全摆幅采样信号共模电压的开关电容乘二放大器

"该文提出了一种新型的开关电容乘二放大器，该放大器在组件不匹配的情况下仍能保持准确的增益为2，并且允许样本信号的共模电压达到全摆幅。该电路通过在放大阶段将两组电容交叉串联，有效地减少了寄生电容对增益精度的影响。利用电荷互补技术，提出的放大器能够显著降低电容不匹配对性能的影响。仿真结果显示，当样本信号的共模电压变化时，增益误差小于0.03%；当电容不匹配从0增加到0.2%时，增益只下降了0.00015%。所有仿真中，噪声系数和功耗都有良好的表现，证明了该设计的鲁棒性和效率。" 本文探讨的是开关电容电路中的一个重要应用——乘二放大器，尤其关注其对组件不匹配的容忍度和共模电压的处理。开关电容放大器是一种利用电容在开关状态下的充放电来实现信号放大和转换的电路，通常在模拟集成电路和数据转换器中广泛应用。传统的开关电容放大器可能会因电容不匹配导致增益精度下降，而本文提出的方案解决了这一问题。 新设计的关键在于采用两组电容交叉串联的方式，在放大阶段工作，这种结构能够平均化电容不匹配带来的影响，从而提高增益的准确性。同时，电路设计允许样本信号的共模电压达到全摆幅，这意味着在输入电压范围内，放大器都能正常工作，提高了系统的动态范围。 电荷互补技术是另一种关键创新，它通过巧妙地控制电荷的转移，可以平衡并抵消寄生电容对增益的影响，进一步增强了放大器的稳定性和精度。通过这种方式，即使在电容有一定程度的不匹配情况下，放大器的性能也能保持在非常高的水平。 仿真结果验证了上述设计的有效性。随着样本信号共模电压的变化，增益误差保持在一个极低的水平，小于0.03%，这表明了该放大器对共模电压波动的低敏感性。同时，即使电容不匹配增加到20%，增益误差也只有微小的0.00015%，显示了良好的抗不匹配能力。 此外，尽管未在摘要中详述，但可以推测，该放大器在所有仿真中都表现出了良好的噪声系数和功率效率，这是衡量一个高性能开关电容放大器的重要指标。这项工作为开关电容电路的设计提供了一个新的思路，尤其是在要求高精度和宽动态范围的应用中。