采樣保持電路

1、 問(wèn)題：?jiǎn)栴}：模擬信號(hào)進(jìn)行模擬信號(hào)進(jìn)行a ad d轉(zhuǎn)換時(shí)，從啟動(dòng)轉(zhuǎn)換到轉(zhuǎn)換時(shí)，從啟動(dòng)轉(zhuǎn)換到 轉(zhuǎn)換結(jié)束輸出數(shù)字量，需要一定的轉(zhuǎn)換時(shí)轉(zhuǎn)換結(jié)束輸出數(shù)字量，需要一定的轉(zhuǎn)換時(shí) 間，當(dāng)輸入信號(hào)頻率較高時(shí)，會(huì)造成很大間，當(dāng)輸入信號(hào)頻率較高時(shí)，會(huì)造成很大 的轉(zhuǎn)換誤差。的轉(zhuǎn)換誤差。 解決方法：解決方法：采用一種器件，在采用一種器件，在a ad d轉(zhuǎn)換時(shí)保轉(zhuǎn)換時(shí)保 持住輸入信號(hào)電平，在持住輸入信號(hào)電平，在a ad d轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換 結(jié)束后跟蹤輸入信號(hào)的變化。結(jié)束后跟蹤輸入信號(hào)的變化。 采樣保持器采樣保持器：用于對(duì)模擬輸入信號(hào)進(jìn)行采樣，然：用于對(duì)模擬輸入信號(hào)進(jìn)行采樣，然 后根據(jù)邏輯控制信號(hào)指令保持瞬態(tài)值，保證模數(shù)轉(zhuǎn)后根據(jù)

2、邏輯控制信號(hào)指令保持瞬態(tài)值，保證模數(shù)轉(zhuǎn) 換期間以最小的衰減保持信號(hào)的一種器件。換期間以最小的衰減保持信號(hào)的一種器件。 模擬信號(hào)模擬信號(hào) ui k 驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)信號(hào) a ch 模擬地模擬地 uo 采樣保持器的一般結(jié)構(gòu)形式采樣保持器的一般結(jié)構(gòu)形式 采樣采樣/ /保持器是一種具有信號(hào)輸入、信號(hào)輸出保持器是一種具有信號(hào)輸入、信號(hào)輸出 以及由外部指令控制的模擬門(mén)電路。以及由外部指令控制的模擬門(mén)電路。 組成組成：模擬開(kāi)關(guān)：模擬開(kāi)關(guān)k、電容、電容ch和緩沖放大器和緩沖放大器a。 uc ui k 驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)信號(hào) ch 模擬地模擬地 uo uc a t 控控 制制 信信 號(hào)號(hào) t 模模 擬擬 輸輸 入入 a

3、t 采采 樣樣 輸輸 出出 跟蹤跟蹤 t1 a2 t2 a1 t3 保持保持 a3 t4 a 采樣保持器工作原理采樣保持器工作原理 跟蹤跟蹤保持保持跟蹤跟蹤 u在在t1時(shí)刻前時(shí)刻前，控制電路的控制電路的 驅(qū)動(dòng)信號(hào)為高電平時(shí)，驅(qū)動(dòng)信號(hào)為高電平時(shí)，模模 擬開(kāi)關(guān)擬開(kāi)關(guān)k 閉合，模擬輸入閉合，模擬輸入 信號(hào)信號(hào)ui 通過(guò)模擬開(kāi)關(guān)加到通過(guò)模擬開(kāi)關(guān)加到 電容電容ch 上，使得上，使得ch端電端電 壓壓uc 跟隨跟隨ui 變化而變化。變化而變化。 工作原理如下：工作原理如下： u在在t1時(shí)刻，驅(qū)動(dòng)信號(hào)為低時(shí)刻，驅(qū)動(dòng)信號(hào)為低 電平，模擬開(kāi)關(guān)電平，模擬開(kāi)關(guān)k斷開(kāi)斷開(kāi)， 此時(shí)電容此時(shí)電容ch 上的電壓上的電壓uc

4、 保持模擬開(kāi)關(guān)斷開(kāi)瞬間的保持模擬開(kāi)關(guān)斷開(kāi)瞬間的 ui 值不變并等待值不變并等待ad轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 換器轉(zhuǎn)換換器轉(zhuǎn)換。 u而在而在t2時(shí)刻，保持結(jié)束，時(shí)刻，保持結(jié)束， 新一個(gè)跟蹤時(shí)刻到新一個(gè)跟蹤時(shí)刻到 來(lái)，來(lái)， 此時(shí)驅(qū)動(dòng)信號(hào)又為高電此時(shí)驅(qū)動(dòng)信號(hào)又為高電 平，模擬開(kāi)關(guān)平，模擬開(kāi)關(guān)k 重新閉重新閉 合，合， ch 端電壓端電壓uc 又跟又跟 隨隨ui 變化而變；變化而變； ut3時(shí)刻，驅(qū)動(dòng)信號(hào)為低時(shí)刻，驅(qū)動(dòng)信號(hào)為低 電平時(shí)，模擬開(kāi)關(guān)電平時(shí)，模擬開(kāi)關(guān)k斷斷 開(kāi)開(kāi)，.。 采樣保持器是一種用邏輯電平控制其工作狀采樣保持器是一種用邏輯電平控制其工作狀 態(tài)的器件。態(tài)的器件。 它具有兩個(gè)穩(wěn)定的工作狀態(tài)：它具有兩個(gè)穩(wěn)定的工

