栅压自举开关电路、采样电路及模数转换器的制作方法

本发明涉及模数转换，特别涉及一种栅压自举开关电路、采样电路及模数转换器。

背景技术：

1、随着通信技术的高速发展，对模数转换器的性能要求越来越高，速度和精度是评价模数转换器性能的两个主要参数。模数转换器的精度由采样电路中的采样开关的带宽和采样精度决定。现有技术中，通常采用栅压自举开关电路控制模数转换器的采样开关，栅压自举开关电路可以有效降低采样晶体管的等效导通电阻并提高采样电路的线性度。

2、图1示出了现有技术的栅压自举开关电路的结构示意图。参见图1，现有技术的栅压自举开关电路工作在两个不交叠的时钟信号clk和clkb下。在保持阶段，时钟信号clk为低电平，时钟信号clkb为高电平，输出晶体管m6关断，晶体管m8和m9导通以将自举节点vboot的电压下拉至地使得晶体管m10和采样晶体管m11关断，晶体管m3和m7导通使得自举电容cb被充电至电源电压vdd；在采样阶段，时钟信号clk为高电平，时钟信号clkb为低电平，晶体管m8和m13导通以将自举节点vboot的电压预充至电源电压vdd-vth8(晶体管m8的阈值电压)使得晶体管m10和m12导通，自举电容cb的下极板经晶体管m10连接到输入电压vin，则自举电容cb的上极板电压被抬升为vdd+vin，输出晶体管m6导通以使得自举节点vboot的电压也为vdd+vin，从而使得采样晶体管m11的栅源电压稳定为vdd。

3、图1所示的栅压自举开关电路中的输出晶体管m6需要采用厚栅极电极的场效应管即厚栅管，以防被击穿，这使得自举节点vboot处的寄生电容较大，从而增大了功耗，降低了速度，假设vboot处的寄生电容为cp，则在采样阶段，寄生电容cp与采样晶体管m11的栅源电压之间的关系为：

4、

5、通过上述公式可以看出，如果寄生电容cp过大，会导致采样阶段采样晶体管m11的栅源电压严重偏离电源电压vdd。

6、因此，有待提出一种新的栅压自举开关电路、采样电路及模数转换器以解决上述问题。

技术实现思路

1、鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种栅压自举开关电路、采样电路及模数转换器，从而可以减小自举节点处的寄生电容。

2、根据本发明的一方面，提供一种栅压自举开关电路，应用于采样电路，所述栅压自举开关电路包括：输出晶体管，第二端连接自举节点；自举模块，用于根据第一时钟信号对输入电压进行自举操作，以得到自举电压，并将其提供至所述输出晶体管的第一端；脉冲控制模块，与所述输出晶体管的控制端连接，用于根据所述第一时钟信号和与所述第一时钟信号反相的第二时钟信号控制所述输出晶体管的导通和关断，其中，所述脉冲控制模块包括串联连接于电源电压和所述第一时钟信号之间的第一晶体管和第二晶体管，所述第一晶体管和第二晶体管的中间节点连接所述输出晶体管的控制端，所述第一晶体管的控制端用于接收所述第二时钟信号，所述第二晶体管的控制端用于接收相对于所述第一时钟信号延时的第三时钟信号。

3、可选地，所述脉冲控制模块还包括延时单元，用于将所述第一时钟信号延迟第一时间后输出为第三时钟信号，其中，在所述采样电路的采样阶段，所述第一时钟信号为低电平，在所述采样电路的保持阶段，所述第一时钟信号为高电平。

4、可选地，所述延时单元包括多个反相器，依次串联连接，其中，第一个反相器的输入端接收所述第一时钟信号，最后一个反相器的输出端提供所述第三时钟信号，多个电容，分别设置于相邻两个反相器的中间节点与接地端之间。

