CN215268236U - 两级模数转换器和电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种两级模数转换器和电子设备。所述模数转换器包括：两级模数转换器包括依次连接的第一级模数转换器和第二级模数转换器，第一级模数转换器包括电容阵列和校准控制器件，电容阵列包括至少两级电容；其中，将所述电容阵列中除第一级电容之外的任意一个电容作为待量化的目标电容；校准控制器件，用于控制目标电容和目标电容前一级的每个电容进行极板连接转换，得到目标电容产生的失配电压；第二级模数转换器，用于根据目标电容产生的失配电压进行运算得到目标电容的失配量化值。采用本申请的两级模数转换器，能够避免电容失配问题影响输出性能。

Description

两级模数转换器和电子设备

技术领域

本申请涉及模数转换技术领域，特别是涉及一种两级模数转换器和电子设备。

背景技术

模数转换器(Analog-to-digital Converter，ADC)是模拟信号和数字信号之间的桥梁，是各类电子设备中不可缺少的元件。常见的模数转换器类型有 Delta-sigma ADC、逐次逼近型ADC、闪烁型ADC等。其中，由于逐次逼近型模数转换器具有结构简单、功耗低、面积小等特点，常用于可穿戴电子设备和生物医疗领域中。

目前，逐次逼近型模数转换器通常采用基于电荷再分布电容阵列的方案。但是，这种方案中电容受到工艺偏差和版图布局布线的影响，容易导致实际电容值与理想电容值出现失配的问题，而电容失配的问题会严重影响模数转换器的输出性能。

实用新型内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够获得电容的失配量化值，从而避免电容失配影响模数转换器输出性能的两级模数转换器和电子设备。

一种两级模数转换器，两级模数转换器包括第一级模数转换器和第二级模数转换器，第一级模数转换器包括电容阵列和校准控制器件，所述电容阵列包括至少两级电容；其中，将所述电容阵列中除第一级电容之外的任意一个电容作为待量化的目标电容；

校准控制器件，用于控制目标电容和目标电容前一级的每个电容进行极板连接转换，得到目标电容产生的失配电压；

第二级模数转换器，用于根据校准控制器件输出的目标电容产生的失配电压进行运算得到目标电容的失配量化值。

在其中一个实施例中，两级模数转换器还包括级间放大器；级间放大器在第一级模数转换器和第二级模数转换器之间，分别与第一级模数转换器与第二级模数转换器连接；

级间放大器，用于获取目标电容产生的失配电压，并对目标电容产生的失配电压进行放大处理输出放大后的失配电压；

第二级模数转换器，还用于根据级间放大器输出的放大后的失配电压进行运算得到目标电容的失配量化值。

在其中一个实施例中，校准控制器件，具体用于在初始化时控制第一级模数转换器中每个电容的两个极板均与共模电压端连接；和/或，在校准目标电容时，控制目标电容的第一极板与第一参考电压端连接，目标电容的第二极板与级间放大器连接，控制目标电容前一级的每个电容的第一极板均与第二参考电压端连接，目标电容前一级的每个电容的第二极板均与级间放大器连接；

其中，第一参考电压端与第二参考电压端的电压极性相反。

在其中一个实施例中，第一级模数转换器还包括共模开关、放大开关和多个切换开关；第一级模数转换器中每个电容的第一极板均与一个切换开关连接，第二极板均与共模开关和放大开关连接；

校准控制器件，还用于接收初始化信号，根据初始化信号向各切换开关输出第一切换控制信号，向共模开关输出第一开关控制信号，向放大开关输出第二开关控制信号；

其中，第一切换控制信号用于控制各切换开关进行切换操作，以将每个电容的第一极板均与共模电压端连接；第一开关控制信号用于控制共模开关导通，以将每个电容的第二极板与共模电压端连接；第二开关控制信号用于控制放大开关关断，以切断每个电容的第二极板与级间放大器的连接。

在其中一个实施例中，校准控制器件，还用于接收校准控制信号，并根据校准控制信号向目标电容对应的切换开关输出第二切换控制信号；第二切换控制信号用于控制目标电容对应的切换开关进行切换操作，以将目标电容的第一极板与第一参考电压端连接；

校准控制器件，还用于接收校准控制信号，根据校准控制信号向目标电容前一级的每个电容所对应的切换开关输出第三切换控制信号；第三切换控制信号用于控制目标电容前一级的每个电容所对应的切换开关进行切换操作，以将目标电容前一级的每个电容的第一极板均与第二参考电压端连接；

校准控制器件，还用于接收校准控制信号，根据校准控制信号向共模开关输出第三开关控制信号，向放大开关输出第四开关控制信号；第三开关控制信号用于控制共模开关关断，以切断目标电容前一级的每个电容的第二极板与共模电压端的连接；第四开关控制信号用于控制放大开关导通，以将目标电容前一级的每个电容的第二极板与级间放大器连接。

在其中一个实施例中，第一级模数转换器还包括逐次逼近逻辑器件和选择器，选择器的两个输入端分别与校准控制器件的输出端和逐次逼近逻辑器件的输出端连接，选择器的输出端与各切换开关、共模开关和放大开关连接；

选择器，用于接收校准选择信号，并根据校准选择信号将校准控制器件输出的第一切换控制信号、第二切换控制信号和第三切换控制信号传输到对应的切换开关，将第一开关控制信号和第三开关控制信号传输到共模开关，将第二开关控制信号和第四开关控制信号传输到放大开关；以及，接收运算选择信号，并根据运算选择信号将逐次逼近逻辑器件输出的逼近信号输入到对应的切换开关。

在其中一个实施例中，第一级模数转换器的电容分为两排；第一级模数转换器还包括比较器，比较器的两个输入端分别与一排电容连接，比较器的输出端与逐次逼近逻辑器件的输入端连接。

在其中一个实施例中，第一级模数转换器中每排电容至少分为三级；其中，第一级包括两个电容，第二级包括四个电容，第三级包括四个电容。

在其中一个实施例中，下一级的每个电容的理想电容值为前一级的多个电容的理想电容值之和。

在其中一个实施例中，两级模数转换器还包括第一级间电容和第二级间电容；

级间放大器的两个输入端分别与第一级模数转换器的两个输出端连接，级间放大器的两个输出端分别与第二级模数转换器的两个输入端连接；

第一级间电容分别与级间放大器的正向输入端和反向输出端连接；

第二级间电容分别与级间放大器的反向输入端和正向输出端连接。

一种电子设备，该电子设备包括如上述的两级模数转换器。

上述两级模数转换器和电子设备，校准控制器件控制目标电容和目标电容前一级的每个电容进行极板连接转换，得到目标电容产生的失配电压；第二级模数转换器根据失配电压进行运算得到目标电容的失配量化值。通过本公开实施例，可以通过第二级模数转换器获得目标电容的失配量化值，这样，可以根据失配量化值对目标电容的实际电容值进行校准，不仅可以避免电容失配问题影响两级模数转换器的输出性能，而且无需增加额外的校准电路，通过电路的复用就可以降低系统复杂度和功耗，因此也降低了设计难度，扩大了两级模数转换器的适用范围。

附图说明

图1为一个实施例中两级模数转换器的结构示意图之一；

图2为一个实施例中两级模数转换器的结构示意图之二；

图3为一个实施例中第一级模数转换器的结构示意图之一；

图4为一个实施例中第一级模数转换器的结构示意图之二；

图5为一个实施例中第一级模数转换器的结构示意图之三；

图6为一个实施例中第一级模数转换器的结构示意图之四；

图7为一个实施例中两级模数转换器的结构示意图之三。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

本申请提供了一种两级模数转换器，如图1所示，两级模数转换器包括第一级模数转换器10和第二级模数转换器20，第一级模数转换器10包括电容阵列和校准控制器件101，电容阵列包括至少两级电容；其中，将电容阵列中除第一级电容之外的任意一个电容作为待量化的目标电容。校准控制器件101，用于控制目标电容和目标电容前一级的每个电容进行极板连接转换，得到目标电容产生的失配电压；第二级模数转换器20，用于根据校准控制器件输出的目标电容产生的失配电压进行运算得到目标电容的失配量化值。

电容阵列(capacitor arrays)指由若干个电容排列而成的阵列，一种典型结构是分为多级，每级包含多个电容，同一级电容并联，前后级电容可以根据极板连接情况串联或者并联。

本公开实施例中，两级模数转换器包括第一级模数转换器10和第二级模数转换器20，第一级模数转换器10中包括电容阵列和校准控制器件101，电容阵列包括至少两级电容，每一级可以包括多个电容。本公开实施例对电容的数量不做限定。

其中，下一级的每个电容的理想电容值为前一级的多个电容的理想电容值之和。例如，第一级电容包括两个电容，每个电容的理想电容值均为C，则第二级中每个电容的理想电容值均为2C；或者，第一级包括四个电容，每个电容的理想电容值均为C，则第二级中每个电容的理想电容值均为4C。本公开实施例对各级中的电容数量不做限定。

在对目标电容进行失配量化时，可以根据上述原理得到目标电容产生的失配电压。该过程可以包括：校准控制器件101控制目标电容和目标电容前一级的每个电容进行极板连接转换，极板连接转换后，如果目标电容的实际电容值与前一级多个电容的实际电容值之和不相等，则目标电容会产生失配电压。如果目标电容的实际电容值与前一级多个电容的实际电容值之和相等，则目标电容不会产生失配电压。

目标电容产生失配电压后，第一级模数转换器10将失配电压传输到第二级模数转换器20。第二级模数转换器20对失配电压进行运算，得到与失配电压对应的目标电容的失配量化值。

可以理解地，在获取目标电容的失配量化值的过程中，主要是对目标电容和目标电容前一级中的多个电容进行极板连接转换。

在上述实施例中，校准控制器件控制目标电容和目标电容前一级的每个电容进行极板连接转换，得到目标电容产生的失配电压；第二级模数转换器根据目标电容产生的失配电压进行运算得到目标电容的失配量化值。通过本公开实施例，可以通过第二级模数转换器获得目标电容的失配量化值，这样，可以根据失配量化值对目标电容的实际电容值进行校准，不仅可以避免电容失配问题影响两级模数转换器的输出性能，而且无需增加额外的校准电路，通过电路的复用就可以降低系统复杂度和功耗，因此也降低了设计难度，扩大了两级模数转换器的适用范围。

在一个实施例中，如图2所示，两级模数转换器还包括级间放大器30；级间放大器30在第一级模数转换器10和第二级模数转换器20之间，分别与第一级模数转换器10与第二级模数转换器连接20；级间放大器30，用于获取目标电容产生的失配电压，并对目标电容产生的失配电压进行放大处理输出放大后的失配电压；第二级模数转换器20，还用于根据级间放大器输出的放大后的失配电压进行运算得到目标电容的失配量化值。

在实际应用中，目标电容产生的失配电压可能较小，第二级模数转换器20 根据失配电压进行运算不能得到较为准确的失配量化值，因此，在第一级模数转换器10和第二级模数转换器20之间连接级间放大器30。第一级模数转换器 10向级间放大器30输出目标电容的失配电压，级间放大器30对目标电容的失配电压进行放大处理，得到放大后的失配电压。之后，级间放大器30将放大后的失配电压输入到第二级模数转换器20，第二级模数转换器20根据放大后的失配电压进行运算，得到目标电容的失配量化值。

在上述实施例中，在第一级模数转换器和第二级模数转换器之间加入级间放大器，可以放大目标电容的失配电压，从而降低第二级模数转换器的运算难度，由于充分利用了多级放大的优势，因此可以得到更为准确的目标电容的失配量化值。

在一个实施例中，如图3所示，校准控制器件101，具体用于在初始化时控制第一级模数转换器10中每个电容的两个极板均与共模电压端Vcm连接；如图4所示，在校准目标电容时，控制目标电容的第一极板与第一参考电压端Vref1 连接，目标电容的第二极板与级间放大器30连接，控制目标电容前一级的每个电容的第一极板均与第二参考电压端Vref2连接，目标电容前一级的每个电容的第二极板均与级间放大器30连接。

其中，第一参考电压端Vref1与第二参考电压端Vref2的电压极性相反。例如，第一参考电压端的电压极性为p，第二参考电压端的电压极性为n；或者，第一参考电压端的电压极性为n，第二参考电压端的电压极性为p。

本公开实施例中，校准控制器件101控制极板连接转换的过程可以包括：在初始化时，控制第一级模数转换器10中的每个电容的两个极板均与共模电压端Vcm连接，此时，每个电容的两个极板的电压相同。接着，校准控制器件101 控制目标电容的第一极板与第一参考电压端Vref1连接，目标电容的第二极板与级间放大器30连接；并且，校准控制器件101控制目标电容前一级的每个电容的第一极板均与第二参考电压端Vref2连接，目标电容前一级的每个电容的第二极板均与级间放大器30连接。对于其他电容，第一极板仍与共模电压端Vcm 连接，第二极板与级间放大器30连接。

由于第一参考电压端Vref1与第二参考电压端Vref2的电压极性相反，因此，极板连接转换后，目标电容的第一极板的电压与目标电容前一级中每个电容的第一极板的电压大小相等极性相反。而目标电容的第二极板与目标电容前一级中每个电容的第二极板连接，如果目标电容不存在失配问题，则在目标电容的第二极板处不会产生失配电压；如果目标电容存在失配问题，则在目标电容的第二极板处就会产生失配电压。

上述实施例中，在对目标电容进行校准时，校准控制器件控制目标电容的第一极板与第一参考电压端连接，目标电容的第二极板与级间放大器连接，控制目标电容前一级的每个电容的第一极板均与第二参考电压端连接，目标电容前一级的每个电容的第二极板均与级间放大器连接。通过本公开实施例，校准控制器件控制目标电容和目标电容前一级的每个电容进行极板连接转换，由于第一参考电压端与第二参考电压端的电压极性相反，因此如果目标电容存在失配问题，则会在目标电容的第二极板处产生失配电压，后续根据失配电压就可以对目标电容进行校准，从而避免电容失配问题影响两级模数转换器的输出性能。

在一个实施例中，如图5所示，第一级模数转换器10还包括共模开关Sc、放大开关Sa和多个切换开关Sw；第一级模数转换器10中每个电容的第一极板均与一个切换开关Sw连接，第二极板均与共模开关Sc和放大开关Sa连接；校准控制器件101，还用于接收初始化信号，根据初始化信号向各切换开关Sw输出第一切换控制信号，向共模开关Sc输出第一开关控制信号，向放大开关Sa 输出第二开关控制信号；其中，第一切换控制信号用于控制各切换开关Sw进行切换操作，以将每个电容的第一极板均与共模电压端Vcm连接；第一开关控制信号用于控制共模开关Sc导通，以将每个电容的第二极板与共模电压端Vcm 连接；第二开关控制信号用于控制放大开关Sa关断，以切断每个电容的第二极板与级间放大器30的连接。

本公开实施例中，极板连接转换是通过共模开关Sc、放大开关Sa和切换开关Sw实现的。第一级模数转换器10中每个电容的第一极板均与一个切换开关 Sw连接，第二极板均与共模开关Sc和放大开关Sa连接。

在获取目标电容的失配量化值之前，先对第一级模数转换器10进行初始化。初始化的过程可以包括：向校准控制器件101输入初始化信号，校准控制器件 101接收初始化信号，然后根据初始化信号向各切换开关Sw输出第一切换控制信号。各切换开关Sw接收第一切换控制信号后，将对应电容的第一极板与共模电压端Vcm连接。校准控制器件101还根据初始化信号向共模开关Sc输出第一开关控制信号；共模开关Sc接收第一开关控制信号后导通，使每个电容的第二极板与共模电压端Vcm连接。校准控制器件101还根据初始化信号向放大开关Sa输出第二开关控制信号；放大开关Sa接收第二开关控制信号后关断，切断每个电容的第二极板与级间放大器30的连接。初始化之后，每个电容的两个极板均与共模电压端Vcm连接，每个电容的两个极板的电压相同。

上述实施例中，校准控制器件接收初始化信号，根据初始化信号向各切换开关Sw输出第一切换控制信号，控制各切换开关Sw进行切换操作，以将每个电容的第一极板均与共模电压端连接；向共模开关输出第一开关控制信号，控制共模开关导通，以将每个电容的第二极板与共模电压端连接；向放大开关输出第二开关控制信号，控制放大开关关断，以切断每个电容的第二极板与级间放大器的连接。通过本公开实施例，校准控制器件控制切换开关Sw进行切换，使得第一级模数转换器中每个电容的两端均与共模电压端连接，这样，每个电容的两端电压相同，实现了统一每个电容的初始状态的目的，提高了目标电容的失配量化值的准确度。

在一个实施例中，校准控制器件101，还用于接收校准控制信号，并根据校准控制信号向目标电容对应的切换开关Sw输出第二切换控制信号；第二切换控制信号用于控制目标电容对应的切换开关Sw进行切换操作，以将目标电容的第一极板与第一参考电压端Vref1连接；校准控制器件101，还用于接收校准控制信号，根据校准控制信号向目标电容前一级的每个电容所对应的切换开关Sw输出第三切换控制信号，第三切换控制信号用于控制目标电容前一级的每个电容所对应的切换开关Sw进行切换操作，以将目标电容前一级的每个电容的第一极板均与第二参考电压端Vref2连接；校准控制器件101，还用于接收校准控制信号，根据校准控制信号向共模开关Sc输出第三开关控制信号，向放大开关Sa 输出第四开关控制信号；第三开关控制信号用于控制共模开关Sc关断，以切断目标电容前一级的每个电容的第二极板与共模电压端Vcm的连接；第四开关控制信号用于控制放大开关Sa导通，以将目标电容前一级的每个电容的第二极板与级间放大器30连接。

本公开实施例中，对第一级模数转换器10的每个电容进行初始化后，向校准控制器件101输入校准控制信号。校准控制器件101根据校准控制信号向目标电容对应的切换开关Sw输出第二切换控制信号。接收到第二切换控制信号的切换开关Sw将目标电容的第一极板从与共模电压端Vcm连接切换到与第一参考电压端Vref1连接。

校准控制器件101根据校准控制信号还向目标电容前一级的每个电容所对应的切换开关Sw输出第三切换控制信号。接收到第三切换控制信号的切换开关Sw将电容的第一极板从与共模电压端Vcm连接切换到与第二参考电压端Vref2 连接。

校准控制器件101还根据校准控制信号向共模开关Sc输出第三开关控制信号，向放大开关Sa输出第四开关控制信号。共模开关Sc接收第三开关控制信号后关断，切断目标电容的第二极板与共模电压端Vcm的连接，切断目标电容前一级的每个电容的第二极板与共模电压端Vcm的连接，以及切断其他电容的第二极板与共模电压端Vcm的连接。放大开关Sa接收第四开关控制信号后导通，使目标电容的第二极板、目标电容前一级的每个电容的第二极板和其他电容的第二极板均与级间放大器30连接。这样，目标电容的第二极板处产生的失配电压即可传输到级间放大器30。

例如，目标电容是第二级中的C_2p，校准控制器件101向C_2p对应的切换开关Sw2输出第二切换控制信号，切换开关Sw2将C_2p的第一极板从与共模电压端Vcm连接切换到与第一参考电压端Vref1连接。校准控制器件101向第一级中的C_0p和C_1P对应的切换开关Sw0、Sw1输出第三切换控制信号，S_0p将C_0p的第一极板从与共模电压端Vcm连接切换到与第二参考电压端Vref2连接，S_1p将 C_1p的第一极板从与共模电压端Vcm连接切换到与第二参考电压端Vref2连接。校准控制器件101向共模开关Sc输出第三开关控制信号，共模开关Sc关断，切断C_0p、C_1p、C_2p……C_kp的第二极板与共模电压端Vcm的连接；校准控制器件101向放大开关Sa输出第四开关控制信号，放大开关Sa导通，使C_0p、C_1P、 C_2p……C_kp的第二极板均与级间放大器30连接。

上述实施例中，校准控制器件控制目标电容和目标电容前一级中每个电容进行极板连接转换，如果目标电容存在失配问题，则会在目标电容的第二极板处产生失配电压。通过本公开实施例，无需增加额外的校准电路即可获得目标电容的失配量化值，降低了电路设计难度，扩大了两级模数转换器的适用范围。

在一个实施例中，如图6所示，第一级模数转换器10还包括逐次逼近逻辑器件102和选择器103，选择器103的两个输入端分别与校准控制器件101的输出端和逐次逼近逻辑器件102的输出端连接，选择器103的输出端与各切换开关Sw、共模开关Sc和放大开关Sa连接；选择器103，用于接收校准选择信号，并根据校准选择信号将校准控制器件101输出的第一切换控制信号、第二切换控制信号和第三切换控制信号传输到对应的切换开关Sw，将第一开关控制信号和第三开关控制信号传输到共模开关Sc，将第二开关控制信号和第四开关控制信号传输到放大开关Sa；以及，接收运算选择信号，并根据运算选择信号将逐次逼近逻辑器件102输出的逼近信号输入到对应的切换开关Sw。

本公开实施例中，第一级模数转换器10还包括逐次逼近逻辑器件102和选择器103，选择器103的两个输入端分别与校准控制器件101的输出端和逐次逼近逻辑器件102的输出端连接。选择器103的作用是选通校准控制器件101和逐次逼近逻辑器件102输出的信号。

在采用两级模数转换器进行模数转换前，获取目标电容的失配量化值时，选择器103接收校准选择信号，根据校准选择信号确定传输校准控制器件101 输出的信号。之后，校准控制器件101输出第一切换控制信号，选择器103将第一切换控制信号传输到每个电容对应的切换开关Sw。校准控制器件101输出第一开关控制信号，选择器103将第一开关控制信号传输到共模开关Sc。校准控制器件101输出第二开关控制信号，选择器103将第二开关控制信号传输到放大开关Sa。校准控制器件101输出第二切换控制信号，选择器103将第二切换控制信号传输到目标电容对应的切换开关Sw。校准控制器件101输出第三切换控制信号，选择器103将第三切换控制信号传输到目标电容前一级的每个电容对应的切换开关Sw。校准控制器件101输出第三开关控制信号，选择器103 将第三开关控制器件传输到共模开关Sc。校准控制器件101输出第四开关控制信号，选择器103将第四开关控制信号传输到放大开关Sa。

在获取目标电容的失配量化值后，采用两级模数转换器进行模数转换时，选择器103接收运算选择信号，根据运算选择信号确定传输逐次逼近逻辑器件 102输出的信号。逐次逼近逻辑器件102在进行模数转换过程中输出逼近信号，选择器103将逼近信号传输到对应的切换开关Sw。

上述实施例中，通过选择器选通校准控制器件和逐次逼近逻辑器件的输出信号，这样，可以在校准状态和运算状态中自由切换。无需增加额外的校准电路，降低了电路设计难度。

在一个实施例中，如图6所示，第一级模数转换器的电容分为两排；第一级模数转换器10还包括比较器104，比较器104的两个输入端分别与一排电容连接，比较器104的输出端与逐次逼近逻辑器件102的输入端连接。

