[发明专利]测量电容大小的电路

说明书

本发明提供一种测量电容大小的电路，包括：积分单元；电容转换单元，电容转换单元的输出端与积分单元的输入端电连接；量化单元，量化单元的输入端与电容转换单元的输出端电连接；时钟单元，时钟单元的输出端分别与积分单元的时钟端、电容转换单元的时钟端及量化单元的时钟端电连接。本发明的有益效果如下：通过采用复合Delta‑Sigma和Pipeline型的ADC实现了一种高精度，快速，低功耗，小面积的CDC(电容数字转换器)。同时这种电路结构在电容固定的情况下，也可以用做一种高精度的ADC(模数转换器)。本发明通过对调制器复位，消除了OTA的offset电压对电容数字转换器的引起误差。通过2个交叉开关电容，实现了Pipeline所需要的余量乘2的步骤，减小了芯片的面积和复杂度。

技术领域

本发明涉及一种混合信号片上集成电路，特别是一种测量电容大小的电路。

背景技术

在当今的很多的电路应用中，需要精确的测量电压值的大小，也就是量化成数字，或者将电容的大小量化成数字，或者将电压与电容的乘积也就是电荷量也量化成数字。比如当今的很多传感器，通过外界物理量变化引起介质电容的变化，通过测量该变化电容的值从而数字化物理量的变化。对于电压的测量，有多种不同类型和原理的模数转换器。有速度高的Flash ADC，有逐次逼近型ADC，有过采样Delta-Sigma ADC，有流水线型ADC。本发明通过将Delta-Sigma ADC和流水线型ADC结合在一起发明了一种复合型ADC，既能实现高的分辨率，同时还能有较快的速度以及节省功耗。同时这种复合型ADC在Delta-Sigma和流水线型的情况下共用同一个OTA和同样的开关以及电容，比较器和DFF，这样大大减小了电路的面积。当输入的电压是确定的情况小，本发明就能实现测量电容的大小。

有很多的物理量可以使得有些介质的电容值发生改变，比如压力，速度，湿度等等，通过测量电容的大小，可以反映出物理量的变化，从而实现了物理量的量化，也就是各种传感器。本发明的电路可以应用的这些物理量的测量中。

CN103281081A提到的一种基于sigma-delta调制器的电容-数字转换电路，该发明电路包括惠斯通电桥电路，一阶积分器，反馈电容，量化器。该电路无法有效的消除运放的失调电压，误差较大。同时用一阶的sigma-delta调制器，速度慢，功耗大。CN102318193A提到的宽范围电荷平衡电容数字转换器，也有同样的问题。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种测量电容大小的电路。

为解决上述技术问题，本发明提供一种测量电容大小的电路，包括：积分单元；

电容转换单元，所述电容转换单元的输出端与所述积分单元的输入端电连接；

量化单元，所述量化单元的输入端与所述电容转换单元的输出端电连接；

时钟单元，所述时钟单元的输出端分别与所述积分单元的时钟端、所述电容转换单元的时钟端及所述量化单元的时钟端电连接。

优选地，所述电容转换单元包括：

待测电容转电荷模块，所述待测电容转电荷模块的输入端与所述时钟单元的输出端电连接；

参考电容转电荷模块，所述参考电容转电荷模块的输入端与所述时钟单元的输出端电连接；

所述待测电容转电荷模块的输出端与所述参考电容转电荷模块的输出端电连接。

优选地，所述待测电容转电荷模块包括：

第一待测电容C10，所述第一待测电容C10的一端与所述积分单元的输入端电连接，所述第一待测电容C10的另一端通过第一待测开关对S16与电压源Vr和电压源G连接；

第二待测电容C11，所述第二待测电容C11的一端与所述积分单元的输入端电连接，所述第二待测电容C11的另一端通过第二待测开关对S17与电压源Vr和电压源G连接；