具有电荷重新平衡集成器的模拟/数字转换

摘要

本公开涉及具有电荷重新平衡集成器的模拟/数字转换。电荷再平衡积分电路可以帮助保持前端积分电路的输出节点在指定的范围内，例如而无需积分电容器的复位。监视和重新平衡积分电路的处理可以比积分时间长度短得多的时间操作，其可允许在积分时间段的多个电荷平衡的电荷转移事件，和每个积分时间周期一次采样积分电容器，诸如在积分时间段的结束。关于电荷再平衡的信息可用于调整随后的离散时间信号处理，诸如样本的数字化值。改进的动态范围和噪声性能是可能的。描述了计算机断层扫描(CT)成像和其他使用案例，包括具有可变积分周期的那些。

权利要求

1.一种系统，包括：

前端接口电路，包括：

积分电路，包括积分放大器电路，以及在从集成放大器电路的输出节点到放大器电路的第一输入节点的反馈路径中的积分电容器，其中所述积分电路在每个积分时间段采样一次的积分时间段上将来自接收输入信号的电荷集成到所述积分电容器；和条件电荷转移电路，耦合到放大器电路的所述第一输入节点，包括：第一比较电路，以在每个积分时间段通常不止一次确定在集成放大器电路输出节点的信号是否超过指定的第一阈值水平；和电荷转移电路，当由第一比较器电路确定在积分放大器输出节点的信号超过指定的第一阈值水平时，在电荷转移事件中经过积分放大器的第一输入转移所述积分电容器上的规定电荷量，使得所述积分放大器输出节点的信号在另一个方向再次超出指定的第一阈值水平。

2.如权利要求1所述的系统，进一步包括：

模数转换器电路，其耦合到积分放大器电路的输出节点，以便接收模拟信号并将该模拟信号转换成数字信号；

通知电路，在相同的积分时间段向数字电路提供一个或多个电荷转移事件的通知，以允许由模数字转换器电路所提供的数字信号的数字信号值的调整，以在相同的集成时间段考虑所述一个以上电荷转移事件。

3.如权利要求2所述的系统，其中，所述电荷转移电路被配置为条件触发在时间上由至少指定的电荷转移时间段分隔的电荷转移事件，所述指定的电荷转移时间段比积分周期更短，并且其中发生电荷转移事件，而不重置集成电容为指定电压。

4.如权利要求1所述的系统，其中，电荷转移电路包括对于指定的时间段操作的指定电流源，以提供在电荷转移事件期间由电荷转移电路经过积分放大器电路第一输入节点在集成电容器上转移的指定电荷量。

5.如权利要求1所述的系统，其中，所述电荷转移电路包含具有指定电荷状态的电荷转移电容器，由开关耦合到所述积分放大器电路第一输入节点，以提供在电荷转移事件期间由电荷转移电路经过放大器第一输入节点在积分电容器上转移的指定电荷量。

6.如权利要求5所述的系统，其中：

多个比较器电路，包括第一比较电路，以在每个积分时间段通常不止一次确定比较在集成放大器电路输出节点的信号是否超过对应于特定比较器电路的指定阈值水平；和其中，电荷转移电容器包括从一组电容器选择的一个或多个电容器，以基于哪个指定的阈值电平由积分放大器电路输出节点超出。

7.如权利要求5所述的系统，其中，所述电荷转移事件以指定的电荷转移频率循环地条件确定，并且其中所述电荷转移电容以电荷转移事件是禁忌的复发放电到所述积分电容器之外的。

8.如权利要求1所述的系统，其中，所述条件电荷转移电路包括：

第二比较电路，以在每个积分时间段不止一次确定在集成放大器电路输出节点的信号是否超过指定的第二阈值水平；和电荷转移电路，当由比较器电路确定在积分放大器输出节点的信号超过指定的第二阈值水平时，在电荷转移事件中经过积分放大器的第一输入在所述积分电容器上转移指定的电荷量，使得所述积分放大器输出节点的信号在另一个方向再次超出指定的第二阈值水平。

9.如权利要求8所述的系统，包括通知电路，在相同的积分时间段向数字电路提供一个或多个电荷转移事件的通知，以允许由模数字转换器电路所提供的数字信号的数字信号值的调整，以在相同的集成时间段考虑所述一个以上电荷转移事件，其中所述通知电路包括：计数器电路，在积分电容器的积分周期计数，经由第一放大器输入节点添加在积分电容器的指定电荷量的第一计数和由第一放大器输入节点从积分电容器减去的指定电荷量的第二计数；和差分电路，获取第一和第二计数的差，以提供在积分时间段经过第一放大器输入节点从积分电容器添加或减去的净指定电荷量的指示，以提供调整值以允许调整由模数转换器电路提供的相应于积分时间段的数字信号值，以考虑在相同积分时间段的一个或多个电荷传输事件。

10.如权利要求1所述的系统，其中，第一阈值是可调节和抖动的。

11.如权利要求10所述的系统，还包括耦合到所述前端接口电路的光电二极管，使得从光电二极管的电荷在积分周期被集成到所述积分电容器。

12.如权利要求10所述的系统，还包括耦合到所述前端接口电路的计算机断层扫描(CT)接收机检测电路，使得从CT检测接收器电路的电荷在积分周期集成到积分电容器。

13.如权利要求10所述的系统，包括多路复用器电路，时分复用多个前端接口电路之间的后端离散时间电路。

14.如权利要求1所述的系统，其中，所述积分时间周期在逐次积分周期之间可变。

15.如权利要求1所述的系统，其中，所述积分周期的持续时间可在相同的特定积分时间周期中指定。

16.一种系统，包括：

用于模数转换器电路的前端接口电路，该前端接口电路包括：

积分电路，包括放大器电路，以及在从放大器电路的输出节点到放大器电路的第一输入节点的反馈路径中的积分电容器，其中所述积分电路在每个积分时间段采样一次的积分时间段上将来自接收输入信号的电荷集成到所述积分电容器；和条件电荷转移电路，耦合到放大器电路的所述第一输入节点，包括：

第一比较器，耦合到到放大器电路的输出节点，以在每个积分时间段不止一次确定在放大器电路输出节点的信号是否超过指定的第一阈值水平；

第二比较器，耦合到到放大器电路的输出节点，以在每个积分时间段不止一次确定在放大器电路输出节点的信号是否超过指定的第一阈值水平；和电荷转移电路，以当由第一比较器电路确定在积分放大器输出节点的信号超过指定的第一阈值水平时，在电荷转移事件中经过积分放大器的第一输入转移所述积分电容器上的规定电荷量，使得所述积分放大器输出节点的信号在另一个方向再次超出指定的第一阈值水平，以及当由第二比较器电路确定在积分放大器输出节点的信号超过指定的第二阈值水平时，在电荷转移事件中经过积分放大器的第一输入转移所述积分电容器上的规定电荷量，使得所述积分放大器输出节点的信号在另一个方向再次超出指定的第二阈值水平。

模数转换器电路，其耦合到放大器电路输出节点，以便接收模拟信号并将该模拟信号转换成数字信号；和其中，电荷转移事件发生，而不重置积分电容器到指定的电压，并且还包括通知电路，其向数字电路提供一个或多个电荷转移事件的通知，以允许由模数字转换器电路所提供的数字信号值的调整，以在积分电容器的相同集成时间段发生的一个或多个电荷转移事件期间考虑经过积分放大器第一输入阶段提供到积分电容器的净电荷。

17.一种方法，包括：

接收输入信号；

在每个积分时间段采样一次的积分时间段上，使用积分放大器将来自接收输入信号的电荷集成到所述积分电容器；

以在每个积分时间段不止一次确定在集成放大器输出节点的信号是否超过指定的第一阈值水平；

当确定积分放大器输出信号超过指定的第一阈值水平时，在积分电容器上经过积分放大器的第一输入转移指定的电荷量，使得所述积分放大器输出信号不再超出指定的第一阈值水平；

在时间周期积分的结束，提供积分放大器输出信号的样品以便进一步离散时间处理；

和

对应于样本，提供指示，关于在和样本关联的积分时间段转移指定的电荷量的指示，以允许对应于样本的数字信号值的数字调整。

18.如权利要求17所述的方法，其中，传送指定的电荷量发生，而不重置积分电容器为指定的电压，并且还包括：在积分时间段的结束，响应于放大器输出的信号值，调整由模数转换器电路所提供的数字信号，以考虑在积分电容器上经过积分放大器的第一输入的指定电荷量的转移的积分周期的实例。

