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《共源_共栅组态s_2i电流存储单元及其性能》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、第23卷第10期半导体学报Vol.23,No.102002年10月CHINESEJOURNALOFSEMICONDUCTORSOct.,20022共源2共栅组态SI电流存储单元及其性能李拥平石寅(中国科学院半导体研究所,北京100083)222摘要:针对原型SI开关电流存储单元性能上的一些弱点,提出了共源2共栅组态的SI电流存储单元(简称CSI)22新结构,使其关键速度与精度性能得到较好的改善.相同器件尺寸下的SI与CSI单元电路相比,后者速度性能提2高了116倍,两种电路结构同样应用于延迟单元和双采样双线性积分器功能部件的HSPICE仿真表明:CSI方式组成的延迟单元的精度提高了5
2、倍,双采样双线性积分器的三次谐波减少了15dB.2关键词:开关电流(SI);SI存储单元;精度EEACC:1130;1205;2570D中图分类号:TN432文献标识码:A文章编号:025324177(2002)10211062062HSPICE仿真表明:CSI方式组成的延迟单元的精度1引言提高了5倍,双采样双线性积分器的三次谐波减少了15dB.[1]开关电流(SI)技术是一种电流模式的模拟取样数据信号处理技术.SI电路不需要线性浮置电2S2I电流存储单元分析容,与标准数字CMOS工艺制作兼容,同时它兼有高速、宽带、低电压工作等优点,自80年代中期问世以2211SI电流存储单元简介来
3、,引起了国内外相关学者的高度关注,并得到了较快发展.SI技术是继开关电容技术之后的一种新的21993年,Hughes和Moulding提出了SI电流存模拟取样数据信号处理技术,同时也是数字/模拟混[5]2储单元思想.电路在时钟的支配下,SI采用粗存合集成VLSI实现的一个重要发展方向.但是,原型输入取样和细存误差电流取样的两步法来存储电SI电路受到器件制作失配误差、输出2输入电导比误2流.原型SI电流存储单元电路结构和时钟波形如差及电荷注入误差等不利因素的影响,使其实际应图1所示.用面较窄.近十年,国际上的研究已出现了许多提高在φ1a期间,粗存储器MC对输入取样,而细存[2～4]开关
4、电流电路性能的措施,其中,两步法开关电储器MF提供偏置电流J,当φ1a由高变为低时,MC2[5]流存储单元(SI),结构简单,且减少了原型SI电中存入了电流J+ii+Δii,其中Δii是由时钟馈通路的多种误差,受到了研究人员的青睐.效应等因素产生的误差电流.在φ1b期间,细存储器2然而,原型的SI电流存储单元电路,在诸如速MF对输入和被存储的误差取样,存入电流为J+2度、精度等方面,性能尚不太理想.本文从原型SIΔii.在φ2期间,MF打开,在MF中产生由φ1b开关馈电流存储单元电路结构出发,分析这些性能不理想通产生的误差电流δi,即IF=J+Δii+δi,其中δin2的成因,提出了
5、一种共源2共栅组态的SI电流存储Δii,两个存储器之间的电流差形成输出电流,由于2单元(以下简称CSI电流存储单元)新结构,使其性误差已被减去,对于一阶近似,可认为输出电流与输22能得到了较大的改善.相同器件尺寸下SI与CSI入电流相同.由于存储器MF只处理误差电流,单元的单元电路相比,后者速度提高了116倍,两者同样在其输入端产生有效的“虚地”,因此该存储单元同应用于延迟单元和双采样双线性积分器功能部件的时减小了电导误差和与信号有关的电荷注入误差.2002201229收到○c2002中国电子学会210期李拥平等:共源2共栅组态SI电流存储单元及其性能11072图1SI电流存储单元电
6、路结构和时钟波形2Fig.1SImemorycellandclockingscheme电流存储单元漏源电压,其变化将对开关电流的存22.2原型SI电流存储单元的弱势特性分析[6]储精度产生较大的附加影响.影响之一,漏源电压2原型SI电流存储单元结构简单,能消除SI结的变化将通过寄生的栅漏覆盖电容耦合致使存储器构的多种误差,但也存在一些不足.的栅源电压也发生变化,产生的栅源误差电压近似2(1)考虑它的速度特性.原型SI电流存储单元为:的最大取样频率完全依赖于细存储器达到稳定值的CgdΔV=(Vi-Vo)(3)时间,在φ1b期间,考虑到开关电阻很小且漏2源电容Cgs比栅2源电容小得多,那
7、么电流储存单元MF的小信其中Vi和Vo分别为输出和输入状态下的漏源电号等效电路就可以简化为图2所示的模型.压.这个误差电压将产生相应的误差电流而影响电路工作精度.影响之二,可从沟道长度调制效应引起对应的漏源电导Gds表达式中看出,ΔIGdsVi-Vo=(Vi-Vo)=(4)IIVE其中Early电压VE为几十伏的量级,因而Vi-Vo的几百毫伏跳变将产生大于1%的误差,将影响电路工作精度.图2MF的小信号等效电路Fig.2SmallACsignalequiv