5、可选地，所述电容为可调电容，所述延时单元配置为通过调整所述电容的容值来调整所述第一时间的精度。

6、可选地，所述栅压自举开关电路还包括电荷泵模块，用于在所述保持阶段在输出节点提供第二电压，以及在所述采样阶段在所述输出节点提供第三电压，其中，所述第二电压大于所述第三电压。

7、可选地，所述电荷泵模块包括第三晶体管和第一电容，依次连接于电源电压与第四时钟信号之间；第四晶体管和第二电容，依次连接于电源电压与所述第一时钟信号之间，其中，所述第三晶体管的控制端连接所述第四晶体管的第二端，所述第四晶体管的控制端连接所述第三晶体管的第二端，所述第四晶体管与所述第二电容的中间节点为所述输出节点；所述自举模块包括第五晶体管、自举电容以及第六晶体管，依次连接于电源电压与接地端之间，所述第五晶体管的控制端接所述电荷泵模块的输出节点，所述第六晶体管的控制端连接所述第一时钟信号；

8、第七晶体管，第一端连接所述输入电压，第二端连接所述自举电容与所述第六晶体管的中间节点，控制端连接所述自举节点。

9、可选地，所述栅压自举开关电路还包括电荷放电模块，与所述自举节点连接，用于在所述保持阶段将所述自举节点下拉至接地电压，以使所述栅压自举开关电路复位；以及在所述采样阶段，将所述自举节点的电压预充至第一电压。

10、可选地，所述电荷放电模块包括第八晶体管和第九晶体管，依次连接于电源电压与所述自举节点之间，所述第八晶体管的控制端连接所述第一时钟信号，所述第九晶体管的控制端连接电源电压；第十晶体管，连接于所述第八晶体管与所述第九晶体管的中间节点与接地端之间，所述第十晶体管的控制端连接所述第一时钟信号。

11、根据本发明的第二方面，提供一种采样电路，包括如上述所述的栅压自举开关电路；采样晶体管，控制端连接所述自举节点，第一端和第二端的其中一端连接所述输入电压，另一端经采样电容接地。

12、根据本发明的第三方面，提供一种模数转换器，包括如上述所述的采样电路，用于采样模拟信号；量化电路，用于对所述采样电路采样到的信号进行量化；编码电路，用于将量化后的数字值转换为数字信号。

13、本发明提供的栅压自举开关电路、采样电路以及模数转换器，栅压自举开关电路的输出晶体管的第一端接自举模块，第二端接自举节点，控制端接脉冲控制模块。其中，脉冲控制模块包括串联连接于电源电压和第一时钟信号之间的第一晶体管和第二晶体管，第一晶体管和第二晶体管的中间节点连接输出晶体管的控制端，第一晶体管的控制端用于接收第二时钟信号，第二晶体管的控制端用于接收相对于第一时钟信号延时的第三时钟信号，以在采样电路由保持阶段切换为采样阶段时，使输出晶体管由关断状态切换为导通状态，以及在经过设定的延时时间后，使输出晶体管的控制端浮空，输出晶体管的控制端浮空后，输出晶体管的控制端电压随自举电压变化，输出晶体管不会被击穿，因此，输出晶体管可以采用薄栅管，这使得自举节点处的寄生电容减小，从而降低了功耗，加快了信号传输速度。此外，栅压自举开关电路利用第一时钟信号与第三时钟信号的延时时间和第二晶体管在采样电路由保持阶段切换为采样阶段的瞬间就拉低了输出晶体管的控制端电压，使得栅压自举开关电路的响应速度也会进一步提高。

14、在优选的实施例中，采用多个串联的反相器构成脉冲控制模块的延时单元，结构简单，且可以实现固定工艺下的最低门延迟时间。此外，在相邻两个反相器的中间节点与接地端之间设置可调电容，可以进一步调节延迟时间的精度，使其小于固定工艺下的最低门延迟时间，从而可以提高栅压自举开关电路在不同工艺角，电源电压及温度变化下的性能。