【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于集成电路领域，涉及一种具有自校准功能的多通道幅度-时间转换器。
技术介绍
1、神经采集电路在许多领域都有越来越广泛的应用，主流的结构是对微弱的神经信号进行采集、放大和滤波之后，再做数字化的处理，这种结构的好处在于将模拟信号转化为数字信号，在数据传输的时候可以增强信号的抗干扰能力，并且不影响采集的精度。已经有相当的工作使用幅度-时间转换器（atc），将前端放大的模拟信号转换为时间轴上面的脉冲宽度信号。2009年在t-biocas上发表的“an inductively powered scalable 32-channelwireless neural recording system-on-a-chip for neuroscience applications”就将atc应用于神经采集的应用上，将采集的神经信号通过atc转换为pwm脉冲类型的数字信号；而后，2023年在vlsi上发表的“a highly-digital pwm-based impedance monitoring icwith 143.2db dr and 17.7ffrms resolution”中面向阻抗检测的应用，提出了一种差分的pwm发生器来进行模数转换。pwm将模拟电压的幅度信息转化为时间信息，在无线通信领域，例如使用反向散射的无线通信技术来说，pwm可以将传统模拟信号的非线性调制转变为线性调制。同时，传统的由电荷泵构成的锯齿波发生器swg模块，由于收到芯片工艺角、温度以及电压的影响，其电荷泵内部的电流镜将会产生比较大的电流偏移，从而导致
技术实现思路
1、为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本专利技术提出了一种具有自校准功能的多通道幅度-时间转换器，其具体技术方案如下：
2、一种具有自校准功能的多通道幅度-时间转换器，包括多通道轮转式采样保持模块、锯齿波发生模块、模拟-时间转换模块和锯齿波校准模块，所述多通道轮转式采样保持模块通过对各通道的开关进行频率和转换控制来采样和保持模拟信号，所述锯齿波发生模块通过控制开关的交替通断对电容进行周期性充放电来产生锯齿波信号，所述模拟-时间转换模块通过一对时钟互补的动态比较器将模拟信号和锯齿波信号输入比较后产生脉宽调制信号，同时所述的锯齿波校准模块通过一对互补时钟比较器来比较所述锯齿波信号的偏差并通过调整接入电路的电容数量来自动校准锯齿波信号。
3、进一步的，所述多通道轮转式采样保持模块中设有采样电容、转换开关以及多个采样开关；所述多个采样开关分别对应配置在多通道上，分别控制各通道的连通或断开，每个采样开关采用的控制时钟为非交叠时钟，每个采样开关根据非交叠时钟设置的频率按顺序依次打开即将通道连通；所述采样电容和转换开关至少有2个，所述采样电容对采样开关打开后连通的通道进行信号的采样和保持，转换开关连接模拟-时间转换模块，转换开关的通断控制采样的信号输入模拟-时间转换模块。
4、进一步的，所述多通道轮转式采样保持模块采用四通道轮转式采样保持模块，由四个采样开关φs0~φs3、两个采样电容cs1和cs2以及两个转换开关φ1和φ2电连接构成，四个采样开关φs0~φs3 分别连接设置在四通道ch0~ ch3上，且按照φs0至φs3的顺序依次打开；
5、当采样开关φs0打开的时候，采样开关φs1~φs3关闭，转换开关φ1关闭而转换开关φ2打开，此时第一通道ch0的信号将会被采样到电容cs1上，而电容cs2上保存的是上一个周期中对第四通道ch3采样的结果，此时转换开关φ2打开，将第四通道ch3的电荷信息传递到模拟-时间转换模块；在下一个周期中，采样开关φs1打开，采样开关φs0、φs2和φs3会被关闭，同时转换开关φ2关闭而转换开关φ1打开，此时电容cs1上保存的第一通道ch0的电荷信息将会被送往模拟-时间转换模块，而第二通道ch1的信号将会在电容cs2上被采样保持。