本公开实施例中，第一级模数转换器10还包括比较器104，比较器104的每个输入端与一排电容连接，比较器104的输出端与逐次逼近逻辑器件102的输入端连接。在进行模数转换过程中，比较器104对两排电容产生的电压进行比较，并将比较结果输入到逐次逼近逻辑器件102。逐次逼近逻辑器件102根据比较结果输出逼近信号；然后，选择器103将逼近信号输入到对应的切换开关 Sw。

如图6所示，第一级模数转换器10中每排电容至少分为三级；其中，第一级包括两个电容，第二级包括四个电容，第三级包括四个电容。例如，第一级包括电容C_0p、C_1p，第二级包括C_2p、C_3p、C_4p、C_5p，第三级包括C_6p、C_7p、C_8p、 C_9p。在实际应用中，可以根据下一级的每个电容的理想电容值为前一级的多个电容的理想电容值之和，确定各电容所在的级。

上述实施例中，第一级模数转换器的电容分为两排，逐次逼近逻辑器件根据比较结果输出逼近信号，从而进行模数转换。

在一个实施例中，如图7所示，两级模数转换器还包括第一级间电容Cfb 和第二级间电容Cfb；级间放大器30的两个输入端分别与第一级模数转换器10 的两个输出端连接，级间放大器30的两个输出端分别与第二级模数转换器20 的两个输入端连接；第一级间电容Cfb分别与级间放大器30的正向输入端和反向输出端连接；第二级间电容Cfb分别与级间放大器30的反向输入端和正向输出端连接。

本公开实施例中，在级间放大器30的正向输入端和反向输出端之间连接第一级间电容Cfb，在级间放大器30的反向输入端和正向输出端连接第二级间电容Cfb，通过设定级间电容的容值可以调整放大倍数。

本申请还提供一种电子设备，该电子设备包括上述的两级模数转换器。该两级模数转换器可以获得目标电容的失配量化值，因此，电子设备可以根据目标电容的失配量化值对目标电容的实际电容值进行校准，从而避免电容失配问题影响两级模数转换器的输出性能，进而影响电子设备的性能。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种两级模数转换器，其特征在于，所述两级模数转换器包括第一级模数转换器和第二级模数转换器，所述第一级模数转换器包括电容阵列和校准控制器件，所述电容阵列包括至少两级电容；其中，将所述电容阵列中除第一级电容之外的任意一个电容作为待量化的目标电容；

所述校准控制器件，用于控制所述目标电容和所述目标电容前一级的每个电容进行极板连接转换，得到所述目标电容产生的失配电压；

所述第二级模数转换器，用于根据所述校准控制器件输出的所述目标电容产生的失配电压进行运算得到所述目标电容的失配量化值。

2.根据权利要求1所述的两级模数转换器，其特征在于，所述两级模数转换器还包括级间放大器；所述级间放大器在所述第一级模数转换器和所述第二级模数转换器之间，分别与所述第一级模数转换器与所述第二级模数转换器连接；

所述级间放大器，用于获取所述目标电容产生的失配电压，并对所述目标电容产生的失配电压进行放大处理输出放大后的失配电压；

所述第二级模数转换器，还用于根据所述级间放大器输出的所述放大后的失配电压进行运算得到所述目标电容的失配量化值。

3.根据权利要求2所述的两级模数转换器，其特征在于，

所述校准控制器件，具体用于在初始化时控制所述第一级模数转换器中每个电容的两个极板均与共模电压端连接；和/或，在校准所述目标电容时，控制所述目标电容的第一极板与第一参考电压端连接，所述目标电容的第二极板与所述级间放大器连接，控制所述目标电容前一级的每个电容的第一极板均与第二参考电压端连接，所述目标电容前一级的每个电容的第二极板均与所述级间放大器连接；

