[發(fā)明專利]一種用于電容檢測的數(shù)字化二階積分調(diào)制器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011502455.5
• 申請日: 2020-12-17
• 公開（公告）號: CN112653471B
• 公開（公告）日: 2023-08-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳祥發(fā);佟曉娜;張奇榮;鄔君
• 申請（專利權(quán)）人: 北京時代民芯科技有限公司;北京微電子技術(shù)研究所
• 主分類號: H03M3/00
• 分類號: H03M3/00
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 胡健男

1.一種用于電容檢測的數(shù)字化二階積分調(diào)制器，其特征在于包括：第一級積分調(diào)制模塊、第二級積分調(diào)制模塊、比較器；

第一級積分調(diào)制模塊，接收電容信號，對電容信號進(jìn)行失配調(diào)整后，再進(jìn)行電容信號到電壓信號的轉(zhuǎn)換，形成電壓信號，送至第二級積分調(diào)制模塊；第二級積分調(diào)制模塊對第一級積分調(diào)制模塊輸出的信號進(jìn)行積分，得到積分后的電壓信號，送至比較器，比較器對積分后的電壓信號與參考信號進(jìn)行比較，輸出比較結(jié)果，形成1bit數(shù)字碼流，作為用于電容檢測的數(shù)字化二階積分調(diào)制器電路輸出的同時又反饋到第一級積分調(diào)制模塊進(jìn)行sigma-delta調(diào)制；

其中，第一級積分調(diào)制模塊包括待檢測輸入電容CINP和CINN；參考電壓源輸入電容CP1、CP2、CP3、CP4、CN1、CN2、CN3，CN4；失配電容校準(zhǔn)電容CDA0、CDA1、CDA2、CDA3、CDA4、CDA5、CDA6和CDB0、CDB1、CDB2、CDB3、CDB4、CDB5、CDB6；工藝非理想性修復(fù)電容CP5、CP6、CP7、CP8、CN5、CN6、CN7、CN8，第一級積分器系數(shù)電容CP9、CN9；開關(guān)K0、K1、K0'、K1'、K0_00、K00_0、K00_1、K1_00、KDA0、KDA1、KDA2、KDA3、KDA4、KDA5、KDA6、KDA7和KDB0、KDB1、KDB2、KDB3、KDB4、KDB5、KDB6、KDB7；積分器運(yùn)放AMP1；COM端高電平信號VIH和低電平信號VIL以及芯片共模信號VI；

電容CINP左端分別連接K1'和K0'開關(guān)，右端分別接K1和K0開關(guān)；電容CINN左端分別連接K1'和K0'開關(guān)，右端分別接K1和K0開關(guān)；

電容CP1左端分別連接K1'和K0'開關(guān)，右端分別接K1_00、K00_1和K0開關(guān)；電容CP2上端分別連接K1_00、K00_1、K0開關(guān)，下端接VI共模信號；電容CP3左端分別連接K1'和K0'開關(guān)，右端分別接K0_00、K00_0和K1開關(guān)；電容CP4上端分別連接K0_00、K00_0、K1開關(guān)，下端接VI共模信號；電容CN1左端分別連接K1'和K0'開關(guān)，右端分別接K1_00、K00_1和K0開關(guān)；電容CN2上端接VI共模信號，下端分別連接K1_00、K00_1、K0開關(guān)；電容CN3左端分別連接K1'和K0'開關(guān)，右端分別接K0_00、K00_0和K1開關(guān)；電容CN4上端VI共模信號，下端接分別連接K0_00、K00_0、K1開關(guān)；

電容CDA0的左端接K0'、K1'開關(guān)，右端接KDA0開關(guān)；CDA1的左端接K0'、K1'開關(guān)，右端接KDA1開關(guān)；電容CDA2的左端接K0'、K1'開關(guān)，右端接KDA2開關(guān)；電容CDA3的左端接K0'、K1'開關(guān)，右端接KDA3開關(guān)；電容CDA4的左端接K0'、K1'開關(guān)，右端接KDA4開關(guān)；電容CDA5的左端接K0'、K1'開關(guān)，右端接KDA5開關(guān)；電容CDA6的左端接K0'、K1'開關(guān)，右端接KDA6開關(guān)；電容CDB0的左端接K0'、K1'開關(guān)，右端接KDB0開關(guān)；電容CDB1的左端接K0'、K1'開關(guān)，右端接KDB1開關(guān)；電容CDB2的左端接K0'、K1'開關(guān)，右端接KDB2開關(guān)；電容CDB3的左端接K0'、K1'開關(guān)，右端接KDB3開關(guān)；電容CDB4的左端接K0'、K1'開關(guān)，右端接KDB4開關(guān)；電容CDB5的左端接K0'、K1'開關(guān)，右端接KDB5開關(guān)；電容CDB6的左端接K0'、K1'開關(guān)，右端接KDB6開關(guān)；