19.如权利要求17所述的方法，包括：存储从先前积分周期的一个或多个样品，用于离散时间信号处理的进一步使用。

20.如权利要求19所述的方法，其中，在放大器积分器的第一输入转移指定的电荷数量包括：当确定积分放大器的输出信号超过指定的第一阈值水平时，在复发经过积分放大器的第一输入放电电容器到积分电容器，经由对复发放大器集成的第一输入积分电容器，和当确定该积分放大器的输出信号不超过指定的第一阈值水平时，在复发经由集成放大器的第一输入放电电容器到积分电容器之外。

21.如权利要求17所述的方法，包括：当积分放大器的输出信号低于规定的第二阈值水平时，在积分电容器上经由积分放大器的第一输入转移指定的电荷量，使得集成放大器输出信号不再低于指定的第二阈值水平。

22.如权利要求21所述的方法，其中，在积分电容器上转移指定的电荷量发生，而不重置积分电容器为指定电压，并且还包括：调整所述积分放大器的输出信号的数字值，以考虑在积分周期经过积分放大器的第一输入在积分电容器上指定电荷量的任何转移。

23.如权利要求17所述的方法，其中，所述积分时间周期在逐次积分时间段之间可变。

24.如权利要求17所述的方法，其中，所述积分周期的持续时间可在相同的特定积分时间段期间指定。

25.一种方法，包括：

接收计算机断层扫描(CT)成像输入信号；

在每个积分时间段采样一次的积分时间段上，使用积分放大器将来自接收输入信号的电荷集成到所述积分电容器；

以在每个积分时间段不止一次确定在集成放大器输出号是否超过指定的第一阈值水平；

当确定积分放大器输出信号超过指定的第一阈值水平时，在积分电容器上经过积分放大器的第一输入转移指定的电荷量，使得所述积分放大器输出信号不再超出指定的第一阈值水平；

跟踪在相同的积分周期经由积分放大器的第一输入从积分电容器添加或减去的电荷量的指示；

在积分周期的结束，执行放大器输出信号值的模数转换，以产生数字值；和使用在相同的积分周期经由积分放大器的第一输入从积分电容器添加或减去的电荷量的指示，调整数字值，在其末端，执行模数转换以产生数字值。

说明书

具有电荷重新平衡集成器的模拟/数字转换

[0001] 优先权的请求

[0002] 本申该专利申请的美国临时专利申请序列号的优先权权利要求的利益62/295,288题为“ANALOG/DIGITAL CONVERTER WITH CHARGE REBALANCED INTEGRATOR”，将其提交于2016年2月15日，在此通过引用整体并入本文。

背景技术

[0003] 模数信号转换为许多信号处理应用中有用，例如，用在计算机断层扫描(CT)成像扫描仪的光电二极管传感器接口。

[0004] Lyden等人，美国专利7136005，题为ACCURATE LOW NOISE ANALOG TO DIGITAL CONVERTER SYSTEM描述了一种模拟数字转换器系统，其中包括到模数转换器电路的积分器电路前端。响应于耦合到所述积分器的输出的一个或多个比较器检测到积分器输出电压即将离开积分器电路的指定的输出电压范围，积分电路的积分电容器复位，。

[0005] DeGeronimo，美国专利No.8260565，题为HIGH DYNAMIC RANGE CHARGE MEASUREMENTS提到电荷放大器用于包括选择性分流电荷的放射感应。

[0006] G.马扎等，“A 64-channel wide dynamic range charge measurement ASIC for strip and pixel ionization detectors”核科学研讨会会议记录，2004年IEEE，第964-968页，提到了电荷均衡集成技术。

[0007] G.C.Bonazzola等，“A VLSI circuit for charge measurement of a stripionization chamber”，核仪器仪表和(1998)的方法在物理研究409，336-338页，提到了在仪器中的电荷转移技术测量，用于在癌症治疗的光束强度强子疗法。

发明内容

[0008] 模数信号转换为许多信号处理应用中有用，例如，用在计算机断层扫描(CT)成像扫描仪的光电二极管传感器接口。本发明人已经认识到，除其他事项外，向模数转换器(ADC)电路对接传感器或其他输入信号中要解决的问题出现在积分器电路，可以作为ADC电路的前端电路，以集成来自CT成像传感器或其它电路的电荷或电流成电压信号，该电压信号可以被ADC电路进行采样和转换为数字信号值。

[0009] 图1示出CT成像系统100的部分的示例。在一个实施例中，X射线源(未示出)可发射X射线，其可以通过患者传递。在患者的相对侧，这些X射线可以入射到X射线接收器102。X射线接收器102能将入射的X射线转换成电荷，诸如通过直接或间接技术。积分器电路104可以累积从入射X射线随时间产生的电荷。累积的电荷由可由积分电路104转化为产生的电压电信号，其表示通过X射线的患者组织或其它材料的衰减。

[0010] 在间接转换示例中，X射线接收器102可以包括闪烁体(未示出)，可以将入射的X射线光子转换到光。该光可以应用到光电二极管106传感器，其可以连接到所述积分器电路104的输入端。进入积分器电路104的电荷可通过输入开关103并到在放大器电路109的反相输入端的输入节点105。到积分器电路104的电荷可在一段时间集成到积分电容器108，这会导致在积分器104的放大器电路109的输出节点110上的模拟信号电压的变化。累积的X射线(其可通过在在节点110的电压变化来表示)可通过在积分电路104的积分周期的开始和结束处采样积分器电路104的输出节点110的电压进行确定。在CT成像系统100的环境中，该积分周期可以被称为“示图时间”。积分器电路104的整合电容器108可在每个积分周期之后重置，诸如由开关112A-B，诸如在积分器电路104的输出节点110的模拟信号电压值由ADC电路
114采样，用于在ADC输出116转换为数字信号值，如用于提供给数字信号处理(DSP)电路
118。重置积分器电路的积分电容器108 104(例如，为跨积分电容器108的零电压或其他指明固定电压)可有助于确保：在积分器电路104的输出节点110的模拟信号在所述积分器电路104的电源电压范围保持操作。

[0011] 本发明人已经认识到，在CT成像的目标可在于保护患者的健康，诸如通过减少或最小化由病人曝光于电离辐射(例如，X射线)。与X射线接收器102相关联的噪声可以决定检测的X射线剂量的最低水平。所需的X射线强度可受到患者尺寸和相关的衰减影响。在多通道X射线成像系统中，诸如用于获取成像数据的阵列，当X射线强度增加时，暴露于X射线源的全强度的那些声道需要拷贝具有较大的输入信号。对于积分器电路104，这可涉及使用较大的积分电容器108，以处理来自检测的X射线输入的电荷的更高水平，检测的X射线由光电二极管106转换为电荷。但增加积分电容108的大小和电容值将减少与积分电路104相关联的增益，这反过来将增加从后台噪音产生的输入参考噪声水平的影响(可在120概念化建模)，始发随后到信号链的积分电路104。使用图1的方法中使用的信号链，可以依赖满量程输入范围的噪声。

[0012] 在图1的方法中，值得欣赏的是：信道在每个积分周期仅重置一次，并仅在积分器电路104的输出节点110的模拟信号进行采样后。复位点可以是校准点，如果复位足够稳定、无噪音，或者假如有足够时间来实现此，可在开始积分之前重新测量。在积分器电路104的积分电容器108复位期间，光电二极管106从积分电路104断开，诸如通过打开开关103，以便帮助确保在复位事件期间没有电荷信号的损失。断开应保持在最低限度，以帮助确保在和X射线接收器电路102相关的寄生电容建立的最低电荷Cpar107并抑制或避免跨光电二极管106本身的亚阈值泄露。

