[发明专利]积分电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种积分电路，且特别涉及一种利用电容的电荷分配理论来达到高解析度与低相位差的积分电路。

背景技术

积分器是常见的模拟电路，主要用来进行数学中的积分运算。典型的电压积分器是利用电阻与电容组成的分压电路来实现。由于通过电容的电流与电压的变化速度有关，也就是相关于电压被时间微分的结果，所以电容两端的分压可视为输入电压的积分结果，而电阻两端的分压则可视为输入电压的微分结果。在现有技术中，运算放大器也常应用于积分电路或微分电路中以达到调整输入阻抗与输出阻抗的效果。

另一种现有的低频积分器是利用模数转换器(Analog to Digital Converter，ADC)将信号转换为数字信号，然后再进行积分，但是这样电路积分的准确度会受限于ADC的解析度。使用高解析度的ADC虽然可提高积分器的准确度，但是会使得电路设计成本上升。另外，现有技术中需要使用低通滤波器来滤除高频以取得直流成分，然后再进行积分，然而要滤除愈低频的成分，需要的电容值会愈大，这会造成本上升，也会产生相位落差，并且会造成系统控制的低频震荡。

发明内容

本发明提供一种积分电路，其利用电容的电荷分配原理，实现低频混合式的积分电路，不仅解析度高，同时也不会造成大的相位差，可达到低成本高效能的效果。

本发明提出一种积分电路，包括一第一储能元件、一第一切换单元、一第二切换单元以及一第二储能元件。第一储能元件耦接于一第一端与一第二端之间。第一切换单元耦接于第一端与一输入端以及耦接于第二端与接地端，用以选择性导通第一端与输入端以及选择性导通第二端与该接地端。第二切换单元耦接于第一端与第二端与一第三端，用以选择性导通第一端与第三端以及选择性传导第一端的电压至第二端。第二储能元件耦接于第三端与接地端之间。

在本发明一实施例中，其中当第一切换单元导通第一端与输入端且导通第二端与接地端时，第二切换单元不导通第一端与第三端。

在本发明一实施例中，其中当第二切换单元导通第一端与第三端且传导第一端的电压至第二端时，第一切换单元不导通第一端与输入端且不导通第二端与接地端。

在本发明一实施例中，其中第一切换单元包括一第一开关与一第二开关。第一开关耦接于该第一端与该输入端之间，第二开关耦接于该第二端与该接地端之间。其中，第一开关与第二开关受控于一第一控制信号。

在本发明一实施例中，其中第二切换单元包括一第三开关、一第一单位增益放大器与一第四开关。第三开关耦接于该第一端与该第三端之间，第一单位增益放大器的输入耦接于该第一端。第四开关耦接于第一单位增益放大器的输出与第二端之间。其中第三开关与第四开关受控于一第二控制信号。

在本发明一实施例中，上述第一控制信号致能时，第二控制信号禁能。

在本发明一实施例中，上述积分电路还包括一第五开关，耦接于第三端与接地端之间。上述第一储能元件为一第一电容，上述第二储能元件为一第二电容，且第一电容的电容值小于第二电容的电容值。

在本发明一实施例中，上述积分电路还包括一输出缓冲单元，耦接于第三端与一输出端之间。该输出缓冲单元包括一第二单位增益放大器、一第六开关、一第三单位增益放大器以及一第三电容。第二单位增益放大器的输入耦接于第三端，第六开关的一端耦接于第二单位增益放大器的输出。第三单位增益放大器的输入耦接于第六开关的另一端，第三单位增益放大器的输出耦接于输出端。第三电容耦接于第三单位增益放大器的输入与接地端之间。

本发明的有益效果在于，综合上述，本发明所提出的积分电路，利用电容电荷分配原理，将分时取样的电压压缩并存储于电容中，借此提高积分电路的线性度。此外，相较于现有的积分器，本发明的积分电路的准确度不会受限于ADC的解析度也不会有相位差过大的问题，并且可达到低成本高效能的目的。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

图1为根据本发明一实施例的积分电路的功能方框图。

图2为根据本实施例的积分电路图。

图3为根据本实施例的波形示意图。

其中，附图标记说明如下：

100、200：积分电路

110：第一切换单元

120：第一储能元件

130：第二切换单元

140：第二储能元件

150：输出缓冲单元

310～360：波形

T1～T3：第一至第三端