一种用于探测前端的积分放大电路制造技术

本发明专利技术公开了一种用于探测前端的积分放大电路，包括放大器、开关(1、2、3、4、5、6、25、26、27、10、11)、开关(32、22、23、24)和电容(7、8、9)；电容(7、8、9)分别与开关(25、26、27)连接，开关(25、26、27)短接一起；开关(6、5、4)分别与开关(22、23、24)连接到地VSS；开关(25、26、27)短接的端口分别与开关10和放大器输出端口连接；开关10与VREFB连接，放大器输出端口与开关11连接，开关11后端连接积分器输出；放大器的正级与VREFA连接；放大器正负级输入端通过开关3连接。

An Integral Amplifier Circuit for Detecting Front End

The invention discloses an integral amplifier circuit for detecting the front end, which comprises an amplifier, a switch (1, 2, 3, 4, 5, 6, 25, 26, 27, 10, 11), a switch (32, 22, 23, 24) and a capacitor (7, 8, 9) connected with a switch (25, 26, 27), a switch (25, 26, 27), a switch (6, 5, 4) connected to a ground VSS respectively. (25, 26, 27) Short ports are connected with switch 10 and amplifier output port respectively; switch 10 is connected with VREFB, amplifier output port is connected with switch 11, and back end of switch 11 is connected with integrator output; amplifier positive stage is connected with VREFA; amplifier positive and negative stage input terminal is connected with switch 3.

