CN205883203U

CN205883203U - 带高温漏电补偿的积分型模数转换电路

Info

Publication number: CN205883203U
Application number: CN201620738188.4U
Authority: CN
Inventors: 王波
Original assignee: Hangzhou Lanshi Microelectronics Technology Co Ltd
Current assignee: Zhejiang Johar Technology Co ltd
Priority date: 2016-07-11
Filing date: 2016-07-11
Publication date: 2017-01-11
Anticipated expiration: 2026-07-11

Abstract

本实用新型涉及电路领域，特别涉及一种带高温漏电补偿的积分型模数转换电路。本实用新型公开了一种带高温漏电补偿的积分型模数转换电路，包括两个积分电容C1、C2和开关S0、S1、S2、S5、S6、S7，组成的两个积分电路，第一个积分电路能有效收集电路在进行积分过程中的漏电信息，并在第二个积分电路中进行补偿，从而实现开关漏电抵消。本实用新型电路结构简单，易于实现，有效减小开关漏电造成的转换误差(非线性误差)，保证了其在中高温高漏电条件或低开关控制电压下的性能。

Description

带高温漏电补偿的积分型模数转换电路

技术领域

本实用新型属于电路领域，具体地涉及一种带高温漏电补偿的积分型模数转换电路。

背景技术

模数转换电路，就是把模拟信号转换成数字信号的电路。模数转换电路主要有积分型、逐次逼近型、并行比较型/串并行型、Σ-Δ调制型、电容阵列逐次比较型及压频变换型。积分型模数转换电路由于用简单电路就能获得高分辨率，且功耗低，特别适用于需要低功耗的场合，如无源RFID或NFC标签上的传感器信号的模数转换，然而，对于传统的积分型转换电路，如图1(a)和图1(b)所示，其受MOS管漏电影响严重，单独的积分电路无法保证其在高温下(根据不同工艺，125℃时可达几十匹安至纳安量级的漏电)的工作性能，如图1(a)和图1(b)所示，其充电电流为I₀-I_leak，放电电流为I_ref-I_leak，漏电造成转换误差ΔT，如图1(c)，同时MOS管漏电受工艺偏差与MOS管偏置状况影响，其直接增大转换的非线性以及片与片之间的工艺偏差，且该偏差无法单点校准，因此，传统积分型模数转换电路无法保证其在中高温条件下的性能。

发明内容

本实用新型目的在于为解决上述问题而提供一种电路结构简单，易于实现，能减小开关漏电造成的转换误差的积分型模数转换电路。

为此，本实用新型公开了一种带高温漏电补偿的积分型模数转换电路，包括两个积分电容C1、C2和转换开关S0、S1、S2、S5、S6、S7，所述转换开关S0的第一端依次串联转换开关S1、S5和S7接地，同时依次串联转换开关S2、S6和S7接地，所述转换开关S0的第二端电源VDD，所述转换开关S0和电源VDD之间接入信号电流I₀，在转换开关S7和地之间接入基准电流I_ref，所述积分电容C1接在转换开关S1和S5之间的节点与地之间，所述积分电容C2接在转换开关S2和S6之间的节点与地之间，所述转换开关S1、S2、S5和S6的漏电大小相同或基本相同，所述转换开关S0、S1、S2、S5、S6和S7的控制端与控制器连接，所述控制器首先控制转换开关S0、S1、S6导通一固定时间Tr，其它转换开关断开对积分电容C1进行充电，接着控制转换开关S2、S5、S7导通，其它转换开关断开对积分电容C1进行放电至一固定电压V₀，然后控制转换开关S0、S2、S5导通固定时间Tr，其它转换开关断开对积分电容C2进行充电，最后控制转换开关S1、S6、S7导通，其它转换开关断开对积分电容C2进行放电至固定电压V₀。

