模数转换器、处理器及电子设备

1.一种模数转换器，其特征在于，包括：电容阵列，所述电容阵列适于对输入的模拟信号进行采样，且在进行电容切换的情况下上极板电压发生改变；一阶积分单元，所述一阶积分单元包括第一积分模块和第二积分模块，所述第一积分模块和所述第二积分模块中的一个积分模块对所述电容阵列的残差电压进行采集和积分，生成一阶积分电压，并将所述一阶积分电压提供给所述第一积分模块和所述第二积分模块中另一个积分模块，以便所述第一积分模块和所述第二积分模块中另一个积分模块根据所述一阶积分电压和下一次电容切换后的残差电压生成下一周期的一阶积分电压，其中，所述残差电压在所述电容阵列完成电容切换的情况下产生；二阶积分单元，所述二阶积分单元包括第三积分模块和第四积分模块，所述第三积分模块和所述第四积分模块中的一个积分模块对所述一阶积分电压进行积分，生成二阶积分电压，并将所述二阶积分电压提供给所述第三积分模块和所述第四积分模块中另一个积分模块，以便所述第三积分模块和所述第四积分模块中另一个积分模块根据所述二阶积分电压和下一周期的一阶积分电压生成下一周期的二阶积分电压；比较单元，所述比较单元分别与所述电容阵列、所述一阶积分单元和所述二阶积分单元相连，所述比较单元根据所述上极板电压、所述一阶积分电压和所述二阶积分电压进行比较，输出数字信号；逻辑单元，所述逻辑单元与所述比较单元相连，所述逻辑单元对所述数字信号进行处理，获得切换控制信号和时钟信号，其中，所述时钟信号施加给所述比较单元，所述切换控制信号用于控制所述电容阵列进行电容切换。 2.根据权利要求1所述的模数转换器，其特征在于，所述一阶积分单元还包括：第一补偿模块，所述第一补偿模块设置在所述第一积分模块和所述第二积分模块之间，所述第一补偿模块对所述第一积分模块和所述第二积分模块中一个积分模块生成的积分电压进行补偿，以生成所述一阶积分电压，并将所述一阶积分电压提供给所述第一积分模块和所述第二积分模块中另一个积分模块，以便所述第一积分模块和所述第二积分模块中另一个积分模块对所述一阶积分电压进行存储。 3.根据权利要求2所述的模数转换器，其特征在于，所述二阶积分单元还包括：第二补偿模块、存储电容和第三补偿模块，其中，所述第二补偿模块的输入端与所述电容阵列的上极板相连，所述第二补偿模块对所述第一积分模块和所述第二积分模块中一个积分模块生成的积分电压进行补偿，以生成所述一阶积分电压，所述存储电容的一端分别与所述第二补偿模块的输出端、所述第三积分模块和所述第四积分模块相连，所述存储电容的另一端接地，所述存储电容对所述一阶积分电压进行存储，并把所述一阶积分电压提供给所述第三积分模块或所述第四积分模块，所述第三补偿模块设置在所述第三积分模块和所述第四积分模块之间，所述第三补偿模块对所述第三积分模块和所述第四积分模块中一个积分模块生成的积分电压进行补偿，以生成所述二阶积分电压，并将所述二阶积分电压提供给所述第三积分模块和所述第三积分模块中另一个积分模块，以便所述第三积分模块和所述第四积分模块中另一个积分模块对所述二阶积分电压进行存储。 4.根据权利要求3所述的模数转换器，其特征在于，还包括：切换单元，所述切换单元分别与所述一阶积分单元和所述二阶积分单元相连，所述切换单元切换所述第一积分模块和所述第二积分模块以及所述第三积分模块和所述第四积分模块交替进行工作。 5.