【技术实现步骤摘要】
一种用于探测前端的积分放大电路
本专利技术涉及积分器电路领域，特别是涉及一种用于探测前端的积分放大电路。
技术介绍
XRAY等高灵敏探测器前端电路功能主要应用前端高精度积分器电路对微小信号进行采集，积分放大，转变为电压信号进行后续处理。采样电流从PA到NA级不等，因此在前端电路中，积分器自身的漏电将直接影响探测器的精度。当前国内高灵敏度电流型探测器芯片基本没有，主要依赖于国外的芯片。主要技术瓶颈在于工艺技术，高精度快速ADC技术等。本次专利技术电路技术是针对工艺的缺陷，利用电路结构来最大程度减小积分器漏电对这个探测器精度的影响。图1是传统的积分器电路结构，主要组成包括一个放大器，不同容值的电容阵列和开关电路。其中7，8，9为三个不同大小的电容，主要功能是改变积分器的工作量程，以适应不同大小的积分电流。实际工作中，7，8，9电容通过6，5，4开关控制，可以任何组合接入整个积分器电路中。图1电路中，积分器电流通路主要从VIN输入，经过1，2开关，再并行经过4，5，6开关电路，再并行经过7，8，9电容，最后并行三条路径短接到放大器输出18。积分电流通路中，会引起不确定性漏电流主要发生在通路的开关上面，开关结构是由P/N型MOS管组成的。其中4，5，6开关尤其重要，本申请就是针对这三个开关进行低漏电流设计的。传统的积分器电路，低漏电流设计一般首要考虑工艺，利用工艺技术来减小漏电流。其次是通过减小通路的器件，以此来减小通路器件的漏电。由于工艺在一些情况下，是无法保证的，例如对面积，对功耗，成本，现有工艺技术等因素，限制了一些特殊工艺的使用。而减小通路器件，例如电容开关阵列上面的开关4，5，6，这样可以有效解决开关漏电，但是限制了积分器的应用范围，量程太小，不适合大动态范围输入的应用场合。参考图1，图1的工作原理如下，积分器首先进行复位，开关1，3，10闭合，开关2，11断开，使输入vin与VREFA短接，20，21端口短接VREFA，输出18与VREFB短接。复位操作后，1，3，10开关断开，2开关闭合。这时VIN端微小的电流经过开关1，2，4对电容9进行充电(假设此时选择电容9通道对应的量程，即开关4闭合，开关5，6断开，同理如果选择8，9电容量程，通过控制把开关4，5闭合，开关6断开)，由于放大器负反馈的作用，20，21两端口虚短接，即20端口电压近似等与21端口电压VREFA不变。电容极板电荷守恒，使得放大器输出电压18从VREFB开始逐渐降低，降低的变化速率与输入电流和电容9相关。输入电流越大，电容不变，输出电压18下降速度越快，反之越慢。同样在输入电流不变，电容9越大，输出电压18变化越小，反之变化越大。参考图1，从上面工作原理可知，当开关4，5，6引入不确定漏电流，就会造成输出电压不准，引起误差。4，5，6开关漏电流不确定性是由于输出电压18是随着积分时间变化的，如果只有电容9接入，电容7，8不接入，此时开关4是闭合的，开关5，6是断开的。当18电压变化时，由于开关5，6断开，15，16节点的电压会跟着18节点电压变化。开关5，6电路一般是由N型MOS，P型MOS或者P/N对MOS组成的开关。15，16节点电压的改变引起MOS管源级或者漏级电压变化，导致衬底与源漏压差变化，从而使MOS管源级或者漏级有微小电流流入或者流出，对电容7，8进行充放电，引起输出电压变化。
技术实现思路
本专利技术主要解决的技术问题是提供一种用于探测前端的积分放大电路，能够在积分通路中，减小漏电电流，使开关两端电压不会受到运放输出电压的变化影响而导致开关误打开状态。为解决上述技术问题，本专利技术采用的一个技术方案是：提供一种用于探测前端的积分放大电路，包括：放大器、开关(K1、K2、K3、K4、K5、K6、K25、K26、K27、K10、K11)、开关(S32、S22、S23、S24)和电容(C7、C8、C9)；输入信号vin与开关K1前端连接，开关K1的后端与开关S32连接到VREFA，同时开关K1的后端与开关K2前端连接，开关K2后端与放大器负级连接；开关K2与放大器连接的端口并行于开关(K6、K5、K4)的前端连接，开关(K6、K5、K4)后端分别与电容(C7、C8、C9)前端连接，电容(C7、C8、C9)后端分别与开关(K25、K26、K27)的前端连接，开关(K25、K26、K27)后端短接一起；开关(K6、K5、K4)后端分别与开关(S22、S23、S24)连接到地VSS或者VREFA；开关(K25、K26、K27)后端短接的端口分别与开关K10的前端和放大器输出端口连接；开关K10后端与VREFB连接，放大器输出端口与开关K11前端连接，开关K11后端连接积分器输出；放大器的正级与VREFA连接；放大器正负级输入端通过开关K3连接起来。进一步，所述开关(S32、S22、S23、S24)由N型MOS管构成；开关(S32、S22、S23、S24)的栅极控制电压由外部控制，其中开关S32用于复位，开关(S22、S23、S24)用于不同电容阵列的选择，以确定积分器量程。进一步，所述VREFA与VREFB与VSS可以同等电位或不同电位，根据实际电路情况确定。本专利技术的有益效果是：本专利技术在传统的积分电路上增加了开关22，23，24，25，26，27。当积分器正常工作时，输出端18/17的电压随着时间会一直变化的，或者在不同时间保持不同的恒定电压，该电压会耦合到积分通道开关源级/漏级，造成开关源漏具有一定的压差，源漏与衬底有一定的压差，使得开关内部形成一定的电流。另外传统结构中，开关与电容之间连接16，15，14电压跟随着运放输出18电压的变化(开关6，5，4断开情况下)。而16，15，14的初始电压受工艺影响，电压不确定，因此当初始电压比较低时，16，15，14电压跟运放输出18电压变化幅度大时，会使得开关6，5，4导通，电路功能出错。本专利技术目的在于使运放输出18/17电压变化或者恒定一个电压时，使其电容阵列开关两端的电压保持相等，这样源漏和源/漏到衬底之间没有压降，从而减小了开关的内部电流。同时将16，15，14的电位在之前开关关断情况下，电位被钳制，不受运放输出18的电压影响。附图说明图1是传统的积分器电路示意图；图2是本专利技术一种用于探测前端的积分放大电路的示意图；图3是本专利技术一种用于探测前端的积分放大电路中开关电路结构示意图；图4是不同电容阵列开关积分电路形式的示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的较佳实施例进行详细阐述，以使本专利技术的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本专利技术的保护范围做出更为清楚明确的界定。请参阅图2至图4，本专利技术实施例包括：一种用于探测前端的积分放大电路，包括：放大器电路31，开关电路1，2，3，4，5，6，25，26，27，10，11和电容阵列7，8，9。输入信号vin与开关1连接，开关1的另外一端12与开关32连接到VREFA，同时12与开关2一端连接，开关2另外一端线20与放大器31负级连接。端口20并行于开关6，5，4一端连接，开关6，5，4另外一端线16，15，14分别与电容7，8，9一端连接，电容7，8，9剩余一边端口又分别与开关25，26，27连接，开关25，26，27剩余一边本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于探测前端的积分放大电路，其特征在于，包括：放大器、开关(K1、K2、K3、K4、K5、K6、K25、K26、K27、K10、K11)、开关(S32、S22、S23、S24)和电容(C7、C8、C9)；输入信号vin与开关K1前端连接，开关K1的后端与开关S32连接到VREFA，同时开关K1的后端与开关K2前端连接，开关K2后端与放大器负级连接；开关K2与放大器连接的端口并行于开关(K6、K5、K4)的前端连接，开关(K6、K5、K4)后端分别与电容(C7、C8、C9)前端连接，电容(C7、C8、C9)后端分别与开关(K25、K26、K27)的前端连接，开关(K25、K26、K27)后端短接一起；开关(K6、K5、K4)后端分别与开关(S22、S23、S24)连接到地VSS或者VREFA；开关(K25、K26、K27)后端短接的端口分别与开关K10的前端和放大器输出端口连接；开关K10后端与VREFB连接，放大器输出端口与开关K11前端连接，开关K11后端连接积分器输出；放大器的正级与VREFA连接；放大器正负级输入端通过开关K3连接起来。

【技术特征摘要】
1.一种用于探测前端的积分放大电路，其特征在于，包括：放大器、开关(K1、K2、K3、K4、K5、K6、K25、K26、K27、K10、K11)、开关(S32、S22、S23、S24)和电容(C7、C8、C9)；输入信号vin与开关K1前端连接，开关K1的后端与开关S32连接到VREFA，同时开关K1的后端与开关K2前端连接，开关K2后端与放大器负级连接；开关K2与放大器连接的端口并行于开关(K6、K5、K4)的前端连接，开关(K6、K5、K4)后端分别与电容(C7、C8、C9)前端连接，电容(C7、C8、C9)后端分别与开关(K25、K26、K27)的前端连接，开关(K25、K26、K27)后端短接一起；开关(K6、K5、K4)后端分别与开关(S22、S23、S24)连接到地VS...

【专利技术属性】
技术研发人员：许新星，
申请(专利权)人：江苏尚飞光电科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32