[0013] 图2示出了CT成像系统200的部分的示例，这是在图1中所示的示例的变型。在图2的例子中，积分器电路104的积分电容器108只在需要时复位。这可以通过向积分器电路104的输出110添加监视电路202来实现，诸如可以包括监视器，诸如比较器电路204A-B。每一个比较器204a-B电路可以比较在积分器电路104的输出节点110的模拟信号到相应的阈值电压值，并当在积分电路104的输出节点110的模拟信号越过各自定义的阈电压值时发出信号，诸如可作比较器204a的参考输入电压的上限阈值，或者可用作到比较器204B的参考输入电压的下限阈值。比较器204A-B的输出状态能由复位逻辑电路206使用，诸如以确定当该积分电容器108应该重置(例如，当在积分器电路104的输出节点110上的模拟信号即将离开期望的电压范围)，并当允许时继续集成(例如，当在积分器电路104的输出节点110的模拟信号保持在所希望的电压范围)。积分电容108的这种选择性或条件性重置操作具有减少潜在噪音的优势，其否则通过使用指定积分周期之间无条件复位功能引入。图2的这种方法可以在高动态范围信号链中非常有用，因为它可以帮助减少或尽量减少可否则由积分电路104的积分电容器108的复位引入的噪声。

[0014] 本发明人已经认识到，除其他事项外，在图1-2中所示的方法的潜在问题在于：积分电容器108的值和大小可由ADC电路114在定义的积分时间的最大输入信号来确定，例如，在积分器电路104的输出节点110的模拟信号的样本之间的时间。这可以有效地确定积分器电路104的增益，其依次影响当引入积分器电路104的输入端和信号链的输入端时如何抑制后端噪声120。当输入120引入积分器电路104的输入和信号链的输入端时，通过积分电路104的更少增益指噪声后端的较大影响。因为大的积分电容器108将提供通过积分器电路
104较少的增益，输入引入的后端噪声可以增大。

[0015] 为了解决这些和其它问题，下面本文件介绍(除其他事项外)提出的电荷再平衡方法，这可以帮助减少或消除噪音和满量程之间的依赖关系。如本文所述，使用电荷再平衡，可在积分周期监测在积分器电路104的输出节点110的模拟信号。当在积分电路104的输出节点110的模拟信号偏离由积分器电路104的一个或多个操作阈值指明的范围时，指定的定义或校准的电荷量可以递送到所述积分电容器108，诸如经由积分器电路104的放大器109的节点105。发送的指定电荷量可以具有适当幅度和符号在以迫使积分器电路104的输出节点110的模拟信号返回积分电路104的正常操作范围，例如不需要积分电容器108的复位。

[0016] 此概述旨在提供的本专利申请的主题的概述。它并非意在提供本发明的排他性或穷尽的说明。详细的描述包括提供关于本专利申请进一步的信息。

附图说明

[0017] 在附图中，附图不一定按比例绘制，相同的标号可以描述在不同的视图类似的组件。后缀字母数字可能代表着不同的情况下的类似组件。附图通常以举例的方式，而不是由限制的方式示出，各种实施例讨论了本文件。

[0018] 图1示出CT成像系统的一部分的示例，诸如可包括用于将模数转换器电路的前端集成电路。

[0019] 图2示出的CT成像系统的部分的例子，诸如可包括用于将模数转换器电路的前端集成电路，作为用于选择性地复位积分电路的该积分电容器。

[0020] 图3示出CT成像系统的部分的一个例子，诸如其中电荷再平衡可被用来维持在节点积分电路的输出电压中指定的范围。

[0021] 图4，5，和6中提供在第一阶段φ1和(有条件)在第二阶段φ2的开关状态的一般性表示。

[0022] 图7示出使用单个时钟周期的两个阶段来完成所期望的切换的例子，例如通过使用多级非重叠时钟信号来实现开关。

[0023] 图8示出在第一阶段φ1的两个平行的电荷转移电路的示例，类似说明用于图4中的单一的电荷转移电路的情况。

[0024] 图9示出在电荷转移事件和采样事件期间，包括并使用开关用于从其源断开输入信号并用于选择性从其源隔离集成电路，以提供改进的线性度。

[0025] 图10A-B示出示例(如图3-9所示及描述)的差分实施方式扩展的部分的示例。

具体实施方式

[0026] 除其他事项外，本文档描述，再平衡积分电路以保持前端积分电路的输出节点在指明的范围内，例如而无需积分电容器的复位。监测和重新平衡积分器电路的过程可以比积分周期短得多操作，其可以允许用于多个电荷平衡的事件(在此也称为作为电荷转移事件)发生在单积分周期，例如而不复位积分电容。关于电荷平衡事件的信息(诸如，在积分周期的电荷平衡事件数量)可被记录。该信息可用于跟踪由于电荷平衡转移事件中的相同积分周期的总电荷。在同样积分期间在积分电容器上转移的这个总电荷可以推定为用于再平衡的电荷的总和，再加上在积分周期的开始和结束之间在积分器输出的电压变化产生的电荷残基。

[0027] 图3示出了CT成像系统300的部分的示例，诸如其中电荷平衡可用于诸如在积分周期维护在节点110的积分电路的输出电压在指定范围内，而无需重置积分电容器108。在图3中所示的CT成像系统300的部分可表示多通道CT系统的一个信道。例如，离散时间或数字电路(诸如，ADC电路114和DSP 118)可在多个通道之间共享。例如，多路转换器电路可以包括在ADC 114之前的信号路径电路，以允许从多个前端电路的多个信号多路复用到用于处理的所述ADC电路114。在示例性的计算断层摄影实例中，到ADC电路114复用的每个通道可以提供相应的前端电路，用于与包含在CT X射线接收器电路102中的多个光电二极管的相应一个接口。

[0028] 图3示出在特定的方向集中于再平衡积分器电路104的积分电容器108的例子。光电二极管106(其可以在光伏模式下工作)可以通过开关103耦合到积分电路104的节点105。积分器电路104可包括在放大器109的输出节点110以及在放大器109的反相输入端的节点
105之间的反馈路径中的具有指明的电容值的积分电容器108。

[0029] 监视器电路可用于监测在输出节点110上的电压。监视器电路可以比较在输出节点110的电压与至少一个阈值电压，诸如指定的第一阈值电压，诸如使用比较器电路308A。比较器308A可以包含时钟锁存比较器电路，诸如可在积分器电路104的输出节点110提供电压信号的时钟同步化的比较。阈值电压可以表示在输出节点110的电压的期望信号电平限制。当比较电路308A确定在输出节点110的电压超出所需的信号电平限制，电荷平衡可以触发事件，或引起在输出节点110的电压在其它方向向着再次超出所需信号电平限制。这能引起在输出节点110的信号返回所要求的信号范围内。该电荷再平衡可以发生在积分期间，例如在积分电容器108的采样示例之间。

[0030] 虽然图3示出单一的比较器电路308A，如用于比较在输出节点110的电压和规定的第一阈值电压，第二比较器电路308B(未示出)也同样包括在内，如比较在输出节点110的电压到指定的第二阈值电压，从而可以表示在输出节点110的其它所需信号电平限制，如当需要保持在输出节点的电压在这些限制之内。在一个例子中，当任一这些比较器308A-B被跳闸，电荷平衡事件可以启动在适当的方向上，比如帮助引起在输出节点110上的电压保持在期望的工作范围内，诸如在向积分电路104提供电源的正和负电源的操作范围内。该电荷再平衡发生在积分期间，例如在积分电容器108的采样实例之间。

[0031] 在一个实例中，电荷的积分电容器重新平衡108可以使用条件电荷转移电路306A(“电荷转移电路306A”)进行。电荷转移电路306A可以接收一个或更多控制输入信号，其可基于有关是否任一比较器308A-B已跳闸的信息，例如在电荷平衡或“刷新”时钟信号305特定时钟周期。响应于任一比较器308A-B已跳闸，所述条件电荷转移电路306A可以在积分电容器108加上或减去电荷，诸如通过积分电路104的放大器109的节点105。

[0032] 在一个实例中，电荷转移电路306A可以包括开关电荷电荷转移电容器,Cref 310A。电容器Cref 310A可通过在由电荷平衡时钟305提供的刷新时钟周期的两个阶段307A-B操作被切换，诸如第一阶段φ1和第二阶段φ2。如图4所示在第一个阶段φ1，Cref 310A可以被充电到限定电压Vref+，诸如通过闭合开关312A以建立在Cref 310A的第一端子和节点311的Vref+之间的电连接，并闭合开关316A以建立Cref 310A的第二端子到参考电位节点315(诸如地面点)之间的电连接，与所述开关318A在第一阶段φ1期间打开，以从积分器电路104的节点105隔离Cref 310A的第二端子，并同样打开开关314A，如图4中所示。