根据权利要求4所述的模数转换器，其特征在于，所述切换单元包括：第一开关、第二开关、第三开关、第四开关、第五开关、第六开关、第七开关、第八开关、第九开关、第十开关、第十一开关、第十二开关、第十三开关、第十四开关、第十五开关、第十六开关和第十七开关，其中，所述第一开关设置在所述电容阵列的上极板和所述第一积分模块的一端之间，所述第二开关设置在所述第一积分模块的一端和所述第一补偿模块的输入端之间，所述第三开关设置在所述第一积分模块的一端和第一补偿模块的输出端之间，所述第四开关设置在所述第一积分模块的一端和所述比较单元的第一输入端之间，所述第五开关设置在所述电容阵列的上极板和所述第二积分模块的一端之间，所述第六开关设置在所述第二积分模块的一端和所述第一补偿模块的输入端之间，所述第七开关设置在所述第二积分模块的一端和所述第一补偿模块的输出端之间，所述第八开关设置在所述第二积分模块的一端和所述比较单元的第三输入端之间，所述第九开关设置在所述电容阵列的上极板和所述第二补偿模块的输入端，所述第十开关设置在所述存储电容的一端和所述第三积分模块的一端之间，所述第十一开关设置在所述第三积分模块的一端和所述第三补偿模块的输入端之间，所述第十二开关设置在所述第三积分模块的一端和所述第三补偿模块的输出端之间，所述第十三开关设置在所述第三积分模块的一端和所述比较单元的第三输入端之间，所述第十四开关设置在所述存储电容的一端和所述第四积分模块的一端之间，所述第十五开关设置在所述第三补偿模块的输入端和所述第四积分模块的一端之间，所述第十六开关设置在所述第四积分模块的一端和所述第三补偿模块的输出端之间，所述第十七开关设置在所述第四积分模块和所述比较单元的第三输入端之间，其中，所述第一积分模块的另一端接地，所述第二积分模块的另一端接地，所述第三积分模块的另一端接地，所述第四积分模块的另一端接地。 6.根据权利要求5所述的模数转换器，其特征在于，在所述电容阵列完成电容切换的情况下，所述第一开关闭合，以便所述第一积分模块对所述残差电压进行采集和积分，在所述第一积分模块完成积分之后，所述第二开关和所述第七开关闭合，以便所述第二补偿模块生成所述一阶积分电压并把所述一阶积分电压提供给所述第二积分模块，在所述第二积分模块完成存储所述一阶积分电压之后，所述第八开关闭合，以便所述第二积分模块把所述一阶积分提供给所述比较单元的第一输入端。 7.根据权利要求5所述的模数转换器，其特征在于，在所述电容阵列完成电容切换的情况下，所述第五开关闭合，以便所述第二积分模块对所述残差电压进行采集和积分，在所述第二积分模块完成积分之后，所述第三开关和所述第六开关闭合，以便所述第二补偿模块生成所述一阶积分电压并把所述一阶积分电压提供给所述第一积分模块，在所述第一积分模块完成存储所述一阶积分电压之后，所述第四开关闭合，以便所述第一积分模块把所述一阶积分提供给所述比较单元的第一输入端。 8.根据权利要求5所述的模数转换器，其特征在于，在所述第一积分模块或所述第二积分模块完成积分之后，所述第九开关闭合，以便所述第二补偿模块生成所述一阶积分电压。 9.根据权利要求5所述的模数转换器，其特征在于，在所述第二补偿模块生成所述一阶积分电压之后，所述第十开关闭合，以便所述第三积分模块对所述一阶积分电压进行积分，在所述第三积分模块完成积分之后，所述第十一开关和所述第十六开关闭合，以便所述第三补偿模块生成所述二阶积分电压并把所述二阶积分电压提供给所述第四积分模块，在所述第四积分模块完成存储所述二阶积分电压之后，所述第十七开关闭合，以便所述第四积分模块把所述二阶积分提供给所述比较单元的第三输入端。 10.根据权利要求5所述的模数转换器，其特征在于，在所述第二补偿模块生成所述一阶积分电压之后，所述第十四开关闭合，以便所述第四积分模块对所述一阶积分电压进行积分，在所述第四积分模块完成积分之后，所述第十二开关和所述第十五开关闭合，以便所述第三补偿模块生成所述二阶积分电压并把所述二阶积分电压提供给所述第三积分模块，在所述第三积分模块完成存储所述二阶积分电压之后，所述第十三开关闭合，以便所述第三积分模块把所述二阶积分提供给所述比较单元的第三输入端。 11.根据权利要求5-10中任一项所述的模数转换器，其特征在于，所述第二开关、所述第四开关和所述第十开关同时开关，所述第三开关、所述第六开关和所述第十四开关同时开关，所述第四开关和所述第十三开关同时开关，所述第八开关和所述第十七开关同时开关，所述第十一开关和所述第十六开关同时开关，所述第十二开关和所述第十五开关同时开关。 