CN111736650B - 一种积分器电路 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种积分器电路，包括：电压电流转换单元，用于将输入电压转换为输入电流；电流缩放单元，用于将所述输入电流按比例进行缩放，得到输出电流；电流电压转换单元，用于将所述输出电流转换成输出电压；本发明可有效缓解电阻噪声和芯片面积之间的折中问题。

Description

一种积分器电路
技术领域
本发明涉及电路设计领域，尤其涉及一种积分器电路。
背景技术
积分器电路广泛应用于模拟集成电路中，其中一种应用是高速sigma delta模数转换器，主要用来接收输入信号和反馈信号，并把残差电流转换为输出电压。
但现有积分器电路通常由一个电阻和一个电容构成，输出与电阻和电容值的乘积相关联，二者其中一个确定，则另一个也随之确定。即若通过降低电阻值来降低引入的噪声，则需要增加电容值，进而导致芯片面积大幅增加，最终导致在电路设计时需要在噪声和芯片面积之间找到折中方案。
发明内容
鉴于以上现有技术存在的问题，本发明提出一种积分器电路，主要解决现有电路无法兼顾噪声和芯片面积的问题。
为了实现上述目的及其他目的，本发明采用的技术方案如下。
一种积分器电路，包括：
电压电流转换单元，用于将输入电压转换为输入电流；
电流缩放单元，用于将所述输入电流按比例进行缩放，得到输出电流；
电流电压转换单元，用于将所述输出电流转换成输出电压。
可选地，所述电流缩放单元包括第一恒流源、第二恒流源、第一MOS管和第二MOS管；所述第一MOS管的漏极接收所述输入电流，同时与所述第一恒流源的负极相连；所述第一MOS管的源极和所述第二MOS管的源极接地；所述第一MOS管的栅极与所述第二MOS管的栅极相连，并连接所述电压电流转换单元；所述第二MOS管的漏极与所述第二恒流源的负极相连作为电流输出端。
可选地，所述第一MOS管和所述第二MOS管均采用NMOS管。
可选地，所述第一MOS管的导电沟道宽长比为所述第二MOS管导电沟道宽长比的N倍，其中，N为正数。
可选地，所述第一恒流源的电流值为第二恒流源电流值N倍，其中，N为正数。
可选地，所述电压电流转换单元包括电阻和第一放大器，所述电阻的一端接收所述输入电压，所述电阻的另一端与所述第一放大器的同相输入端相连作为所述输入电流的输出端；所述第一放大器的反向输入端接地；所述第一放大器的输出端与所述第一MOS管的栅极相连。
可选地，根据所述第一MOS管导电沟道宽长比与所述第二MOS管导电沟道宽长比的比值，调节所述电阻阻值。
可选地，所述电流电压转换单元包括电容和第二放大器，所述第二放大器的同相输入端接地；所述第二放大器的反向输入端与所述电容的一端相连，接收所述输出电流；所述电容的另一端与所述第二放大器的输出端相连，作为所述输出电压的输出端口。
可选地，根据所述第一MOS管导电沟道宽长比与所述第二MOS管导电沟道宽长比的比值，进行所述电容选型。
如上所述，本发明一种积分器电路，具有以下有益效果。
通过电流缩放单元对输入电流按比例进行缩放，可根据缩放比例，调节积分电容和/或电阻的值，使得电容电阻取值更为自由灵活的同时，有效缓解电阻噪声与芯片面积之间折中的问题。
附图说明
图1为常规积分器电路的原理图。
图2为本发明一实施例中积分器电路的原理图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
发明人发现：
请参阅图1，一种典型的积分器电路。此电路接收输入电压Vin，通过放大器A0和电阻R0把输入电压转换为电流I0＝Vin/R0.电流I0流过积分电容C0产生输出电压
Figure BDA0002572313880000031
该积分器的特点在于对于固定的输入信号特性，输出信号幅度只和R0、C0的乘积相关。譬如假设输入为10MHz，100mv幅度的正弦信号，则此时积分器输出为相差90度的正弦信号。假设要求积分器输出幅度也为100mv，则要求R0、C0的乘积等于15.9nS。此时R0、C0有多种选择，譬如R0＝1.59kohm,C0＝10pF。该电路缺点是只允许R0、C0中的一个作为变量任意取值，只要其中一个确定，另外一个随之确定。譬如为了降低电阻引入的噪声，R0可以被减至400ohm，此时电容C0则随之增加至40pF左右，这样会大幅增大芯片面积，最终导致噪声和芯片面积之间的折中。
请参阅图1，本发明提供一种积分器电路，具有：
电压电流转换单元，用于将输入电压转换为输入电流；
电流缩放单元，用于将输入电流按比例进行缩放，得到输出电流；
电流电压转换单元，用于将输出电流转换成输出电压。
在一实施例中，电流缩放单元包括第一恒流源、第二恒流源、第一MOS管和第二MOS管；第一MOS管的漏极接收输入电流，同时与第一恒流源的负极相连；第一MOS管的源极和第二MOS管的源极接地；第一MOS管的栅极与第二MOS管的栅极相连，并连接电压电流转换单元；第二MOS管的漏极与第二恒流源的负极相连作为电流输出端。
可选地，第一MOS管和第二MOS管均采用NMOS管。
在一实施例中，电压电流转换单元包括电阻和第一放大器，电阻的一端接收输入电压，电阻的另一端与第一放大器的同相输入端相连作为输入电流的输出端；第一放大器的反向输入端接地；第一放大器的输出端与第一MOS管的栅极相连。
在一实施例中，电流电压转换单元包括电容和第二放大器，第二放大器的同相输入端接地；第二放大器的反向输入端与电容的一端相连，接收输出电流；电容的另一端与第二放大器的输出端相连，作为输出电压的输出端口。
具体地，请参阅图2，电阻R1的一端连接输入电压Vin，另一端连接放大器A1的同相输入端的同时，连接NMOS管M1的漏极，向M1输出电流I1；电流源IB1的负极连接M1的漏极，使得漏极电流等于IB1输出电流与I1之和；放大器A1的反向输入端接地，A1的输出端连接NMOS管M1的栅极和NMOS管M2的栅极，M1和M2的源极接地；M2的漏极与恒流源IB2的负极相连，同时连接积分电容C1的一端，向C1输出电流I2；放大器A2的反向输入端与M2的漏极相连，A2的同相输入端接地，积分电容C1的另一端与A2的输出端连接作为积分电路的输出端口。
在一实施例中，可设置恒流源IB1的电流值为恒流源IB2的电流值的N倍，N为正数，具体数值可根据实际应用场景进行选择调整。进一步地，可设置M1的导电沟道宽长比为M2导电沟道宽长比的N倍。
电路工作原理为：
输入电压Vin连接至电阻R1左端，因为放大器的作用，电阻右端为虚地，因此有电流I1:
Figure BDA0002572313880000041
又因为电流IB1＝N*IB2,M1的宽/长等于N倍M2的宽/长，因此：
Figure BDA0002572313880000042
所以推出积分器输出电压Vout1：
Figure BDA0002572313880000043
将积分电容C1与M2管的漏极相连，接收经过比例缩放的电流I2。与图1中常规积分电路相比，假设R1＝R0，为了维持相同的输出幅度，电容C1＝C0/N，芯片面积可缩小N倍。同理，假设C1＝C0，维持相同输出电压幅度，则R1＝R0/N，电阻引入的噪声降低10*log(N)dB。可根据缩放比例灵活调整电阻阻值和/或电容容值。
综上所述，本发明一种积分器电路，通过镜像的电流缩放单元，将电流按比例进行缩放，可有效缓解电阻噪声和电容面积之间的折中问题；通过调节缩放比例，可使电阻和积分电容的值的选择更为灵活自由。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (6)

