[發明專利]電流頻率轉換電路

在審

• 申請號: 202011299982.0
• 申請日: 2020-11-19
• 公開（公告）號: CN112491418A
• 公開（公告）日: 2021-03-12
• 發明（設計）人: 姚國欽;肖文銳;劉陽;葉曉斌;鄭松;楊軍
• 申請（專利權）人: 垣矽技術(青島)有限公司
• 主分類號: H03M1/34
• 分類號: H03M1/34
• 代理公司: 北京智匯東方知識產權代理事務所(普通合伙) 11391
• 代理人: 劉長江

本發明提供了一種電流頻率轉換電路，其包括：積分器，其輸入端用于獲取輸入電流，并配置成對輸入電流進行積分處理；積分電容，連接于積分器的輸入端與輸出端之間；門限比較電路，與積分器的輸出端連接，用于將積分器的輸出信號與閾值電壓進行比較，并輸出門限比較信號；邏輯運算電路，與門限比較電路的輸出端連接，用于將門限比較信號與時鐘信號進行邏輯運算，產生頻率脈沖信號；以及參考電流源，配置成在頻率脈沖信號的控制下與積分器的輸入端接通，從而對積分電容進行充放電，維持積分電容的電荷平衡。本發明的方案，由于直接使用時鐘信號用于進行電荷平衡，無需進行降頻處理，大大提高了響應速度。

技術領域

本發明涉及半導體技術，特別是涉及一種電流頻率轉換電路。

背景技術

電流頻率轉換(IF轉換)指電流輸入信號轉換為對應脈沖輸出信號的信號處理技術，其基本原理是將電流大小精確量化成等比例的頻率信號。一般而言，電流頻率轉換按約定好標定頻率，將電流的大小，正比例的量化成標定頻率的脈沖數。這是一種常見的模數信號轉換(AD轉換)方式，應用廣泛。相較于傳統的AD轉換技術，電流頻率轉換技術具有電路簡單，體積小，靈敏度高，輸出幅值大，線性度好等特點。電流頻率轉換具體。

高精度的電流頻率轉換應用十分廣泛。在醫療領域，該技術可以用來測量微弱信號；在檢測領域，該技術可以用來測量加速度計；在信息領域，該技術可以用于連續采集數據。

目前已經有了一些相應的技術和方法來實現電流到頻率的轉換。其中一種的方案為使用分立的電子元器件，加上FPGA的邏輯編程控制，實現電流到頻率的轉變。這些方案因為元器件的性能限制，降低了時鐘頻率，限制了系統的響應速度，并且功耗較大。

發明內容

本發明的一個目的是要提供一種至少解決上述技術問題任一方面的電流頻率轉換電路。

本發明一個進一步的目的是要實現一種降低功耗的電流頻率轉換電路。

特別地，本發明提供了一種電流頻率轉換電路，該電流頻率轉換電路包括：

積分器，其輸入端用于獲取輸入電流，并配置成對輸入電流進行積分處理；

積分電容，連接于積分器的輸入端與輸出端之間；

門限比較電路，與積分器的輸出端連接，用于將積分器的輸出信號與閾值電壓進行比較，并輸出門限比較信號；

邏輯運算電路，與門限比較電路的輸出端連接，用于將門限比較信號與時鐘信號進行邏輯運算，產生頻率脈沖信號；以及

參考電流源，配置成在頻率脈沖信號的控制下與積分器的輸入端接通，從而對積分電容進行充放電，維持積分電容的電荷平衡。

可選地，上述電流頻率轉換電路還包括：標頻時鐘電路，用于輸出時鐘信號，并且時鐘信號的開關比可調。

可選地，時鐘信號的開關比設置為大于或等于50％。

可選地，標頻時鐘電路利用3比特的計數器實現開關比計數，以實現最高值為7/8的占空比。

可選地，邏輯運算電路包括：

D觸發器模塊，與門限比較電路的輸出端以及標頻時鐘電路連接，并配置成利用時鐘信號對門限比較信號進行觸發輸出，得到觸發脈沖；

與門模塊，與D觸發器模塊的輸出端以及標頻時鐘電路連接，并配置成通過對觸發脈沖以及時鐘信號進行與運算，得到頻率脈沖信號。

可選地，門限比較電路包括：

第一門限比較器，與積分器的輸出端連接，用于將積分器的輸出信號與正閾值電壓進行比較，并輸出正門限比較信號；

第二門限比較器，與積分器的輸出端連接，用于將積分器的輸出信號與負閾值電壓進行比較，并輸出負門限比較信號；