用于电流输入ADC的前端电路制造技术

本实用新型专利技术揭示了用于电流输入ADC的前端电路，该ADC与电流输入端之间设有一个积分器，该积分器具有积分电容。特别地，该前端电路基于积分器还包括检测模块和放电模块两部分的过流放电电路，其中检测模块至少为一个电压比较器，检测模块的一个输入端连至积分器的电压输出端V1，另一个输入端为积分器的门限电压Vthr，给放电模块至少包括一个放电电容Cdis，放电电容Cdis一侧的电极板连至积分电容的正极板X1，另一侧的电极板连至参考电压端，电路中放电电压Vf=△V＊Cdis/Cint，其中△V为参考电压端的压降。在积分器容量限制下显著提高了电流输入ADC的输入动态范围，解决了积分器扩容对芯片内面积占据的压力；同时为简化后接ADC的设计提供了行之有效的解决方案。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及ー种集成电路设计，尤其涉及ー种用于光电ニ极管传感器、X光探测器或CT扫描系统等的电流输入ADC的前端电路设计。
技术介绍
在集成电路设计中，当ADC的输入是电流的时候，需要用积分器把电流转化成电压，而当输入的电流和持续时间乘积过大时，会使积分器饱和。而加大积分电容可以解决这个问题，但是加大积分电容有两个缺点一方面，大的电容在IC中，会要花费很大的面积；另ー方面，大的电容也会限制积分器的速度。如图1所示，是传统电流输入ADC的架构示意图。其中电流输入Iin与ADC之间就是ー个电流转电压的积分器。该积分器包括有ー个积分电容Cint和三个用于控制积分/采样三个相位通断的重置开关PHl PH3。积分器送出的电压会作为后段ADC的输入。该积分器的输出电压由输入电流、积分时间和积分电容决定，而输入电流和积分时间是由系统和应用決定的。所以通常是通过调节Cint的值来控制积分器不饱和程度的。但是采用较大的积分电容Cint需要付出大的芯片面积和降低速度的代价。
技术实现思路
鉴于上述现有技术的缺陷，本技术g在提供一种用于电流输入ADC的前端电路，主要针对输入电流和积分周期超过积分器的饱和电压范围的ADC前端设计，一方面解决在不加大积分电容的情况下，可以支持大的电流输入，另ー方面也可以完成ADC的高几个bit的转换,从而简化后接ADC的设计。为实现上述本实用新 型的目的，其技术解决方案为用于电流输入ADC的前端电路，所述ADC与电流输入端Iin之间设有一个用于把电流转化成电压的积分器，所述积分器具有积分电容Cint和用于控制积分/采样三个相位通断的重置开关PHl PH3，其特征在于所述前端电路为包括检测模块和放电模块两部分的过流放电电路，其中所述检测模块至少为ー个电压比较器，检测模块的ー个输入端连至积分器的电压输出端VI,另ー个输入端为积分器的门限电压Vthr，所述放电模块至少包括ー个放电电容Cdis，放电电容Cdis —侧的电极板连至积分电容的正极板XI，另ー侧的电极板连至參考电压端，所述过流放电电路的放电电压满足放电电压Vf= A V女Cdis/Cint，其中A V为參考电压端的压降。进ー步地，所述电压比较器的输出取反连至ー个计数器，所述计数器用于将ー个积分周期内的放电次数ニ进制转化为ADC输出的高Mbit。进ー步地，所述ADC与前端电路之间设有采样保持电容C_samp。本技术技术方案的应用，其较之于传统ADC的前端电路所具有的显著优点体现为在积分器容量限制下显著提高了电流输入ADC的输入动态范围，解决了积分器扩容对芯片内面积占据的压カ；同时还可以完成ADC高bit转换，为简化后接ADC的设计提供了行之有效的解决方案。附图说明图1是传统电流输入ADC前端设计的架构示意图。图2是本技术电流输入ADC新型前端设计的架构示意图。具体实施方式以下便结合实施例附图，对本技术的具体实施方式作进一步的详述，以使本技术技术方案更易于理解、掌握。如图2所示，本技术前端电路是在传统电流输入ADC前端设计的架构基础上，增加了一个过流放电电路，该电路会通过对积分器输出电压的检测，当积分器输出要超过门限电压Vthr，会对积分电容左极板放电，从而使积分器不会超过正常工作范围。其中门限电压Vthr为积分器进行放电的预设门限。该过流放电电路包括检测模块和放电模块两部分，其中检测模块至少为一个电压比较器，电压比较器CMP的一个输入端连至积分器的电压输出端VI,另一个输入端为积分器的门限电压Vthr,电压比较器CMP输出一检测判定值。再来看放电模块其至少包括一个放电电容Cdis，放电电容Cdis —侧的电极板连至积分电容的正极板XI，另一侧的电极板连至参考电压端。该参考电压端具有参考电压V2、V3，放电模块每次的放电电压由参考电压V2、V3和放电电容Cdis确定，其关系式满足Vf=A VCdis/Cint。其中Δ V (即V2-V3)为参考电压端的压降，Cdis/Cint为放电电容与积分电容的容量大小比值。图示中，电压比较器CMP具有一输出端EN，并且经反相器后的输出端为ENB。根据电压比较器CMP的检测结果，改变输出端EN及其取反输出端ENB的信号状态，以此驱动放电模块的放电电容Cdis进行实施放电。以此实现ADC前端的高动态范围设计。如图2所示，还可以看到电压比较器的输出还取反连至一个计数器Counter，该计数器用于将一个积分周期内的放电次数二进制转化为ADC输出的高Mbit。而余数会送到ADC,如果ADC是Nb it，那最终的输出就是(M+N)bit。从而为简化后接ADC的设计提供了行之有效的解决方案。通过以上关于电路结构及功能实现的实例描述可见，应用本技术的前端电路设计，在积分器容量限制下显著提高了电流输入ADC的输入动态范围，解决了积分器扩容对芯片内面积占据的压力。本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于电流输入ADC的前端电路，所述ADC与电流输入端Iin之间设有一个用于把电流转化成电压的积分器，所述积分器具有积分电容Cint和用于控制积分/采样三个相位通断的重置开关PH1～PH3，其特征在于：所述前端电路为包括检测模块和放电模块两部分的过流放电电路，其中所述检测模块至少为一个电压比较器，检测模块的一个输入端连至积分器的电压输出端V1，另一个输入端为积分器的门限电压Vthr，所述放电模块至少包括一个放电电容Cdis，放电电容Cdis一侧的电极板连至积分电容的正极板X1，另一侧的电极板连至参考电压端，所述过流放电电路的放电电压满足：放电电压Vf=△V＊Cdis/Cint，其中△V为参考电压端的压降。

【技术特征摘要】
1.用于电流输入ADC的前端电路,所述ADC与电流输入端Iin之间设有一个用于把电流转化成电压的积分器，所述积分器具有积分电容Cint和用于控制积分/采样三个相位通断的重置开关PHl PH3，其特征在于所述前端电路为包括检测模块和放电模块两部分的过流放电电路，其中所述检测模块至少为一个电压比较器，检测模块的一个输入端连至积分器的电压输出端VI，另一个输入端为积分器的门限电压Vthr，所述放电模块至少包括一个放电电容Cdis，放电电容Cdis —侧的电极板...

【专利技术属性】
技术研发人员：许科峰，郭建军，陈克恭，
申请(专利权)人：江苏国石半导体有限公司，
类型：实用新型
国别省市：