6、进一步的，所述锯齿波发生模块中设有cascode电流镜结构、节点电容、非交叠时钟控制的开关φcharge和开关φdischarge、亦或和同或逻辑门；所述cascode电流镜结构复制电流对节点电容进行充电，所述非交叠时钟控制的开关φcharge和开关φdischarge的通过交替通断对所述节点电容进行周期性充放电来产生锯齿波信号，其中开关φcharge和开关φdischarge的交替通断的信号由转换开关的信号通过亦或和同或逻辑门产生。
7、进一步的，所述模拟-时间转换模块中的一对时钟互补的动态比较器由比较器1和比较器2构成，比较器1和比较器2由两个反向的时钟φ20m和20m驱动；当比较器1在进行比较转换的时候，比较器2进行复位操作。
8、进一步的，所述的一对互补时钟比较器由比较器3和比较器4构成，所述锯齿波校准模块还包括d触发器和解码器，所述锯齿波信号输入给所述互补时钟比较器的负端，互补时钟比较器的正端则输入一个基准电压vcm，通过保存锯齿波充电半个周期之后的电压值与基准电压的比较值，判断出锯齿波充电的速度是否快或者慢，当在一半周期的时候，比较器3和比较器4输出的逻辑值都是‘1’，则表示充电的速度慢，所述d触发器将把比较器3和比较器4的输出φdff+和φdff-保存下来，并且发送给解码器，由解码器反馈控制来减少接入的电容阵列的电容数量，进而加快充电速度。
9、进一步的，所述比较器3和比较器4由一对1.25mhz的反向时钟φ1.25m和1.25m来进行驱动。
10、进一步的，所述调整接入电路设有电容阵列结构，一端连接所述解码器，另一端连接所述锯齿波发生模块。
11、有益效果：本专利技术创新性地使用一对互补的比较器比较信号，这使得有一个比较器的输入时钟信号为低电平，也即比较器复位的时候，另一边的比较器可以工作，该设计可以利用所有的时钟周期节点，将转换精度提高一倍，特别地，在锯齿波和模拟信号比较电路中，它还可以利用互补的时钟来起到消除敏感节点的由于时钟馈通导致的回踢噪声抖动的作用，有效提高了信号的质量。
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1.一种具有自校准功能的多通道幅度-时间转换器，其特征在于，包括多通道轮转式采样保持模块、锯齿波发生模块、模拟-时间转换模块和锯齿波校准模块，所述多通道轮转式采样保持模块通过对各通道的开关进行频率和转换控制来采样和保持模拟信号，所述锯齿波发生模块通过控制开关的交替通断对电容进行周期性充放电来产生锯齿波信号，所述模拟-时间转换模块通过一对时钟互补的动态比较器将模拟信号和锯齿波信号输入比较后产生脉宽调制信号，同时所述的锯齿波校准模块通过一对互补时钟比较器来比较所述锯齿波信号的偏差并通过调整接入电路的电容数量来自动校准锯齿波信号。
2.如权利要求1所述的校准功能的多通道幅度-时间转换器，其特征在于，所述多通道轮转式采样保持模块中设有采样电容、转换开关以及多个采样开关；所述多个采样开关分别对应配置在多通道上，分别控制各通道的连通或断开，每个采样开关采用的控制时钟为非交叠时钟，每个采样开关根据非交叠时钟设置的频率按顺序依次打开即将通道连通；所述采样电容和转换开关至少有2个，所述采样电容对采样开关打开后连通的通道进行信号的采样和保持，转换开关连接模拟-时间转换模块，转换开关的通断
3. 如权利要求2所述的校准功能的多通道幅度-时间转换器，其特征在于，所述多通道轮转式采样保持模块采用四通道轮转式采样保持模块，由四个采样开关Φs0~Φs3、两个采样电容Cs1和Cs2以及两个转换开关Φ1和Φ2电连接构成，四个采样开关Φs0~Φs3 分别连接设置在四通道CH0~ CH3上，且按照Φs0至Φs3的顺序依次打开；
