1.一種電荷域電容數(shù)字轉(zhuǎn)換電路,其特征是:包括基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路、電荷域模數(shù)轉(zhuǎn)換器、電荷域電壓轉(zhuǎn)電荷放大電路和時(shí)鐘產(chǎn)生電路;
所述電荷域電容數(shù)字轉(zhuǎn)換電路的連接關(guān)系為:電荷域電壓轉(zhuǎn)電荷放大電路將接收到的差分電壓信號(hào)Vip和Vin進(jìn)行放大處理得到Qop和Qon并輸出到電荷域模數(shù)轉(zhuǎn)換器的差分模擬電荷輸入端;電荷域模數(shù)轉(zhuǎn)換器將接收到的差分電荷進(jìn)行轉(zhuǎn)換得到數(shù)字量化碼;
時(shí)鐘產(chǎn)生電路的第一控制信號(hào)產(chǎn)生端口輸出時(shí)鐘Clkr到電荷域電壓轉(zhuǎn)電荷放大電路的Clkr時(shí)鐘輸入端口和電荷域模數(shù)轉(zhuǎn)換器的Clkr時(shí)鐘輸入端口,時(shí)鐘產(chǎn)生電路的第二控制信號(hào)產(chǎn)生端口輸出時(shí)鐘Clks到電荷域電壓轉(zhuǎn)電荷放大電路的Clks時(shí)鐘輸入端口和電荷域模數(shù)轉(zhuǎn)換器的Clks時(shí)鐘輸入端口,時(shí)鐘產(chǎn)生電路的第三控制信號(hào)產(chǎn)生端口輸出時(shí)鐘Clk到電荷域電壓轉(zhuǎn)電荷放大電路的Clk時(shí)鐘輸入端口和電荷域模數(shù)轉(zhuǎn)換器的Clk時(shí)鐘輸入端口,時(shí)鐘產(chǎn)生電路的第四控制信號(hào)產(chǎn)生端口輸出時(shí)鐘Clkn到電荷域電壓轉(zhuǎn)電荷放大電路的Clkn時(shí)鐘輸入端口和電荷域模數(shù)轉(zhuǎn)換器的Clkn時(shí)鐘輸入端口,時(shí)鐘產(chǎn)生電路的第五控制信號(hào)產(chǎn)生端口輸出時(shí)鐘Clkt到電荷域電壓轉(zhuǎn)電荷放大電路的Clkt時(shí)鐘輸入端口和電荷域模數(shù)轉(zhuǎn)換器的Clkt時(shí)鐘輸入端口;
基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路的第一基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生端口輸出基準(zhǔn)電壓1到電荷域電壓轉(zhuǎn)電荷放大電路的基準(zhǔn)電壓1輸入端口和電荷域模數(shù)轉(zhuǎn)換器的基準(zhǔn)電壓1輸入端口,基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路的第二基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生端口輸出基準(zhǔn)電壓2到電荷域電壓轉(zhuǎn)電荷放大電路的基準(zhǔn)電壓2輸入端口和電荷域模數(shù)轉(zhuǎn)換器的基準(zhǔn)電壓2輸入端口,基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路的第三基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生端口輸出基準(zhǔn)電壓3到電荷域模數(shù)轉(zhuǎn)換器的基準(zhǔn)電壓3輸入端口,基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路的第四基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生端口輸出基準(zhǔn)電壓4到電荷域模數(shù)轉(zhuǎn)換器的基準(zhǔn)電壓4輸入端口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電荷域電容數(shù)字轉(zhuǎn)換電路,其特征是:所述電荷域電壓轉(zhuǎn)電荷放大電路包括第一正端電荷存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)、第一負(fù)端電荷存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)、第二正端電荷存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)和第二負(fù)端電荷存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)、一個(gè)連接在第一和第二正端電荷存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)之間的正端電荷傳輸控制開(kāi)關(guān)、一個(gè)連接在第一和第二負(fù)端電荷存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)之間的負(fù)端電荷傳輸控制開(kāi)關(guān)、連接到第一正端電荷存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)的正端電容、連接到第二正端電荷存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)的正端容值可編程電容、連接到第一負(fù)端