CN1194469C - 低功耗的模拟信号采样保持电路 - Google Patents

Abstract

本发明的名称是：低功耗的模拟信号采样保持电路属于模拟信号采样保持电路领域。主要解决以往模拟信号采样保持电路功耗大以及输出信号与输入信号反相的问题。本发明的技术方案是：包括至少三级放大电路、采样和保持电路，其特征是增加三个控制开关，并新增加一条控制信号来分别控制所述的控制开关，且末级放大电路输入端控制开关与其他控制开关的控制信号反相。本发明所介绍的电路及其使用方法，能够使神经运放采样保持电路处于休息状态时，电路的功耗仅由管子的漏电构成，所以具有功耗低的优点，同时采样信号能够保持在电路中，电路恢复工作状态时，保持信号能够正常输出，采样串联方式连接，还能够提高输出信号的质量。适用于各种模拟信号采样保持电路。

Description

低功耗的模拟信号采样保持电路

技术领域

本发明属于模拟信号采样保持电路领域，尤其是低功耗的模拟信号采样保持电路及其使用方法。

背景技术

模拟信号采样保持电路在较短的时间对输入信号采样，在剩余周期时间进入保持方式稳定被采样的信号并在需要时输出所保持的信号。目前普通的模拟信号采样保持电路，是由至少三级放大电路、采样和保持电路组成，包含一个输入信号、一个输出信号和一个控制信号，只有采样和保持两个状态，模拟信号采样保持电路中的MOS管在任何情况下，始终处于饱和状态，因此，电路的功耗是比较大的。

输入信号经过一级模拟信号采样保持电路处理后，输出信号与输入信号是反相的。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种可以让模拟信号采样保持电路根据需要按阶段工作和休息，从而节约功耗，而且当模拟信号采样保持电路休息时仍能保存休息前所采样信号，再开始工作后，可以正常输出在休息前所采样信号的低功耗的模拟信号采样保持电路。

本发明的另一目的是提供一种上述低功耗的模拟信号采样保持电路的使用方法。

本发明的技术方案是：低功耗的模拟信号采样保持电路，包括依次串接的至少三级放大电路和与该至少三级放大电路的输入端相连接的采样保持电容，所述至少三级放大电路由PMOS管与NMOS管构成，其特征是增加三个控制开关，其中一个连接在末级放大电路之前的每一级放大电路上与电源相连的PMOS管和电源之间，以控制所述PMOS管与电源的接通和断开，另一个连接在末级放大电路之前的每一级放大电路上与地极相连的NMOS管和地极之间，以控制所述NMOS管与地极的接通和断开，第三个连接在末级放大电路的输入端和地极之间，并新增加一条控制信号来分别控制所述的控制开关，且末级放大电路输入端控制开关与其他控制开关的控制信号反相。

在所述采样保持电路的反馈电容和末级放大电路输出端之间新增加一个二选一控制开关，该开关的一个控制端连接中间级放大电路增加的控制开关的控制信号，另一个信号输入端接参考电源。

所述控制开关是根据开关控制信号的高低电平进行断开和闭合动作的。

所述的采样保持电路的首级放大电路的输入端增加一个用来清零的控制开关。

低功耗的模拟信号采样保持电路的使用方法，用于实现输出信号与输入信号同相，其特征在于包括以下步骤：在集成电路中需要进行模拟信号采样保持的输入信号端与输出信号端之间，接入依次串联的两个或两个以上偶数个的所述低功耗的模拟信号采样保持电路。

本发明的技术效果是：由于在原来的模拟信号采样保持电路上增加了控制开关和相应的控制信号。因此，能够根据不同的工作状况，使模拟采样保持电路处于采样、休息和输出三种工作状态，电路中某些单元由于较长时间不参与运算，可以把电路的状态保存起来，让这些单元暂停工作直至需要运算时，再开始工作，处于休息状态时，电路的功耗仅由MOS管的漏电产生，从而降低功耗。而且，在休息状态时，电路能够将休息前采样信号保存在电路中，当再次开始工作时，电路中保存的采样信号能够正常输出。

低功耗的神经元采样保持电路采用串联方式连接的使用方法，能够使电路的输入信号以更加准确的方式输出，并解决了以往电路输出信号与输入信号反相的问题。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

图面说明

图1是现有技术的模拟信号采样保持电路示意图；

图2是本发明的模拟信号采样保持电路示意图；

图3是控制信号时序图；

图4是本发明的模拟信号采样保持电路串联连接示意图。

具体实施方式

图1中，为一个普通的三级放大的模拟信号采样保持电路，Cin为输入端电容，M1、M2组成第一级放大电路，M3、M4组成第二级放大电路，M5、M6组成第三级放大电路，Cf为反馈电容。

