高性能全差分BiCMOS采样/保持电路设计

"本文主要探讨了模拟技术中的全差分BiCMOS采样/保持(S/H)电路的设计，旨在解决传统S/H电路失真大和静态工作点不稳定的问题。通过采用0.25 μm的BiCMOS工艺，设计了一款10位高速度、高精度的全差分S/H电路，其中包含了创新性的自举开关电路和双通道开关电容共模反馈电路(CMFB)设计。" 全差分BiCMOS采样/保持电路是模拟信号处理和模数转换器(ADC)中的关键组件，直接影响着ADC的整体性能。传统的S/H电路存在失真问题，这往往由于开关导通电阻和全差分运放的共模输出电压对静态工作点的影响所致。为了解决这些问题，研究者采用先进的0.25 μm BiCMOS工艺，这种工艺结合了双极型晶体管和CMOS晶体管的优点，能够实现高速和高精度的运算。 设计中，S/H电路的结构包括自举开关和双通道开关电容共模反馈电路。自举开关设计有助于减小开关导通电阻对电路性能的影响，而双通道开关电容共模反馈电路则能有效地控制共模输出电压，从而稳定静态工作点。在采样阶段，电路利用特定的时钟信号控制开关，使得输入电压通过电容进行采样，然后在保持阶段，通过反馈机制保持电压值，确保输出端的负载得到准确驱动。 在采样过程中，CMOS开关工作在理想的线性区，采样开关管的栅-源电压(UGS)与输入电压(uI)之间存在关系，如公式(1)所示，其中UI是输入电压的幅值，fI是输入信号的频率。这种设计使得反馈系数接近1，从而提高采样精度。 整个设计的创新点在于自举开关和CMFB电路，它们不仅提高了电路的线性度和稳定性，还降低了失真。这样的S/H电路特别适用于对高速、高精度信号处理需求的场合，例如在通信系统、数据采集系统以及高性能ADC中。 总结来说，这篇文稿提供了一个高性能全差分BiCMOS S/H电路的解决方案，通过优化电路设计，克服了传统S/H电路的局限，为模拟信号到数字信号转换提供了更为精确和可靠的接口。这种设计方法对于推动模拟和数字接口技术的发展具有重要意义。