[发明专利]一种基于比较器的电压时间转换电路

说明书

本发明公开了一种基于比较器的电压时间转换电路，包括采样电路、电压时间转换电路、时间数字转换电路三部分。在整体结构中，采样电路连接输入的差分信号，并传递到电压时间转换电路输入端，将电压余量转换为时间余量，并输出到时间数字转换电路完成整体电路转换工作。本发明将整体电路分为两部分，首先是第一部分对输入电压信号的采样，并将采样加过存储到电容中；其次是利用斜坡发生器与输入信号进行比较并将结果输出为方波信号。通过电压时间转换电路输出的开启和停止信号可通过异或门直接作为单独信号控制时间数字转换电路的工作状态。以此完成从电压输入信号到时间输出信号的转换。

技术领域

本发明涉及一种基于比较器的电压时间转换电路，属于数据转换器领域。

背景技术

在自然界中，通常能感受到的信号都是模拟信号。随着21世纪信息社会的到来，人们越来越多的要对模拟信号进行更精细化的处理。随着多方向、多领域的发展，模数转换器逐渐向时域扩展，为后续电路提供更灵活的方向。面临着从电压域到时域的转换，电压时间转换器承担着对数据的获取与转换的重要任务。本着对整体转换电路的指标要求，起关键转换作用的电压时间转换器成为重中之重。目前，电压时间转换器广泛应用于各个领域。

随着各项指标和要求的提高，高精度、结构更简单的模拟数字转换器逐渐成为研究热点。融入时域的混合高速模数转换器为此提出一种新的可能，灵活的将时域融入电压域的结构，不仅提高了整体转换的速度，更有利于提高电路整体性能，为中高分辨率的模数转换器提出新的结构。在此种混合结构中，起到中间作用的电压时间转换电路就尤为重要，要求兼顾线性度与速度，以此来保障电压与时间的匹配度。但对于不同分辨率的模数转换器，对于中间的电压时间转换模块的要求也不相同，其作用是将电压余量转换为时间余量。因此，对于电压余量的不同范围，需要电压时间转换电路有多种结构进行转换。

目前电压时间转换电路的工作基本原理是：通过开关控制对电压余量进行采样，电压余量经过电流镜放电，在保证线性度的情况下进行均匀下降。余量电压与一固定参考电压共同接入比较器并输出比较结果至鉴相器并得到控制时间数字转换电路的开启和停止信号。由于受线性度的影响，电压余量较小的输入，通过电流镜具有良好的线性度，对于比较器，可输入更接近共模电压的参考电压，由此一来，可在较短的转换时间内完成电压时间转换工作。因此，此结构对于输入电压余量较小的情况下更为突出。但对于电压余量较大情况时，线性度相应降低，可增大电容来弥补线性度，但与此同时，芯片面积会大幅度增加。除此之外，输入比较器的参考电压会更低于共模电压，对比较器也是更大的考验。电压时间转换器的输出信号，控制时间数字转换电路的开启与停止，但控制信号经过鉴相器会有时间的偏差，对于高精度的时间数字转换器会有造成电压时间的不匹配。本发明能够克服现有技术的不足，进一步改善和提高基于比较器的电压时间转换电路。

发明内容

本发明对电压时间转换电路提出新的比较方式及输出方式，利用更简便、更稳定的方式完成整体的电压时间转换。本发明将整体电路分为两部分，首先是第一部分对输入电压信号的采样，并将采样加过存储到电容中；其次是利用斜坡发生器与输入信号进行比较并将结果输出为方波信号。通过电压时间转换电路输出的开启和停止信号可通过异或门直接作为单独信号控制时间数字转换电路的工作状态。以此完成从电压输入信号到时间输出信号的转换。

上述目的通过以下技术方案实现：

一种基于比较器的电压时间转换电路，其组成包括：采样电路、电压时间转换电路、时间数字转换电路三部分。涉及电压域、时域到数字的转换。在整体结构中，采样电路连接输入的差分信号，并传递到电压时间转换电路输入端，将电压余量转换为时间余量，并输出到时间数字转换电路完成整体电路转换工作。

所述的采样电路包含电容C₀和自举开关S1。所述的电容C₀上极板与输入信号Vp、Vn相连，下极板与VCM相连；所述的自举开关S1一端与输入的模拟信号Vinp、Vinn相连，由ФS控制，另一端与电容C0上极板相连。。