5、作狀態(tài)： 跟蹤狀態(tài)：跟蹤狀態(tài)：在此期間它盡可能快地接收模在此期間它盡可能快地接收模 擬輸入信號(hào)，并精確地跟蹤模擬輸入信號(hào)，并精確地跟蹤模 擬輸入信號(hào)的變化，一直到接擬輸入信號(hào)的變化，一直到接 到保持指令為止。到保持指令為止。 保持狀態(tài)：保持狀態(tài)：對(duì)接收到保持指令前一瞬間對(duì)接收到保持指令前一瞬間 的模擬輸入信號(hào)進(jìn)行保持。的模擬輸入信號(hào)進(jìn)行保持。 因此，采樣因此，采樣/ /保持器是在保持器是在“保持保持”命令發(fā)出的瞬間進(jìn)行命令發(fā)出的瞬間進(jìn)行 采樣，而在采樣，而在“跟蹤跟蹤”命令發(fā)出時(shí)，采樣命令發(fā)出時(shí)，采樣/ /保持器跟蹤模保持器跟蹤模 擬輸入量，為下次采樣做準(zhǔn)備。擬輸入量，為下次采樣做準(zhǔn)備。 采樣

6、保持器主要起以下兩種作用：采樣保持器主要起以下兩種作用： “穩(wěn)定穩(wěn)定” 快速變化的輸入信號(hào)，以減少轉(zhuǎn)換誤差?？焖僮兓妮斎胄盘?hào)，以減少轉(zhuǎn)換誤差。 用來(lái)儲(chǔ)存模擬多路開(kāi)關(guān)輸出的模擬信號(hào)，以便模擬用來(lái)儲(chǔ)存模擬多路開(kāi)關(guān)輸出的模擬信號(hào)，以便模擬 多路開(kāi)關(guān)切換下一個(gè)模擬信號(hào)。多路開(kāi)關(guān)切換下一個(gè)模擬信號(hào)。 電容電容ch對(duì)精度的影響：對(duì)精度的影響： 如果電容值過(guò)大，則其時(shí)間常數(shù)大，當(dāng)模擬信號(hào)頻如果電容值過(guò)大，則其時(shí)間常數(shù)大，當(dāng)模擬信號(hào)頻 率高時(shí)，由于電容充放電時(shí)間長(zhǎng)，將會(huì)影響電容對(duì)率高時(shí)，由于電容充放電時(shí)間長(zhǎng)，將會(huì)影響電容對(duì) 輸入信號(hào)的跟蹤特性，而且在跟蹤的瞬間，電容兩輸入信號(hào)的跟蹤特性，而且在跟蹤的瞬間，電

7、容兩 端的電壓會(huì)與輸入信號(hào)電壓有一定的誤差。端的電壓會(huì)與輸入信號(hào)電壓有一定的誤差。 如果電容值過(guò)小，在保持狀態(tài)時(shí)，由于電容漏電流如果電容值過(guò)小，在保持狀態(tài)時(shí)，由于電容漏電流 的存在或者負(fù)載內(nèi)阻太小的影響，會(huì)引起保持信號(hào)的存在或者負(fù)載內(nèi)阻太小的影響，會(huì)引起保持信號(hào) 電平的變化。電平的變化。 u 在選擇電容時(shí)，容量大小要適宜，以保證其時(shí)間常在選擇電容時(shí)，容量大小要適宜，以保證其時(shí)間常 數(shù)適中，并選用泄露小的電容。數(shù)適中，并選用泄露小的電容。 u 另外，一般在輸入端和輸出端均采用緩沖器，以減另外，一般在輸入端和輸出端均采用緩沖器，以減 少信號(hào)源的輸出阻抗，增加負(fù)載的輸入阻抗。少信號(hào)源的輸出阻抗，增加

8、負(fù)載的輸入阻抗。 1. 采樣采樣保持器的類型保持器的類型 按結(jié)構(gòu)分為兩種類型：按結(jié)構(gòu)分為兩種類型： u 串聯(lián)型采樣串聯(lián)型采樣/保持器保持器 ui - + a1 k uk - + a2 ch 模擬地模擬地 uo 串聯(lián)型采樣保持器的結(jié)構(gòu)串聯(lián)型采樣保持器的結(jié)構(gòu) a1和和a2分別是輸入和輸出緩沖放大器，用以提高采樣保分別是輸入和輸出緩沖放大器，用以提高采樣保 持器的輸入阻抗，減小輸出阻抗，以便與信號(hào)源和負(fù)載連持器的輸入阻抗，減小輸出阻抗，以便與信號(hào)源和負(fù)載連 接。接。 1. 采樣采樣保持器的類型保持器的類型 按結(jié)構(gòu)分為兩種類型：按結(jié)構(gòu)分為兩種類型： u 串聯(lián)型采樣串聯(lián)型采樣/保持器保持器 ui - +

9、 a1 k uk - + a2 ch 模擬地模擬地 uo 串聯(lián)型采樣保持器的結(jié)構(gòu)串聯(lián)型采樣保持器的結(jié)構(gòu) k是模擬開(kāi)關(guān)，由控制信號(hào)電壓是模擬開(kāi)關(guān)，由控制信號(hào)電壓uk控制其斷開(kāi)或閉合控制其斷開(kāi)或閉合。 ch是保持電容器是保持電容器。 1. 采樣采樣保持器的類型保持器的類型 按結(jié)構(gòu)分為兩種類型：按結(jié)構(gòu)分為兩種類型： u 串聯(lián)型采樣串聯(lián)型采樣/保持器保持器 ui - + a1 k uk - + a2 ch 模擬地模擬地 uo 串聯(lián)型采樣保持器的結(jié)構(gòu)串聯(lián)型采樣保持器的結(jié)構(gòu) 當(dāng)開(kāi)關(guān)當(dāng)開(kāi)關(guān)k閉合時(shí)，采樣閉合時(shí)，采樣/ /保持器為跟蹤狀態(tài)。由于保持器為跟蹤狀態(tài)。由于a1是高增益是高增益 放大器，其輸出電阻和開(kāi)

10、關(guān)放大器，其輸出電阻和開(kāi)關(guān)k k的導(dǎo)通電阻的導(dǎo)通電阻ron很小，輸入信號(hào)很小，輸入信號(hào) ui通過(guò)通過(guò)a1對(duì)對(duì)ch的充電速度很快，的充電速度很快，ch的電壓將跟蹤的電壓將跟蹤ui的變化。的變化。 1. 采樣采樣保持器的類型保持器的類型 按結(jié)構(gòu)分為兩種類型：按結(jié)構(gòu)分為兩種類型： u 串聯(lián)型采樣串聯(lián)型采樣/保持器保持器 ui - + a1 k uk - + a2 ch 模擬地模擬地 uo 串聯(lián)型采樣保持器的結(jié)構(gòu)串聯(lián)型采樣保持器的結(jié)構(gòu) 當(dāng)當(dāng)k斷開(kāi)斷開(kāi)時(shí)，采樣時(shí)，采樣/ /保持器從跟蹤狀態(tài)變?yōu)楸３譅顟B(tài)，這保持器從跟蹤狀態(tài)變?yōu)楸３譅顟B(tài)，這 時(shí)時(shí)ch沒(méi)有充放電回路，在理想情況下，沒(méi)有充放電回路，在理想情況下

11、，ch的電壓將一直的電壓將一直 保持在保持在k k斷開(kāi)瞬間斷開(kāi)瞬間ui的最終值上。的最終值上。 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 其失調(diào)電壓為兩個(gè)運(yùn)放失調(diào)電其失調(diào)電壓為兩個(gè)運(yùn)放失調(diào)電 壓之和，比較大，影響到采樣壓之和，比較大，影響到采樣 保持器的精度。保持器的精度。 跟蹤速度也較低。跟蹤速度也較低。 1. 采樣采樣保持器的類型保持器的類型 按結(jié)構(gòu)分為兩種類型：按結(jié)構(gòu)分為兩種類型： u 串聯(lián)型采樣串聯(lián)型采樣/保持器保持器 u其輸出電壓反饋到輸入端，使其輸出電壓反饋到輸入端，使a1和和a2共同組成一個(gè)跟隨器。共同組成一個(gè)跟隨器。 u開(kāi)關(guān)開(kāi)關(guān)k1k1和和k2k2有互補(bǔ)的關(guān)系：有互補(bǔ)的關(guān)

12、系： k1閉合，閉合，k2斷開(kāi)斷開(kāi); ; k1斷開(kāi)，斷開(kāi)，k2閉合閉合; ; 反饋型采樣保持器的結(jié)構(gòu)反饋型采樣保持器的結(jié)構(gòu) ui - + a1 - + eos1 - + a2 ch 模擬地模擬地 - + eos2 k1 uk uc uo r k2 1. 采樣采樣保持器的類型保持器的類型 u 反饋型采樣反饋型采樣/保持器保持器 a1的輸入的輸入 失調(diào)電壓失調(diào)電壓 a2的輸入的輸入 失調(diào)電壓失調(diào)電壓 反饋型采樣保持器的結(jié)構(gòu)反饋型采樣保持器的結(jié)構(gòu) ui - + a1 - + eos1 - + a2 ch 模擬地模擬地 - + eos2 k1 uk uc uo r k2 u 當(dāng)當(dāng)k1閉合，閉合，k2斷

13、開(kāi)時(shí)，斷開(kāi)時(shí)， os2os1ic eeuu 1. 采樣采樣保持器的類型保持器的類型 u 反饋型采樣反饋型采樣/保持器保持器 此時(shí)，保持電容此時(shí)，保持電容ch的端電壓為：的端電壓為： a1和和a2共同組成一個(gè)跟隨器，采樣共同組成一個(gè)跟隨器，采樣/ / 保持器工作于跟蹤狀態(tài)。保持器工作于跟蹤狀態(tài)。 反饋型采樣保持器的結(jié)構(gòu)反饋型采樣保持器的結(jié)構(gòu) ui - + a1 - + eos1 - + a2 ch 模擬地模擬地 - + eos2 k1 uk uc uo r k2 u 當(dāng)當(dāng)k1斷開(kāi)，斷開(kāi)，k2閉合時(shí)，閉合時(shí)， 1. 采樣采樣保持器的類型保持器的類型 u 反饋型采樣反饋型采樣/保持器保持器 此時(shí)，此

14、時(shí)，ch的端電壓保持在的端電壓保持在k1斷開(kāi)瞬間斷開(kāi)瞬間uc的值上，則：的值上，則： 采樣采樣/ /保持器工作于保持狀態(tài)。保持器工作于保持狀態(tài)。 os1ios2co eueuu 在保持狀態(tài)，在保持狀態(tài)，k2閉合，放大器閉合，放大器a1的的 輸出仍在跟蹤輸入，避免輸出仍在跟蹤輸入，避免a1開(kāi)環(huán)而開(kāi)環(huán)而 進(jìn)入飽和，使得當(dāng)采樣進(jìn)入飽和，使得當(dāng)采樣/保持器再次保持器再次 轉(zhuǎn)入跟蹤狀態(tài)時(shí)，轉(zhuǎn)入跟蹤狀態(tài)時(shí)，a1能立即跟蹤能立即跟蹤ui. 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 采樣采樣/ /保持精度高：保持精度高：原因是只有原因是只有eos1影響精度。影響精度。 跟蹤速度快：跟蹤速度快：因?yàn)槭侨答?，直接把輸出因?yàn)槭侨答?，直接?/p>

15、輸出u0與與 輸入輸入ui比較，如果比較，如果u0ui，則其，則其 差被差被a1放大，迅速對(duì)放大，迅速對(duì)ch充電。充電。 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： u 結(jié)構(gòu)復(fù)雜。結(jié)構(gòu)復(fù)雜。 1. 采樣采樣保持器的類型保持器的類型 u 反饋型采樣反饋型采樣/保持器保持器 u u 孔徑時(shí)間孔徑時(shí)間tap：保持：保持 指令給出瞬間到模指令給出瞬間到模 擬開(kāi)關(guān)有效切斷所擬開(kāi)關(guān)有效切斷所 經(jīng)歷的時(shí)間。經(jīng)歷的時(shí)間。 2. 采樣保持器的主要性能參數(shù)采樣保持器的主要性能參數(shù) 1. 孔徑時(shí)間孔徑時(shí)間tap t u 孔徑誤差孔徑誤差 保持保持 跟蹤跟蹤 保持指令發(fā)出時(shí)刻保持指令發(fā)出時(shí)刻 tap tst 保持保持 采樣保持全過(guò)程采樣保持全過(guò)程

16、 u 模擬開(kāi)關(guān)從閉合到完模擬開(kāi)關(guān)從閉合到完 全斷開(kāi)需要一定時(shí)間，全斷開(kāi)需要一定時(shí)間， 當(dāng)接到保持指令時(shí)，采當(dāng)接到保持指令時(shí)，采 樣樣/保持器的輸出并不保保持器的輸出并不保 持在指令發(fā)出瞬時(shí)的輸持在指令發(fā)出瞬時(shí)的輸 入值上，而是會(huì)跟著輸入值上，而是會(huì)跟著輸 入變化一段時(shí)間；入變化一段時(shí)間； u 在在tap后的輸出還有后的輸出還有 一段波動(dòng)，經(jīng)過(guò)一一段波動(dòng)，經(jīng)過(guò)一 定時(shí)間后才保持穩(wěn)定時(shí)間后才保持穩(wěn) 定。定。 u 保持建立時(shí)間保持建立時(shí)間tst： 由保持指令開(kāi)始，到輸由保持指令開(kāi)始，到輸 出在規(guī)定的誤差帶內(nèi)達(dá)出在規(guī)定的誤差帶內(nèi)達(dá) 到穩(wěn)定所需要的時(shí)間；到穩(wěn)定所需要的時(shí)間； u 由于孔徑時(shí)間的存由于孔徑

