开关电流电路延迟线的设计

3 时钟馈通误差及传输误差的改善

3．1 时钟馈通误差的改善

改善时钟馈通误差可采用S2I电路。它的工作原理为：在φ1a相，Mf的栅极与基准电压Vref相连，此时Mf为Mc提供偏置电流JoMc中存储的电流为ic=I+ii。当φ1b由高电平跳变为低电平时，由于时钟馈通效应等因素造成Mc单元存储的电流中含有一个电流误差值，假设它为△ii，则Mc中存储的电流为ic=J+ii+△ii。在φ1b相期间，细存储管Mf对误差电流进行取样，由于输入电流仍然保持着输入状态，所以Mf中存储的电流为If=J+△ii。当φ1b由高电平跳变为低电平时，考虑到△ii<<J，所以可以认为Mf和Mc的漏极端子为"虚地"端，即此时Mf和Mc的漏极端电压与没有信号输入时的电压非常接近。在φ2相为高电．平期间，由φ1b的时钟馈通效应在Mf产生的误差电流为δi，则If=I+△ii+δi，由于δi是由△ii产生的，且δi<<△ii，所以输出电流io=If-Ic=-ii+δi，由于△ii已经被抵消，而δi很小，所以可以认为输出电流与输入电流相等。

3．2 传输误差的改善

传输误差产生的原因是当电路级联时，因为传输的是电流信号，要想信号完全传输到下一级，必须做到输出阻抗无穷大，但在实际中是不可能实现的，只能尽可能地增加输出阻抗。

计算出输出电阻为：

与第二代基本存储单元相比，输出电阻增大倍。结合S2I电路与调整型共源共栅结构电路的优点，构造调整型共源共栅结构S2I存储单元。

采用O．5μm CMOS工艺，level 49 CMOS模型对电路仿真，仿真参数如下：

所有NMOS衬底接地，所有PMOS衬底接电源，所有开关管宽长比均为0．5μm／O．5 μm。输入信号为振幅50μA，频率为200 kHz的正弦信号，时钟频率为5 MHz，Vref=2．4 V，VDD=5 V。表1中给出了主要晶体管仿真参数。

将原电路按照延迟线的结构连接并仿真，延迟3个时钟周期(相当于6个基本存储单元级联)，仿真结果如图l所示。

4 结语

详细分析了第二代开关电流存储单元存在的缺点，提出了改进方法，并设计了可以延迟任意时钟周期的延迟线电路，仿真结果表明，该电路具有极高的精度，从而使该电路能应用于实际当中。其Z域传输函数为，在实际应用中，该电路可作为离散时间系统的基本单元电路。

由于开关电流技术具有与标准数字CMOS工艺兼容的特点，整个电路均由MOS管构成，这一技术在以后的数模混合集成电路中将有广阔的发展前景。