一种新型高线性度采样开关的设计

采样时的非理想效应如电荷注入等可等效看作是输入信号的共模噪声，会严重地影响采样的线性度，因此采用输入输出全差分结构来抑制。为达到一定的增益要求，可采用电流源负载，但需要单独的偏置电路产生偏置电压，增加了复杂性。MOS二极管连接形式的负载对增益和运放带宽的影响比较折中，因此可用作负载。由小信号等效分析可得，该运放的增益由式(4)给出。

其中，gM1，gM3和gM4分别对应输入管M1和负载管M3和M4的跨导参数。由传统运放理论可知：要增加增益需增大输入对管的跨导，但由于电压型运放的增益带宽积为固定常数，因此一味地增加输入管跨导会导致带宽变小，从而影响速度。由式(4)可知，设计中只要gM3与gM4差值较小，gM1不需要过大，运放就可达到较高的增益，故设计中可采用较小的晶体管来抑制增益带宽积为固定值的不利影响，同时较小的晶体管尺寸可以有效降低其寄生电容效应，从而减小输入寄生电容对采样速度和精度的影响。
非理想情况下，由于工艺偏差等因素造成比较器随机产生一定的失调电压，会影响比较器可比较的最小精度。从统计学角度分析，其服从均值为零的高斯分布，比较器的失调电压近似为

其中，为输入管的失调方差；为负载管的失调方差；AVTN，AVTP和AWLN，AWLP分别是与具体工艺相关的阈值电压失调因子和尺寸失调因子，在特定工艺下为常数，随着工艺制程的进步，其值随之减小。由式(6)可知，比较器的失调与晶体管的尺寸成反比，因此为了较小的失调，应适度地增加晶体管尺寸，但同时会导致寄生效益增加，故需折衷考虑。