電荷存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)的負(fù)端電容、連接到第二負(fù)端電荷存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)的負(fù)端容值可編程電容、連接到第一正端電荷存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)的第一正端電壓傳輸開(kāi)關(guān)、連接到第一正端電荷存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)的第二正端電壓傳輸開(kāi)關(guān)、連接到第二正端電荷存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)的第三正端電壓傳輸開(kāi)關(guān)和連接到第二正端電荷存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)的第四正端電壓傳輸開(kāi)關(guān)、連接到第一負(fù)端電荷存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)的第一負(fù)端電壓傳輸開(kāi)關(guān)、連接到第一負(fù)端電荷存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)的第二負(fù)端電壓傳輸開(kāi)關(guān)、連接到第二負(fù)端電荷存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)的第三負(fù)端電壓傳輸開(kāi)關(guān)和連接到第二負(fù)端電荷存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)的第四負(fù)端電壓傳輸開(kāi)關(guān);
所述電荷域電壓轉(zhuǎn)電荷放大電路的連接關(guān)系為:正端電容的一端連接到第一正端電荷存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn),另一端連接到電荷傳輸控制時(shí)鐘Clk;正端容值可編程電容的一端連接到第二正端電荷存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn),另一端連接到電荷傳輸控制時(shí)鐘Clkn;正端電荷傳輸控制開(kāi)關(guān)的控制端連接到傳輸信號(hào)Clkt,正端電荷傳輸控制開(kāi)關(guān)兩端連接到第一和第二正端電荷存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)Nip和Nop;第一正端電壓傳輸開(kāi)關(guān)的一端連接到第一正端電荷存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn),另一端連接到正電壓輸入端Vip,開(kāi)關(guān)控制信號(hào)接Clks;第二正端電壓傳輸開(kāi)關(guān)的一端連接到第一正端電荷存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn),另一端連接到基準(zhǔn)電壓1,開(kāi)關(guān)控制信號(hào)接Clkr;第三正端電壓傳輸開(kāi)關(guān)的一端連接到第二正端電荷存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn),另一端連接到基準(zhǔn)電壓2,開(kāi)關(guān)控制信號(hào)接Clkr;第四正端電壓傳輸開(kāi)關(guān)的一端連接到第二正端電荷存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn),另一端連接到正端輸出電壓Vop,開(kāi)關(guān)控制信號(hào)接Clkt;負(fù)端電容的一端連接到第一負(fù)端電荷存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn),另一端連接到電荷傳輸控制時(shí)鐘Clk;負(fù)端容值可編程電容的一端連接到第二負(fù)端電荷存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn),另一端連接到電荷傳輸控制時(shí)鐘Clkn;負(fù)端電荷傳輸控制開(kāi)關(guān)的控制端連接到傳輸信號(hào)Clkt,負(fù)端電荷傳輸控制開(kāi)關(guān)兩端連接到第一和第二負(fù)端電荷存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)Nin和Non;第一負(fù)端電壓傳輸開(kāi)關(guān)的一端連接到第一負(fù)端電荷存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn),另一端連接到負(fù)端電壓輸入端Vin,開(kāi)關(guān)控制信號(hào)接Clks;第二負(fù)端電壓傳輸開(kāi)關(guān)的一端連接到第一負(fù)端電荷存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn),另一端連接到基準(zhǔn)電壓1,開(kāi)關(guān)控制信號(hào)接Clkr;第三負(fù)端電壓傳輸開(kāi)關(guān)的一端連接到第二負(fù)端電荷存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn),另一端連接到基準(zhǔn)電壓2,開(kāi)關(guān)控制信號(hào)接Clkr;第四負(fù)端電壓傳輸開(kāi)關(guān)的一端連接到第二負(fù)端電荷存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn),另一端連接到負(fù)端輸出電壓Von,開(kāi)關(guān)控制信號(hào)接Clkt。