[0033] 在第二阶段φ2的操作(如图5-6中进一步示出)可以依赖于比较器308A-B的状态，其监视积分电路110的输出104。如果任一比较器308A-B表示积分电路104的输出节点110超出期望的允许的操作范围，则进一步如图5所示，在第二阶段φ2，Cref 310A的第二端子可诸如通过闭合开关318A而连接到节点105，以及及Cref 310A的第一端子可诸如通过闭合开关314A而连接到在节点313的Vref。这可以导致通过放大器109的节点105的电荷转移而从积分电容器108添加或删除指定的电荷量(例如，Q＝Cref·V，在φ1期间由充电Cref 310A确定)。这通过在积分器电路104的输出节点110拉动电压向着或返回所需的允许工作范围内，而无需重置积分电容器108，诸如通过在同一集成期间在节点110采样积分器输出而一个或更多次执行这种电荷平衡。

[0034] 如果比较器308A-B指示(例如，同步于第一阶段φ1的结束所确定的)：在节点110的积分器输出电压在其所允许的期望的运行范围内，如图6进一步所示，φ1期间放在Cref的电荷可选择在φ2卸下到除了节点105的定义节点(例如，节点313)。在一个例子中，在φ2期间从CREF 310A倾倒电荷可包括：在φ2期间关闭开关314A和316A，以便在节点313向Vref-提供Cref 310A的第一端子的电连接，并在315向参考节点提供Cref 310A的第二端子的电连接。在示例中，在节点313在Vref-的电压可以等于在参考节点315的基准电压，使得Cref 310A可以在φ2放电。

[0035] 该条件电荷转移过程可以重复与电荷平衡时钟信号305的下一时钟周期，例如重新评估任一比较器308A-B是否已经跳闸，如在充电再平衡时钟周期305的第一阶段φ1期间或结束。使用该信息的，可在φ2再次执行条件电荷转移，如上所述。

[0036] 传输电容的开关状态的示例

[0037] 图4-6提供在第一阶段φ1和(有条件)在第二阶段φ2的开关状态的一般表示。现在解释关于该切换的例子进一步细节。

[0038] 在图4中，在第一阶段φ1，开关312A和316A可以同时关闭。然后，电荷平衡305可提供其中开关312A和316A可保持关闭的时间段，以允许在整个积分电容器Cref 310A上的电压稳定。然后，开关316A可以先打开，诸如将定义的电压采样到电荷转移电容Cref 310A，从而确立在电荷转移电容Cref 310A存储的指定电荷量。然后，开关312A可打开。

[0039] 在图5-6，在第二阶段φ2，开关318A可以首先关闭(如果注入或去除指定的电荷量到积分电容器Cint 108A，如示于图5)或开关316A可以首先关闭(如果未经转移倾倒电荷到积分电容器Cint 108A，如图6所示)。然后，开关314A可以关闭。在该状态下，充电平衡时钟305能提供足够的时间段，以添加电荷到积分电容Cint 108A(如示于图5)，或卸下指定的电荷量到诸如参考节点315，诸如示于图6。然后，开关318A可以先打开。然后，如果S1在第一阶段φ1期间闭合，它可以任选地打开。然后，在第一阶段φ1的操作的另一个实例可以进行，如所述。

[0040] 如图4-6的例子所示，并如上所述，在一个例子中，在第二阶段φ2，当电荷转移开关318A或转储开关316A已被关闭时，开关314A闭合。为了精确采样和电荷转移，在转储开关316A打开之前和在电荷转移开关318A打开之前，其他开关已切换到适当的状态。在一个例子中，这将在每个第一阶段φ1的结束，并且在第二阶段φ2的结束，诸如在图7的示例中所示，其示出了使用时钟周期的两阶段来完成所期望的切换，例如诸如以所述方式通过使用多级非重叠的时钟信号来实现开关。

[0041] 对于特定的信道，电荷转移电路306A可以被配置为使得一个电荷转移事件只发生在由基于来自第一比较器308A的输出信号的信号，其可以比较在积分电路104的放大器109的输出节点110的电压和上限。在这样的例子中，在节点311的基准电压Vref+和在节点313的Vref-会出现干扰(例如，由于切换电容性负载)每个实例，其中对于特定的信道期望在积分电容器Cref310A注入电荷。

[0042] 示例使用相同用于增加和减去电容转移的示例

[0043] 图4-6示出其中对于特定的通道电荷被添加性转移在电荷积分电容Cint 108的示例。在一个例子中，单个电荷转移电路306A和单个电荷转移电容Cref 310A可以另外用于从积分电容器Cint 108相减地传送(例如，移除)电荷，如当基于来自第二比较器308B的输出信号由信号指引，其可比较在积分电路104的放大器109的输出节点110的电压和下限值。这可以通过交换开关312A和314A的操作在第一阶段φ1和第二阶段φ2而实现，当希望从积分电容器Cint 108减去电荷时，而不是在积分电容器Cint 108增加电荷。可包括另外的逻辑电路以使用来自比较器308A-B的该信息，用于确定电荷转移在积分电容器Cint108是添加或减去的，并生成控制信号用于操作和单个电荷转移电路306A相关的开关312A、314A、316A、318A，同时允许添加和减去电荷转移。

[0044] 因此，在如图4-6所示的开关操作方面，当比较器308A-B指示需要添加的电荷转移时，Vref+可以在第一阶段φ1和第二阶段φ2两者期间被路由到条件节点311，和Vref-可以在第一阶段φ1和第二阶段φ2两者期间被路由到节点313。当比较器308A-B指示需要减去的电荷转移时，Vref-可以在第一阶段φ1和第二阶段φ2两者期间被路由到条件节点311，和Vref+可以在第一阶段φ1和第二阶段φ2两者期间被路由到节点313。

[0045] 然而，当使用多个信道时，每个通道使用单个的电荷转移电路306A可产生通道间的噪声耦合，诸如来自单个耦合到在节点311的相同参考结果电压Vref+和在节点313的Vref-。使用多个信道，由多个信道对于在节点311的同一参考电压Vref+和节点313的Vref-施加的对应活动可导致通道到通道的耦合，因为注入电荷的多个信道将改变对于在节点311的共享参考电压Vref+和节点313的Vref-的负荷。电荷是否注入特定信道可依赖于该信道的输入信号。因此，信道之间的耦合可以信号-依赖于该信道的输入信号。

[0046] 克服这种输入信号依赖的一种方法是连续地如上所述运行电荷转移电路306A，如在电荷平衡时钟305的每个周期牵引和转储来自节点311的共享参考电压Vref+和在节点313的Vref-当需要时，注入电荷到积分电容器Cint 110，当不需要电荷转移时，转储电荷远离积分电容器Cint 110诸如到参考节点315。当节点311的共享参考电压和Vref+和节点313的Vref-经常在电荷平衡时钟305的每个实例出现相同的活动，可以克服信号依赖性，当不需要电荷转移时的实例，具有从积分电容Cint 110转储电荷的一些额外的功率消耗成本。

[0047] 为了当对于特定信道需要添加和减去电荷转移时克服这种输入信号依赖性，类似的第二电荷转移电路306B可平行于第一电荷转移电路306A，如图3所示。

[0048] 添加和减去电荷转移电路实例

[0049] 图8示出在在第一阶段φ1的两个平行电荷转移电路306A-B的电路，对于图4中的单个电荷转移电路306A的情况同样示出。如图8所示，独立的电荷转移电容Cref in 310A和Cref out 310B分别通过相应的电荷转移电路306A-B以及各自的开关提供。与电荷转移电路306A比较，节点311的参考电压Vref+和节点313的Vref-互连在电荷转移电路306B被反转。因此，在电荷转移电路306B中，开关312B连接到在节点313的Vref-，而不是在电荷转移电路306A中节点311的Vref+，并且开关314B连接到在节点111的Vref+，而不是电荷转移电路
306A中节点313的Vref-。此外，运行在电荷转移电路306B的逻辑电路可从比较器308B导出，其可以监控与所述比较器308A平行在节点110上的放大器的输出电压，并在节点110的所需信号范围的相对端，比较相对于参考电压。因此，电荷转移电路306A-B可以经过积分电路
104的相同节点105从相同的积分电容器108一起添加地或减去地转移电荷，如保持节点110的输出电压放大器在期望的电压范围内。