1.一种积分器电路，其特征在于，包括：
电压电流转换单元，用于将输入电压转换为输入电流，所述电压电流转换单元包括电阻和第一放大器，所述电阻的一端接收所述输入电压，所述电阻的另一端与所述第一放大器的同相输入端相连作为所述输入电流的输出端；所述第一放大器的反向输入端接地；所述第一放大器的输出端与第一MOS管的栅极相连；
电流缩放单元，用于将所述输入电流按比例进行缩放，得到输出电流；所述电流缩放单元包括第一恒流源、第二恒流源、第一MOS管和第二MOS管；所述第一MOS管的漏极接收所述输入电流，同时与所述第一恒流源的负极相连；所述第一MOS管的源极和所述第二MOS管的源极接地；所述第一MOS管的栅极与所述第二MOS管的栅极相连，并连接所述电压电流转换单元；所述第二MOS管的漏极与所述第二恒流源的负极相连作为电流输出端；
电流电压转换单元，用于将所述输出电流转换成输出电压，所述电流电压转换单元包括电容和第二放大器，所述第二放大器的同相输入端接地；所述第二放大器的反向输入端与所述电容的一端相连，接收所述输出电流；所述电容的另一端与所述第二放大器的输出端相连，作为所述输出电压的输出端口。
2.根据权利要求1所述的积分器电路，其特征在于，所述第一MOS管和所述第二MOS管均采用NMOS管。
3.根据权利要求1所述的积分器电路，其特征在于，所述第一MOS管的导电沟道宽长比为所述第二MOS管导电沟道宽长比的N倍，其中，N为正数。
4.根据权利要求3所述的积分器电路，其特征在于，所述第一恒流源的电流值为第二恒流源电流值N倍，其中，N为正数。
5.根据权利要求1所述的积分器电路，其特征在于，根据所述第一MOS管导电沟道宽长比与所述第二MOS管导电沟道宽长比的比值，调节所述电阻阻值。
6.根据权利要求1所述的积分器电路，其特征在于，根据所述第一MOS管导电沟道宽长比与所述第二MOS管导电沟道宽长比的比值，进行所述电容选型。
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US9590590B2 (en) * 2014-11-10 2017-03-07 Analog Devices Global Delta-sigma modulator having transconductor network for dynamically tuning loop filter coefficients
ITUA20163475A1 (it) * 2016-05-16 2017-11-16 St Microelectronics Srl Circuito regolatore di tensione, dispositivo elettronico e procedimento corrispondenti
CN105954624A (zh) * 2016-06-17 2016-09-21 丰郅(上海)新能源科技有限公司 一种检测装置
US10103744B1 (en) * 2017-04-12 2018-10-16 Analog Devices Global Power scaling a continuous-time delta sigma modulator

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