2在接收到输入信号Vin后将所述输入信号Vin传输至电容C2中，所述电容C2在时钟Φ1的第一时钟相位下对所述输入信号进行信号采样，得到采样信号；
所述电容C2在时钟Φ2的第一时钟相位下保持电荷不变并存储所述采样信号；
所述电容C2在时钟Φ1的第二时钟相位对上述采样信号进行运算，以完成微分运算。
7.根据权利要求1所述的一种基于PID控制的开关电容电路的控制方法，其特征在于，电容C3对电容C1和电容C2进行电荷再分配以完成积分运算，电容C3对电容C1和电容C2进行电荷再分配包括如下步骤：
所述电容C3接收所述电容C1上的电荷和所述电容C2上的电荷；
所述电容C3在时钟Φ1的第一时钟相位下对所述电容C1上的电荷和所述电容C2上的电荷进行比例运算；
所述电容C3在时钟Φ1的第二时钟相位下对比例运算结果进行运算，以完成积分运算。
8.根据权利要求1所述的一种基于PID控制的开关电容电路的控制方法，其特征在于，由时钟Φ2控制的MOS管M5对运算放大器进行控制以消除失调电压Vos在时钟Φ1的第一时钟相位下的影响，MOS管M5对运算放大器进行控制包括如下步骤：
所述MOS管M5在相位Φ2的第一时钟相位下控制所述运算放大器的负相输入端和输出端导通，此时，所述运算放大器的负相输入端电压和输出电压均等于失调电压Vos；
将所述失调电压存储至电容C1中，以消除失调电压Vos在时钟Φ1的第一时钟相位下的影响。
9.根据权利要求3所述的一种基于PID控制的开关电容电路的控制方法，其特征在于，第一开关电容模块与第二开关电容模块形成全差分结构的开关电容放大器，全差分结构的开关电容放大器在获取输入差分信号后对所述输入差分信号进行PID控制处理，得到差分输出信号。
10.根据权利要求4所述的一种基于PID控制的开关电容电路的控制方法，其特征在于，所述连续信号处理电路采用Ping-Pong模式运行。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311810597.1A CN117792362A (zh) | 2023-12-26 | 2023-12-26 | 一种基于pid控制的开关电容电路及其控制方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311810597.1A CN117792362A (zh) | 2023-12-26 | 2023-12-26 | 一种基于pid控制的开关电容电路及其控制方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117792362A true CN117792362A (zh) | 2024-03-29 |
Family
ID=90388739
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202311810597.1A Pending CN117792362A (zh) | 2023-12-26 | 2023-12-26 | 一种基于pid控制的开关电容电路及其控制方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117792362A (zh) |
-
2023
- 2023-12-26 CN CN202311810597.1A patent/CN117792362A/zh active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6967611B2 (en) | Optimized reference voltage generation using switched capacitor scaling for data converters | |
| US9973198B2 (en) | Telescopic amplifier with improved common mode settling | |
| US6753801B2 (en) | Fully differential reference driver for pipeline analog to digital converter | |
| JP5108449B2 (ja) | 容量素子バラツキ依存性のないスイッチドキャパシタ増幅器およびその動作方法 | |
| JP2708007B2 (ja) | サンプル・ホールド回路 | |
| JP5136587B2 (ja) | 増幅回路、信号処理回路および半導体集積回路装置 | |
| CN101295983B (zh) | 一种双采样全差分采样保持电路 | |
| CN106712730B (zh) | 一种可调节信号且可编程的增益放大器 | |
| EP2341615B1 (en) | OP-AMP sharing with input and output reset | |
| JPH11145830A (ja) | アナログ／ディジタル変換回路 | |
| CN108322192B (zh) | 一种失调补偿和有限增益补偿的开关电容放大器 | |
| JP3839027B2 (ja) | Ａｄ変換器 | |
| CN108023557B (zh) | 一种开关电容共模反馈结构 | |
| CN106656183B (zh) | 流水线模数转换器输入共模误差前馈补偿电路 | |
| CN108880479B (zh) | 一种动态偏置电流优化的运算放大器 | |
| US6628148B2 (en) | Sample and hold circuit having a single control signal | |
| US7405625B1 (en) | Common-mode control structures and signal converter systems for use therewith | |
| CN104052475B (zh) | 改进开关电容放大器中的速度和功率的系统和方法 | |
| CN117792362A (zh) | 一种基于pid控制的开关电容电路及其控制方法 | |
| JP5986295B2 (ja) | 信号出力回路 | |
| JP2006074084A (ja) | 増幅回路 | |
| CN112436840A (zh) | 一种采样保持电路以及包含其的模数转换器 | |
| CN107800435B (zh) | 一种电容阵列寄生效应的补偿电路和抵消方法 | |
| WO2018148921A1 (zh) | 相关双采样积分电路 | |
| JP2010213043A (ja) | トラックアンドホールド回路及びａ／ｄコンバータ |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |