CN116054825A - 一种模数转换电路 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种模数转换电路，涉及电路技术领域。该模数转换电路包括：第一模数转换单元、第二模数转换单元、累加单元；第一模数转换单元包括：数模转换子单元、余量放大器、模数转换子单元；第二模数转换单元的模拟端与数模转换子单元的模拟端用于接收模拟的输入电压；第二模数转换单元的数字端与数模转换子单元的数字端连接；数模转换子单元的余量输出端通过余量放大器连接模数转换子单元的模拟端；第二模数转换单元的数字端和模数转换子单元的数字端分别连接累加单元的输入端，累加单元的输出端用于输入电压对应的数字信号。可以对增益误差整形，提高了模数转换电路的转换精准度、转换效率，降低了电路成本。

Description

一种模数转换电路

技术领域

本发明涉及电路技术领域，具体而言，涉及一种模数转换电路。

背景技术

在模数转换领域中。在两步过采样ADC中对级间增益误差进行整形已被几种方法证明是一种良好的误差抑制策略。级间增益误差整形(GES)技术通过减去基于第二级输出作为预测的Q1来减少放大前第一级(Q1)的量化噪声，并在第二级重建信号得到正确的量化结果。等效地，增益误差(Δ)经历高通滤波(1-HGES)，从而被整形到高频。

然而，这种解决方案会引入截断误差，需要通过第二级输出处的级联数字误差反馈(DEF)来抑制截断误差。还在整个ADC输入/输出传递函数中引入了一个额外的极点。前一个问题使多位环路操作的设计复杂化，并限制了电路速度，而后一个问题导致正反馈，显著扩大了第一级残余电压(Vres1)的摆幅。MASH N-0结构通过第一级的噪声传递函数(NTF)压制增益误差。然而，这种方法会导致潜在的噪声泄漏问题，反过来限制了第一级中仅无源积分结构的增益误差整形能力。这种积分器需要在关键信号路径中设计额外的大电容器，需要很长的积分时间。此外，它需要多对输入的放大器，引入更多的放大器噪声，也增加了电路成本。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述现有技术中的不足，本申请提供了一种模数转换电路，以解决现有技术中模数转换效率低等问题。

为实现上述目的，本申请实施例采用的技术方案如下：

第一方面，本申请实施例提供一种模数转换电路，所述模数转换电路包括：第一模数转换单元、第二模数转换单元、累加单元；所述第一模数转换单元包括：数模转换子单元、余量放大器、模数转换子单元；

所述第二模数转换单元的模拟端与所述数模转换子单元的模拟端用于接收模拟的输入电压；所述第二模数转换单元的数字端与所述数模转换子单元的数字端连接；

所述数模转换子单元的余量输出端通过所述余量放大器连接所述模数转换子单元的模拟端；

所述第二模数转换单元的数字端和所述模数转换子单元的数字端分别连接所述累加单元的输入端，所述累加单元的输出端用于所述输入电压对应的数字信号。

可选地，所述数模转换子单元包括：第一储能单元、第一转换开关、第二储能单元、第二转换开关，所述第一模数转换单元还包括：数字延迟模块；

所述第一储能单元和所述第二储能单元的一端均为所述数模转换子单元的模拟端，所述第一储能单元的另一端通过所述第一转换开关连接所述第二模数转换单元的数字端，所述第二储能单元的另一端依次通过所述第二转换开关、所述数字延迟模块连接所述第二模数转换单元的数字端。

可选地，所述数字延迟模块还连接所述模数转换子单元的控制端。

可选地，所述模数转换子单元包括：滤波单元、第三储能单元、第四储能单元、第五储能单元、第一比较单元、第三转换开关、第四转换开关；其中，所述余量放大器通过所述滤波单元连接所述第一比较单元的第一正输入端，所述余量放大器还连接所述第一比较单元的第二正输入端，所述第一比较单元的负输入端接地；

所述余量放大器连接所述第三储能单元的一端，所述第三储能单元的另一端连接所述第三转换开关的一端，所述第三转换开关的另一端为所述模数转换子单元的控制端；

所述余量放大器通过所述第四储能单元接地，所述余量放大器连接所述第五储能单元的一端，所述第五储能单元的另一端连接所述第四转换开关的一端，所述第四转换开关的另一端连接为所述第一比较单元的输出端。

可选地，所述余量放大器为差分结构的余量放大器。

可选地，所述余量放大器包括：储能结构、第一差分放大结构、第二差分放大结构、检测单元和输出开关；所述储能结构的一端连接第一预设电源，所述储能结构的另一端接地；所述第一差分放大结构和所述第二差分放大结构的一端分别连接所述储能结构的第一控制端，所述第一差分放大结构和所述第二差分放大结构的另一端连接分别所述储能结构的第二控制端；所述第一差分放大结构和所述第二差分放大结构的输入端分别连接所述数模转换子单元的正余量输出端和负余量输出端；所述第一差分放大结构和所述第二差分放大结构的输出端均连接所述输出开关的一端，所述输出开关的另一端连接所述模数转换子单元的模拟端；

所述检测单元连接所述储能结构的检测端，所述检测单元还连接所述输出开关的控制端。

可选地，所述储能结构包括：第一开关单元、第二开关单元、第三开关单元、第四开关单元、第六储能单元、第七储能单元；

所述第六储能单元和所述第七储能单元的一端分别通过所述第一开关单元和所述第二开关单元连接所述第一预设电源；所述第六储能单元和所述第七储能单元的另一端分别通过所述第三开关单元和所述第四开关单元接地；

所述第一差分放大结构包括：第一反相单元和第二反相单元；

所述第一反相单元和所述第二反相单元的输入端为所述第一差分放大结构的输入端，所述第一反相单元和所述第二反相单元的输出端为所述第一差分放大结构的输出端；

所述第一反相单元的正、负控制端分别连接所述第一开关单元和所述第三开关单元，所述第二反相单元的正、负控制端分别连接所述第二开关单元和所述第四开关单元；

所述第二差分放大结构包括：第三反相单元和第四反相单元；

所述第三反相单元和所述第四反相单元的输入端为所述第二差分放大结构的输入端，所述第三反相单元和所述第四反相单元的输出端为所述第二差分放大结构的输出端；

所述第三反相单元的正、负控制端分别连接所述第一开关单元和所述第三开关单元，所述第四反相单元的正、负控制端分别连接所述第二开关单元和所述第四开关单元。

可选地，所述检测单元包括：第一控制单元、第二控制单元以及反相器；

所述第一控制单元的第一端连接所述储能结构的检测端，所述第二控制单元的第一端用于接收输入的重置信号，所述第一控制单元的第二端连接第二预设电源，所述第一控制单元的第三端连接所述第二控制单元的第二端，所述第二控制单元的第三端接地；

所述第一控制单元和所述第二控制单元的连接点连接所述反相器的输入端，所述反相器的输出端为所述检测单元的输出端。

可选地，所述第二模数转换单元包括：第八储能单元、第九储能单元、第二比较单元、第五转换开关、第六转换开关、第一逻辑单元；

所述第八储能单元的一端、所述第二比较单元的第一正输入端和所述第五转换开关的一端均连接所述第二模数转换单元的模拟端；

所述第五转换开关的另一端连接所述第二比较单元的第二正输入端；所述第五转换开关的另一端与所述第二比较单元的第二正输入端之间的连接点通过所述第九储能单元接地；所述第二比较单元的负输入端接地；

所述第八储能单元的另一端通过所述第六转换开关连接所述第一逻辑单元的控制端；所述第二比较单元的输出端连接所述第一逻辑单元的输入端；所述第一逻辑单元的输出端为所述第二模数转换单元的数字端。

可选地，所述第二储能单元由多个电容值不同的电容并联组成，所述第二转换开关由多个开关并联组成。

相对于现有技术而言，本申请具有以下有益效果：

本申请提供了一种模数转换电路，该模数转换电路包括：第一模数转换单元、第二模数转换单元、累加单元；第一模数转换单元包括：数模转换子单元、余量放大器、模数转换子单元；第二模数转换单元的模拟端与数模转换子单元的模拟端用于接收模拟的输入电压；第二模数转换单元的数字端与数模转换子单元的数字端连接；数模转换子单元的余量输出端通过余量放大器连接模数转换子单元的模拟端；第二模数转换单元的数字端和模数转换子单元的数字端分别连接累加单元的输入端，累加单元的输出端用于输入电压对应的数字信号。可以对增益误差整形，提高了模数转换电路的转换精准度、转换效率，降低了电路成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请提供的一种模数转换电路的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的另一种模数转换电路的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的一种余量放大器的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的另一种余量放大器的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的一种检测单元的结构示意图；

图6为本申请实施例提供的一种储能单元与转换开关的结构示意图。

图标：1-第一模数转换单元、2-第二模数转换单元、3-累加单元、11-数模转换子单元、12-余量放大器、13-模数转换子单元、14-数字延迟模块、111-第一储能单元、112-第一转换开关、113-第二储能单元、114-第二转换开关、131-滤波单元、132-第三储能单元、133-第四储能单元、134-第五储能单元、135-第一比较单元、136-第三转换开关、137-第四转换开关、138-第二逻辑单元、139-乘法模块、21-第八储能单元、22-第九储能单元、23-第二比较单元、24-第五转换开关、25-第六转换开关、26-第一逻辑单元、121-储能结构、122-第一差分放大结构、123-第二差分放大结构、124-检测单元、125-输出开关、1211-第一开关单元、1212-第二开关单元、1213-第三开关单元、1214-第四开关单元、1215-第六储能单元、1216-第七储能单元、1221-第一反相单元、1222-第二反相单元、1231-第三反相单元、1232-第四反相单元、1241-第一控制单元、1242-第二控制单元、1243-反相器。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：类似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。

如下，先通过具体示例，对本申请提供的一种模数转换电路进行解释说明。图1为本申请提供的一种模数转换电路的结构示意图。如图1所示，该模数转换电路包括：第一模数转换单元1、第二模数转换单元2、累加单元3；第一模数转换单元1包括：数模转换子单元11、余量放大器12、模数转换子单元13。

示例地，第二模数转换单元2可以为8位一阶全无源NS SAR ADC(Noise ShapingSuccessive Approximation Analog-to-digital Converter，噪声整形逐次逼近模数转换器)，数模转换子单元11可以为具有2阶QPU-GES DAC(quantization error predicationunrolled-Gain error shaping Digital to analog converter，量化误差预测展开增益误差整形数模转换器)，模数转换子单元13可以为包含量化误差预测重建的2阶NS SARADC。

第二模数转换单元2的模拟端与数模转换子单元11的模拟端用于接收模拟的输入电压(Vin)；第二模数转换单元2的数字端与数模转换子单元11的数字接收端连接。示例地，在第二模数转换单元2的模拟端与数模转换子单元11的模拟端用于接收模拟的输入电压的通路上，分别设置有两个开关，用于控制第一模数转换单元1和第二模数转换单元2的输入。

数模转换子单元11的余量输出端通过余量放大器12连接模数转换子单元13的模拟端。

第二模数转换单元2的数字端和模数转换子单元13的数字端分别连接累加单元3的输入端，累加单元3的输出端用于输入电压对应的数字信号。

第二模数转换单元2将模拟的输入电压转换为数字信号，并将该数字信号分别传输至数模转换子单元11和累加单元3。数模转换子单元11根据该数字信号对输入电压进行控制，并输出余量电压。余量放大器12对余量电压进行放大，并传输至模数转换子单元13。模数转换子单元13将放大后的余量电压转换为数字信号，并传输至累加单元3。累加单元3将第二模数转换单元2传输的数字信号(Dout1)和模数转换子单元13传输的数字信号(Dout2)进行加和，得到该模数转换电路将模拟的输入电压转换后的数字信号(Dout)。

示例地，模数转换子单元13还可以通过乘法模块139连接累加单元3，以对模数转换子单元13输出的数字信号乘以对应的系数。

通过将第二模数转换单元2将模拟的输入电压的转换处理，得到第一级输出数字码和GES需要的数字码，以及数模转换子单元11对余量电压的压制，以及模数转换子单元的误差重建的过程，得到最终的量化数字码，从而避免了增益误差，提高了模数转换电路的转换精准度。并且，不需要过多的额外模块，降低了电路成本。

综上，在本实施例中，该模数转换电路包括：第一模数转换单元、第二模数转换单元、累加单元；第一模数转换单元包括：数模转换子单元、余量放大器、模数转换子单元；第二模数转换单元的模拟端与数模转换子单元的模拟端用于接收模拟的输入电压；第二模数转换单元的数字端与数模转换子单元的数字端连接；数模转换子单元的余量输出端通过余量放大器连接模数转换子单元的模拟端；第二模数转换单元的数字端和模数转换子单元的数字端分别连接累加单元的输入端，累加单元的输出端用于输入电压对应的数字信号。可以对增益误差整形，提高了模数转换电路的转换精准度、转换效率，降低了电路成本。

在上述图1对应的实施例的基础上，本申请还提供了另一种模数转换电路。图2为本申请实施例提供的另一种模数转换电路的结构示意图。如图2所示，数模转换子单元11包括：第一储能单元111、第一转换开关112、第二储能单元113、第二转换开关114，第一模数转换单元1还包括：数字延迟模块14。

第一储能单元111和第二储能单元113的一端均为数模转换子单元11的模拟端，第一储能单元111的另一端通过第一转换开关112连接第二模数转换单元2的数字端，第二储能单元113的另一端依次通过第二转换开关114、数字延迟模块14连接第二模数转换单元2的数字端。

第二模数转换单元2的数字端输出两种数字信号，如，第二模数转换单元2的数字端输出8位数字信号，将8b数字信号划分为6MSB(Most Significant Bit，最高位)、2LSB(Least Significant Bit，最低位)。第二模数转换单元2将6MSB数字信号传输至第一转换开关112和累加单元3。6MSB数字信号控制第一转换开关112，进而控制第一储能单元111的电压。第二模数转换单元2将2LSB数字信号传输至数字延迟模块14，数字延迟模块14对数字信号进行延迟，将2LSB数字信号转换为3LSB数字信号，并将3LSB数字信号传输至第二转换开关114，3LSB数字信号控制第二转换开关114，进而控制第二储能单元113的电压，实现误差压制功能。而第一储能单元111的电压和第二储能单元113的电压共同作用，生成余量电压。需要说明的是，8b数字信号仅为示例，第二模数转换单元2的输出位数也可以是其他值，最低位和最高位划分时，也可以是其他划分方式，但是一般用于QPU-GES的位数小于第一级的位数。

其中，数字延迟模块14对数字信号的传递函数如下公式(1)所示：

2Z^-1-Z^-2 (1)

通过对数字信号进行延迟，误差压制路径只需要先前周期的量化结果，因此，第二模数转换单元2和数模转换子单元11的信号处理过程并行工作，并未影响整个模数转换速度。

综上，在本实施例中，数模转换子单元包括：第一储能单元、第一转换开关、第二储能单元、第二转换开关，第一模数转换单元还包括：数字延迟模块；第一储能单元和第二储能单元的一端均为数模转换子单元的模拟端，第一储能单元的另一端通过第一转换开关连接第二模数转换单元的数字端，第二储能单元的另一端依次通过第二转换开关、数字延迟模块连接第二模数转换单元的数字端。从而，在未影响模数转换速度的情况下，实现了对数字信号进行误差压制，并控制生成了余量电压。

继续参照图2，数字延迟模块14还连接模数转换子单元13的控制端。

数字延迟模块14的另一输出端对数字信号进行重建，将3LSB数字信号传输至模数转换子单元13的控制端，以对模数转换子单元13进行控制。

示例地，通过差分运算，将-3LSB重建数字码传输至模数转换子单元13，实现对预测量化误差信号重建。在数模转换子单元11的误差压制中减去了预测的量化噪声，而通过在模数转换子单元13重建，加回预测的量化噪声，可以得到正确的量化结果。

继续参照图2，模数转换子单元13包括：滤波单元131、第三储能单元132、第四储能单元133、第五储能单元134、第一比较单元135、第三转换开关136、第四转换开关137。

其中，余量放大器12通过滤波单元131连接第一比较单元135的第一正输入端，余量放大器12还连接第一比较单元135的第二正输入端，第一比较单元135的负输入端接地。

余量放大器12连接第三储能单元132的一端，第三储能单元132的另一端连接第三转换开关136的一端，第三转换开关136的另一端为模数转换子单元13的控制端。

余量放大器12通过第四储能单元133接地，余量放大器12连接第五储能单元134的一端，第五储能单元134的另一端连接第四转换开关137的一端，第四转换开关137的另一端连接为第一比较单元135的输出端。示例地，第四转换开关137的另一端还可以通过第二逻辑单元138连接第一比较单元135的输出端。

余量放大器12传输的放大后的余量电压经过滤波单元131传输至第一比较单元135的第一正输入端，并直接传输至第一比较单元135的第二正输入端。

数字延迟模块14的输出数字信号控制第三转换开关136，进而控制第三储能单元132的电压，实现重建作用。第一比较单元135的输出端传输的数字信号控制第四转换开关137，进而控制第五储能单元134的电压。第三储能单元132、第四储能单元133、第五储能单元134的电压共同作用直接传输至第一比较单元135的第二正输入端的电压。

其中，滤波单元131将对信号进行积分处理，具体的处理函数如下公式(2)所示：

滤波单元131将对信号进行两次积分处理(Φint2,1，Φint2,2)，进而第一比较单元135逐次输出6b数字信号。

综上，在本实施例中，模数转换子单元包括：滤波单元、第三储能单元、第四储能单元、第五储能单元、第一比较单元、第三转换开关、第四转换开关；其中，余量放大器通过滤波单元连接第一比较单元的第一正输入端，余量放大器还连接第一比较单元的第二正输入端，第一比较单元的负输入端接地；余量放大器连接第三储能单元的一端，第三储能单元的另一端连接第三转换开关的一端，第三转换开关的另一端为模数转换子单元的控制端；余量放大器通过第四储能单元接地，余量放大器连接第五储能单元的一端，第五储能单元的另一端连接第四转换开关的一端，第四转换开关的另一端连接为第一比较单元的输出端。从而，实现了对预测量化噪声的重建，以及第二级的量化，从而对放大器增益误差整形。

