一种连续时间sigma-delta模数转换器电阻电容时间常数的校准电路制造技术

本发明专利技术公开了一种连续时间sigma

【技术实现步骤摘要】
一种连续时间sigma
‑
delta模数转换器电阻电容时间常数的校准电路


[0001]本专利技术涉及集成电路
，具体为一种连续时间sigma
‑
delta模数转换器电阻电容时间常数的校准电路。

技术介绍

[0002]在连续时间sigma
‑
delta模数转换器中使用了连续时间积分器，积分器的系数由RC时间常数决定。由于集成电路制造过程中RC时间常数不能精确控制，造成积分器系数偏离设计值，从而造成连续时间sigma
‑
delta模数转换器不能正常工作。因此在使用连续时间sigma
‑
delta模数转换器工作之前需要将积分器的RC时间常数校准到设计值。常用的办法是通过调节可变电阻或者可变电容的大小，使得RC时间常数达到目标值。
[0003]常用的RC时间常数校准方法如图3所示，固定电流流过电阻，得到参考电压Vref=I*R。通过一个开关将电容放电到零，然后用电流I给电容充电，充电时间固定为T。当电容充电结束时的电压为Vcap=I*T/C将Vref和Vcap输入到比较器的差分输入端进行比较，若Vcap>Vref，比较器输出为1，则RC<T；增大C的值，直至Vcap刚好等于Vref，比较器输出为0，此时RC=T。
[0004]这种校准电路存在几个问题会影响校准的精度，第一，在于流过电阻和电容的固定电流比例可能会偏离理想值1，造成误差；第二，电容上的寄生电容也会对校准精度造成影响，亟待消除固定电流之间的差异对校准精度的影响以及消除寄生电容对校准精度的影响，因此我们需要提出一种连续时间sigma
‑
delta模数转换器电阻电容时间常数的校准电路。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种连续时间sigma
‑
delta模数转换器电阻电容时间常数的校准电路，通过增加两个反馈电阻，将积分器变成放大器实现对电容精确充电；使用全差分电路实现的积分器，对全差分积分器的电容进行放电，消除寄生电容的影响；可以通过增大放电电阻来提高RC时间常数，提高计数精度，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种连续时间sigma
‑
delta模数转换器电阻电容时间常数的校准电路，包括：电阻R，所述电阻R包括电阻Ra和电阻Rb；运放OPA，所述运放OPA和电阻Ra及电容C构成连续时间积分器，所述Ra和电阻Rb及运放OPA组成差分放大器；比较器，所述比较器的两个输入端连接在运放OPA的输出端vop和von，及连接在所述比较器输出端的计数器。
[0007]优选的，所述运放OPA的输入端vip与OPA输出端vop之间和运放OPA的运放输入端vin与OPA输出端von之间均并联设置有电阻Rb和电容C；
所述电阻Rb的两端均连接有开关sw1，在P1相位，sw1闭合；在P2相位sw1 断开。
[0008]优选的，所述电阻Ra包括：两组Ra1和两组Ra2；其中，所述Ra1的一端连接开关sw1，两组所述开关sw1的一端分别连接在运放OPA的运放输入端vip与运放输入端vin上，两组所述Ra1的另一端分别连接有vdd和gnd；所述Ra2的一端连接有开关sw2，所述开关sw2的另一端连接在运放OPA的输入端vip和vin上，在P1相位，sw2断开；在P2相位sw2闭合。两组所述Ra2的另一端也分别连接有vdd和gnd。
[0009]优选的，所述电容的两端分别连接有寄生电容C
pb
和C
pt
，所述C
pb
和C
pt
的一端均接地。
[0010]优选的，还包括电容C的校准方法，包括如下步骤：S1、在P1相位，电阻Ra1和Rb以及电容C连接到电路中，电阻Ra1和Rb以及运放OPA组成了差分放大器，差分输出Vop
‑
Von=Rb/Ra1(vdd
‑
gnd),在输出Vop和Von建立完成后，电容C被充电，电容C的电荷为Q=C*(Vop
‑
Von)=C*Rb/Ra1*(vdd
‑
gnd)；当差分输入为(vdd
‑
gnd)时，确保Rb<Ra1，使OPA输出电压不超过电源电压；S2、在P2相位，电阻Rb从电路中断开，电阻Ra1也从电路中断开，电容上的电荷通过电阻Ra2放电，电阻Ra2的阻值大于Ra1的阻值，放电时间长，可以减小计数器的误差，由于全差分运放的输入为高阻，且运放工作时会将运放输入端vip和运放输入端vin钳位为vdd/2，电容C中的电荷只能通过电阻Ra2泄放。
[0011]优选的，在S1中：在P1相位，比较器的输入端vop和von充电到vop=vdd/2+0.5*Rb/Ra1(vdd
