CN110535467A - 逐步逼近型模数转换装置的电容阵列校准方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种逐步逼近型模数转换装置的电容阵列校准方法和装置，其中电容阵列校准方法包括以下步骤：比较第一电容与第二电容，并输出比较值，第一电容为电容阵列中的被校准电容，第二电容的容值等于第一电容的容值的理想值；第一电容大于第二电容时，比较值为低电平，增大第二电容的值，对第二电容的容值进行补偿，并在补偿后再次比较第一电容与第二电容，直至比较值发生变化；第一电容小于第二电容时，比较值为高电平，增大第一电容的值，对第一电容的容值进行补偿，并在补偿后再次比较第一电容与第二电容，直至比较值发生变化；根据停止补偿时第一电容或第二电容的容值的变化量，判断第一电容是否失配，并确定第一电容的实际值。

Description

逐步逼近型模数转换装置的电容阵列校准方法和装置

技术领域

本发明涉及模数转换装置领域，具体涉及一种逐步逼近型模数转换装置的电容阵列校准方法和装置。

背景技术

自然界中存在的温度、湿度、声音、压力等信号都属于模拟信号，而集成电路处理的信号多为数字信号，由于模数转换可以将连续变量的模拟信号转换为离散的数字信号，因此模数转换装置(ADC)作为模拟信号和数字信号的桥梁是不可缺少的。

逐步逼近型模数转换装置以其低功耗，更适合于先进工艺的特点而受到越来越多的关注。但是在设计中会有诸多因素影响其精度，例如：比较器的失调、DAC电容阵列的失配。比较器的失调可以通过输入失调存储技术或者输出失调存储技术来消除，因此电容阵列的失配成为影响ADC性能的主要影响因素。

逐步逼近型模数转换装置的结构主要包括采样开关、DAC电容阵列、比较器、逐次逼近逻辑控制(SAR logic)模块。在逐步逼近型模数转换装置的工作过程中，首先通过采样开关对输入信号进行采样并保存在电容阵列上，然后对差分的采样值进行比较，并根据比较结果对电容阵列中的最高位电容进行置位，使差分值减小，然后重复进行上述过程并从高位到低位依次对电容阵列中的电容进行置位。最终得到比较结果。传统的逐步逼近型模数转换装置采用二分法来逼近，因此电容阵列中的电容值由低位到高位是成二倍的比例增长的，也就是相邻两位电容中高位电容是低位电容的二倍，由此可得，电容阵列中某一位电容的容值等于其低位所有电容容值的和。即：

如果电容阵列存在失配，则上述关系就不会成立，在对DAC中电容进行置位时，DAC顶端电荷重分配过程就会出现错误，导致最终不能逼近到目标值，影响模数转换的精度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种逐步逼近型模数转换装置的电容阵列校准方法和装置，能够对逐步逼近型模数转换装置的电容阵列进行校准，提高模数转换的精度。

为解决上述技术问题，以下提供了一种逐步逼近型模数转换装置的电容阵列校准方法，包括：比较第一电容与第二电容，并输出比较值，所述第一电容为所述电容阵列中的被校准电容，所述第二电容的容值等于所述第一电容的容值的理想值；所述第一电容大于所述第二电容时，所述比较值为低电平，增大所述第二电容的值，对所述第二电容的容值进行补偿，并在补偿后再次比较第一电容与第二电容，直至所述比较值发生变化；所述第一电容小于所述第二电容时，所述比较值为高电平，增大所述第一电容的值，对所述第一电容的容值进行补偿，并在补偿后再次比较第一电容与第二电容，直至所述比较值发生变化；根据停止补偿时第一电容或第二电容的容值的变化量，判断所述第一电容是否失配，并确定所述第一电容的实际值。