在上述图1对应的实施例的基础上，本申请还提供了一种余量放大器。图3为本申请实施例提供的一种余量放大器的结构示意图。

在本申请实施例中，余量放大器12为差分结构的余量放大器。

如图1所示，余量放大器12包括：储能结构121、第一差分放大结构122、第二差分放大结构123、检测单元124和输出开关125。

储能结构121的一端连接第一预设电源，储能结构121的另一端接地。第一差分放大结构122和第二差分放大结构123的一端连接储能结构121的第一控制端，第一差分放大结构122和第二差分放大结构123的另一端连接储能结构121的第二控制端。

第一差分放大结构122和第二差分放大结构123的输入端分别连接数模转换子单元11的正余量输出端和负余量输出端；第一差分放大结构122和第二差分放大结构123的输出端均连接输出开关125的一端，输出开关125的另一端连接模数转换子单元13的模拟端。

检测单元124连接储能结构121的检测端，检测单元124还连接输出开关125的控制端。检测单元124还连接重置信号(Φreset)。

储能结构121充满电之后，用于向第一差分放大结构122和第二差分放大结构123供电。第一差分放大结构122和第二差分放大结构123的输入分别连接正余量电信号(Vres,p)和负余量电信号(Vres,n)。由于储能结构121供电的影响，使得经第一差分放大结构122和第二差分放大结构123传输的余量电信号(例如，余量电压)实现放大。检测单元124连接储能结构121的检测端，可以检测储能结构121的电压，根据储能结构121的电压对输出开关125进行控制。示例地，若储能结构121的电压过高，则对输出开关125不起作用；若储能结构121的电压过低，则关断输出开关125，以进行放大后的工作。

综上，在本实施例中，余量放大器包括：储能结构、第一差分放大结构、第二差分放大结构、检测单元和输出开关；储能结构的一端连接第一预设电源，储能结构的另一端接地；第一差分放大结构和第二差分放大结构的一端连接储能结构的第一控制端，第一差分放大结构和第二差分放大结构的另一端连接储能结构的第二控制端；第一差分放大结构和第二差分放大结构的输入端分别连接数模转换子单元的正余量输出端和负余量输出端；第一差分放大结构和第二差分放大结构的输出端均连接输出开关的一端，输出开关的另一端连接模数转换子单元的模拟端；检测单元连接储能结构的检测端，检测单元还连接输出开关的控制端。从而，通过差分结构的余量放大器，采用第一差分放大结构、第二差分放大结构分别对正、负余量电信号进行放大，实现对余量电信号进行放大。

在上述图3对应的实施例的基础上，本申请还提供了另一种余量放大器。图4为本申请实施例提供的另一种余量放大器的结构示意图。如图4所示，储能结构121包括：第一开关单元1211、第二开关单元1212、第三开关单元1213、第四开关单元1214、第六储能单元1215、第七储能单元1216。

第六储能单元1215和第七储能单元1216的一端分别通过第一开关单元1211和第二开关单元1212连接第一预设电源；第六储能单元1215和第七储能单元1216的另一端分别通过第三开关单元1213和第四开关单元1214接地。其中，第六储能单元1215、第七储能单元1216都为电容，但是第六储能单元1215的容值大于第七储能单元1216的容值。

第一差分放大结构122包括：第一反相单元1221和第二反相单元1222。

第一反相单元1221和第二反相单元1222的输入端为第一差分放大结构122的输入端，第一反相单元1221和第二反相单元1222的输出端为第一差分放大结构122的输出端。第一反相单元1221和第二反相单元1222的输入端输入的是正电信号，第一反相单元1221和第二反相单元1222的输出端输出的是放大的负电信号。

第一反相单元1221的正、负控制端分别连接第一开关单元1211和第三开关单元1213，第二反相单元1222的正、负控制端分别连接第二开关单元1212和第四开关单元1214。

第二差分放大结构123包括：第三反相单元1231和第四反相单元1232。

第三反相单元1231和第四反相单元1232的输入端为第二差分放大结构123的输入端，第三反相单元1231和第四反相单元1232的输出端为第二差分放大结构123的输出端。第三反相单元1231和第四反相单元1232的输入端输入的是负电信号，第三反相单元1231和第四反相单元1232的输出端输出的是放大的正电信号。