電容CP5左端接K0、K1開關(guān)，右端接K0'、K1'開關(guān)；電容CP6左端接K0、K1開關(guān)，右端接K0'、K1'開關(guān)；電容CP7上端接K0、K1開關(guān)，下端接K0'、K1'開關(guān)；電容CP8上端接K0、K1開關(guān)，下端接K0'、K1'開關(guān)；電容CN5左端接K0、K1開關(guān)，右端接K0'、K1'開關(guān)；電容CN6左端接K0、K1開關(guān)，右端接K0'、K1'開關(guān)；電容CN7下端接K0、K1開關(guān)，上端接K0'、K1'開關(guān)；電容CN8下端接K0、K1開關(guān)，上端接K0'、K1'開關(guān)；

電容CP9左端接K0、K1、K0'、K1'、K0_00、K00_0、K1_00、K00_1開關(guān)，右端接K0、K1、K0'、K1'開關(guān)；電容CN9左端接K0、K1、K0'、K1'、K0_00、K00_0、K1_00、K00_1開關(guān)，右端接K0、K1、K0'、K1'開關(guān)；

積分器運(yùn)放AMP1輸入正端接開關(guān)K1'、K0'，輸入負(fù)端接開關(guān)K1'、K0'，輸出正端接開關(guān)K1'、K0'，輸出負(fù)端接開關(guān)K1'、K0'；

第二級積分調(diào)制模塊包括第二級積分器電容CP10、CP12、CN10、CN12；開關(guān)K0、K1、K0'、K1'；積分器運(yùn)放AMP2；第一級積分調(diào)制輸出信號VON1和VOP1以及芯片共模信號VI；

電容CP10左端接K0'、K1'開關(guān)，右端接K0、K1開關(guān)；電容CN10左端接K0'、K1'開關(guān)，右端接K0、K1開關(guān)；

電容CP12左端接K0、K1開關(guān)和積分器運(yùn)放AMP2的輸入正端，右端接運(yùn)放AMP2的輸出負(fù)端；電容CN12左端接K0、K1開關(guān)和積分器運(yùn)放AMP2的輸入負(fù)端，右端接積分器運(yùn)放AMP2的輸出正端；

積分器運(yùn)放AMP2輸入正端接開關(guān)K1、K0和電容CP12左端，輸入負(fù)端接開關(guān)K1、K0和電容CN12左端；輸出負(fù)端接電容CP12右端，輸出正端接電容CN12右端；

第二級積分調(diào)制電路將第一級積分調(diào)制輸出的信號VON1和VOP1進(jìn)行采樣和積分，得到第二級積分調(diào)制電路的輸出VON2和VOP2；

比較器包括輸入電容CP11、CP13、CN11、CN13；開關(guān)K1、K0'、K1'；1位量化比較器CMP；第一級積分調(diào)制輸出的信號VON1和VOP1和第二級積分調(diào)制輸出的VON2和VOP2以及芯片共模信號VI；

電容CP11左端接K0'、K1'開關(guān)，右端接K1開關(guān)和比較器CMP輸入正端；電容CN11左端接K0'、K1'開關(guān)，右端接K1開關(guān)和比較器CMP輸入負(fù)端；

電容CP13左端接K0'、K1'開關(guān)，右端接K1開關(guān)和比較器CMP輸入正端；電容CN13左端接K0'、K1'開關(guān)，右端接K1開關(guān)和比較器CMP輸入負(fù)端；

比較將第一級積分調(diào)制輸出的信號VON1和VOP1以及第二級積分調(diào)制輸出的VON2和VOP2的輸出結(jié)果求和，通過采樣和計算兩個過程和芯片共模信號VI進(jìn)行比較，得到1bit量化輸出值。