[发明专利]电容-电压转换电路及应用系统

说明书

本发明提供一种电容‑电压转换电路，包括第一级转换模块及第二级转换模块，二者电路结构相同，均包括一个差分放大器、两个补偿电容及两个保持电容；两个补偿电容的一端连接差分输入信号并分别通过第一开关连接参考电压，两个补偿电容的另一端对应连接差分放大器的两个差分输入端并分别通过第二开关对应连接两个所述保持电容的一端，两个保持电容的一端还分别通过第三开关连接参考电压，两个保持电容的另一端对应连接差分放大器的两个差分输出端；采样相时，第一开关和第二开关闭合、第三开关断开；放大相时，第一开关和第二开关断开、第三开关闭合。通过本发明提供的电容‑电压转换电路，解决了现有电容‑电压转换电路速度及精度低的问题。

技术领域

本发明涉及CMOS模拟集成电路设计技术领域，特别是涉及一种电容-电压转换电路及应用系统。

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，需要在处理器和电容型MEMS陀螺仪之间加入模拟前端电路(主要包括电容-电压转换电路和Sigma delta模数转换器两部分)，将电容物理量转换为数字量。

而电容-电压转换电路的速度及精度对电容物理量转换为数字量至关重要，因此，如何设计一款高速、高精度的电容-电压转换电路是现阶段本领域技术人员迫切需要解决的问题。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种电容-电压转换电路及应用系统，用于解决现有电容-电压转换电路速度及精度低的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种电容-电压转换电路，所述电容-电压转换电路包括：

第一级转换模块及第二级转换模块，所述第二级转换模块连接所述第一级转换模块的输出端；二者电路结构相同，均包括：一个差分放大器、两个补偿电容及两个保持电容，两个所述补偿电容的一端连接差分输入信号，并分别通过第一开关连接参考电压，两个所述补偿电容的另一端对应连接所述差分放大器的两个差分输入端，并分别通过第二开关对应连接两个所述保持电容的一端，两个所述保持电容的一端还分别通过第三开关连接参考电压，两个所述保持电容的另一端对应连接所述差分放大器的两个差分输出端；

采样相时，所述第一开关和所述第二开关闭合、所述第三开关断开；放大相时，所述第一开关和所述第二开关断开、所述第三开关闭合。

可选地，所述第一级转换模块及所述第二级转换模块均还包括：

两个增益电容，两个所述增益电容的一端分别通过所述第一开关连接参考电压，两个所述增益电容的另一端分别通过第四开关对应连接所述差分放大器的两个差分输出端，并分别通过第五开关连接参考电压；

采样相时，所述第四开关断开、所述第五开关闭合；放大相时，所述第四开关闭合、所述第五开关断开。

可选地，所述电容-电压转换电路还包括：

两个第一级增益调节模块，分别并联于所述第一级转换模块中两个所述增益电容的两端；二者电路结构相同，均包括N个并联的第一级增益调节单元；所述第一级增益调节单元又包括：第一级调节电容及第一级调节开关，二者串联；其中，N为大于等于1的正整数。

可选地，所述第二级转换模块还包括：

两个辅助增益电容，两个所述辅助增益电容的一端分别通过第六开关对应连接所述第一级转换模块的两个差分输出端，并分别通过第七开关连接参考电压，两个所述辅助增益电容的另一端对应连接两个所述补偿电容的一端；

采样相时，所述第六开关闭合、所述第七开关断开；放大相时，所述第六开关断开、所述第七开关闭合。