第三反相单元1231的正、负控制端分别连接第一开关单元1211和第三开关单元1213，第四反相单元1232的正、负控制端分别连接第二开关单元1212和第四开关单元1214。

控制第一开关单元1211、第二开关单元1212、第三开关单元1213、第四开关单元1214的开/断，可以实现对第一反相单元1221、第二反相单元1222、第三反相单元1231和第四反相单元1232的充电控制。

具体地，在余量放大器12实际工作的第一阶段中，第六储能单元1215、第七储能单元1216先同时接收预设电源的充电。

在第二阶段中，控制第一开关单元1211、第二开关单元1212、第三开关单元1213、第四开关单元1214，使得第一开关单元1211、第六储能单元1215、第三开关单元1213串联，并与第一反相单元1221、第四反相单元1232分别并联，第六储能单元1215同时向第一反相单元1221、第四反相单元1232供电。使得第二开关单元1212、第七储能单元1216、第四开关单元1214串联，并与第二反相单元1222、第三反相单元1231分别并联，第七储能单元1216同时向第二反相单元1222、第三反相单元1231供电。储能单元的电荷通过分裂的反相器单元以静态方式重新分配并输出，实现两个储能单元同时供电。

在第三阶段中，控制第一开关单元1211、第二开关单元1212、第三开关单元1213、第四开关单元1214，使得第一开关单元1211、第六储能单元1215、第三开关单元1213串联，但与第一反相单元1221、第四反相单元1232断开，第六储能单元1215接收第一预设电源的供电。使得第二开关单元1212、第七储能单元1216、第四开关单元1214串联，并与第二反相单元1222、第三反相单元1231分别并联，第七储能单元1216同时向第二反相单元1222、第三反相单元1231供电。即，电能较大的第六储能单元1215停止供电，只采用电能较小的第七储能单元1216进行供电，承担检测和自关断责任，由于这个阶段对整个放大倍数的贡献更小，所以检测单元阈值电压变化带来的增益误差更小，从而提升了余差放大器的精度。

当检测到储能结构1216的上级板电压小于检测单元中第一控制单元1241的阈值电压时，余量放大器12的放大阶段结束。通过设计较高第一级放大过程的放大倍数和较低的第二级放大过程放大的倍数，从而减轻由于检测单元中第一控制单元1241阈值电压漂移引起的整体放大倍数的变化。从而，在相同增益下，与传统放大器相比，增益变化降低了。

综上，在本实施例中，余量放大器还包括：第一开关单元、第二开关单元、第三开关单元、第四开关单元、第六储能单元、第七储能单元；第六储能单元和第七储能单元的一端分别通过第一开关单元和第二开关单元连接第一预设电源；第六储能单元和第七储能单元的另一端分别通过第三开关单元和第四开关单元接地；第一差分放大结构包括：第一反相单元和第二反相单元；第一反相单元和第二反相单元的输入端为第一差分放大结构的输入端，第一反相单元和第二反相单元的输出端为第一差分放大结构的输出端；第一反相单元的正、负控制端分别连接第一开关单元和第三开关单元，第二反相单元的正、负控制端分别连接第二开关单元和第四开关单元；第二差分放大结构包括：第三反相单元和第四反相单元；第三反相单元和第四反相单元的输入端为第二差分放大结构的输入端，第三反相单元和第四反相单元的输出端为第二差分放大结构的输出端；第三反相单元的正、负控制端分别连接第二开关单元和第四开关单元，第四反相单元的正、负控制端分别连接第一开关单元和第三开关单元。从而，降低了增益变化。

在上述图4对应的实施例的基础上，本申请还提供了一种检测单元。图5为本申请实施例提供的一种检测单元的结构示意图。如图5所示，检测单元124包括：第一控制单元1241、第二控制单元1242以及反相器1243。

第一控制单元1241的第一端连接储能结构121的检测端，第二控制单元1242的第一端用于接收输入的重置信号，第一控制单元1241的第二端连接第二预设电源，第一控制单元1241的第三端连接第二控制单元1242的第二端，第二控制单元1242的第三端接地。

第一控制单元1241和第二控制单元1242的连接点连接反相器1243的输入端，反相器1243的输出端为检测单元124的输出端。

示例地，第一控制单元1241可以为PMOS晶体管，第二控制单元1242可以为NMOS晶体管。当第一控制单元1241的第一端检测到储能结构121的电压低于阈值电压时，第一控制单元1241打开，第一控制单元1241的漏端电压变高。进而，反相器1243输入端变高，输出端变低，导致输出开关125断开，余差放大器停止放大。重置信号控制第二控制单元1242打开。进而，反相器1243输入端变低，输出端变高，导致输出开关125闭合，余差放大器开始放大。

