[实用新型]用于电流输入ADC的前端电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种集成电路设计，尤其涉及一种用于光电二极管传感器、X光探测器或CT扫描系统等的电流输入ADC的前端电路设计。

背景技术

在集成电路设计中，当ADC的输入是电流的时候，需要用积分器把电流转化成电压，而当输入的电流和持续时间乘积过大时，会使积分器饱和。而加大积分电容可以解决这个问题，但是加大积分电容有两个缺点：一方面，大的电容在IC中，会要花费很大的面积；另一方面，大的电容也会限制积分器的速度。

如图1所示，是传统电流输入ADC的架构示意图。其中电流输入Iin与ADC之间就是一个电流转电压的积分器。该积分器包括有一个积分电容Cint和三个用于控制积分/采样三个相位通断的重置开关PH1～PH3。积分器送出的电压会作为后段ADC的输入。该积分器的输出电压由输入电流、积分时间和积分电容决定，而输入电流和积分时间是由系统和应用决定的。所以通常是通过调节Cint的值来控制积分器不饱和程度的。但是采用较大的积分电容Cint需要付出大的芯片面积和降低速度的代价。

实用新型内容

鉴于上述现有技术的缺陷，本实用新型旨在提供一种用于电流输入ADC的前端电路，主要针对输入电流和积分周期超过积分器的饱和电压范围的ADC前端设计，一方面解决在不加大积分电容的情况下，可以支持大的电流输入，另一方面也可以完成ADC的高几个bit的转换，从而简化后接ADC的设计。

为实现上述本实用新型的目的，其技术解决方案为：用于电流输入ADC的前端电路，所述ADC与电流输入端Iin之间设有一个用于把电流转化成电压的积分器，所述积分器具有积分电容Cint和用于控制积分/采样三个相位通断的重置开关PH1～PH3，其特征在于：所述前端电路为包括检测模块和放电模块两部分的过流放电电路，其中所述检测模块至少为一个电压比较器，检测模块的一个输入端连至积分器的电压输出端V1，另一个输入端为积分器的门限电压Vthr，所述放电模块至少包括一个放电电容Cdis，放电电容Cdis一侧的电极板连至积分电容的正极板X1，另一侧的电极板连至参考电压端，所述过流放电电路的放电电压满足：放电电压Vf=△V＊Cdis/Cint，其中△V为参考电压端的压降。

进一步地，所述电压比较器的输出取反连至一个计数器，所述计数器用于将一个积分周期内的放电次数二进制转化为ADC输出的高Mbit。

进一步地，所述ADC与前端电路之间设有采样保持电容C_samp。

本实用新型技术方案的应用，其较之于传统ADC的前端电路所具有的显著优点体现为：在积分器容量限制下显著提高了电流输入ADC的输入动态范围，解决了积分器扩容对芯片内面积占据的压力；同时还可以完成ADC高bit转换，为简化后接ADC的设计提供了行之有效的解决方案。

附图说明

图1是传统电流输入ADC前端设计的架构示意图。

图2是本实用新型电流输入ADC新型前端设计的架构示意图。

具体实施方式

以下便结合实施例附图，对本实用新型的具体实施方式作进一步的详述，以使本实用新型技术方案更易于理解、掌握。

如图2所示，本实用新型前端电路是在传统电流输入ADC前端设计的架构基础上，增加了一个过流放电电路，该电路会通过对积分器输出电压的检测，当积分器输出要超过门限电压Vthr，会对积分电容左极板放电，从而使积分器不会超过正常工作范围。其中门限电压Vthr为积分器进行放电的预设门限。该过流放电电路包括检测模块和放电模块两部分，其中检测模块至少为一个电压比较器，电压比较器CMP的一个输入端连至积分器的电压输出端V1，另一个输入端为积分器的门限电压Vthr，电压比较器CMP输出一检测判定值。再来看放电模块其至少包括一个放电电容Cdis，放电电容Cdis一侧的电极板连至积分电容的正极板X1，另一侧的电极板连至参考电压端。该参考电压端具有参考电压V2、V3，放电模块每次的放电电压由参考电压V2、V3和放电电容Cdis确定，其关系式满足：Vf=△V＊Cdis/Cint。其中△V（即V2-V3）为参考电压端的压降，Cdis/Cint为放电电容与积分电容的容量大小比值。图示中，电压比较器CMP具有一输出端EN，并且经反相器后的输出端为ENB。

根据电压比较器CMP的检测结果，改变输出端EN及其取反输出端ENB的信号状态，以此驱动放电模块的放电电容Cdis进行实施放电。以此实现ADC前端的高动态范围设计。