可选的，每次比较后，对所述第一电容或第二电容的容值的补偿量都相等。

可选的，若在第一次比较时所述第一电容大于所述第二电容，则所述第一电容的实际值为所述第一电容的理论值与所述第二电容的总变化量之间的和值。

可选的，若在第一次比较时所述第一电容小于所述第二电容时，则所述第一电容的实际值为所述第一电容的理论值与所述第二电容的总变化量之间的差值。

可选的，所述电容阵列包括上端电容阵列和下端电容阵列，所述上端电容阵列和下端电容阵列内均包含第一电容和第二电容，且所述上端电容中的第一电容与所述下端电容阵列中的第一电容在电容阵列中的位序相同，容值相等，所述上端电容阵列中的第二电容与所述下端电容阵列中的第二电容在电容阵列中的位序相同，容值相等；比较器，正输入端连接至所述上端电容阵列和所述第一校准电容的顶极板，负输入端连接至下端电容阵列和所述第二校准电容的顶极板；比较第一电容与第二电容，并输出比较值时，包括以下步骤：对所述第一电容、第二电容置位，使所述电容阵列的上端电容阵列中的第一电容的底极板接正参考电压，第二电容的底极板接负参考电压，下端电容阵列中的第一电容的底极板接负参考电压，第二电容的底极板接正参考电压，所述上端电容阵列和下端电容阵列中的第一电容和第二电容的顶极板都接一共模电平；断开所述第一电容和第二电容的顶极板与共模电平的连接，并交换上端电容阵列和下端电容阵列中的第一电容和第二电容的底极板所接的参考电压，使上端电容阵列中的第一电容的底极板接负参考电压，第二电容的底极板接正参考电压，下端电容阵列中的第一电容的底极板接正参考电压，第二电容的底极板接负参考电压；所述比较器比较所述正输入端的电压值和负输入端的电压值，并输出比较值作为第一电容和第二电容的比较结果。

为解决上述技术问题，以下提供了一种具有电容阵列校准功能的逐步逼近型模数转换装置，包括：第一校准电容，用于与所述电容阵列中的上端电容阵列的第一电容并联，以增大所述第一电容的容值，对所述第一电容的容值进行补偿，或与所述上端电容阵列的第二电容并联，以增大所述第二电容的容值，对所述第二电容的容值进行补偿，所述第一电容为待校准的电容，所述第二电容的容值等于所述第一电容的容值的理想值；第二校准电容，用于与所述电容阵列中的下端电容阵列的第一电容并联，以增大所述下端电容阵列的第一电容的容值，对所述下端电容阵列的第一电容的容值进行补偿，或与所述下端电容阵列的第二电容并联，以增大所述下端电容阵列的第二电容的容值，对所述下端电容阵列的第二电容的容值进行补偿；所述上端电容阵列中的第一电容与所述下端电容阵列中的第一电容在电容阵列中的位序相同，容值相等，所述上端电容阵列中的第二电容与所述下端电容阵列中的第二电容在电容阵列中的位序相同，容值相等；比较器，正输入端连接至所述上端电容阵列和所述第一校准电容的顶极板，负输入端连接至下端电容阵列和所述第二校准电容的顶极板。

可选的，所述上端电容阵列和下端电容阵列中除第一电容和第二电容以外的所有电容均接地，所述第二电容的底极板接正向参考电压或反向参考电压中的一种，所述第一电容的底极板接正向参考电压或反向参考电压中的另一种，且所述上端电容阵列中的第一电容、第二电容的底极板所接的参考电压，分别与所述下端电容阵列中的第一电容、第二电容的底极板所接的参考电压对应相反。

可选的，所述第一校准电容包括至少两个第一子电容，各个第一子电容的顶极板均连接到所述比较器的正输入端，所述第一子电容的底极板均接地，或至少一个第一子电容的底极板接至正参考电压或负参考电压中的任一种，其他第一子电容的底极板接地；所述第二校准电容包括至少两个第二子电容，各个第二子电容的顶极板均连接到所述比较器的负输入端，所述第二子电容的底极板均接地，或至少一个第二子电容的底极板接至正参考电压或负参考电压中的任一种，其他第二子电容的底极板接地；所述第一子电容的底极板接正参考电压或负参考电压中的一种，所述第二子电容的底极板接正参考电压或负参考电压中的另一种。