4.如权利要求2所述的校准功能的多通道幅度-时间转换器，其特征在于，所述锯齿波发生模块中设有cascode电流镜结构、节点电容、非交叠时钟控制的开关ΦCharge和开关ΦDischarge、亦或和同或逻辑门；所述cascode电流镜结构复制电流对节点电容进行充电，所述非交叠时钟控制的开关ΦCharge和开关ΦDischarge的通过交替通断对所述节点电容进行周期性充放电来产生锯齿波信号，其中开关ΦCharge和开关ΦDischarge的交替通断的信号由转换开关的信号通过亦或和同或逻辑门产生。
5.如权利要求2所述的校准功能的多通道幅度-时间转换器，其特征在于，所述模拟-时间转换模块中的一对时钟互补的动态比较器由比较器1和比较器2构成，比较器1和比较器2由两个反向的时钟Φ20M和20M驱动；当比较器1在进行比较转换的时候，比较器2进行复位操作。
6.如权利要求1所述的校准功能的多通道幅度-时间转换器，其特征在于，所述的一对互补时钟比较器由比较器3和比较器4构成，所述锯齿波校准模块还包括D触发器和解码器，所述锯齿波信号输入给所述互补时钟比较器的负端，互补时钟比较器的正端则输入一个基准电压VCM，通过保存锯齿波充电半个周期之后的电压值与基准电压的比较值，判断出锯齿波充电的速度是否快或者慢，当在一半周期的时候，比较器3和比较器4输出的逻辑值都是‘1’，则表示充电的速度慢，所述D触发器将把比较器3和比较器4的输出ΦDFF+和ΦDFF-保存下来，并且发送给解码器，由解码器反馈控制来减少接入的电容阵列的电容数量，进而加快充电速度。
7.如权利要求6所述的校准功能的多通道幅度-时间转换器，其特征在于，所述比较器3和比较器4由一对1.25MHz的反向时钟Φ1.25M和1.25M来进行驱动。
8.如权利要求6所述的校准功能的多通道幅度-时间转换器，其特征在于，所述调整接入电路设有电容阵列结构，一端连接所述解码器，另一端连接所述锯齿波发生模块。
...【技术特征摘要】
1.一种具有自校准功能的多通道幅度-时间转换器，其特征在于，包括多通道轮转式采样保持模块、锯齿波发生模块、模拟-时间转换模块和锯齿波校准模块，所述多通道轮转式采样保持模块通过对各通道的开关进行频率和转换控制来采样和保持模拟信号，所述锯齿波发生模块通过控制开关的交替通断对电容进行周期性充放电来产生锯齿波信号，所述模拟-时间转换模块通过一对时钟互补的动态比较器将模拟信号和锯齿波信号输入比较后产生脉宽调制信号，同时所述的锯齿波校准模块通过一对互补时钟比较器来比较所述锯齿波信号的偏差并通过调整接入电路的电容数量来自动校准锯齿波信号。
2.如权利要求1所述的校准功能的多通道幅度-时间转换器，其特征在于，所述多通道轮转式采样保持模块中设有采样电容、转换开关以及多个采样开关；所述多个采样开关分别对应配置在多通道上，分别控制各通道的连通或断开，每个采样开关采用的控制时钟为非交叠时钟，每个采样开关根据非交叠时钟设置的频率按顺序依次打开即将通道连通；所述采样电容和转换开关至少有2个，所述采样电容对采样开关打开后连通的通道进行信号的采样和保持，转换开关连接模拟-时间转换模块，转换开关的通断控制采样的信号输入模拟-时间转换模块。
3. 如权利要求2所述的校准功能的多通道幅度-时间转换器，其特征在于，所述多通道轮转式采样保持模块采用四通道轮转式采样保持模块，由四个采样开关φs0~φs3、两个采样电容cs1和cs2以及两个转换开关φ1和φ2电连接构成，四个采样开关φs0~φs3 分别连接设置在四通道ch0~ ch3上，且按照φs0至φs3的顺序依次打开；
4.如权利要求2所述的校准功能的多通道幅度-时间转换器，其特征在于，所述锯齿波发生模块中设有cascode电流镜结构、节点电容、非交叠时钟控制的开关φcha...
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