17、時(shí)間的存 在，采樣在，采樣/保持器實(shí)際保保持器實(shí)際保 持的輸出值與希望的輸持的輸出值與希望的輸 入值之間存在一定的誤入值之間存在一定的誤 差，該誤差稱為差，該誤差稱為孔徑誤孔徑誤 差差； 孔徑時(shí)間孔徑時(shí)間tap：保持：保持 指令給出瞬間到模指令給出瞬間到模 擬開(kāi)關(guān)有效切斷所擬開(kāi)關(guān)有效切斷所 經(jīng)歷的時(shí)間。經(jīng)歷的時(shí)間。 2. 采樣保持器的主要性能參數(shù)采樣保持器的主要性能參數(shù) 1. 孔徑時(shí)間孔徑時(shí)間tap u 為了量化的準(zhǔn)確，為了量化的準(zhǔn)確， 應(yīng)在發(fā)出保持指令應(yīng)在發(fā)出保持指令 后延遲一段時(shí)間，后延遲一段時(shí)間， 再啟動(dòng)再啟動(dòng)a/d轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換。 u 孔徑時(shí)間只是使采樣孔徑時(shí)間只是使采樣 時(shí)刻延遲，如果每

18、次采樣時(shí)刻延遲，如果每次采樣 的延遲時(shí)間都相同，則對(duì)的延遲時(shí)間都相同，則對(duì) 總的采樣結(jié)果的精確性不總的采樣結(jié)果的精確性不 會(huì)有影響。改變保持指令會(huì)有影響。改變保持指令 發(fā)出時(shí)間，即可消除孔徑發(fā)出時(shí)間，即可消除孔徑 時(shí)間。時(shí)間。 t u 孔徑誤差孔徑誤差 保持保持 跟蹤跟蹤 保持指令發(fā)出時(shí)刻保持指令發(fā)出時(shí)刻 tap tst 保持保持 采樣保持全過(guò)程采樣保持全過(guò)程 孔徑不定孔徑不定tap：孔徑：孔徑 時(shí)間的變化范圍。時(shí)間的變化范圍。 2. 采樣保持器的主要性能參數(shù)采樣保持器的主要性能參數(shù) 2. 孔徑不定孔徑不定tap t u 孔徑誤差孔徑誤差 保持保持 跟蹤跟蹤 保持指令發(fā)出時(shí)刻保持指令發(fā)出時(shí)刻

19、tap tst 保持保持 采樣保持全過(guò)程采樣保持全過(guò)程 tap u 若孔徑時(shí)間在變?nèi)艨讖綍r(shí)間在變 化，則對(duì)精度會(huì)化，則對(duì)精度會(huì) 造成影響；造成影響； u 尤其，在高速采尤其，在高速采 集系統(tǒng)中孔徑時(shí)集系統(tǒng)中孔徑時(shí) 間的變化影響很間的變化影響很 大。大。 捕捉時(shí)間捕捉時(shí)間tac：指當(dāng)：指當(dāng) 采樣保持器從保采樣保持器從保 持狀態(tài)轉(zhuǎn)到跟蹤狀持狀態(tài)轉(zhuǎn)到跟蹤狀 態(tài)時(shí)，輸出電壓開(kāi)態(tài)時(shí)，輸出電壓開(kāi) 始跟蹤輸入電壓，始跟蹤輸入電壓， 并達(dá)到誤差范圍內(nèi)并達(dá)到誤差范圍內(nèi) 所需要的最小時(shí)間。所需要的最小時(shí)間。 2. 采樣保持器的主要性能參數(shù)采樣保持器的主要性能參數(shù) 3. 捕捉時(shí)間捕捉時(shí)間tac t u 孔徑誤差孔徑

20、誤差 保持保持 跟蹤跟蹤 保持指令發(fā)出時(shí)刻保持指令發(fā)出時(shí)刻 tap tst 保持保持 采樣保持全過(guò)程采樣保持全過(guò)程 tap u 捕捉時(shí)間不影響采樣捕捉時(shí)間不影響采樣 精度，但對(duì)采樣頻率精度，但對(duì)采樣頻率 的提高有影響；的提高有影響； tac u 如果在保持狀態(tài)時(shí)的如果在保持狀態(tài)時(shí)的 輸出為輸出為-fsr，而在，而在 保持狀態(tài)結(jié)束時(shí)輸入保持狀態(tài)結(jié)束時(shí)輸入 已變至已變至+fsr，則所，則所 需的捕捉時(shí)間最長(zhǎng)。需的捕捉時(shí)間最長(zhǎng)。 而這就是產(chǎn)品手冊(cè)上而這就是產(chǎn)品手冊(cè)上 給出的給出的tac值。值。 u tac與規(guī)定誤差與規(guī)定誤差 范圍、保持電容范圍、保持電容 ch的大小有關(guān)。的大小有關(guān)。 當(dāng)采樣保持器處