3.如權(quán)利要求2所述電荷域電容數(shù)字轉(zhuǎn)換電路,其特征是:所述電荷域電壓轉(zhuǎn)電荷放大電路在完成一次電壓傳輸處理后,輸入壓和輸出電壓之間的關(guān)系如下:
Von-Vop=-[Vin-Vip]·C503/C509
其中:C503和C509分別為正端電容和正端容值可編程電容的電容值。
4.如權(quán)利要求2所述的電荷域電容數(shù)字轉(zhuǎn)換電路,其特征是:所述電荷傳輸控制開(kāi)關(guān)在傳輸電荷時(shí)電荷注入節(jié)點(diǎn)與輸出節(jié)點(diǎn)之間存在一個(gè)電勢(shì)差,若電荷以負(fù)電荷形式傳輸則該電勢(shì)差為正,若電荷以正電荷形式傳輸則該電勢(shì)差為負(fù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電荷域電容數(shù)字轉(zhuǎn)換電路,其特征是:所述電荷域模數(shù)轉(zhuǎn)換器包括:N級(jí)基于電荷域信號(hào)處理技術(shù)的流水線子級(jí)電路,其用于對(duì)采樣得到的電荷包進(jìn)行各種處理完成模數(shù)轉(zhuǎn)換和余量放大,并將每一個(gè)子級(jí)電路的輸出數(shù)字碼輸入到延時(shí)同步寄存器,且每一個(gè)子級(jí)電路輸出的電荷包進(jìn)入下一級(jí)重復(fù)上述過(guò)程;最后一級(jí)(第N+1級(jí))N-bit Flash模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路,其將第N級(jí)傳輸過(guò)來(lái)的電荷包重新轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào),并進(jìn)行最后一級(jí)的模數(shù)轉(zhuǎn)換工作,并將本級(jí)電路的輸出數(shù)字碼輸入到延時(shí)同步寄存器,該級(jí)電路只完成模數(shù)轉(zhuǎn)換,不進(jìn)行余量放大;延時(shí)同步寄存器,其用于對(duì)每個(gè)子流水級(jí)輸出的數(shù)字碼進(jìn)行延時(shí)對(duì)準(zhǔn),并將對(duì)齊的數(shù)字碼輸入到數(shù)字校正模塊;數(shù)字校正電路模塊,其用于接收同步寄存器的輸出數(shù)字碼,將接收的數(shù)字碼進(jìn)行移位相加,以得到模數(shù)轉(zhuǎn)換器的R位數(shù)字輸出碼;其中,N和R均為正整數(shù)。
6.如權(quán)利要求5所述的電荷域電容數(shù)字轉(zhuǎn)換電路,其特征是:所述電荷域流水線子級(jí)電路包括:2個(gè)本級(jí)電荷傳輸控制開(kāi)關(guān)、2個(gè)電荷存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)、6個(gè)連接到電荷存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)的電荷存儲(chǔ)電容、M個(gè)電荷比較器,M個(gè)受比較器輸出結(jié)果控制的基準(zhǔn)電荷選擇電路,2M+2個(gè)電壓傳輸開(kāi)關(guān),其中M為正整數(shù)。
7.如權(quán)利要求5所述的電荷域電容數(shù)字轉(zhuǎn)換電路,其特征是:所述電荷域流水線子級(jí)電路其單端形式包括:一個(gè)電荷傳輸控制開(kāi)關(guān),電荷傳輸控制開(kāi)關(guān)的一端接上一級(jí)電荷域流水線子級(jí)電路的電荷存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn),另一端是本級(jí)電路的電荷存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn),所述本級(jí)電路的電荷存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)分別通過(guò)第一電容連接控制時(shí)鐘,通過(guò)第二電容連接基準(zhǔn)信號(hào),同時(shí)還連接到一個(gè)或多個(gè)比較器的輸入端,并通過(guò)一個(gè)電壓傳輸開(kāi)關(guān)連接到基準(zhǔn)電壓,所述基準(zhǔn)信號(hào)由一個(gè)受比較器結(jié)果控制的基準(zhǔn)信號(hào)選擇電路產(chǎn)生;所述電荷域子級(jí)流水線電路除最后一級(jí)的全差分形式由兩組連接方式相同的上述單端形式電荷域子級(jí)流水線電路互補(bǔ)連接構(gòu)成,控制時(shí)鐘的工作相位和單端形式相同。