本發(fā)明涉及電容數(shù)字轉(zhuǎn)換器，特別涉及一種高精度、寬范圍的電容信號(hào)采樣電路。

背景技術(shù)：

1、電容信號(hào)采集作為電容數(shù)字轉(zhuǎn)換器(capacitance?digital?converter，cdc)中的關(guān)鍵模塊，其設(shè)計(jì)方案直接決定傳感器整體性能，因此需要仔細(xì)考慮電容信號(hào)采樣電路的設(shè)計(jì)。

2、電容信號(hào)采樣電路的本質(zhì)是需要實(shí)現(xiàn)電容的比例放大，其性能直接受限于電壓放大器的增益和擺幅。針對(duì)模擬信號(hào)采集電路，傳統(tǒng)的電壓域放大器已經(jīng)難以突破納米工藝的瓶頸，無(wú)法進(jìn)一步降低功耗，并且容易引發(fā)漏電流大、線(xiàn)性度低等現(xiàn)象。另一方面，隨著工藝進(jìn)步，晶體管尺寸和電源電壓雖然不斷下降，cmos電路的傳輸延時(shí)也相應(yīng)降低，相當(dāng)于時(shí)間分辨率不斷提高，時(shí)間域電容采集電路應(yīng)運(yùn)而生。

3、傳統(tǒng)的時(shí)間域σδ電容信號(hào)采集由電容時(shí)間轉(zhuǎn)換器、時(shí)間域積分器、時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器等關(guān)鍵模塊組成，電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜且功耗嚴(yán)重，因此需要設(shè)計(jì)一種電路結(jié)構(gòu)，來(lái)應(yīng)對(duì)上述問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種高精度、寬范圍的電容信號(hào)采樣電路，以解決背景技術(shù)中的問(wèn)題。

2、為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種高精度、寬范圍的電容信號(hào)采樣電路，

3、利用電容充放電實(shí)現(xiàn)電容到電流的轉(zhuǎn)化；通過(guò)電流鏡將放電支路復(fù)制并與電容構(gòu)成回路，將放電電流線(xiàn)性化之后，電容比例關(guān)系由電流除法器進(jìn)行換算。

4、在一種實(shí)施方式中，所述電容信號(hào)采樣電路包括第一pmos管、第二pmos管、第一nmos管、第二nmos管、第三nmos管、第四nmos管、第五nmos管、第六nmos管、第一電阻、第二電阻、第一電容、第二電容；

5、第一pmos管的源極、第二pmos管的源極均與電源電壓vcc相接；第一pmos管的柵極、第二pmos管的柵極同時(shí)相接于外部時(shí)鐘信號(hào)clk；第一pmos管的漏極、第一nmos管的漏極、第一電容的第一端相接；第二pmos管的漏極、第二nmos管的漏極、第二電容的第一端相接；

6、第一nmos管的柵極、第二nmos管的柵極同時(shí)相接于外部時(shí)鐘信號(hào)clk；第一nmos管的源極、第一電阻的第一端相接；第二nmos管的源極、第二電阻的第一端相接；第三nmos管的柵極和自身漏極、第五nmos管的柵極、第一電阻的第二端相接；第三nmos管的源極、第五nmos管的源極同時(shí)相接于地；第四nmos管的柵極和自身漏極、第六nmos管的柵極、第二電阻的第二端相接；第四nmos管的源極、第六nmos管的源極同時(shí)相接于地；

7、第五nmos管的漏極接電流除法器；第六nmos管的漏極接電流除法器。

8、在一種實(shí)施方式中，所述第二電容為可變電容，包括電容20c0、21c0、22c0、...、2nc0；每個(gè)電容分別通過(guò)一個(gè)開(kāi)關(guān)接地。

9、在一種實(shí)施方式中，所述第二電容通過(guò)數(shù)字邏輯單元控制。

10、本發(fā)明提供的一種高精度、寬范圍的電容信號(hào)采樣電路，相比于此類(lèi)傳統(tǒng)時(shí)間域電容信號(hào)采樣電路，本發(fā)明可將電路晶體管數(shù)量減少70％以上，達(dá)到電路性能和復(fù)雜度的良好折中；提出的時(shí)間域電容信號(hào)采樣電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在電路功耗、測(cè)量范圍等方面均具有優(yōu)勢(shì)。

技術(shù)特征：

1.一種高精度、寬范圍的電容信號(hào)采樣電路，其特征在于，

2.如權(quán)利要求1所述的高精度、寬范圍的電容信號(hào)采樣電路，其特征在于，所述電容信號(hào)采樣電路包括第一pmos管、第二pmos管、第一nmos管、第二nmos管、第三nmos管、第四nmos管、第五nmos管、第六nmos管、第一電阻、第二電阻、第一電容、第二電容；

3.如權(quán)利要求2所述的高精度、寬范圍的電容信號(hào)采樣電路，其特征在于，所述第二電容為可變電容，包括電容20c0、21c0、22c0、...、2nc0；每個(gè)電容分別通過(guò)一個(gè)開(kāi)關(guān)接地。

4.如權(quán)利要求2所述的高精度、寬范圍的電容信號(hào)采樣電路，其特征在于，所述第二電容通過(guò)數(shù)字邏輯單元控制。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)一種高精度、寬范圍的電容信號(hào)采樣電路，屬于電容數(shù)字轉(zhuǎn)換器領(lǐng)域。利用電容充放電實(shí)現(xiàn)電容到電流的轉(zhuǎn)化；通過(guò)電流鏡將放電支路復(fù)制并與電容構(gòu)成回路，將放電電流線(xiàn)性化之后，電容比例關(guān)系由電流除法器進(jìn)行換算。相比于此類(lèi)傳統(tǒng)時(shí)間域電容信號(hào)采樣電路，本發(fā)明可將電路晶體管數(shù)量減少70％以上，達(dá)到電路性能和復(fù)雜度的良好折中；提出的時(shí)間域電容信號(hào)采樣電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在電路功耗、測(cè)量范圍等方面均具有優(yōu)勢(shì)。

技術(shù)研發(fā)人員：黃立朝,樊華,沈泊言,丁寧,袁振中
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第五十八研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/21