21、在保持狀態(tài)時(shí)，由于漏電流使保當(dāng)采樣保持器處在保持狀態(tài)時(shí)，由于漏電流使保 持電壓值下降，下降值隨保持時(shí)間增大而增加，常持電壓值下降，下降值隨保持時(shí)間增大而增加，常 用保持電壓的下降率來(lái)表示。用保持電壓的下降率來(lái)表示。 2. 采樣保持器的主要性能參數(shù)采樣保持器的主要性能參數(shù) 4. 保持電壓的下降保持電壓的下降 )pf( )pa( )s/v( h c i t u 保持電壓的保持電壓的 下降率：下降率： 保持電容保持電容ch 的漏電流的漏電流 u 為了使保持狀態(tài)的保持電壓的變化率不超過(guò)允為了使保持狀態(tài)的保持電壓的變化率不超過(guò)允 許范圍，須選用優(yōu)質(zhì)電容。許范圍，須選用優(yōu)質(zhì)電容。 u 增加增加ch的值可使

22、保持電壓的變化率不大，但將的值可使保持電壓的變化率不大，但將 使跟蹤的速度下降。使跟蹤的速度下降。 饋送饋送：指在保持狀態(tài)時(shí)，輸入電壓：指在保持狀態(tài)時(shí)，輸入電壓ui的交流分的交流分 量通過(guò)開(kāi)關(guān)量通過(guò)開(kāi)關(guān)k的寄生電容的寄生電容cs加到加到ch上，使得上，使得ui 的變化引起輸出電壓的變化引起輸出電壓uo的微小變化。的微小變化。 2. 采樣保持器的主要性能參數(shù)采樣保持器的主要性能參數(shù) 5. 饋送饋送 饋送的通路饋送的通路 ui - + a2 ch uo cs k uc 增大保持電容器增大保持電容器ch有利于減少饋送，但不利于采樣頻有利于減少饋送，但不利于采樣頻 率的提高。率的提高。 t u 保持保

23、持 跟蹤跟蹤 保持指令發(fā)出時(shí)刻保持指令發(fā)出時(shí)刻 tap tst 保持保持 tap 跟蹤到保持的偏差跟蹤到保持的偏差：跟：跟 蹤最終值與建立保持狀蹤最終值與建立保持狀 態(tài)時(shí)的保持值之間的偏態(tài)時(shí)的保持值之間的偏 差電壓。差電壓。 該誤差與輸入信號(hào)有該誤差與輸入信號(hào)有 關(guān)，是一個(gè)不可預(yù)估關(guān)，是一個(gè)不可預(yù)估 的誤差。的誤差。 2. 采樣保持器的主要性能參數(shù)采樣保持器的主要性能參數(shù) 6. 跟蹤到保持的偏差跟蹤到保持的偏差 跟蹤到保跟蹤到保 持的偏差持的偏差 7. 電荷轉(zhuǎn)移偏差電荷轉(zhuǎn)移偏差 電荷轉(zhuǎn)移偏差電荷轉(zhuǎn)移偏差：指在保持狀態(tài)時(shí)，電荷通過(guò)開(kāi)關(guān)：指在保持狀態(tài)時(shí)，電荷通過(guò)開(kāi)關(guān) k的寄生電容轉(zhuǎn)移到保持電容器上

24、引起的誤差。的寄生電容轉(zhuǎn)移到保持電容器上引起的誤差。 此誤差與饋送不同，是由直流分量引起。此誤差與饋送不同，是由直流分量引起。 2. 采樣保持器的主要性能參數(shù)采樣保持器的主要性能參數(shù) 增大保持電容器增大保持電容器ch有利于減少電荷轉(zhuǎn)移偏差，但也增有利于減少電荷轉(zhuǎn)移偏差，但也增 大了采樣大了采樣/保持器的響應(yīng)時(shí)間。保持器的響應(yīng)時(shí)間。 由以上討論可以看出，由以上討論可以看出，采樣保持器的性能采樣保持器的性能在很大在很大 程度上取決于程度上取決于保持電容器的質(zhì)量保持電容器的質(zhì)量。因此，應(yīng)該選擇。因此，應(yīng)該選擇 優(yōu)質(zhì)電容器。優(yōu)質(zhì)電容器。 2. 采樣保持器的主要性能參數(shù)采樣保持器的主要性能參數(shù) 選擇保持

25、電容器，重點(diǎn)考慮：選擇保持電容器，重點(diǎn)考慮： u 絕緣電阻絕緣電阻：減少電容漏電流；：減少電容漏電流； u 介質(zhì)吸收介質(zhì)吸收：對(duì)保持電壓有影響。：對(duì)保持電壓有影響。 如果對(duì)一個(gè)電容器充電到一定電壓如果對(duì)一個(gè)電容器充電到一定電壓ue， 然后對(duì)它短路放電一定時(shí)間后再開(kāi)路，然后對(duì)它短路放電一定時(shí)間后再開(kāi)路， 電容器上的電壓將從零往電容器上的電壓將從零往ue方向緩變。方向緩變。 電容器表現(xiàn)出來(lái)的電容器表現(xiàn)出來(lái)的“電壓記憶電壓記憶”特性特性 稱為電容器的稱為電容器的介質(zhì)吸收介質(zhì)吸收。 0 u 5v -5v 保持保持 跟蹤跟蹤 保持保持 介質(zhì)吸收介質(zhì)吸收 誤差誤差 電容器的介質(zhì)吸收電容器的介質(zhì)吸收 直接用