进一步的，所述转换开关S0为CMOS传输门或MOS管，所述转换开关S7为CMOS传输门或MOS管。

进一步的，所述转换开关S1、S2、S5和S6均为CMOS传输门或MOS管。

进一步的，所述转换开关S1、S2、S5和S6为相同规格的CMOS传输门或MOS管。

本实用新型的有益技术效果：

本实用新型在传统积分型转换电路基础上做了漏电优化，且电路读取采用全比例形式。同时，为了减小控制开关漏电造成的转换误差，用一个额外电容存储由于模数转换器(DAC，用传输门实现)的漏电造成的另一路积分电容的信号损失，保证了电路在中高温高漏电条件下的性能，且电路结构简单，易于实现。

附图说明

图1a为传统积分型转换电路与其充电时漏电影响示意图；

图1b为传统积分型转换电路与其放电时漏电影响示意图；

图1c为传统积分型转换电路的漏电造成转换误差示意图；

图2a为本实用新型实施例的电路及电容C1充电时的漏电示意图；

图2b为本实用新型实施例的电路及电容C1放电时的漏电示意图；

图2c为本实用新型实施例的电路及电容C2充电时的漏电示意图；

图2d为本实用新型实施例的电路及电容C2放电时的漏电示意图；

图3为本实用新型实施例的漏电补偿示意图。

具体实施方式

现结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。

如图2a-2d所示，本实用新型公开了一种带高温漏电补偿的积分型模数转换电路，包括两个积分电容C1、C2和转换开关S0、S1、S2、S5、S6、S7，所述转换开关S0的第一端依次串联转换开关S1、S5和S7接地，同时依次串联转换开关S2、S6和S7接地，所述转换开关S0的第二端接电源VDD，所述转换开关S0和电源VDD之间接入信号电流I₀，在转换开关S7和地之间接入基准电流I_ref，所述积分电容C1接在转换开关S1和S5之间的节点与地之间，所述积分电容C2接在转换开关S2和S6之间的节点与地之间，所述转换开关S1、S2、S5和S6的漏电大小相同或基本相同，所述转换开关S0、S1、S2、S5、S6和S7的控制端与控制器(图中未示出)连接，所述控制器首先控制转换开关S0、S1、S6导通一固定时间Tr，其它转换开关断开对积分电容C1进行充电，如图2a所示，接着控制转换开关S2、S5、S7导通，其它转换开关断开对积分电容C1进行放电至一固定电压V₀，如图2b所示，然后控制转换开关S0、S2、S5导通固定时间Tr，其它转换开关断开对积分电容C2进行充电，图2c所示，最后控制转换开关S1、S6、S7导通，其它转换开关断开对积分电容C2进行放电至固定电压V₀，图2d所示。

本具体实施例中，转换开关S0、S1、S2、S5、S6和S7均为CMOS传输门，且优选为相同规格的，以保证漏电大小尽量相同。当然，在其它实施例中，转换开关S0、S1、S2、S5、S6和S7也可以均为MOS管，或转换开关S0、S1、S2、S5、S6和S7有的是CMOS传输门，有的是MOS管，只要使转换开关S1、S2、S5和S6的漏电大小相同或基本相同就可以。