可选的，所述第一子电容和第二子电容的数目均为7个，且每一第一子电容都对应至一第二子电容，当存在第一子电容接至正参考电压或负参考电压中的一种时，与该第一子电容对应的第二子电容接至正参考电压或负参考电压中的另一种。

本发明的逐步逼近型模数转换装置的电容阵列校准方法和装置采用比较第一电容和第二电容，通过不断的补偿较小的量至比较值发生变化，使得用户能通过最终获取到的补偿总量获取到被比较的第一电容的实际值，简单方便。

附图说明

图1为本发明的一种具体实施方式中逐步逼近型模数转换装置的电容阵列校准方法的步骤示意图。

图2为本发明的一种具体实施方式的置位阶段中比较器、电容阵列中各个电容的连接关系示意图。

图3为本发明的一种具体实施方式的采样阶段中比较器、电容阵列中各个电容的一种连接关系示意图。

图4为本发明的一种具体实施方式中使用校准电容来增大第一电容或第二电容时的连接关系示意图。

图5为本发明的一种具体实施方式中校准电容的子电容的连接关系示意图。

图6为具有冗余结构的逐步逼近型模数转换装置的连接关系示意图。

图7为具有冗余结构的逐步逼近型模数转换装置使用本发明的一种具体实施方式中的逐步逼近型模数转换装置的电容阵列校准方法前的仿真结果图。

图8为具有冗余结构的逐步逼近型模数转换装置使用本发明的一种具体实施方式中的逐步逼近型模数转换装置的电容阵列校准方法后的仿真结果示意图。

图9为本发明的一种具体实施方式中逐次逼近型模数转换器的电容阵列校准方法的流程示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式对本发明提出的一种逐步逼近型模数转换装置的电容阵列校准方法和装置作进一步详细说明。

请参阅图1，为本发明的一种具体实施方式中逐步逼近型模数转换装置的电容阵列校准方法的步骤示意图。

在该具体实施方式中，提供了一种逐步逼近型模数转换装置的电容阵列校准方法，包括以下步骤：S11比较第一电容与第二电容，并输出比较值，所述第一电容为所述电容阵列中的被校准电容，所述第二电容的容值等于所述第一电容的容值的理想值；S12所述第一电容大于所述第二电容时，所述比较值为低电平，增大所述第二电容的值，对所述第二电容的容值进行补偿，并在补偿后再次比较第一电容与第二电容，直至所述比较值发生变化；S13所述第一电容小于所述第二电容时，所述比较值为高电平，增大所述第一电容的值，对所述第一电容的容值进行补偿，并在补偿后再次比较第一电容与第二电容，直至所述比较值发生变化；S14根据停止补偿时第一电容或第二电容的容值的变化量，判断所述第一电容是否失配，并确定所述第一电容的实际值。

在该具体实施方式中，逐步逼近型模数转换装置的电容阵列对第一电容，即电容阵列中的高位电容，和理想情况下与其权重相等的第二电容，即电容阵列中的低位电容的差值进行量化，然后根据比较结果对权重较小的一方进行补偿，直到比较结果发生改变。最后根据最初的比较结果和校准电容的大小计算高位电容的实际权重。

