一种超低功耗动态放大器电路

本发明属于模拟集成电路，特别涉及一种超低功耗动态放大器电路。

背景技术：

1、比较器由前置运放和锁存器组成，用来连接物理世界和数字世界，因为它们执行的是模数转换器(adc)的核心操作。在各种应用中，如无处不在的传感和生物医学植入物，低功耗和低噪声adc是至关重要的。随着技术规模的缩小，adc功率效率的要求也显著提高。逐次逼近寄存器(sar)adc尤其受益于其以数字为主的架构，并实现了极低的能耗。由于比较器受到热噪声要求的限制，它成为主要消耗功耗的模块之一。

2、除了功率效率之外，对比较器提出的另一个关键要求是输入共模不敏感。在传感器节点应用中，环境干扰可能导致共模干扰。此外，sar adc中的高级开关方案也会导致共模电压变化。传统动态比较器的噪声、失调和速度，对输入共模电压有很强的依赖性，因此限制了转换分辨率并降低了系统性能。

3、综上可见，传统结构一般对输入共模变化敏感，功耗和失调存在优化空间。

技术实现思路

1、针对上述存在问题或不足，为了进一步缩减动态比较器的功耗，本发明提供了一种超低功耗动态放大器电路，采用浮动储能电容为动态运放供电，通过在浮动储能电容两端插入电阻，在保持噪声和增益基本不变的前提下进一步降低功耗，进而提高增益并减小输入共模变化对运放的影响。

2、本发明的技术方案如下：

3、一种超低功耗动态放大器电路，包括动态储能电容cr、开关s1到s4和运算放大器，其中s1和s2开关作为复位开关sr，s3和s4开关作为放大开关sa，如图1所示。

4、动态储能电容cr的上极板连接开关s1与s3的一端，下极板连接开关s2与s4的一端；开关s1的另一端连接电源电压vdd，开关s3的另一端连接电阻r1的一端，开关s2的另一端连接地电位gnd，开关s4的另一端连接电阻r2的一端。电阻r1的另一端连接运算放大器的正电源输入端vs+，电阻r2的另一端连接运算放大器的负电源输入端vs-。

5、其工作流程分为复位和放大两个工作阶段：

6、复位阶段：sr开关闭合，sa开关断开，动态储能电容cr通过sr开关被充电到vdd，电路输出端通过sr开关被复位到共模电平vcm。

7、放大阶段：sr开关断开，sa开关闭合，动态储能电容cr上的电压作为运算放大器中输入管的电源电压，r1、r2电阻进行串联分压以及减小动态储能电容cr放电电流，进一步压缩功耗。r1分压进一步降低vs+，r2分压进一步拉高vs-，使得运算放大器中输入管的过驱动电压进一步降低，减小输入参考噪声。

8、综上所述，本发明采用浮动储能电容为动态运放供电，通过在浮动储能电容两端插入电阻r1和r2，辅以复位开关sr和放大开关sa，通过放大阶段的r1和r2电阻的串联分压，压缩了运算放大器输入管的过驱动电压，提高gm/id(电流效率)的同时，额外的电阻还减小了动态储能电容cr充放电电流的大小，进一步缩减了功耗。本发明有效解决了现有动态比较器的功耗、输入共模变化不敏感不能很好兼顾的问题。

技术特征：

1.一种超低功耗动态放大器电路，其特征在于：包括动态储能电容cr、开关s1到s4和运算放大器，其中s1和s2开关作为复位开关sr，s3和s4开关作为放大开关sa；

2.如权利要求1所述超低功耗动态放大器电路，其特征在于，具体工作流程分为复位和放大两个工作阶段：

3.如权利要求1所述超低功耗动态放大器电路，其特征在于：

技术总结
本发明属于模拟集成电路技术领域，特别涉及一种超低功耗动态放大器电路。本发明采用浮动储能电容为动态运放供电，通过在浮动储能电容两端插入电阻R<subgt;1</subgt;和R<subgt;2</subgt;，辅以复位开关S<subgt;R</subgt;和放大开关S<subgt;A</subgt;，通过放大阶段的R<subgt;1</subgt;和R<subgt;2</subgt;电阻的串联分压，压缩了运算放大器输入管的过驱动电压，提高gm/iD(电流效率)的同时，额外的电阻还减小了动态储能电容C<subgt;R</subgt;充放电电流的大小，进一步缩减了功耗。本发明有效解决了现有动态比较器的功耗、输入共模变化不敏感不能很好兼顾的问题。

技术研发人员：张中,冀正光,熊帆,程明,李靖,宁宁,于奇
受保护的技术使用者：电子科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/7/9