工作过程：电路工作之初，积分电容C1、C2被重置到固定电压V₀；然后CMOS传输门S0、S1闭合，信号电流I₀对积分电容C1充电固定时间Tr，CMOS传输门S6闭合，积分电容C2收集CMOS传输门S2、S5的漏电I_leak1和I_leak2，由于CMOS传输门S2、S5的漏电效应，积分电容C1并非在理想条件下充电，在固定时间Tr内，C1的充电电压较理想情况小ΔV1(ΔV1＝i₁₁*Tr，i₁₁＝I_leak1+I_leak2)，如图3所示(图中实线为理想充放电情况，虚线为本实施例充放电的实际情况)；接着CMOS传输门S5、S7闭合，基准电流I_ref对积分电容C1放电至固定电压V₀，CMOS传输门S5闭合，积分电容C2收集CMOS传输门S1、S6的漏电I_leak3和I_leak4，由于CMOS传输门S1、S6的漏电效应，积分电容C1并非在理想条件下放电，其放电电流为I_ref+i₁₂，i₁₂＝I_leak3+I_leak4，因此其放电时间T₁比理想放电时间T₀小，存在转换误差。在积分电容C1充放电时的漏电效应被积分电容C2收集，并产生一误差电压ΔV1+ΔV2＝(i₁₁*Tr+i₁₂*T1)/C2；在对积分电容C2进行充电Tr时间后，由于CMOS传输门S1、S6的漏电效应，积分电容C2并非在理想条件下充电，其充电电流为I₀+i₁₃，i₁₃＝I_leak5+I_leak6，如图2c所示，其中，i₁₃等于或约等于i₁₁，所以积分电容C2上的电压为V2＝V_ideal+ΔV2(V_ideal＝I₀*Tr)，如图3所示，在积分电容C2放电阶段，由于CMOS传输门S2、S5的漏电效应，积分电容C2并非在理想条件下放电，其放电电流为I_ref+i₁₄，i₁₄＝I_leak7+I_leak8，如图2d所示，其中，i₁₄等于或约等于i₁₂，所以，积分电容C2放电到固定电压V₀的时间为T2＝(V_ideal+ΔV2)/(I_ref+i₁₂)≈V_ideal/I_ref*(1+ΔV2/V_ideal-i₁₂/I_ref)；由于ΔV2/V_ideal＝i₁₂/I_ref，T2≈T0，其中T0为在理想条件下的放电时间，即沟道漏电影响得以消除，如图3所示。对于MOS管，在低漏极偏置情况下，沟道漏电为主要漏电来源。衬底漏电成为该转换电路的主要漏电造成的误差，其在低电压偏置情况下较小。

后续将积分电容C2的放电信号转换为PW脉宽信号，其脉冲上升沿为在积分电容C2充电固定时间Tr后触发，其脉冲下降沿为当该电容放电到固定电压V₀后触发，其脉宽即为该电容的放电时间，用计数器度量该脉宽后，即可输出数字信号，完成模数转换。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本实用新型，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本实用新型做出各种变化，均为本实用新型的保护范围。

Claims

1.带高温漏电补偿的积分型模数转换电路，其特征在于：包括两个积分电容C1、C2和转换开关S0、S1、S2、S5、S6、S7，所述转换开关S0的第一端依次串联转换开关S1、S5和S7接地，同时依次串联转换开关S2、S6和S7接地，所述转换开关S0的第二端电源VDD，所述转换开关S0和电源VDD之间接入信号电流I₀，在转换开关S7和地之间接入基准电流I_ref，所述积分电容C1接在转换开关S1和S5之间的节点与地之间，所述积分电容C2接在转换开关S2和S6之间的节点与地之间，所述转换开关S1、S2、S5和S6的漏电大小相同或基本相同，所述转换开关S0、S1、S2、S5、S6和S7的控制端与控制器连接，所述控制器首先控制转换开关S0、S1、S6导通一固定时间Tr，其它转换开关断开对积分电容C1进行充电，接着控制转换开关S2、S5、S7导通，其它转换开关断开对积分电容C1进行放电至一固定电压V₀，然后控制转换开关S0、S2、S5导通固定时间Tr，其它转换开关断开对积分电容C2进行充电，最后控制转换开关S1、S6、S7导通，其它转换开关断开对积分电容C2进行放电至固定电压V₀。

2.根据权利要求1所述的带高温漏电补偿的积分型模数转换电路，其特征在于：所述转换开关S0为CMOS传输门或MOS管，所述转换开关S7为CMOS传输门或MOS管。

3.根据权利要求1所述的带高温漏电补偿的积分型模数转换电路，其特征在于：所述转换开关S1、S2、S5和S6均为CMOS传输门或MOS管。

4.根据权利要求3所述的带高温漏电补偿的积分型模数转换电路，其特征在于：所述转换开关S1、S2、S5和S6为相同规格的CMOS传输门或MOS管。