[发明专利]宽范围电荷平衡电容数字转换器

权利要求书

1.一种电荷平衡电容数字转换器，该电荷平衡电容数字转换器包括：

传感器电容，该传感器电容根据第一时钟计划表的第一时钟信号来切换；

补偿电容，该补偿电容根据第二时钟计划表的第二时钟信号来切换，所述第二时钟计划表包括比所述第一时钟计划表高的切换频率；

参考电容，该参考电容用于电荷平衡，并且该参考电容根据来自所述电荷平衡电容数字转换器的输出的返回信号来切换；

积分电路，该积分电路包括积分电容，并且该积分电路包括第一输入节点和第二输入节点，所述传感器电容、所述补偿电容以及所述参考电容的每一者都基于各自的第一时钟计划表、第二时钟计划表或返回信号来被切换到所述第一输入节点或所述第二输入节点；以及

解调电路，该解调电路接收所述积分电路的输出并将所述积分器电路的输出转换为定时的数字输出，其中所述第二时钟计划表具有比所述第一时钟计划表高的切换频率，所述第二时钟计划表允许在所述补偿电容、参考电容或积分电容中的至少一者上电容量降低。

2.根据权利要求1所述的电荷平衡电容数字转换器，其中所述补偿电容和所述参考电容的每一者包括具有0pF～7pF的电容量值的片上可调电容。

3.根据权利要求1所述的电荷平衡电容数字转换器，其中所述第二时钟计划表的频率至少是所述第一时钟计划表的频率的2倍。

4.根据权利要求1所述的电荷平衡电容数字转换器，其中当所述传感器电容在16pF～64pF范围中时，所述第二时钟计划表的频率是所述第一时钟表的频率的2倍，以及当所述传感器电容在64pF～256pF范围中时，所述第二时钟计划表的频率是所述第一时钟计划表的频率的4倍.

5.根据权利要求1所述的电荷平衡电容数字转换器，其中所述传感器电容接收第一参考输入电压，并且所述补偿电容和所述参考电容接收第二参考输入电压，所述第一参考输入电压与所述第二参考输入电压不相同。

6.根据权利要求5所述的电荷平衡电容数字转换器，其中所述第一参考输入电压包括基于所述第一时钟计划表和所述第二时钟计划表选择的可变电压等级(REFP-REFN)，并且所述第二参考输入电压在GND和VDD之间切换。

7.根据权利要求6所述的电荷平衡电容数字转换器，该电荷平衡电容数字转换器还包括参考输入电压选择器，该参考输入电压选择器向所述传感器电容提供所述第一参考输入电压，并接收作为输入的多时钟选择信号，所述多时钟选择信号对应于所述第二时钟计划表与所述第一时钟计划表的比率，以及其中所述参考输入电压选择器利用所述多时钟选择信号来选择第一输入参考电压等级(REFP-REFN)。

8.根据权利要求7所述的电荷平衡电容数字转换器，其中所述多时钟选择信号的增加引起向所述传感器电容提供的所述第一输入参考电压等级(REFP-REFN)的降低。

9.根据权利要求1所述的电荷平衡电容数字转换器，其中所述解调电路包括：

解调器，该解调器根据所述第一时钟信号来切换，以及

与门，该与门在第一输入接收所述解调器的输出以及在第二输入接收所述第二时钟信号。