26、直接用ad轉(zhuǎn)換器對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換器對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換: 如果模擬信號(hào)不經(jīng)過(guò)采樣如果模擬信號(hào)不經(jīng)過(guò)采樣/ /保持器而直接輸入保持器而直接輸入a/da/d轉(zhuǎn)換器，系統(tǒng)轉(zhuǎn)換器，系統(tǒng) 允許該模擬信號(hào)的變化率就得降低。要保證允許該模擬信號(hào)的變化率就得降低。要保證a/da/d轉(zhuǎn)換的精度轉(zhuǎn)換的精度, ,必必 須確保須確保a/da/d轉(zhuǎn)換過(guò)程中模擬信號(hào)的變化量不得大于轉(zhuǎn)換過(guò)程中模擬信號(hào)的變化量不得大于lsb/2. . 任何一種任何一種a/d轉(zhuǎn)換器都需要轉(zhuǎn)換器都需要 一定的轉(zhuǎn)換時(shí)間來(lái)完成量化一定的轉(zhuǎn)換時(shí)間來(lái)完成量化 和編碼等過(guò)程。設(shè)轉(zhuǎn)換時(shí)間和編碼等過(guò)程。設(shè)轉(zhuǎn)換時(shí)間 為為tconv 。如果在轉(zhuǎn)換時(shí)間內(nèi)，。如

27、果在轉(zhuǎn)換時(shí)間內(nèi)， 輸入的模擬信號(hào)仍在變化，輸入的模擬信號(hào)仍在變化， 此時(shí)進(jìn)行量化就會(huì)產(chǎn)生一定此時(shí)進(jìn)行量化就會(huì)產(chǎn)生一定 誤差。誤差。 t u ui= um 2 sint 對(duì)正弦信號(hào)對(duì)正弦信號(hào) 采樣：采樣： ui= um 2 sint um 2 直接用直接用ad轉(zhuǎn)換器對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換器對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換: 如果模擬信號(hào)不經(jīng)過(guò)采樣如果模擬信號(hào)不經(jīng)過(guò)采樣/ /保持器而直接輸入保持器而直接輸入a/da/d轉(zhuǎn)換器，系統(tǒng)轉(zhuǎn)換器，系統(tǒng) 允許該模擬信號(hào)的變化率就得降低。要保證允許該模擬信號(hào)的變化率就得降低。要保證a/da/d轉(zhuǎn)換的精度轉(zhuǎn)換的精度, ,必必 須確保須確保a/da/d轉(zhuǎn)換過(guò)程中模擬信號(hào)的變化量

28、不得大于轉(zhuǎn)換過(guò)程中模擬信號(hào)的變化量不得大于lsb/2. . t um 2 t u u 正弦信號(hào)的最大變化率正弦信號(hào)的最大變化率 ui= um 2 sint 模擬信號(hào)電壓的最大變化率模擬信號(hào)電壓的最大變化率 發(fā)生在正弦信號(hào)過(guò)零時(shí)：發(fā)生在正弦信號(hào)過(guò)零時(shí)： 在過(guò)零處 tu t u cos 2 1 d d mmax i 由于在正弦信號(hào)過(guò)零時(shí)由于在正弦信號(hào)過(guò)零時(shí)， t = n，|cos(n)| =1， 所以：所以： d d i mm u t uf u max 1 2 直接用直接用ad轉(zhuǎn)換器對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換器對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換: 如果模擬信號(hào)不經(jīng)過(guò)采樣如果模擬信號(hào)不經(jīng)過(guò)采樣/ /保持器而直接輸入保持

29、器而直接輸入a/da/d轉(zhuǎn)換器，系統(tǒng)轉(zhuǎn)換器，系統(tǒng) 允許該模擬信號(hào)的變化率就得降低。要保證允許該模擬信號(hào)的變化率就得降低。要保證a/da/d轉(zhuǎn)換的精度轉(zhuǎn)換的精度, ,必必 須確保須確保a/da/d轉(zhuǎn)換過(guò)程中模擬信號(hào)的變化量不得大于轉(zhuǎn)換過(guò)程中模擬信號(hào)的變化量不得大于lsb/2. . t um 2 t u u 正弦信號(hào)的最大變化率正弦信號(hào)的最大變化率 ui= um 2 sint 而在而在ad轉(zhuǎn)換時(shí)間轉(zhuǎn)換時(shí)間tconv內(nèi)內(nèi)， 輸入的正弦信號(hào)電壓最大變化輸入的正弦信號(hào)電壓最大變化 率可能為率可能為: ut u t iconv i d d max 由此可得出由此可得出: : u u ft i m c o