在一种具体实施方式中，每次比较后，对所述第一电容或第二电容的容值的补偿量都相等。

在一种具体实施方式中，若在第一次比较时所述第一电容大于所述第二电容，则所述第一电容的实际值为所述第一电容的理论值与所述第二电容的总变化量之间的和值。

在一种具体实施方式中，若在第一次比较时所述第一电容小于所述第二电容时，则所述第一电容的实际值为所述第一电容的理论值与所述第二电容的总变化量之间的差值。

在一种具体实施方式中，所述电容阵列包括上端电容阵列和下端电容阵列，所述上端电容阵列和下端电容阵列内均包含第一电容和第二电容，且所述上端电容中的第一电容与所述下端电容阵列中的第一电容在电容阵列中的位序相同，容值相等，所述上端电容阵列中的第二电容与所述下端电容阵列中的第二电容在电容阵列中的位序相同，容值相等；比较器，正输入端连接至所述上端电容阵列和所述第一校准电容的顶极板，负输入端连接至下端电容阵列和所述第二校准电容的顶极板。

在该具体实施方式中，比较第一电容与第二电容，并输出比较值时，包括以下步骤：对所述第一电容、第二电容置位，使所述电容阵列的上端电容阵列中的第一电容的底极板接正参考电压，第二电容的底极板接负参考电压，下端电容阵列中的第一电容的底极板接负参考电压，第二电容的底极板接正参考电压，所述上端电容阵列和下端电容阵列中的第一电容和第二电容的顶极板都接一共模电平；断开所述第一电容和第二电容的顶极板与共模电平的连接，并交换上端电容阵列和下端电容阵列中的第一电容和第二电容的底极板所接的参考电压，使上端电容阵列中的第一电容的底极板接负参考电压，第二电容的底极板接正参考电压，下端电容阵列中的第一电容的底极板接正参考电压，第二电容的底极板接负参考电压；所述比较器比较所述正输入端的电压值和负输入端的电压值，并输出比较值作为第一电容和第二电容的比较结果。

请参阅图9，为本发明的一种具体实施方式中逐次逼近型模数转换器的电容阵列校准方法的流程示意图。在该具体实施方式中，将逐次逼近型模数转换器的电容阵列校准方法分成以下几个阶段：(1)置位阶段：电容阵列顶级板，即比较器的输入接共模电平，上端电容阵列高位电容底极板接正参考电压，低位电容底极板接负参考电压；下端电容阵列高位电容底极板接负参考电压，低位电容底极板接正参考电压。其他电容底极板接地。(2)采样阶段：比较器输入端断开与共模电平的连接，上端电容阵列和下端电容阵列中高位电容和低位电容底极板所接电压进行交换。(3)比较阶段：比较器进行比较，得到比较结果。(4)补偿阶段：根据比较结果对高位电容和低位电容中容值较小的一方进行补偿。在一次校准的过程中，重复进行上述四个过程，直到比较器的结果发生改变。

完成采样阶段后，比较器正负输入端的电压差值为：

其中，V_P为比较器正输入端电压值，V_N为比较器负输入端电压值，C_MSB为高位电容，C_LSBS为低位电容，V_refp为正参考电压，V_refn为负参考电压。

在该具体实施方式中，在补偿阶段中，补偿所用电容来自一个按二进制增加的校准电容阵列所述校准电容阵列中单位电容的容值等于模数转换装置的电容阵列中所用的单位电容的容值。

若在第一次比较的过程时所述比较值为0，则所述高位电容的实际值为所述高位电容的理论值与增加的校准电容的和值。若在第一次比较的过程时所述比较值为1，则所述高位电容的实际值为所述高位电容的理论值与增加的校准电容的差值。

在补偿阶段中，根据比较器的输出结果，从校准电容阵列中选取一位校准电容并联在高位电容和低位电容中容值较小的一方，即，若比较器输出结果为1，则在上端电容阵列中将校准电容并联在高位电容两端，下端电容阵列中将校准电容并联在低位电容两端。若比较器输出结果为0，则在上端电容阵列中将校准电容并联在低位电容两端，下端电容阵列中将校准电容并联在高位电容两端。

