[發明專利]一種積分電容負電荷補償電路

在審

• 申請號: 202010433767.9
• 申請日: 2020-05-21
• 公開（公告）號: CN111669131A
• 公開（公告）日: 2020-09-15
• 發明（設計）人: 李木槿;魏微;江曉山
• 申請（專利權）人: 中國科學院高能物理研究所
• 主分類號: H03F1/30
• 分類號: H03F1/30
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 杜陽陽

本發明公開了一種積分電容負電荷補償電路。該電路包括積分器電路、第一積分電容開關和第一預置偏壓電路；第一積分電容開關與積分器電路中的積分電容串聯連接，第一預置偏壓電路并聯在積分電容的兩端。第一積分電容開關用于在無輸入電荷量時將積分電容與積分器電路中的放大器隔離，在有輸入電荷量時將積分電容與積分器電路中的放大器連接；第一預置偏壓電路用于在無輸入電荷量時對積分電容施加負電荷。采用本發明的電路，通過對積分電容預置偏壓，在電容上預存負電荷，能夠實現相同輸入動態范圍下更小的積分電容，或相同大小的積分電容下更大的輸入動態范圍，在集成電路版圖面積限制電容大小時能夠實現更大輸入動態范圍的積分器。

技術領域

本發明涉及積分器電路技術領域，特別是涉及一種積分電容負電荷補償電路。

背景技術

有源積分器是依靠電容，通過電荷積分的方式將電荷量轉化為電壓量，從而實現電荷探測的電路。傳統的積分器電路由運算放大器和跨接在運放輸入輸出端之間的積分電容組成，如圖1所示。圖1中，積分器電路中的積分電容值為Cf，運算放大器的開環增益為Af。輸入電荷量為Qin，輸出電壓相對于基線的變化量取正值為ΔUout。若運放為理想運放，則ΔUout＝Qin/Cf。最大電荷輸入量即輸入動態范圍Qin,max與輸出擺幅ΔUout,max的關系為ΔUout,max＝Qin,max/Cf。輸出電壓擺幅通常受到電源電壓限制，想要增大輸入范圍Qin,max，只能增大積分電容Cf。但增大電容在很多情況下是受限的，尤其是集成電路版圖面積緊張時。

發明內容

本發明的目的是提供一種積分電容負電荷補償電路，通過對積分電容預置偏壓，在電容上預存負電荷，能夠實現相同輸入動態范圍下更小的積分電容，或相同大小的積分電容下更大的輸入動態范圍，在集成電路版圖面積限制電容大小時能夠實現更大輸入動態范圍的積分器。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

一種積分電容負電荷補償電路，包括：

積分器電路、第一積分電容開關和第一預置偏壓電路；

所述第一積分電容開關與所述積分器電路中的積分電容串聯連接，所述第一積分電容開關用于在無輸入電荷量時將所述積分電容與所述積分器電路中的放大器隔離，在有輸入電荷量時將所述積分電容與所述積分器電路中的放大器連接；

所述第一預置偏壓電路并聯在所述積分電容的兩端，所述第一預置偏壓電路用于在無輸入電荷量時對所述積分電容施加負電荷。

可選的，所述第一積分電容開關，具體包括：

第一開關和第二開關；

所述第一開關的一端與所述放大器的反向輸入端連接，所述第一開關的另一端與所述積分電容的第一端連接；

所述積分電容的第二端與所述第二開關的一端連接，所述第二開關的另一端與所述放大器的輸出端連接；

所述第一開關和所述第二開關均在無輸入電荷量時斷開，所述第一開關和所述第二開關均在有輸入電荷量時閉合。

可選的，所述第一預置偏壓電路，具體包括：

第一極板、第二極板、第三開關和第四開關；

所述第三開關的一端與所述第一極板連接，所述第三開關的另一端與所述積分電容的第一端連接；

所述第四開關的一端與所述第二極板連接，所述第四開關的另一端與所述積分電容的第二端連接；

所述第三開關和所述第四開關均在無輸入電荷量時閉合，所述第三開關和所述第四開關均在有輸入電荷量時斷開。

可選的，所述放大器的正向輸入端接地。

可選的，所述第一極板的偏壓小于所述第二極板的偏壓。