1.5.4. Инвертирующий переключаемый конденсатор с задержкой,

не чувствительный к паразитным емкостям

На рис. 1.12 представлена концепция переключаемого конденсатора, также не чувствительного к паразитным емкостям, но, во-первых, инвертирующего знак заряда, пришедшего в его левую обкладку при подключении к входному сигналу и, во-вторых, с задержкой. Пусть для определенности .

Рис. 1.13. Инвертирующий переключаемый конденсатор с задержкой, нечувствительный к паразитным емкостям.

Конфигурация цепей на рис. 1.13 идентична конфигурации на рис. 1.11 для неинвертирующего ПК без задержки. Различие состоит во взаимном обмене тактовыми сигналами между ключами Sw1 и Sw3.

Перед тем, как приступить к анализу инвертирующего ПК на рис. 1.13, напоминаем, что в целях упрощения анализа ключи предполагаются идеальными. Идеальность ключей заключается не только в отсутствии их сопротивления в замкнутом состоянии и в полном разрыве цепи в разомкнутом состоянии. Предположим теперь, что при размыкании ключа отсутствует паразитная инжекция заряда инверсионного слоя канала МДП транзистора (см. описания аналоговых ключей в главах II и VI). Для появления тока в МДП транзисторе под затвором требуется индуцировать инверсионный зарядовый слой, а для прекращения тока требуется, чтобы эти заряды из канала исчезли. Исчезать же («инжектироваться») из канала они могут практически только в диффузионные области стока и истока МДП ключа, изменяя заряды узлов, к которым присоединены эти сток и исток и, соответственно, изменяя потенциалы этих узлов. В подавляющем множестве случаев эффект изменения потенциалов узлов, оставшихся плавающими после размыкания ключа, является вредным, т.е. паразитным. Причиной такого утверждения является зависимость заряда инжекции от величины аналогового сигнала на входе ключа, что приводит к нелинейности цепи на базе ПК. Ниже, в главе VI, описываются методы уменьшения (к сожалению – не устранения, поскольку последнее невозможно) нежелательных последствий от паразитной инжекции.

Ниже описывается последовательность событий в схеме на рис. 1.13.

(А) Такт слежения за входным сигналом от до. Состояние тактовых сигналов при этом: Ф₂ =1 и Ф₁ =0.

Ключи, Sw3 и Sw4 замкнуты, а ключи и Sw2 – разомкнуты. При этом конденсатор заряжается, т.е. потенциал левой обкладки равен входному в момент времени , а правой – равен нулевому потенциалу аналоговой земли. В моментразмыкания ключейSw1 и Sw4 верхняя обкладка переключаемого конденсатора заряжена положительным зарядом

(1.43)

Этот момент называют моментом выборки, поскольку на конденсаторе после момента времени хранится заряд , однозначно соответствующий входному потенциалу в этот момент.

(В) Рабочий такт от до. Состояние тактовых сигналов: Ф₁ =1 и Ф₂ =0, т.е. ключи, Sw3 и Sw2 замкнуты, а ключи Sw1 и Sw4 – разомкнуты.

Если, как для определенности условлено выше, , то в этот промежуток времени левая обкладка переключаемого конденсатораразряжается до нуля, т.е. изменение потенциала на этой обкладке имеетотрицательный знак , и, очевидно, по абсолютной величине равно входному потенциалу . Соответственно, в левую обкладку конденсаторавходитотрицательный заряд, по абсолютной величине равный положительному заряду . Такой же отрицательный заряд «выталкивается» через ключSw2 в источник :

(1.44)

Как очевидно из (1.44), рассматриваемый конденсатор, представленный на рис. 1.13, является инвертирующим и с задержкой.

Что касается паразитных емкостей, то все, что о них было изложено в разделе о не инвертирующем ПК без задержки, от этих емкостей не зависящем, справедливо и для рассматриваемого инвертирующего ПК с задержкой.