每重复一次上述(1)到(4)的四个阶段，就增加一位校准电容，将一位校准电容并联到高位电容或低位电容两端。

需要注意的是，在校准高位电容时，对校准电容的顺序没有要求。

请参阅图2至图5，其中图2为本发明的一种具体实施方式的置位阶段中比较器、电容阵列中各个电容的连接关系示意图，图3为本发明的一种具体实施方式的采样阶段中比较器、电容阵列中各个电容的一种连接关系示意图，图4为本发明的一种具体实施方式中使用校准电容来增大第一电容或第二电容时的连接关系示意图，图5为本发明的一种具体实施方式中校准电容的子电容的连接关系示意图。

在该具体实施方式中，提供了一种具有电容阵列校准功能的逐步逼近型模数转换装置，包括：第一校准电容Ccal1，用于与所述电容阵列中的上端电容阵列的第一电容C_MSB并联，以增大所述第一电容C_MSB的容值，对所述第一电容C_MSB的容值进行补偿，或与所述上端电容阵列的第二电容C_LSBS并联，以增大所述第二电容C_LSBS的容值，对所述第二电容C_LSBS的容值进行补偿，所述第一电容C_MSB为待校准的电容，所述第二电容C_LSBS的容值等于所述第一电容C_MSB的容值的理想值；第二校准电容Ccal2，用于与所述电容阵列中的下端电容阵列的第一电容C_MSB并联，以增大所述第一电容C_MSB的容值，或与所述下端电容阵列的第二电容C_LSBS并联，以增大所述第二电容C_LSBS的容值；所述上端电容阵列中的第一电容C_MSB与所述下端电容阵列中的第一电容C_MSB在电容阵列中的位序相同，容值相等，所述上端电容阵列中的第二电容C_LSBS与所述下端电容阵列中的第二电容C_LSBS在电容阵列中的位序相同，容值相等；比较器COM1，正输入端连接至所述上端电容阵列和所述第一校准电容Ccal1的顶极板，负输入端连接至下端电容阵列和所述第二校准电容Ccal2的顶极板。

在一种具体实施方式中，所述上端电容阵列和下端电容阵列中除第一电容C_MSB和第二电容C_LSBS以外的所有电容均接地，所述第二电容C_LSBS的底极板接正向参考电压或反向参考电压中的一种，所述第一电容C_MSB的底极板接正向参考电压或反向参考电压中的另一种，且所述上端电容阵列中的第一电容C_MSB、第二电容C_LSBS的底极板所接的参考电压，分别与所述下端电容阵列中的第一电容C_MSB、第二电容C_LSBS的底极板所接的参考电压对应相反。

在一种具体实施方式中，所述第一校准电容Ccal1包括至少两个第一子电容，各个第一子电容的顶极板均连接到所述比较器COM1的正输入端，所述第一子电容的底极板均接地，或至少一个第一子电容的底极板接至正参考电压或负参考电压中的任一种，其他第一子电容的底极板接地；所述第二校准电容Ccal2包括至少两个第二子电容，各个第二子电容的顶极板均连接到所述比较器COM1的负输入端，所述第二子电容的底极板均接地，或至少一个第二子电容的底极板接至正参考电压或负参考电压中的任一种，其他第二子电容的底极板接地。

在一种具体实施方式中，所述第一子电容的底极板接参考电压或反向参考电压中的一种，所述第二子电容的底极板接参考电压或反向参考电压中的另一种。

在一种具体实施方式中，所述第一子电容和第二子电容的数目均为7个，且每一第一子电容都对应至一第二子电容，当存在第一子电容接至正参考电压或负参考电压中的一种时，与该第一子电容对应的第二子电容接至正参考电压或负参考电压中的另一种。实际上，也可根据需要设置所述第一子电容和第二子电容的数目。

在一种具体实施方式中，还包括：第一电源，连接到所述比较器COM1的正负输入端，用于给所述上端电容阵列、下端电容阵列和校准电容的顶极板提供共模电平V_CM。

在使用过程中，可根据比较的位数的多少，合理的选择需要比较的第一电容C_MSB的位数，由于低位电容占整个ADC的权重较小，对模数转换装置整体的性能影响不大，可以不进行校准。校准时对电容的校准顺序没有要求，由高到低或者由低到高都可以，在校准单个电容时可以采取多次校准取权重平均值的方法，这样可以减小电路噪声的影响。