[0050] 使用两个单独的电荷转移电容Cref in 310A和Cref out 310B以分别得到添加和减去电荷转移(而不是使用单一的电荷转移电容Cref 310)以及额外的逻辑电路来确定在添加和减去电荷转移期间单个电荷转移电容Cref310，其是来自电压参照源的电流，从而提供Vref+和Vref-是重复的，不依赖于比较器的状态以及因此输入信号。如果需要，它也允许使用不同级别的添加和减去电荷转移。

[0051] 因为电荷转移电容Cref in 310A和Cref out 310B是电容器的物理不同实例，在这两个电容之间的电容值可不匹配。这意味着，由它们之一添加式转移的指定电荷量可不确切等于由另一个减去式转移的指定电荷量。这可以选择性通过计数独立于减去式电荷转移在特定积分周期期间的添加式电荷转移，并使用约这两个独立计数的信息调整数字信号值，而不是保持电荷转移事件的净数(例如，并非保持添加电荷转移事件的净计数少于减去式电荷转移事件)，其也可以工作，受到这种电容值不匹配。

[0052] 线性增强的操作示例

[0053] 图9示出包括并使用开关103的例子，任选地从它的源断开输入信号(例如，X射线接收器电路102)和用于在电荷转移事件和采样事件期间从所述源选择性分离该积分电路104，以提供改进的线性度。不使用开关103，可影响线性度性能的一个潜在问题在于：电荷转移事件何时出现在不同的输入信号电平。这可另外在节点105和耦合到所述放大器109的另一个输入的参考节点之间产生误差电压α。当X射线接收器电路102或其他源耦合到积分器电路104的一个非开关方式的节点105时，误差电压α可由于不同的信号电平。在不同的输入信号水平发生的电荷转移事件的线性度性能可跨越模数转换器的输入范围产生影响。随着输入电压的信号的变化，误差电压α也将发生变化。因此在节点105的电压可以处于根据信道的输入信号的不同电压。这可以通过一个或更多个电荷转移电路306A-B影响在积分电容器108上电荷的指明转移量的大小，对输入信号的值引入某些依赖性。

[0054] 在示例中，放大器109的增益可以设置得足够高，使误差电压α足够小，使得在电荷转移事件引入的误差的影响可以忽略不计。另外或可替代地，通过在该信道的输入路径中包括开关103，积分器电路104可以从X射线接收器102或其他输入源隔离。在条件电荷转移事件期间的这种隔离可以允许一致和稳定量的电荷转移到在所有输入信号电平电荷量的积分电容器108。这可以通过向第二阶段φ2的结束打开开关103实现。这可具有确保误差电压α在所有的输入信号电压相同的效果。在开关已打开103后，以允许有条件的转移电荷事件发生，所述可开关103再次闭合以继续与所述输入信号的整合。当开关103打开的时间，与输入信号关联的电荷不丢失，因为当开关103被打开的时间段，电荷存储在输入线的寄生电容器107，以允许输入信号无关的条件电荷转移。在当开关103打开期间在寄生电容器107上存储的电荷贾被整合到信道，并当开关103再次闭合时集成到积分电容108。

[0055] 差分实现示例

[0056] 图10A示出示例的差分实施延伸的部分的示例，诸如图3-9表示和描述。在此实例中，条件电荷转移电路306A可以包括两个电荷转移电容Cref310A-B，其可以在平行操作期间的电荷转移事件。响应于比较器308A的指示：节点110A的输出电压已经越过第一规定阈值，Cref 310A可通过开关1018A耦合以在积分电容器108A上通过节点105A添加式转移指定的电荷量，以及Cref 310B可通过开关1018B耦合以在积分电容器108B上通过节点105B减去式转移指定的电荷量。这可以进行，使得在节点110A的电压被重新诱导在其他方向上再次穿过指定的第一阈值，并返回范围内。可以包括另一个比较器308B以在节点110A监视电压，以指示在节点110A的电压是否已越过一第二指定阈值(例如，定义希望节点110A的电压保持其内的电压范围的其他限制)。如果是这样，Cref 310A可以通过开关1018A耦合，以在积分电容器108A上通过节点105A减去式转移(例如，去除)指定的电荷量，和Cref 310B可以通过开关1018B耦合，以在积分电容器108B上通过节点105B减去式转移(例如，去除)指定的电荷量。另一种选择切换该连接，使得Cref 310A总是增加电荷，根据需要，使用由适当的逻辑控制的开关以选择性地连接Cref 310A到任一节点105B或节点105A。

[0057] 在图10A的例子中，该比较器308电路可以使用为VTH+用于进行比较的基准电压。如果该差分集成放大器输出节点110A-B之间的阈值电压差被定义为VTH，所述基准电压VTH+＝VTH＝-VCMO，其中VCMO是在差分积分放大器109的节点1020的共模输出电压。

[0058] 图10B示出示例，其中差动积分放大器输出节点110A-B之间的差动输出电压可相比于差分阈值电压VTH＝(VTH+-VTH-)，诸如通过从在节点110A的电压减去VTH+，和应用结果到比较器308A的第一输入端，并从节点110B的电压减去VTH-，并应用结果到比较器308A的第二输入端，与由比较器308A的输出提供到条件充电的比较结果传输电路306A。

[0059] 电荷转移结合重置积分电容的实例

[0060] 已描述本文件中的讨论，除其他事项外，在积分电路中执行积分电容器的电荷平衡，诸如保持输出节点在指定范围内，通过进行相加或相减的电荷转移事件(或两者)，而不要求积分电容器的复位。然而，应该理解这并不意味着重置积分电容被排除。

[0061] 例如，即使图1-2的该积分电容器复位开关112A-B未示于图3-10，这仅仅是为了清楚电荷转移技术将注意力集中清晰度。电容器复位开关112A-B可以包含在图中所示的积分电容器108和108A-B的相应端子，如示于图3、9和10，这可允许在图3、9和10的积分电容器在积分周期之间复位。复位周期之间的整合频率可以独立于电荷平衡的频率，即电荷转移条件事件的频率。

[0062] 其结果，具有图3-10的例子的电荷平衡结构的最大输入信号是电荷平衡事件(电荷转移)可以发生的频率的函数，结合由单一重新平衡事件在积分电容器上转移的电荷量。再平衡和整合期的频率可以完全相互独立的。积分电容器108和因此信号链输入引入后端噪声120现在是重新平衡事件期间电荷重新平衡的频率和转移电荷的幅度的函数。积分持续时间周期不再影响积分电容目标类Cint 108的值和大小的选择。

[0063] 在一个例子中，在需要时，信道仅重新平衡其积分电容器108。再平衡事件本身可以引入其他噪声到系统中。然而，与平衡事件关联的电荷转移可以在线路中执行，具有系统的高动态范围需求。在低输入信号电平，重新平衡事件是罕见的。因为较少电荷可能在低输入信号电平的积分期间已经集成到积分电容器。因此，由事件引入的噪声在低输入信号电平同样低。当输入信号增加时，所以重新平衡事件及其相关联的噪声的频率同样如此。这种具有高动态范围系统，诸如其中X射线噪声主导在X射线接收器电路102上入射的高信号电平的CT系统。

[0064] 如上所述，在电荷转移电容Cref 310可以充电并放电在电荷平衡时钟的每个刷新周期内的示例中，而不管监视积分电路104的输出节点110的比较器308的状态，这样做可以呈现一基准电压源的均匀负荷，其放电电荷转移电容Cref 310。该均匀负荷独立于输入信号，并能帮助经由输入信号依赖于所述参考电压噪声信道之间不同的信道间耦合。

[0065] 在一个示例中，积分电容器可以仅复位在上电(POR)或系统的启动状态，此后使用电荷平衡，不进一步另一个积分电容器除了POR条件的进一步重置。在一个示例中，积分电容器不必是在POR或启动复位，电荷平衡可用于使积分电路进入正常操作，或者逐渐或快速，根据积分电容器的尺寸和的能力在集成中使用积分放大器电路。

[0066] 校准示例

[0067] 除其他事项外，性能水平可受到电荷转移电容Cref 310和积分电容器Cint 108之间的匹配的准确度的影响。性能水平可以还通过由ADC电路114所使用的参考电压源和于提供Vref+或Vref-参考电压源用之间的匹配的影响，如可以用来重置电荷转移电容Cref 310的电荷。指定表示电荷提供用于重新平衡的电荷转移事件的数量积分电容器中的ADC输出代码而言，假设相同的参考电压用于复位所述电荷转移电容Cref 310和用于由ADC电路114的ADC转换，可以得到以下的关系：

[0068]