图2中，为本发明的一种低功耗的模拟信号采样保持电路，包括三级放大电路、采样和保持电路，增加三个控制开关Xsw3，Xsw4、Xsw5。Xsw4连接在末级放大电路之前的每一级放大电路中与电源相连的PMOS管的源极和电源之间，以控制所述PMOS管与电源的接通和断开，Xsw3连接在末级放大电路之前的每一级放大电路中与地极相连的NMOS管的源极和地极之间，以控制所述NMOS管与地极的接通和断开，Xsw5连接在最后一级放大电路的输入端和地极之间。并新增加一条控制信号nen来分别控制所述的控制开关Xsw3，Xsw4、Xsw5，且最后一级放大电路输入端控制开关Xsw5与其他控制开关Xsw3，Xsw4的控制信号反相。

在所述采样和保持电路的反馈电容Cf和末级放大电路输出端之间新增加一个二选一控制开关Xmux，该开关的一个控制端连接中间级放大电路增加的控制开关的控制信号nen，另一个信号输入端接参考电源Vref。

所述控制开关是根据控制信号nen的高低电平进行断开和闭合动作的。

通过控制信号控制开关Xsw6，定期地进行清零，释放多余电荷，当电路到达输出状态时，闭合控制开关Xsw6，接通参考电源Vref，释放掉多余电荷，以保证输出信号的准确度。

图3中，在采样状态，nsw1为高电平、nen为高电平、nsw2可以根据需要为任意电平，在休息状态，nsw1为低电平、nen为低电平、nsw2低电平，在输出状态，nsw1为低电平、nen为高电平、nsw2为高电平。

在采样状态时，nsw1为高电平、nen为高电平、nsw2可以根据需要为任意电平。这时开关Xsw3，Xsw4闭和，开关Xsw5断开，二选一开关选通接点6，电路可以看作普通的神经元运放采样保持电路，管子M1、M2、M3、M4、M5、M6处于饱和状态，这时电路的功耗较大。

在休息状态时，nsw1为低电平、nen为低电平、nsw2低电平。这时开关Xsw3，Xsw4断开，开关Xsw5闭合，二选一选通参考电源Vref。由于开关Xsw3，Xsw4断开时，可以将开关看作电阻值很大的电阻。因此，节点7的电位将会降低，节点10的电位升高，使管子M1、M2、M3、M4的栅源电压降低，M1、M2、M3、M4的电阻增加，流过他们的电流减小，使他们的功耗减小。由于Xsw5闭合，将强制节点5的电位置于接近0电位，使M5截至，流过M5、M6的电流将只有他们的漏电流，因此，他们的功耗将会很低。输入信号通过输入电容Cin和C2保持，当电路到达输出状态时，保持在电容Cin和C2上的信号不被破坏，能够正常输出。电容Cf的一个极板通过二选一连到Vref上，提高保持的准确性，延长保持时间，另外，二选一Xmux可在电路再生时选通Vref。

在输出状态，nsw1为低电平、nen、nsw2为高电平。Xsw2、Xsw3、Xsw4闭合，Xsw1、Xsw5断开。这时电路恢复到正常状态，二选一Xmux选通节点6。存在Cin和C2中的信号，输出到nout端口。管子M1、M2、M3、M4、M5、M6处于饱和状态，这时电路的功耗较大。

图4中，将两个降低功耗的神经元运放采样保持电路11、21串联连接，能够保证输入信号更加准确的输出，从而提高输出信号的质量。

Claims (4)

1.低功耗的模拟信号采样保持电路，包括依次串接的至少三级放大电路和与该至少三级放大电路的输入端相连接的采样保持电容，所述至少三级放大电路由PMOS管与NMOS管构成，其特征是增加三个控制开关，其中一个连接在末级放大电路之前的每一级放大电路上与电源相连的PMOS管和电源之间，以控制所述PMOS管与电源的接通和断开，另一个连接在末级放大电路之前的每一级放大电路上与地板相连的NMOS管和地极之间，以控制所述NMOS管与地极的接通和断开，第三个连接在末级放大电路的输入端和地极之间，并新增加一条控制信号来分别控制所述的控制开关，且末级放大电路输入端控制开关与其他控制开关的控制信号反相。

2.根据权利要求1所述的低功耗的模拟信号采样保持电路，其特征是在所述采样保持电路的反馈电容和末级放大电路输出端之间新增加一个二选一控制开关，该开关的一个控制端连接中间级放大电路增加的控制开关的控制信号，另一个信号输入端接参考电源。

3.根据权利要求1或2所述的低功耗的模拟信号采样保持电路，其特征是所述控制开关是根据开关控制信号的高低电平进行断开和闭合动作的。

4.根据权利要求3所述的低功耗的模拟信号采样保持电路，其特征是所述的采样保持电路的首级放大电路的输入端增加一个用来清零的控制开关。

Images