[发明专利]输出毛刺被降低的切换电容系统及降低输出毛刺的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种切换电容系统及其方法，用于通过利用从预先存在的节点 预充电从而用于降低输出毛刺。

背景技术

当具有一个连接到节点N1的终端的(其电压为V1)电容切换到连接节点 N2(其电压为与V1不同的V2)时，切换电容电路经常遇到毛刺的困扰。当发 生这种情况时，在再次回到V2之前，节点N2可能暂时地从V2移开(朝向V1) 数十或数百毫伏。例如，如果节点N2在DAC的输出端，这种毛刺可能转化为 失真或其它不期望的非正常信号。在无法容忍这种毛刺的区域将其最小化则经 常需要使用额外的电源或硅面积。例如，在一种方法中，使用一个单独的、额 外的缓冲放大器来将电容充电到很接近节点N2的电压，并且该方法的其余部分 是，再对电容充电至N2节点的电压。虽然这提供了一种解决方案，但是它需要 额外的缓冲放大器，其增加了需要的芯片面积、电能，以及费用。美国专利号 6,118,399。

发明内容

因此本发明的一个目的是提供一种改进的切换电容系统及其用于降低输出 毛刺的方法。

本发明进一步的目的是提供这样一种从预先存在的节点预充电的改进的切 换电容系统及期于降低输出毛刺的方法。

本发明进一步的目的是提供这样一种需要较少芯片面积和电能的改进的切 换电容系统及其用于降低输出毛刺的方法。

本发明进一步的目的是提供这样一种不需要额外的缓冲放大器或充电电路 的改进的切换电容系统及其用于降低输出毛刺的方法。

本发明进一步的目的是提供这样一种改进的切换电容系统及其用于降低输 出毛刺的方法，其通过交叉耦合，可以将电压加倍，并可对切换电容充电，并 且因此允许切换电容的尺寸减小并保持相同的电量。

本发明源自切换电容系统的输出的毛刺降低的实现，其通过对切换电容充 电，在第一阶段切换它到第一电压电平，在预充电阶段切换它到预充电节点的 中间电压电平，并且在稳定阶段，切换到放大级的输出节点，其中预充电节点 可以是放大级的输入，前级的输出或任意其它放大器系统中预先存在的适合的 节点。

然而，本发明的其它一些实施例，并不需要实现所有这些目标，并且关于 这个，权利要求不应该限制于能够实现这些目标的结构或方法。

本发明的特点是输出毛刺被降低的切换电容系统，包括具有输入节点、输 出节点的放大级和切换电容。那有开关电路，用于在第一阶段对切换电容充电 到第一电压电平，在预充电阶段充电到输入节点的中间电压电平，以及在稳定 阶段充电到输出节点的电压电平，以减少放大级的输出毛刺。

在优先实施例中，放大级可以包括单位增益(unity gain)。那里可能至少有 一个在先的放大级，并且输入端可能是在前级的输出端。

本发明另一个特点是输出毛刺被降低的切换电容系统，包括具有输出节点 的放大级的放大系统、切换电容和包括在放大系统中的预先存在的预充电节点。 开关电路对切换电容充电，在第一阶段充电到第一电压电平，在预充电阶段到 预充电节点的中间电压电平，以及在稳定阶段到输出节点的电压电平，以减少 放大级的输出毛刺。

在优选实施例中，放大级可以包括单位增益。预充电节点可能是在放大级 的输入端；预充电节点可能是在在先的放大级的输出端。放大系统可以是多级 的，预充电节点可以是在在先的放大级的输出端。

本发明的另一个特点是，输出毛刺被降低的差分电容系统，包括有两个输 入节点、两个输出节点的放大级以及第一和第二通道。每个通道包括一切换电 容和一用于对切换电容充电的开关电路，在第一阶段充电到第一电压电平，在 预充电阶段到预充电节点的中间电压电平，以及在稳定阶段到输出节点的电压 电平，以减少放大级的输出毛刺。

在优选实施例中，放大级可以包括单位增益。至少有一个在先的放大级并 且输入节点可能在前级的输出端。开关电路可以包括交叉耦合电路，该交叉耦 合电路用于将输出节点交叉耦合到切换电容，将预充电节点耦合到切换电容， 以增加切换电容上的电压。