在一些具体实施方式中，所述模数转换装置采用冗余设计，上端电容阵列和下端电容阵列中相邻的两位电容的高位不再是低位的2倍。冗余设计同样可以使用本方法，只要选取电容时满足被比较的第一电容C_MSB以及比比较的电容位数要低的第二电容C_LSBS的容值相等即可，其余没有用到的电容归类到第三电容C_NC。

请参阅图6，为具有冗余结构的逐步逼近型模数转换装置的连接关系示意图。

在该具体实施方式中，上端电容阵列和下端电容阵列中的电容不是按比例增加的，每位电容都有一定的冗余范围，在设计模数转换装置时冗余范围可以根据自己的电路结构进行设计和优化。

当校准第一电容C10时，需要选取与其权重相等的低位电容作为第二电容C_LSBS，可以看到图中的权重关系满足：

C10＝C9+C7+C3+C1；

这是因为，C10的容值为192，C9的容值为144，C7的容值为44，C3的容值为3，C1的容值为1。C9、C7、C3和C1四者的容值的和与所述C10的容值相等。此时，校准C10时，选用C9、C7、C3和C1作为第二电容C_LSBS。

采用该具体实施方式中的方法也可有效的提升所述逐步逼近型模数转换装置的SFDR。请参阅图7、8，其中图7为具有冗余结构的逐步逼近型模数转换装置使用本发明的一种具体实施方式中的逐步逼近型模数转换装置的电容阵列校准方法前的仿真结果示意图，图8为具有冗余结构的逐步逼近型模数转换装置使用本发明的一种具体实施方式中的逐步逼近型模数转换装置的电容阵列校准方法后的仿真结果示意图。

可以看到，使用该校准方法后，SFDR无杂散动态范围从使用前的80.72dB提升到了95dB，SNR信噪比从使用前的87.52dB提升到了92.61dB，ENOB有效位数从使用前的12.78bit提升到了14.52bit。

请看以下实施例：

请看图2，为本发明的一种具体实施方式中初始状态下比较器、电容阵列中各个电容的连接关系示意图。此时，所述比较器COM1的正、负输入端均接V_CM，C_MSB为当前被比较的第一电容C_MSB，接正参考电压V_refp，C_LSBS为第一电容C_MSB位数要低的其他电容，为第二电容C_LSBS，接负参考电压V_refn，C_NC为不参加校准过程的电容，为第三电容C_NC，C_CAL为校准电容，所述第三电容C_NC和校准电容C_CAL都接地。此时上端电容阵列和下端电容阵列中，所有电容的顶极板电压都是V_CM。

在该具体实施方式中，将比较器COM1的状态切换到第二状态，对应至图3，为本发明的一种具体实施方式中比较器、电容阵列中各个电容的一种连接关系示意图。在该第一状态下，将比较器COM1的正、负输入端断开与V_CM的连接，并改变第一电容C_MSB所接的电压，从正参考电压改为负参考电压，并改变第二电容C_LSBS所接的电压，从负参考电压改为正参考电压，所述第三电容C_NC和校准电容C_CAL仍接地。此时，由于电荷的重分配，上端电容阵列和下端电容阵列的顶极板的电压会发生变化。根据上端电容阵列的顶极板电荷守恒可得：

(V_CM-V_refp)·C_MSB+(V_CM-V_refn)·C_LSBS＝(V_P-V_refp)·C_LSBS+(V_P-V_refn)·C_MSB；

同理可得下端电容阵列中的顶极板电压为：

此时，比较器COM1的正负输入端的差值为：

理想情况下，C_MSB＝C_LSBS，此时V_P-V_N＝0，但是如果所述上端电容阵列和下端电容阵列中存在失配，则就会直接表现在V_P-V_N的值上。如果第一电容C_MSB的实际值比理想值要大，则V_P-V_N<0，反之则V_P-V_N>0。