‑
gnd),von=vdd/2
‑
0.5*Rb/Ra1(vdd
‑
gnd)。
[0012]优选的，在S2中：在P2相位，电容C上的电荷通过电阻Ra2放电，放电电流固定为I=vdd/Ra2；比较器的输入端vop和von线性变化，当vop<von时，比较器输出vcmp翻转，从P2的上升沿到比较器vcmp的上升沿即为电容电阻的放电时间T
RC
，通过Q=CV=I*T
RC
，计算出T
RC
=Rb/Ra1*Ra2*C。
[0013]优选的，在S2中：所述计数器包括计数器时钟，所述计数器时钟设为精确时钟ck_ref，所述精确时钟ck_ref用于计算电容电阻的放电时间TRC的时长。
[0014]优选的，所述精确时钟ck_ref在P2的上升沿开始计数；所述精确时钟ck_ref在比较器vcmp的上升沿停止计数，计数值为N=T
RC
/T
ck_ref
；当计数值大于目标值，减小可变电容C；若计数值小于目标值，增大可变电容C，直到计数值与目标值相等；其中，目标值为电阻R与电容C的乘积。
[0015]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1、本专利技术可以避免传统校准方法里电流镜的比例误差，且可以避免电容C的寄生电容导致的误差，对电容充电用的是差分放大器，电容充电电压只和Rb和Ra1的比例相关，在集成电路制造过程中，虽然不能精确控制电阻或者电容的绝对值，但是相同尺寸的电阻和电容比例可以控制的很精确，因此电容的充电电压可以控制的很精确。
[0016]2、本专利技术由于积分电容跨接在运放输入和输出端，因此电容上存储的电荷仅和跨接电容大小相关，与寄生电容无关，这就避免了寄生电容对校准精度的误差影响。
[0017]3、本专利技术通过增大放电电阻，即使用Ra2放电（Ra2>Ra1），这样可以加大RC时间常数，减小计数器的误差影响。
附图说明
[0018]图1为本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种连续时间sigma
‑
delta模数转换器电阻电容时间常数的校准电路，其特征在于，包括：电阻R，所述电阻R包括电阻Ra和电阻Rb；运放OPA，所述运放OPA和电阻Ra及电容C构成连续时间积分器，所述Ra和电阻Rb及运放OPA组成差分放大器；比较器，所述比较器的两个输入端连接在运放OPA的输出端vop和von，及连接在所述比较器输出端的计数器。2.根据权利要求1所述的一种连续时间sigma
‑
delta模数转换器电阻电容时间常数的校准电路，其特征在于：所述运放OPA的输入端vip与OPA输出端vop之间和运放OPA的运放输入端vin与OPA输出端von之间均并联设置有电阻Rb和电容C；所述电阻Rb的两端均连接有开关sw1，在P1相位，sw1闭合；在P2相位sw1断开。3.根据权利要求2所述的一种连续时间sigma
‑
delta模数转换器电阻电容时间常数的校准电路，其特征在于：所述电阻Ra包括：两组Ra1和两组Ra2；其中，所述Ra1的一端连接开关sw1，两组所述开关sw1的一端分别连接在运放OPA的运放输入端vip与运放输入端vin上，两组所述Ra1的另一端分别连接有vdd和gnd；所述Ra2的一端连接有开关sw2，所述开关sw2的另一端连接在运放OPA的输入端vip和vin上，在P1相位，sw2断开；在P2相位sw2闭合，两组所述Ra2的另一端也分别连接有vdd和gnd。4.根据权利要求3所述的一种连续时间sigma
‑
delta模数转换器电阻电容时间常数的校准电路，其特征在于：所述电容的两端分别连接有寄生电容C
pb
和C
pt
，所述C
pb
和C
pt
的一端均接地。5.根据权利要求3所述的一种连续时间sigma
‑
delta模数转换器电阻电容时间常数的校准电路，其特征在于：还包括电容C的校准方法，包括如下步骤：S1、在P1相位，电阻Ra1和Rb以及电容C连接到电路中，电阻Ra1和Rb以及运放OPA组成了差分放大器，差分输出Vop
‑
Von=Rb/Ra1(vdd
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gnd),在输出Vop和Von建立完成后，电容C被充电，电容C的电荷为Q=C*(Vop
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Von)=C*Rb/Ra1*(vdd
‑...

【专利技术属性】
技术研发人员：董桥，阮庆瑜，
申请(专利权)人：无锡泽太微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：