12.根据权利要求3所述的模数转换器，其特征在于，所述存储电容的容值为所述电容阵列的容值。 13.根据权利要求3所述的模数转换器，其特征在于，所述第一补偿模块、所述第二补偿模块和所述第三补偿模块分别包括：第一运算放大器、第一电阻和第二电阻，其中，所述第一电阻的一端为信号输入端，所述第一电阻的另一端与所述第一运算放大器的负输入端相连，且具有第一节点，所述第一运算放大器的正输入端接地，所述第二电阻的一端与所述第一节点相连，所述第二电阻的另一端分别与所述第一运算放大器的输出端相连，且为信号输出端。 14.根据权利要求1所述的模数转换器，其特征在于，所述电容阵列有两个，分别为第一电容阵列和第二电容阵列，所述一阶积分单元有两个，分别为第一一阶积分单元和第二一阶积分单元，所述二阶积分单元有两个，分别为第一二阶积分单元和第二二阶积分单元，所述第一一阶积分单元与所述比较单元的第一正输入端相连，所述第一电容阵列的上极板与所述比较单元的第二正输入端相连，所述第一二阶积分单元与所述比较单元的第三正输入端相连，所述第二一阶积分单元与所述比较单元的第一负输入端相连，所述第二电容阵列的上极板与所述比较单元的第二负输入端相连，所述第二二阶积分单元与所述比较单元的第三负输入端相连，还包括：第一补偿单元、第二补偿单元和第三补偿单元，其中，所述第一补偿单元的正输入端分别与所述第一一阶积分单元中第一积分模块和第二积分模块相连，所述第一补偿单元的正输出端分别与所述第一一阶积分单元中第一积分模块和第二积分模块相连，所述第一补偿单元的负输入端分别与所述第二一阶积分单元中第一积分模块和第二积分模块相连，所述第一补偿单元的负输出端分别与所述第二一阶积分单元中第一积分模块和第二积分模块相连，所述第二补偿单元的正输入端与所述第一电容阵列的上极板相连，所述第二补偿单元的正输出端分别与所述第一二阶积分单元中第三积分模块和第四积分模块相连，所述第二补偿单元的负输入端与所述第二电容阵列的上极板相连，所述第二补偿单元的负输出端分别与所述第二一阶积分单元中第一积分模块和第二积分模块相连，所述第三补偿单元的正输入端分别与所述第一二阶积分单元中第三积分模块和第四积分模块相连，所述第三补偿单元的正输出端分别与所述第一二阶积分单元中第三积分模块和第四积分模块相连，所述第三补偿单元的负输入端分别与所述第二二阶积分单元中第三积分模块和第四积分模块相连，所述第三补偿单元的负输出端分别与所述第二二阶积分单元中第三积分模块和第四积分模块相连。 15.根据权利要求14所述的模数转换器，其特征在于，所述第一补偿单元、所述第二补偿单元和所述第三补偿单元分别包括：第一运算放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻，其中，所述第一电阻的一端为正信号输入端，所述第一电阻的另一端与所述第一运算放大器的正输入端相连，且具有第一节点，所述第二电阻的一端与所述第一节点相连，所述第二电阻的另一端分别与所述第一运算放大器的正输出端相连，且为正信号输出端，所述第三电阻的一端为负信号输入端，所述第三电阻的另一端与所述第一运算放大器的负输入端相连，且具有第二节点，所述第四电阻的一端与所述第二节点相连，所述第四电阻的另一端分别与所述第一运算放大器的负输出端相连，且为负信号输出端。 16.根据权利要求1所述的模数转换器，其特征在于，所述第一积分模块、所述第二积分模块、所述第三积分模块、所述第四积分模块分别为电容。 17.根据权利要求16所述的模数转换器，其特征在于，所述第一积分模块的容值、所述第二积分模块的容值、所述第三积分模块的容值和所述第四积分模块的容值分别为所述电容阵列的容值。 18.一种处理器，其特征在于，包括根据权利要求1-17中任一项所述的模数转换器。 19.一种电子设备，其特征在于，包括根据权利要求1-17中任一项所述的模数转换器或权利要求18所述的处理器。