[发明专利]一种降低寄生电容和电源影响的电压时间转换器及方法

说明书

本发明提供一种降低寄生电容和电源影响的电压时间转换器和方法，其电压时间转换器包括：主采样网络、补偿采样网络、放电网络和过阈值检测单元，通过采用补偿采样网络，降低传统VTC寄生电容对VTC输出摆幅的影响；并且通过对补偿采样网络的采样共模电平进行补偿设计，降低传统VTC阈值检测电路阈值受到电源电压低频扰动的影响，本发明的电压时间转换器的输出摆幅可以降低受到寄生电容影响，VTC输入端电压共模电平与电源电压相关，降低了电源电压对阈值影响造成的转换误差，使阈值电压不受电源电压影响，提高了转换的精度和性能。

技术领域

本发明涉及电子领域，尤其涉及一种降低寄生电容和电源影响的电压时间转换器及方法。

背景技术

电压-时间转换器(Voltage-to-Time Converter，简称VTC)是使用固定时钟脉宽采样输入电压，然后在另一个时钟相位采用恒流源进行放电，再采用过阈值检测单元检测放电电压是否到达阈值，过阈值则过阈值检测单元输出电平翻转，从而将输入电压信号转换成与输入电压幅度成正比的时钟延迟，完成输入电压到时钟延迟的转换。

传统VTC从采样相位转换到转换相位时，由于MOSFET开关和过阈值检测单元输入端都存在寄生电容，在采样电容被其他模块分时复用，其尺寸受到严格限制，且取值较小，并且输入电压幅值较小时，寄生电容影响将严重限制过阈值电测电路输入端电压差分摆幅，从而限制VTC输出摆幅。另外，传统VTC过阈值检测电路的阈值常常与电源电压相关，过阈值检查单元阈值电平将受到电压扰动影响，从而降低VTC转换性能，严重限制VTC在小摆幅输入电压中的应用，恶化转换器性能。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明提供一种降低寄生电容和电源影响的电压时间转换器及方法，以解决上述技术问题。

本发明提供的降低寄生电容和电源影响的电压时间转换器，包括：

主采样网络，用于进行主输入信号和主参考电平采样；

补偿采样网络，用于进行补偿输入信号和补偿参考电平采样；

所述主采样网络设置有主采样电容和用于采样和转换输入电压与参考电压差值的主采样共模电平，所述补偿采样网络设置有补偿采样电容和补偿采样共模电平，所述补偿采样共模电平用于采样和转换输入电压与参考电平差值，并进行电压补偿；

放电网络，用于对所述主采样电容和补偿采样电容进行放电；

过阈值检测单元，用于检测所述放电网络输出的电平是否过阈值，完成输入电平到时间的转换。

进一步，在采样阶段，所述主采样网络与补偿采样网络同时对输入电压进行采样；在转换阶段，所述补偿采样网络接入主采样网络，与主采样网络同时进行电压时间域转换。

进一步，在转换阶段时，过阈值检测单元输入端的电压与输入电压关系为：

其中，V_TCD为过阈值检测单元输入端的电压，V_CMSP为主采样共模电平，V_IN为输入电压，V_REF为参考电压，V_CC为补偿采样共模电平，C_S为主采样电容，C_C为补偿采样电容，C_P为过阈值检测单元输入端寄生电容。

进一步，补偿采样共模电平V_CC与电源电压V_DD的关系，以及过阈值检测单元的电压阈值V_TH与电源电压V_DD的关系分别为：

其中，K为过阈值检测单元电压阈值与电源电压的比例系数，V_TH为过阈值检测单元的电压阈值，V_DD为电源电压。