[发明专利]I‑V转换模块

说明书

技术领域

本发明涉及电子电路技术领域，特别涉及一种I-V转换模块。

背景技术

现有的电流-电压转换模块，即I-V转换模块，如图1所示，由常规I-V变换电路1、采样保持电路2以及电流输出型传感器3组成。采样保持电路2用于抵消电流输出型传感器3输出的直流电流分量，以增加I-V转换模块的输出动态范围。然而，现有的采样保持电路2的建立速度较慢，导致整体I-V转换的速度降低，即导致交流信号的获取时间变长。

现有的I-V转换模块中，若电流输出型传感器3输出电流为I₀，输出的直流电流分量为I，在采样建立阶段中，即控制信号sh为高电平时，开关S₂闭合，此时P型场效应晶体管M₂等效为一个阻值为gm的电阻。由于场效应晶体管M₂一般工作在亚阈值区，因此该场效应晶体管M₂的电阻与电流输出型传感器3输出的直流电流分量I成正比，即gm＝α·I(α为常数)。当控制信号sh为低电平时，即开关S₂闭合的一瞬间，寄生电容C₃和采样电容C₂相连极板的电压开始建立，因此采样保持电路2的时间常数τ＝(C₃+C₂)/gm＝(C₃+C₂)/α·I。

以上式中通常出现频率较高的参数值为例，若gm＝α·I＝1us，C₃＝100pF，C₂＝1pF，得时间常数τ≈100us。在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术存在如下问题：采样保持电路2的建立速度非常慢，导致I-V变换电路1需要较长时间对电流输出型传感器3输出的交流电流分量进行采集，极大的降低了I-V转换模块的转换速率。

发明内容

本发明实施方式的目的在于提供一种I-V转换模块，极大的加快了采样保持电路的建立速度，从而提高了I-V变换电路的转换速率。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种I-V转换模块，包括：电流输出型传感器、I-V变换电路、采样保持电路、源极跟随器、环路开关以及旁路电路；源极跟随器的漏极连接于采样保持电路的输入输出端，源极连接于I-V变换电路的输入端与电流输出型传感器的输出端，栅极通过环路开关连接于I-V变换电路的输出端；源极跟随器的栅极还连接于旁路电路；其中，闭合环路开关且禁能旁路电路，源极跟随器、I-V变换电路以及环路开关形成的反馈环路被导通，I-V转换模块进入采样建立阶段；打开环路开关且使能旁路电路，反馈环路被旁路，I-V转换模块进入I-V转换阶段。

本发明实施方式相对于现有技术而言，提供了一种I-V转换模块，在采样建立阶段，以源极跟随器、I-V变换电路以及环路开关形成的反馈环路被导通，源极跟随器将采样保持电路与电流输出型传感器隔离，从而使得采样保持电路与电流输出型传感器形成的时间常数大大减小，极大的加快了采样保持电路的建立速度，提高了I-V转换模块的转换速率。并且本发明使得电流输出型传感器输出端的电压在采样建立阶段保持不变，从而保证输出的电流不随输出端的电压而变化，确保了电流输出型传感器的输出电流大小的一致性。

另外，I-V转换模块还包括环路电容；环路电容连接于源极跟随器的栅极与所述I-V变换电路的输入端之间；增加了反馈环路的稳定性。

另外，旁路电路包括旁路开关与供电电源，旁路开关连接于源极跟随器的栅极与供电电源之间；其中，旁路开关被打开时，旁路电路被禁能。本实施例提供了一种旁路电路的具体实现方式，且此种旁路电路较为简单。

另外，旁路电路包括第一旁路开关、第二旁路开关以及接地层；第一旁路开关连接于源极跟随器的栅极与接地层之间；第二旁路开关跨接于源极跟随器的源极与漏极之间；其中，第一旁路开关与第二旁路开关均被打开时，旁路电路被禁能。本实施例提供了另外一种旁路电路的具体实现方式，相对于上述一种旁路电路而言，避免了供电电源中的纹波被引入到I-V变换电路中，从而能够提高I-V变换电路1的信噪比，即提高了I-V变换电路的电源抑制能力。

另外，反相放大器包括反相器或者运算放大器；提供了两种不同的反相放大器的类型，拓展了本发明的应用场景。

另外，变换路径包括串联连接的电阻与开关或者串联连接的电容与开关；提供了两种类型的变换路径，保证了本发明的可行性。

另外，源极跟随器包括N型场效应晶体管或者NPN型三极管；提供不同类型的源极跟随器，拓展了本发明的应用场景。