接下来，即根据比较器COM1输出的比较值V_{com_out}来改变C_CAL的底极板的电压值。如图4所述，为本发明的一种具体实施方式中使用校准电容来增大第一电容或第二电容时的连接关系示意图。改变的原则是，如果V_{com_out}＝0，则校准电容C_CAL的底极板和第二电容C_LSBS的底极板接同样的电压，相当于与第二电容C_LSBS并联。如果V_{com_out}＝1，则校准电容C_CAL的底极板和第一电容C_MSB的底极板接同样的电压，相当于与第一电容C_MSB并联。

在这里，所述校准电容C_CAL包括多个子电容。如图5所示，为本发明的一种具体实施方式中校准电容的子电容的连接关系示意图。在该具体实施方式中，第一电容C_MSB和第二电容C_LSBS的最小的改变量与所述校准电容C_CAL的子电容的容值相等。

这样，一直重复比较，直至V_P-V_N的值发生变化。这就说明，刚刚经过了一个点，在这个点上，V_P-V_N＝0，第一电容C_MSB与第二电容C_LSBS相等。这时，第一电容C_MSB与第二电容C_LSBS之一的容值是被改变过的，增大了数个子电容的容值之和。

这样，就可以获取到被比较的第一电容C_MSB的实际容值。在第一次比较时，比较值输出为0的话，第一电容C_MSB的实际值就等于所述第一电容C_MSB的理想值减去所述第二电容C_LSBS增大的容值。反之，所述第一电容C_MSB的实际值就等于所述第一电容C_MSB加上所述第一电容C_MSB增大的容值。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种逐步逼近型模数转换装置的电容阵列校准方法，其特征在于，包括：

比较第一电容与第二电容，并输出比较值，所述第一电容为所述电容阵列中的被校准电容，所述第二电容的容值等于所述第一电容的容值的理想值；

所述第一电容大于所述第二电容时，所述比较值为低电平，增大所述第二电容的值，对所述第二电容的容值进行补偿，并在补偿后再次比较第一电容与第二电容，直至所述比较值发生变化；

所述第一电容小于所述第二电容时，所述比较值为高电平，增大所述第一电容的值，对所述第一电容的容值进行补偿，并在补偿后再次比较第一电容与第二电容，直至所述比较值发生变化；

根据停止补偿时第一电容或第二电容的容值的变化量，判断所述第一电容是否失配，并确定所述第一电容的实际值。

2.根据权利要求1所述逐步逼近型模数转换装置的电容阵列校准方法，其特征在于，每次比较后，对所述第一电容或第二电容的容值的补偿量都相等。

3.根据权利要求1所述逐步逼近型模数转换装置的电容阵列校准方法，其特征在于，若在第一次比较时所述第一电容大于所述第二电容，则所述第一电容的实际值为所述第一电容的理论值与所述第二电容的总变化量之间的和值。

4.根据权利要求1所述逐步逼近型模数转换装置的电容阵列校准方法，其特征在于，若在第一次比较时所述第一电容小于所述第二电容时，则所述第一电容的实际值为所述第一电容的理论值与所述第二电容的总变化量之间的差值。

5.根据权利要求1所述逐步逼近型模数转换装置的电容阵列校准方法，其特征在于，所述电容阵列包括上端电容阵列和下端电容阵列，所述上端电容阵列和下端电容阵列内均包含第一电容和第二电容，且所述上端电容中的第一电容与所述下端电容阵列中的第一电容在电容阵列中的位序相同，容值相等，所述上端电容阵列中的第二电容与所述下端电容阵列中的第二电容在电容阵列中的位序相同，容值相等；

