[发明专利]一种电容－电压转换电路

说明书

本发明公开了一种电容－电压转换电路，包括第一运放、两补偿电容、两保持电容、多个开关、第一时钟信号和第二时钟信号；第一运放为一双端输入、双端输出的差分放大器，电容－电压转换电路的两输入端分别通过补偿电容连接到所述第一运放的差分输入端，即节点b5和节点b6，第一保持电容的一端通过开关选通连接到节点b5或参考电位，另一端连接到差分输出端的负信号端；第二保持电容的一端通过开关选通连接到节点b6或参考电位，另一端连接到差分输出端的正信号端；开关的选通受第一时钟信号、第二时钟信号控制，实现本转换电路的采样相与放大相的转换。本发明的电容－电压转换电路具有大信号带宽、优动态范围、低功耗等特点，并能满足精度要求。

技术领域

本发明涉及陀螺仪应用领域，尤其涉及一种电容－电压转换电路。

背景技术

近年来，随着微机械系统(MEMS)的快速发展，电容型MEMS陀螺仪因其低功耗、低温漂、高精度以及与CMOS工艺兼容等优势，在卫星、车载、深海等惯性导航系统中得到了广泛应用。电容型MEMS陀螺仪作为一个传感换能单元，将角速度转换为差分电容变量。为了进行后续数据处理，需要在处理器和MEMS陀螺仪之间加入模拟前端电路(主要包括电容－电压转换电路、Sigma delta模数转换器两部分)，将电容物理量转换为数字量。而作为模拟前端电路第一级的电容－电压转换电路，其噪声底板、动态范围、线性度、建立时间等参数更是系统成败的关键。

发明内容

本发明的目的是提供一种大信号带宽、优动态范围、低功耗、满足精度的电容－电压转换电路。

为实现上述目的，本发明提供了以下方案：

一种电容－电压转换电路，包括源差分输入端、源差分输出端、全差分放大器电路单元、第一时钟信号输入端和第二时钟信号输入端；所述第一时钟信号输入端、第二时钟信号输入端分别用于输入第一时钟信号clk1、第二时钟信号clk2；所述全差分放大器电路单元包括第一运放、开关S25、开关S26、开关S34、开关S35、补偿电容Cc1、补偿电容Cc2、保持电容CH1、保持电容CH2；所述第一运放为一差分放大器，包括一差分输入端和一差分输出端；所述第一运放的差分输入端的负信号端连接节点b5，所述第一运放的差分输入端的正信号端连接节点b6；所述补偿电容Cc1的两端分别连接节点b5和节点a1，所述节点a1连接所述源差分输入端的正信号端；所述补偿电容Cc2的两端分别连接节点b6和节点a2，所述节点a2连接所述源差分输入端的负信号端；所述保持电容CH1的两端分别连接节点b4和节点a4；所述开关S25的两端分别连接节点a4和参考电位Vref；所述开关S26的两端分别连接节点a4和节点b5；所述保持电容CH2的两端分别连接节点b7和节点a7；所述开关S34的两端分别连接节点a7和参考电位Vref；所述开关S35的两端分别连接节点a7和节点b6；所述开关S26、所述开关S35受所述第一时钟信号clk1控制；所述开关S25、所述开关S34受所述第二时钟信号clk2控制；所述第一时钟信号clk1、所述第二时钟信号clk2用于实现所述电容－电压转换电路的采样相与放大相的转换。

技术效果：补偿电容Cc1、Cc2在采样相时其一端接入参考电位Vref，保持电容CH1、CH2在放大相时其一端也接入参考电位Vref，因此在下一个采样相周期时在第一运放U1的输入端构成一个真实的“虚地点”，并且保持电容CH1、CH2在放大相时其一端连接至参考电位Vref，另一端保持了上一个放大相时第一运放U1的输出电压值，消除了传统结构中的归零操作，有利于本周期输出电压的快速建立。

进一步的，所述全差分放大器电路单元还包括第一增益电容阵列、第二增益电容阵列、开关S18、开关S27、开关S23、开关S24、开关S32、开关S33；