[0069] 为了克服处理和其他限制，可通过施加在ADC电路114的分辨率相匹配的电荷添加到或从积分电容器108由电荷转移事件除去校准以实现更高分辨率的方案。

[0070] 潜在的方法来校正这种关系可以包括：

[0071] 1.在零输入电流条件，迫使通道在特定时期内通过注入电荷以重新平衡其积分电容，和比较其和积分周期，没有任何重新平衡电荷转移事件，以确定相应的校准加权以分配到再平衡电荷转移事件。该校准可针对添加和减去电荷转移事件被单独执行。

[0072] 2.应用指定的固定输入电流，这将导致在特定的积分周期期间重新平衡电荷转移事件，其可相对于没有这种平衡事件的积分周期，以确定校准加权分配给再平衡电荷转移事件。此校准可针对添加和减去电荷转移事件被单独执行。

[0073] 两个校准技术(1)和(2)可以基于如下操作：输入到信道积分电路104在校准期间是常数。校准精度进一步可以通过平均或否则计算多个估算的结果的倾向得到改善。它可在更高的电流确定校准系数，每个积分时期都有多个平衡积分电容电荷转移事件。在一个例子中，校准系数可以通过在校准周期提供恒定的输入到信道，并且比较其中电荷平衡事件数量不同的积分周期。

[0074] 各种实例&示例

[0075] 上述技术的多个潜在优点值得注意。来自整个积分电容器的固定复位电压的技术改变指定利用固定电荷重新平衡积分器可以允许在比积分器输出的采样速率高得多重新平衡积分器。该技术提供了许多优点，其中的一些例子在下面列出。

[0076] 1.集成电容Cint 108可现在经选择以优化后端120的噪声抑制和不再需要通过受到满量程信号范围需求的影响。

[0077] 2.校准也将作为更简单，当积分电容器Cint 108可以是单个电容器时，而不必构成电容值的数组，每个可以否则需要校准。

[0078] 3.用户系统需要只在单一的定义范围内操作，并且不需要切换范围进行优化CT系统的性能。

[0079] 4.再平衡积分器电路104可以不从光电二极管106断开，从而减少或避免了信号电荷损失的风险。

[0080] 其它优点可以包括具有高动态范围，并且具有不依赖宽满量程的噪声水平。虽然本说明书已强调在计算机断层扫描(CT)，然而，目标应用方法可以应用到其他应用领域，例如，如该采用光电二极管作为输入传感器或具有电流或电荷的形式的输入的信号链，其可以从更高的动态范围的解决方案中受益。

[0081] 减少具有模拟前端(AFE)的ADC的后端噪声的其他方法可包括：(1)提供了各种集成电容器的可选择布置，其可经选择以提供能具有最大拼凑的最小电容值输入信号，并由此降低或减少输入引入的后端噪声；(2)过采样以降低整合期，在此期间集成器必须保持在其指定的经营范围，允许减少集成电容，并降低输入引入的后端噪音，过采样样本被积累以在较长时期产生结果。这两种方法可以结合本文所述的电荷再平衡技术。但是当任这些方法都没有本文所述的电荷再平衡技术，积分电容器的值的选择仍依赖于最大的可用输入信号。本电荷平衡技术可避免被如此阻碍。

[0082] 另一种可能的方法以更高的满量程实现更低的噪音是有自动量程功能，例如其中信号处理通道可以初始化为具有高增益(例如，低噪音，低全量程范围内开始其整合期)，但必须改变以降低增益(如噪声和更高的更高的满量程范围)在积分周期的能力。这需要对每个增益设置复位点是能在一个固定的/可重复的，相对点和增益设置精确的校准。这种方法的显著挑战是维护系统的线性度。当从高转换到低增益范围增益范围。这种做法可用于结合本文所述的电荷再平衡技术。

[0083] 本描述已经强调，其中指定的实施例可被固定充入插入或从积分器除去，如使用一个转换的电容器的方法。在重新平衡电荷转移事件期间应用的电荷在具有固定参考电压的单个电容器描述。

[0084] 可延长说明性实施例以实施多级电荷平衡方法，诸如通过使用阵列或电容器组，或者参考电压的多个电平，或两者。例如，可以有大量比较器(例如，用不同的相应参考电压的制作它们各自的比较)，可以用来确定在积分放大器输出节点的信号是否越过多个各自指定的阈值电压中的任一项。用于在积分电容器转移电荷以引入重新越过对应的阈值电压的电荷转移电容的大小可以可编程地选择，基于信息如关于指明其交叉阈值电压。

[0085] 另外地或可替代地，在沟道的整合电容器转移的定义指明电荷量可以经由电流源实现，其经连接在一段时间内提供指定电流。电流源可包括当前的单个或多个电流级别，它可以精确校准，并且可以是双向的，在任一方向提供再平衡校准。

[0086] 本描述是强调其中前端电路进行采样(例如，一次用于我的积分周期)并供给到ADC电路的输入的实例。尽管如此，前端电路进行采样(或取样和保持)和馈送到任何其他的数字或离散时间电路(除了ADC电路)，或与ADC电路组合。例如，本文所述的前端电路的积分放大器的输出进行采样(例如，一次每积分时间周期)和馈送到离散时间切换电容滤波器或放大器电路，其反过来可以馈送到ADC电路。关于重新平衡发生的期间的积分电容器的电荷转移事件可以馈送到离散时间的特殊整合信息来切换电容器电路到ADC电路，或二者，用于调整一个或两个这样的电路的操作。

[0087] 关于转换残余电压，附图集中在单个通道恶配置。配置成多信道的示例可以通过复制完整的信道来实现，如所示，和在多个信道之间共享ADC电路，诸如使用复用/交换网络。这可以包括使用采样和保持网络(如需要时)，所有通道都需要同时采样。不需要该采样和保持网络，其中不需要该并发采样。在一个实例中，ADC电路114可以包括常规的逐次逼近(SAR)ADC。然而，它可以使用其他方法ADC转换(例如，流水线，或Σ-Δ，或者等)这样的方法，即使在哪个残基的转换完成在一个积分周期。然而，不是所有的方法都ADC转换同样非常适合于在其中积分周期是不固定的应用，包括一些可变性，如下面所解释。

[0088] 通常，输入通道在限定的时间段将电荷集成到信道。因此输出可以表达在进入通道的方面。为了确定电荷充入通道，在积分期间的电压变化组合积分电容可用来确定电荷进入通道。一个选项以在积分期间确定电压变化计算可以数字化使用在开始和在积分周期的结束采样的电压，如根据下面的方程之间的差。

[0089] 总电荷＝电压变化x积分电容

[0090] 输出数据能够很容易地适应以提供进入通道的平均电流的估计，假设积分周期被指定，如使用以下等式。

[0091] 平均电流＝通道中的总电荷x积分周期

[0092] 该通道可另外经转换以通过插入串联输入的电阻器以将电压转换为电流来测量输入电压可以集成在积分周期，如根据下面的公式。

[0093] 输入上的平均电压＝平均电流x通道输入的电阻

[0094] 使用计算机断层扫描(CT)的一个问题是信号处理和转换请求到模拟前端(AFE)和模数转换器(ADC)没有固定的频率。更特别地，CT已经在本文描述如本文与重新平衡电荷积分器本模拟/数字转换器的使用情况。本技术尤其非常适合CT和其中数据速率可不固定的其他应用，但可取代是可变的。例如，CT系统可以是部分机械扫描系统，其中机械能传播有关的人可具有变化的速度。因此，由CT系统提供的数据点逐次间隔服务之间的“示图时间”可有很大的变化，如由多达1％，2％，5％，或甚至10％或更多。这恐怕很难用Σ-Δ转换器，这需要固定的和明确的整合期，这反过来需要一个固定的和明确的数据速率。