比较器，正输入端连接至所述上端电容阵列和所述第一校准电容的顶极板，负输入端连接至下端电容阵列和所述第二校准电容的顶极板；

比较第一电容与第二电容，并输出比较值时，包括以下步骤：

对所述第一电容、第二电容置位，使所述电容阵列的上端电容阵列中的第一电容的底极板接正参考电压，第二电容的底极板接负参考电压，下端电容阵列中的第一电容的底极板接负参考电压，第二电容的底极板接正参考电压，所述上端电容阵列和下端电容阵列中的第一电容和第二电容的顶极板都接一共模电平；

断开所述第一电容和第二电容的顶极板与共模电平的连接，并交换上端电容阵列和下端电容阵列中的第一电容和第二电容的底极板所接的参考电压，使上端电容阵列中的第一电容的底极板接负参考电压，第二电容的底极板接正参考电压，下端电容阵列中的第一电容的底极板接正参考电压，第二电容的底极板接负参考电压；

所述比较器比较所述正输入端的电压值和负输入端的电压值，并输出比较值作为第一电容和第二电容的比较结果。

6.一种具有电容阵列校准功能的逐步逼近型模数转换装置，其特征在于，包括：

第一校准电容，用于与所述电容阵列中的上端电容阵列的第一电容并联，以增大所述第一电容的容值，对所述第一电容的容值进行补偿，或与所述上端电容阵列的第二电容并联，以增大所述第二电容的容值，对所述第二电容的容值进行补偿，所述第一电容为待校准的电容，所述第二电容的容值等于所述第一电容的容值的理想值；

第二校准电容，用于与所述电容阵列中的下端电容阵列的第一电容并联，以增大所述下端电容阵列的第一电容的容值，对所述下端电容阵列的第一电容的容值进行补偿，或与所述下端电容阵列的第二电容并联，以增大所述下端电容阵列的第二电容的容值，对所述下端电容阵列的第二电容的容值进行补偿；

所述上端电容阵列中的第一电容与所述下端电容阵列中的第一电容在电容阵列中的位序相同，容值相等，所述上端电容阵列中的第二电容与所述下端电容阵列中的第二电容在电容阵列中的位序相同，容值相等；

比较器，正输入端连接至所述上端电容阵列和所述第一校准电容的顶极板，负输入端连接至下端电容阵列和所述第二校准电容的顶极板。

7.根据权利要求6所述具有电容阵列校准功能的逐步逼近型模数转换装置，其特征在于，所述上端电容阵列和下端电容阵列中除第一电容和第二电容以外的所有电容均接地，所述第二电容的底极板接正向参考电压或反向参考电压中的一种，所述第一电容的底极板接正向参考电压或反向参考电压中的另一种，且所述上端电容阵列中的第一电容、第二电容的底极板所接的参考电压，分别与所述下端电容阵列中的第一电容、第二电容的底极板所接的参考电压对应相反。

8.根据权利要求6所述具有电容阵列校准功能的逐步逼近型模数转换装置，其特征在于，所述第一校准电容包括至少两个第一子电容，各个第一子电容的顶极板均连接到所述比较器的正输入端，所述第一子电容的底极板均接地，或至少一个第一子电容的底极板接至正参考电压或负参考电压中的任一种，其他第一子电容的底极板接地；

所述第二校准电容包括至少两个第二子电容，各个第二子电容的顶极板均连接到所述比较器的负输入端，所述第二子电容的底极板均接地，或至少一个第二子电容的底极板接至正参考电压或负参考电压中的任一种，其他第二子电容的底极板接地；

所述第一子电容的底极板接正参考电压或负参考电压中的一种，所述第二子电容的底极板接正参考电压或负参考电压中的另一种。

9.根据权利要求8所述具有电容阵列校准功能的逐步逼近型模数转换装置，其特征在于，所述第一子电容和第二子电容的数目均为7个，且每一第一子电容都对应至一第二子电容，当存在第一子电容接至正参考电压或负参考电压中的一种时，与该第一子电容对应的第二子电容接至正参考电压或负参考电压中的另一种。