综上，在本实施例中，检测单元包括：第一控制单元、第二控制单元以及反相器；第一控制单元的第一端连接储能结构的检测端，第二控制单元的第一端用于接收输入的重置信号，第一控制单元的第二端连接第二预设电源，第一控制单元的第三端连接第二控制单元的第二端，第二控制单元的第三端接地，第一控制单元和第二控制单元的连接点连接反相器的输入端，反相器的输出端为检测单元的输出端。从而，检测单元精准地检测储能结构的电压，进而精准地控制输出开关。

进一步地，继续参照图2，第二模数转换单元2包括：第八储能单元21、第九储能单元22、第二比较单元23、第五转换开关24、第六转换开关25、第一逻辑单元26。

第八储能单元21的一端、第二比较单元23的第一正输入端和第五转换开关24的一端均连接第二模数转换单元2的模拟端。接收输入的电信号。

第五转换开关24的另一端连接第二比较单元23的第二正输入端；第五转换开关24的另一端与第二比较单元23的第二正输入端之间的连接点通过第九储能单元22接地；第二比较单元23的负输入端接地。

第八储能单元21的另一端通过第六转换开关25连接第一逻辑单元26的控制端；第二比较单元23的输出端连接第一逻辑单元26的输入端；第一逻辑单元26的输出端为第二模数转换单元2的数字端。

第一逻辑单元26将数字信号传输至第六转换开关25。数字信号控制第六转换开关25，进而控制第八储能单元21的电压。而第五转换开关24控制了第二比较单元23的第二正输入端和第九储能单元22的输入。第八储能单元21和第九储能单元22的电压变化共同影响着第二比较单元23的输入。因此，通过控制第六转换开关25、第五转换开关24实现对信号的转换和积分。

综上，在本实施例中，第二模数转换单元包括：第八储能单元、第九储能单元、第二比较单元、第五转换开关、第六转换开关、第一逻辑单元；第八储能单元的一端、第二比较单元的第一正输入端和第五转换开关的一端均连接第二模数转换单元的模拟端；第五转换开关的另一端连接第二比较单元的第二正输入端；第五转换开关的另一端与第二比较单元的第二正输入端之间的连接点通过第九储能单元接地；第二比较单元的负输入端接地；第八储能单元的另一端通过第六转换开关连接第一逻辑单元的控制端；第二比较单元的输出端连接第一逻辑单元的输入端；第一逻辑单元的输出端为第二模数转换单元的数字端。从而，精准、快速地实现对信号的第一次转换。

进一步地，在本申请实施例中，第二储能单元113由多个电容值不同的电容并联组成，第二转换开关114由多个开关并联组成。

示例地，图6为本申请实施例提供的一种储能单元与转换开关的结构示意图。如图6所示，三个电容值不同的电容并联组成第二储能单元113，三个开关并联组成第二转换开关114。

此外，在本申请实施例中，其他储能单元也可以由多个电容值不同的电容并联组成，与第二储能单元113的结构类似，其他转换开关也可以由多个开关并联组成，与第二转换开关114的结构类似。

Claims (10)

1.一种模数转换电路，其特征在于，所述模数转换电路包括：第一模数转换单元、第二模数转换单元、累加单元；所述第一模数转换单元包括：数模转换子单元、余量放大器、模数转换子单元；

所述第二模数转换单元的模拟端与所述数模转换子单元的模拟端用于接收模拟的输入电压；所述第二模数转换单元的数字端与所述数模转换子单元的数字端连接；

所述数模转换子单元的余量输出端通过所述余量放大器连接所述模数转换子单元的模拟端；

所述第二模数转换单元的数字端和所述模数转换子单元的数字端分别连接所述累加单元的输入端，所述累加单元的输出端用于所述输入电压对应的数字信号。

2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述数模转换子单元包括：第一储能单元、第一转换开关、第二储能单元、第二转换开关，所述第一模数转换单元还包括：数字延迟模块；

所述第一储能单元和所述第二储能单元的一端均为所述数模转换子单元的模拟端，所述第一储能单元的另一端通过所述第一转换开关连接所述第二模数转换单元的数字端，所述第二储能单元的另一端依次通过所述第二转换开关、所述数字延迟模块连接所述第二模数转换单元的数字端。