[0095] 然而，诸如本文所述的技术和体系结构可容纳可变的积分周期和可变数据速率，如在CT应用可容纳1％，2％，5％，或者甚至大于10％的可变性。本技术和体系结构实际上可以由更倍变化逐次积分，例如，高达100％，200％，或其它所需量，可如期望用于除了CT的其它应用。此外，本技术和体系结构甚至可以用于改变在实时的逐次周期到周期体验持续积分周期而没有任何前述积分或积分时间长度的“存储器”。在一个实例中，本文所述的电荷平衡技术可用于保持积分器109的输出在所期望的范围在特定积分时间长度，其中积分周期可以运行在一个周期到周期的基础上或以其它方式动态地改变。在一个实例中，固定或可变的时间段积分不需要在积分周期开始之前指定。相反，新的积分周期就可以开始(例如，经CT或其他应用请求被触发采样ADC 114)，然后可以利用通过在这里描述的电荷再平衡技术保持在期望范围内的积分器109继续进行积分，以及可选地，然后积分可以停止(例如，经CT或其他应用请求被触发采样ADC 114)，或者可以继续进行。这种“运行时(on-the-fly)”(例如，甚至在特定积分时间段期间)建立积分时间周期的能力在CT应用或在涉及某些程度的时变性的其它应用中，诸如用于向ADC提供准确的信号，是特别有用的。

[0096] 无复位信号(例如，如示于图1-2)是必需的，但如果需要也可以使用。相反，集成周期可以任意定义，如由来自CT或其它应用程序的触发信号采样ADC 114，和积分电容器复位。相反，在任意定义积分周期的开始和结束的通道电压可以注意，而且数量和发生在这样的积分周期类型的电荷平衡事件可以被追踪，以便在重新平衡相关的电荷可以计算，用于计算在任意定义的时间周期积分的开始和结束之间的信道电压变化。

[0097] 例如，使用取样信号(例如，采样ADC 114)同步到所述电荷平衡时钟305，本体系结构可以允许前一个样本已被第二阶段ADC 114转换之后在任何电荷平衡时钟305周期采样给定信道。除此之外，还有没有其他限制，以在通道必须考虑到产生有效的采样精确的结果。因此，可变数据速率应用(如CT)可以由本技术和体系结构容纳，并不能由Σ-Δ转换器容易适应，其通常受限于固定或非常缓慢变化的采样率。使用本技术和体系结构它也能够应用异步采样信号，其可然后同步到电荷平衡时钟305，以及得出充入信道的估计值，诸如通过采样数据的内插。

[0098] 本主题的一些实施例编号列举如下。

[0099] 示例1可以包括或使用的主题(如装置、系统、方法、用于执行行为的装置或包含指令的设备可读介质，当由该装置执行时可以使设备执行行为)诸如可以包括或使用前端界面电路。前端接口电路包括积分电路。积分电路可包括积分放大器电路。积分电容器在从集成放大器电路的输出节点到放大器电路的第一输入节点的反馈路径中。所述积分电路在每个积分时间段采样一次的积分时间段上将来自接收输入信号的电荷集成到所述积分电容器。条件电荷转移电路，耦合到放大器电路的所述第一输入节点。条件电荷转移电路可包括或耦合到第一比较电路，以在每个积分时间段通常不止一次确定在集成放大器电路输出节点的信号是否超过指定的第一阈值水平。条件电荷转移电路可包括电荷转移电路，诸如当由第一比较器电路确定在积分放大器输出节点的信号超过指定的第一阈值水平时，在电荷转移事件中经过积分放大器的第一输入转移所述积分电容器上的规定电荷量，使得所述积分放大器输出节点的信号在另一个方向再次超出指定的第一阈值水平。

[0100] 示例2可以包括或使用，或任选地与示例1的主题的组合，以包括或使用模数转换器电路。模数转换器电路，其耦合到积分放大器电路的输出节点，以便接收模拟信号并将该模拟信号转换成数字信号。通知电路，在相同的积分时间段向数字电路提供一个或多个电荷转移事件的通知，以允许由模数字转换器电路所提供的数字信号的数字信号值的调整，以在相同的集成时间段考虑所述一个以上电荷转移事件。

[0101] 示例3可以包括或使用，可选地组合示例1-2的任何一个的主题，诸如包括或使用：所述电荷转移电路被配置为条件触发在时间上由至少指定的电荷转移时间段分隔的电荷转移事件，所述指定的电荷转移时间段比积分周期更短，并且其中发生电荷转移事件，而不重置集成电容为指定电压。

[0102] 示例4可以包括或使用，可选地组合示例1-3的任何一个的主题，诸如包括或使用：电荷转移电路包括对于指定的时间段操作的指定电流源，以提供在电荷转移事件期间由电荷转移电路经过积分放大器电路第一输入节点在集成电容器上转移的指定电荷量。

[0103] 示例5可以包括或使用，可选地组合示例1-4的任何一个的主题，诸如包括或使用：所述电荷转移电路包含具有指定电荷状态的电荷转移电容器，由开关耦合到所述积分放大器电路第一输入节点，以提供在电荷转移事件期间由电荷转移电路经过放大器第一输入节点在积分电容器上转移的指定电荷量。

[0104] 示例6可以包括或使用，可选地组合示例1-5的任何一个的主题，诸如包括或使用：多个比较器电路，包括第一比较电路，以在每个积分时间段通常不止一次确定比较在集成放大器电路输出节点的信号是否超过对应于特定比较器电路的指定阈值水平。电荷转移电容器包括从一组电容器选择的一个或多个电容器，以基于哪个指定的阈值电平由积分放大器电路输出节点超出。

[0105] 示例7可以包括或使用，可选地组合示例1-6的任何一个的主题，诸如包括或使用：所述电荷转移事件以指定的电荷转移频率循环地条件确定。所述电荷转移电容以电荷转移事件是禁忌的复发放电到所述积分电容器之外的。

[0106] 示例8可以包括或使用，可选地组合示例1-7的任何一个的主题，诸如包括或使用：条件电荷转移电路，其可以包括第二比较电路，以在每个积分时间段不止一次确定在集成放大器电路输出节点的信号是否超过指定的第二阈值水平。电荷转移电路，诸如当由比较器电路确定在积分放大器输出节点的信号超过指定的第二阈值水平时，在电荷转移事件中经过积分放大器的第一输入在所述积分电容器上转移指定的电荷量，使得所述积分放大器输出节点的信号在另一个方向再次超出指定的第二阈值水平。

[0107] 示例9可以包括或使用，或可选地组合示例1-8的任何一个的主题，诸如包括或使用通知电路，诸如在相同的积分时间段向数字电路提供一个或多个电荷转移事件的通知，以允许由模数字转换器电路所提供的数字信号的数字信号值的调整，以在相同的集成时间段考虑所述一个以上电荷转移事件。所述通知电路包括计数器电路，以便诸如在积分电容器的积分周期计数，经由第一放大器输入节点添加在积分电容器的指定电荷量的第一计数和由第一放大器输入节点从积分电容器减去的指定电荷量的第二计数。所述通知电路可包括差分电路，以便获取第一和第二计数的差，以提供在积分时间段经过第一放大器输入节点从积分电容器添加或减去的净指定电荷量的指示，以提供调整值以允许调整由模数转换器电路提供的相应于积分时间段的数字信号值，以考虑在相同积分时间段的一个或多个电荷传输事件。

[0108] 示例10可以包括或使用，或可选地组合示例1-9的任何一个的主题，诸如包括或使用:所述第一阈值是可调节或抖动的至少一个。

[0109] 示例11可以包括或使用，或可选地组合示例1-10的任何一个的主题，诸如包括或使用：诸如耦合到所述前端接口电路的光电二极管，使得从光电二极管的电荷在积分周期被集成到所述积分电容器。

[0110] 示例12可以包括或使用，或可选地组合示例1-11的任何一个的主题，诸如包括或使用：诸如耦合到所述前端接口电路的计算机断层扫描(CT)接收机检测电路，使得从CT检测接收器电路的电荷在积分周期集成到积分电容器。

[0111] 示例13可以包括或使用，或可选地组合示例1-12的任何一个的主题，诸如包含或使用多路复用器电路，诸如可时间复用诸如在多个前端接口电路之间的后端离散电路。

