[发明专利]电压信号到时间信号的转换器

说明书

本发明提供一种电压信号到时间信号的转换器，包括：储能器件、采样电路、充电电路和比较电路；储能器件与采样电路、充电电路和比较电路分别连接；采样电路与储能器件配合，用于对模拟电压输出电路输出的模拟电压信号进行采样；充电电路与储能器件配合，用于采用预设的恒定电流对储能器件进行充电，以使储能器件两端的电压以预设的速率增大；比较电路与储能器件配合，用于将储能器件两端的电压与预设的参考电压进行比较，根据比较结果输出时间脉冲信号。本发明提供的电压信号到时间信号的转换器，具有较高的线性度，并且其输入摆幅和线性度之间没有耦合关系，从而转换器可以同时具有较宽的输入摆幅和较高的线性度。

技术领域

本发明涉及模拟集成电路技术领域，尤其涉及一种电压信号到时间信号的转换器。

背景技术

随着半导体制造工艺的提升，半导体的工艺节点减小，晶体管的速度越来越快，这给时域模数转换器(Analog-to-Digital Convertor，ADC)带来巨大的优势。而电压信号到时间信号的转换器(Voltage-to-Digital Convertor，VTC)是时域ADC的重要组成器件。VTC将电压信号转换为时间信号，转换后的时间信号再由后续电路进行数字量化处理。输入摆幅和线性度是衡量VTC性能的重要指标。其中，输入幅值是指VTC可输入的模拟电压的范围，线性度是指VTC输出的时间信号与输入VTC的电压信号之间的线性程度。

传统的VTC电路，输入摆幅和线性度存在耦合关系，输入摆幅和线性度不能够同时得到提升，例如：若要保持线性度较高，则输入摆幅就会受到限制，当输入摆幅过大时，其线性度就会降低。

发明内容

本发明提供一种电压信号到时间信号的转换器，其输入摆幅和线性度不存在耦合关系，使得输入摆幅和线性度可以同时得到提升，从而转换器可以具有较宽的输入摆幅和较高的线性度。

本发明提供的电压信号到时间信号的转换器，包括：储能器件、采样电路、充电电路和比较电路；所述储能器件与所述采样电路、所述充电电路和所述比较电路分别连接；

所述采样电路与所述储能器件配合，用于对模拟电压输出电路输出的模拟电压信号进行采样，以使所述储能器件两端的电压为采样时刻的所述模拟电压信号对应的电压值；

所述充电电路与所述储能器件配合，用于采用预设的恒定电流对所述储能器件进行充电，以使所述储能器件两端的电压以预设的速率增大；

所述比较电路与所述储能器件配合，用于将所述储能器件两端的电压与预设的参考电压进行比较，根据比较结果输出时间脉冲信号。

可选的，所述充电电路包括电源、电流源和充电开关；

所述电流源的输入端与所述电源连接，所述电流源的输出端与所述充电开关的第一端连接，所述充电开关的第二端与所述储能器件连接。

可选的，所述充电电路包括电压比较器；

所述电压比较器的第一输入端与所述储能器件连接，所述电压比较器的第二输入端用于接收所述预设的参考电压，所述电压比较器的输出端用于输出所述时间脉冲信号。

可选的，所述充电开关的第二端与所述储能器件的第一端连接，所述电压比较器的第一输入端与所述储能器件的第一端连接，所述储能器件的第二端接地；

所述采样电路包括采样开关；

所述采样开关的第一端与所述模拟电压输出电路连接，所述采样开关的第二端与所述储能器件的第一端连接。

可选的，所述转换器还包括时钟源，所述时钟源与所述采样开关和所述充电开关分别连接，用于控制所述采样开关和所述充电开关的断开和闭合。

可选的，所述充电开关的第二端与所述储能器件的第二端连接，所述电压比较器的第一输入端与所述储能器件的第二端连接；