3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述数字延迟模块还连接所述模数转换子单元的控制端。

4.根据权利要求3所述的电路，其特征在于，所述模数转换子单元包括：滤波单元、第三储能单元、第四储能单元、第五储能单元、第一比较单元、第三转换开关、第四转换开关；其中，所述余量放大器通过所述滤波单元连接所述第一比较单元的第一正输入端，所述余量放大器还连接所述第一比较单元的第二正输入端，所述第一比较单元的负输入端接地；

所述余量放大器连接所述第三储能单元的一端，所述第三储能单元的另一端连接所述第三转换开关的一端，所述第三转换开关的另一端为所述模数转换子单元的控制端；

所述余量放大器通过所述第四储能单元接地，所述余量放大器连接所述第五储能单元的一端，所述第五储能单元的另一端连接所述第四转换开关的一端，所述第四转换开关的另一端连接为所述第一比较单元的输出端。

5.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述余量放大器为差分结构的余量放大器。

6.根据权利要求5所述的电路，其特征在于，所述余量放大器包括：储能结构、第一差分放大结构、第二差分放大结构、检测单元和输出开关；所述储能结构的一端连接第一预设电源，所述储能结构的另一端接地；所述第一差分放大结构和所述第二差分放大结构的一端分别连接所述储能结构的第一控制端，所述第一差分放大结构和所述第二差分放大结构的另一端连接分别所述储能结构的第二控制端；所述第一差分放大结构和所述第二差分放大结构的输入端分别连接所述数模转换子单元的正余量输出端和负余量输出端；所述第一差分放大结构和所述第二差分放大结构的输出端均连接所述输出开关的一端，所述输出开关的另一端连接所述模数转换子单元的模拟端；

所述检测单元连接所述储能结构的检测端，所述检测单元还连接所述输出开关的控制端。

7.根据权利要求6所述的电路，其特征在于，所述储能结构包括：第一开关单元、第二开关单元、第三开关单元、第四开关单元、第六储能单元、第七储能单元；

所述第六储能单元和所述第七储能单元的一端分别通过所述第一开关单元和所述第二开关单元连接所述第一预设电源；所述第六储能单元和所述第七储能单元的另一端分别通过所述第三开关单元和所述第四开关单元接地；

所述第一差分放大结构包括：第一反相单元和第二反相单元；

所述第一反相单元和所述第二反相单元的输入端为所述第一差分放大结构的输入端，所述第一反相单元和所述第二反相单元的输出端为所述第一差分放大结构的输出端；

所述第一反相单元的正、负控制端分别连接所述第一开关单元和所述第三开关单元，所述第二反相单元的正、负控制端分别连接所述第二开关单元和所述第四开关单元；

所述第二差分放大结构包括：第三反相单元和第四反相单元；

所述第三反相单元和所述第四反相单元的输入端为所述第二差分放大结构的输入端，所述第三反相单元和所述第四反相单元的输出端为所述第二差分放大结构的输出端；

所述第三反相单元的正、负控制端分别连接所述第一开关单元和所述第三开关单元，所述第四反相单元的正、负控制端分别连接所述第二开关单元和所述第四开关单元。

8.根据权利要求7所述的电路，其特征在于，所述检测单元包括：第一控制单元、第二控制单元以及反相器；

所述第一控制单元的第一端连接所述储能结构的检测端，所述第二控制单元的第一端用于接收输入的重置信号，所述第一控制单元的第二端连接第二预设电源，所述第一控制单元的第三端连接所述第二控制单元的第二端，所述第二控制单元的第三端接地；

所述第一控制单元和所述第二控制单元的连接点连接所述反相器的输入端，所述反相器的输出端为所述检测单元的输出端。

9.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述第二模数转换单元包括：第八储能单元、第九储能单元、第二比较单元、第五转换开关、第六转换开关、第一逻辑单元；

所述第八储能单元的一端、所述第二比较单元的第一正输入端和所述第五转换开关的一端均连接所述第二模数转换单元的模拟端；

所述第五转换开关的另一端连接所述第二比较单元的第二正输入端；所述第五转换开关的另一端与所述第二比较单元的第二正输入端之间的连接点通过所述第九储能单元接地；所述第二比较单元的负输入端接地；

所述第八储能单元的另一端通过所述第六转换开关连接所述第一逻辑单元的控制端；所述第二比较单元的输出端连接所述第一逻辑单元的输入端；所述第一逻辑单元的输出端为所述第二模数转换单元的数字端。

10.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述第二储能单元由多个电容值不同的电容并联组成，所述第二转换开关由多个开关并联组成。

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