[0112] 示例14可以包括或使用，或或可选地组合示例1-13的任何一个的主题，诸如包含或使用系统：包括诸如模数转换器电路的前端接口电路。该前端接口电路包括积分电路。该积分电路包括放大器电路，以及在从放大器电路的输出节点到放大器电路的第一输入节点的反馈路径中的积分电容器。所述积分电路在每个积分时间段采样一次的积分时间段上将来自接收输入信号的电荷集成到所述积分电容器。条件电荷转移电路可耦合到放大器电路的所述第一输入节点。条件电荷转移电路包括或耦合到第一比较器。第一比较器耦合到到放大器电路的输出节点，以在每个积分时间段不止一次确定在放大器电路输出节点的信号是否超过指定的第一阈值水平。第二比较器耦合到到放大器电路的输出节点，以在每个积分时间段不止一次确定在放大器电路输出节点的信号是否超过指定的第一阈值水平。条件电荷转移电路可包括电荷转移电路，以当由第一比较器电路确定在积分放大器输出节点的信号超过指定的第一阈值水平时，在电荷转移事件中经过积分放大器的第一输入转移所述积分电容器上的规定电荷量，使得所述积分放大器输出节点的信号在另一个方向再次超出指定的第一阈值水平。以及当由第二比较器电路确定在积分放大器输出节点的信号超过指定的第二阈值水平时，电荷转移电路可被配置为在电荷转移事件中经过积分放大器的第一输入转移所述积分电容器上的规定电荷量，使得所述积分放大器输出节点的信号在另一个方向再次超出指定的第二阈值水平。模数转换器电路可耦合到放大器电路输出节点，以便接收模拟信号并将该模拟信号转换成数字信号。电荷转移事件发生，而不重置积分电容器到指定的电压。通知电路向数字电路提供一个或多个电荷转移事件的通知，以允许由模数字转换器电路所提供的数字信号值的调整，以在积分电容器的相同集成时间段发生的一个或多个电荷转移事件期间考虑经过积分放大器第一输入阶段提供到积分电容器的净电荷。

[0113] 示例15可以包括或使用，或可选地组合示例1-14的任何一个的主题，诸如包含或使用：接收输入信号。在每个积分时间段采样一次的积分时间段上，使用积分放大器将来自接收输入信号的电荷集成到所述积分电容器。以在每个积分时间段不止一次确定在集成放大器输出节点的信号是否超过指定的第一阈值水平。当确定积分放大器输出信号超过指定的第一阈值水平时，在积分电容器上经过积分放大器的第一输入转移指定的电荷量，使得所述积分放大器输出信号不再超出指定的第一阈值水平。在时间周期积分的结束，提供积分放大器输出信号的样品以便进一步离散时间处理。对应于样本，提供指示，关于在和样本关联的积分时间段转移指定的电荷量的指示，以允许对应于样本的数字信号值的数字调整。

[0114] 示例16可以包括或使用，或可选地组合示例1-15的任何一个的主题，诸如包含或使用：传送指定的电荷量发生，而不重置积分电容器为指定的电压，并且还包括：在积分时间段的结束，响应于放大器输出的信号值，调整由模数转换器电路所提供的数字信号，以考虑在积分电容器上经过积分放大器的第一输入的指定电荷量的转移的积分周期的实例。

[0115] 示例17可以包括或使用，或可选地组合示例1-16的任何一个的主题，诸如包含或使用：存储从先前积分周期的一个或多个样品，用于离散时间信号处理的进一步使用。

[0116] 示例18可以包括或使用，或可选地组合示例1-17的任何一个的主题，诸如包含或使用：当确定积分放大器的输出信号超过指定的第一阈值水平时，在复发经过积分放大器的第一输入放电电容器到积分电容器，经由对复发放大器集成的第一输入积分电容器，和当确定该积分放大器的输出信号不超过指定的第一阈值水平时，在复发经由集成放大器的第一输入放电电容器到积分电容器之外。

[0117] 示例19可以包括或使用，或可选地组合示例1-18的任何一个的主题，诸如包含或使用：当积分放大器的输出信号低于规定的第二阈值水平时，在积分电容器上经由积分放大器的第一输入转移指定的电荷量，使得集成放大器输出信号不再低于指定的第二阈值水平。

[0118] 示例20可以包括或使用，或可选地组合示例1-19的任何一个的主题，诸如包含或使用：在积分电容器上转移指定的电荷量发生，而不重置积分电容器为指定电压，并且还包括：调整所述积分放大器的输出信号的数字值，以考虑在积分周期经过积分放大器的第一输入在积分电容器上指定电荷量的任何转移。

[0119] 示例21可以包括或使用，或可选地组合示例1-20的任何一个的主题，诸如包含或使用：接收计算机断层扫描(CT)成像输入信号。在每个积分时间段采样一次的积分时间段上，使用积分放大器将来自接收输入信号的电荷集成到所述积分电容器。以在每个积分时间段不止一次确定在集成放大器输出号是否超过指定的第一阈值水平。当确定积分放大器输出信号超过指定的第一阈值水平时，在积分电容器上经过积分放大器的第一输入转移指定的电荷量，使得所述积分放大器输出信号不再超出指定的第一阈值水平。可跟踪在相同的积分周期经由积分放大器的第一输入从积分电容器添加或减去的电荷量的指示。在积分周期的结束，执行放大器输出信号值的模数转换，以产生数字值。使用在相同的积分周期经由积分放大器的第一输入从积分电容器添加或减去的电荷量的指示，调整数字值，在其末端，执行模数转换以产生数字值。

[0120] 每个这些非限制性示例的可代表它自己，或可在各种排列或组合中组合一个或多个其它示例。

[0121] 上面的描述包括具体参照附图，附图构成了详细描述的一部分。附图通过可实践本发明的例证示出具体示例的方式。这些实施例在此也称为为“示例”。这样的实施例可以包括除了那些示出或描述的元件。然而，发明人出席例子，其中只考虑那些元件显示或描述提供。此外，本发明还考虑使用中所示的那些元件或所述(或其一个或多个方面)的任何组合或置换例中，任一相对于特定实施例(或者一个或多个方面体)，或相对于其它实施例(或者一个或多个方面)或其本文所示。

[0122] 在本文件和任何文件之间不一致用法的情况下，因此通过引用并入，本文件控件的使用。

[0123] 在该文件中，如在专利文件中常见，术语“一”或“一个”的使用，包括一个或一个以上的，独立于“至少一个”或“一个或更多”的任何其他实例或惯例。在本文件中，术语“或”用来指非排他的，使得“A或B”包括“A但不包括B”，“B但不包括A”和“A和B”，除非另有表示。在这个文件中，术语“包含”和“其中”用作各自的术语“包括”和“其中”的普通英语等效。另外，在下面的权利要求，术语“包含”和“包括”是开放式的，也就是说，包括除了之后列出的元件的系统，设备，物品，成分，配方，工艺或，在权利要求中的该词仍被认为将落入声称的范围。此外，在下面的权利要求中，术语“第一”，“第二”和“第三”等仅被用作标签，并且不旨在向其对象施加数值要求。

[0124] 几何术语(诸如“平行”、“垂直”、“圆”或“方”，)不打算需要绝对的数学精度，除非上下文另有说明。相反，这样的几何条件允许因制造或同等功能的变化。例如，如果元件描述为“圆”或“一般地圆，”不是正圆形的组件(例如，略呈长方形，或者是多边形)仍然由该描述包括。

[0125] 本文所述的示例方法可至少部分机器或计算机实现。一些示例可以包括使用指令编码的计算机可读介质或机器可读介质，可操作以配置电子装置来执行所述方法，如在上述实施例描述的。这些方法的实施方式包括代码，如微代码，汇编语言代码，高级语言代码等。这些代码可以包括用于执行各种方法的计算机可读指令。代码可形成计算机程序产品的部分。此外，在一个例子中，代码可以被有形地存储在一个或多个易失性的、非短暂的、有形的或非易失性计算机可读介质，如在执行期间或在其它时间。这些有形计算机可读介质可以例如包括硬盘、可移动磁盘、可移动光盘(例如，压缩盘和数字视频盘)、磁带盒、存储卡或棒、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)和类似物。

[0126] 上面的描述旨在说明性的，而不是限制性的。例如，上述的实施例(或其一个或多个方面)可以被用于相互结合。可以使用其他实施例中，如由在回顾上面的描述的本领域的普通技术人员。摘要被提供以遵从37C.F.R.§1.72(b)允许读者快速地确定该技术公开的性质。据称它不用来解释或限制权利要求的范围或含义。另外，在上述的详细说明中，各种特征可组合在一起以简化本公开。这不应理解为意图使没有请求的公开特征对于任何权利要求是必不可少的。相反，本发明的主题可以在于少于特定公开实施例的所有特征。因此，以下权利要求书特此并入详细描述作为示例或实施例，每个权利要求自身作为单独的实施例，并且可以设想，这些实施例可在各种实施例或置换中彼此组合。本发明的范围应参考所附权利要求确定，以及权利要求请求的等价物的全部范围。