其中，所述第一参考电压端与所述第二参考电压端的电压极性相反。

4.根据权利要求3所述的两级模数转换器，其特征在于，所述第一级模数转换器还包括共模开关、放大开关和多个切换开关；所述第一级模数转换器中每个电容的第一极板均与一个切换开关连接，第二极板均与所述共模开关和所述放大开关连接；

所述校准控制器件，还用于接收初始化信号，根据所述初始化信号向各所述切换开关输出第一切换控制信号，向所述共模开关输出第一开关控制信号，向所述放大开关输出第二开关控制信号；

其中，所述第一切换控制信号用于控制各所述切换开关进行切换操作，以将每个电容的第一极板均与所述共模电压端连接；所述第一开关控制信号用于控制所述共模开关导通，以将每个电容的第二极板与所述共模电压端连接；所述第二开关控制信号用于控制所述放大开关关断，以切断每个电容的第二极板与所述级间放大器的连接。

5.根据权利要求4所述的两级模数转换器，其特征在于，所述校准控制器件，还用于接收校准控制信号，并根据所述校准控制信号向所述目标电容对应的切换开关输出第二切换控制信号；所述第二切换控制信号用于控制所述目标电容对应的切换开关进行切换操作，以将所述目标电容的第一极板与所述第一参考电压端连接；

所述校准控制器件，还用于接收校准控制信号，根据所述校准控制信号向所述目标电容前一级的每个电容所对应的切换开关输出第三切换控制信号；所述第三切换控制信号用于控制所述目标电容前一级的每个电容所对应的切换开关进行切换操作，以将所述目标电容前一级的每个电容的第一极板均与所述第二参考电压端连接；

所述校准控制器件，还用于接收校准控制信号，根据所述校准控制信号向所述共模开关输出第三开关控制信号，向所述放大开关输出第四开关控制信号；所述第三开关控制信号用于控制所述共模开关关断，以切断所述目标电容前一级的每个电容的第二极板与所述共模电压端的连接；所述第四开关控制信号用于控制所述放大开关导通，以将所述目标电容前一级的每个电容的第二极板与所述级间放大器连接。

6.根据权利要求5所述的两级模数转换器，其特征在于，所述第一级模数转换器还包括逐次逼近逻辑器件和选择器，所述选择器的两个输入端分别与所述校准控制器件的输出端和所述逐次逼近逻辑器件的输出端连接，所述选择器的输出端与各所述切换开关、所述共模开关和所述放大开关连接；

所述选择器，用于接收校准选择信号，并根据所述校准选择信号将所述校准控制器件输出的所述第一切换控制信号、所述第二切换控制信号和所述第三切换控制信号传输到对应的切换开关，将所述第一开关控制信号和所述第三开关控制信号传输到所述共模开关，将所述第二开关控制信号和所述第四开关控制信号传输到所述放大开关；以及，接收运算选择信号，并根据所述运算选择信号将所述逐次逼近逻辑器件输出的逼近信号输入到对应的切换开关。

7.根据权利要求6所述的两级模数转换器，其特征在于，所述第一级模数转换器的电容分为两排；所述第一级模数转换器还包括比较器，所述比较器的两个输入端分别与一排电容连接，所述比较器的输出端与所述逐次逼近逻辑器件的输入端连接。

8.根据权利要求1-7任一项所述的两级模数转换器，其特征在于，下一级的每个电容的理想电容值为前一级的多个电容的理想电容值之和。

9.根据权利要求2所述的两级模数转换器，其特征在于，所述两级模数转换器还包括第一级间电容和第二级间电容；

所述级间放大器的两个输入端分别与所述第一级模数转换器的两个输出端连接，所述级间放大器的两个输出端分别与所述第二级模数转换器的两个输入端连接；

所述第一级间电容分别与所述级间放大器的正向输入端和反向输出端连接；

所述第二级间电容分别与所述级间放大器的反向输入端和正向输出端连接。

10.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括如权利要求1-9任一项所述的两级模数转换器。

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