30、n v 直接用直接用ad轉(zhuǎn)換器對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換器對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換: 如果模擬信號(hào)不經(jīng)過(guò)采樣如果模擬信號(hào)不經(jīng)過(guò)采樣/ /保持器而直接輸入保持器而直接輸入a/da/d轉(zhuǎn)換器，系統(tǒng)轉(zhuǎn)換器，系統(tǒng) 允許該模擬信號(hào)的變化率就得降低。要保證允許該模擬信號(hào)的變化率就得降低。要保證a/da/d轉(zhuǎn)換的精度轉(zhuǎn)換的精度, ,必必 須確保須確保a/da/d轉(zhuǎn)換過(guò)程中模擬信號(hào)的變化量不得大于轉(zhuǎn)換過(guò)程中模擬信號(hào)的變化量不得大于lsb/2. . t um 2 t u u 正弦信號(hào)的最大變化率正弦信號(hào)的最大變化率 ui= um 2 sint 如果一個(gè)如果一個(gè)n位的位的a/d轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換器， 滿量程電壓為滿量程電壓為fs

31、r=um，則它，則它 的的“量化單位量化單位”lsb所代表的所代表的 電壓電壓ui=um/2n。 如果在轉(zhuǎn)換時(shí)間如果在轉(zhuǎn)換時(shí)間tconv內(nèi)內(nèi)，允允 許的電壓的最大變化不超過(guò)許的電壓的最大變化不超過(guò) 1lsb所代表的電壓所代表的電壓，則系統(tǒng)則系統(tǒng) 可采集的最高信號(hào)頻率為：可采集的最高信號(hào)頻率為： conv max 2 1 t f n 直接用直接用ad轉(zhuǎn)換器對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換器對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換: 如果模擬信號(hào)不經(jīng)過(guò)采樣如果模擬信號(hào)不經(jīng)過(guò)采樣/ /保持器而直接輸入保持器而直接輸入a/da/d轉(zhuǎn)換器，系統(tǒng)轉(zhuǎn)換器，系統(tǒng) 允許該模擬信號(hào)的變化率就得降低。要保證允許該模擬信號(hào)的變化率就得降低。要保證a

32、/da/d轉(zhuǎn)換的精度轉(zhuǎn)換的精度, ,必必 須確保須確保a/da/d轉(zhuǎn)換過(guò)程中模擬信號(hào)的變化量不得大于轉(zhuǎn)換過(guò)程中模擬信號(hào)的變化量不得大于lsb/2. . t um 2 t u u 正弦信號(hào)的最大變化率正弦信號(hào)的最大變化率 ui= um 2 sint 如果允許正弦信號(hào)電壓變化如果允許正弦信號(hào)電壓變化 0.5lsb，則系統(tǒng)可采集的最，則系統(tǒng)可采集的最 高信號(hào)頻率為：高信號(hào)頻率為： conv 1 max 2 1 t f n 系統(tǒng)可采集的最高信號(hào)頻系統(tǒng)可采集的最高信號(hào)頻 率受率受a/d轉(zhuǎn)換器的位數(shù)和轉(zhuǎn)換器的位數(shù)和 轉(zhuǎn)換時(shí)間的限制。轉(zhuǎn)換時(shí)間的限制。 已知已知a/d轉(zhuǎn)換器的型號(hào)為轉(zhuǎn)換器的型號(hào)為adc0804

33、，其轉(zhuǎn)換其轉(zhuǎn)換 時(shí)間時(shí)間tconv=100 s（時(shí)鐘頻率為時(shí)鐘頻率為640khz），）， 位數(shù)位數(shù)n = 8，允許信號(hào)變化為允許信號(hào)變化為lsb/2，計(jì)算系，計(jì)算系 統(tǒng)可采集的最高信號(hào)頻率。統(tǒng)可采集的最高信號(hào)頻率。 解：解： 例子：例子： )hz(22. 6 1010014. 32 1 2 1 618 conv 1 max t f n 該系統(tǒng)無(wú)采樣該系統(tǒng)無(wú)采樣/ /保持器，只能對(duì)頻率低于保持器，只能對(duì)頻率低于6.22hz 的信號(hào)進(jìn)行采樣。的信號(hào)進(jìn)行采樣。 如果在如果在a/d轉(zhuǎn)換器的前面加一個(gè)采樣轉(zhuǎn)換器的前面加一個(gè)采樣/保持器，這樣保持器，這樣 就變成在就變成在t = tap內(nèi)討論系統(tǒng)可采集模擬

34、信號(hào)的最高內(nèi)討論系統(tǒng)可采集模擬信號(hào)的最高 頻率頻率。則系統(tǒng)可采集的信號(hào)最高頻率為則系統(tǒng)可采集的信號(hào)最高頻率為: ulsb 1 )hz( 2 1 ap max t f n ： ulsb 1 2 )hz( 2 1 ap 1 max t f n ： 因?yàn)橐驗(yàn)閠ap一般遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于一般遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于a/d轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換時(shí)間轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換時(shí)間tconv， 所以，有采樣所以，有采樣/ /保持器的系統(tǒng)可采集的信號(hào)最高頻率保持器的系統(tǒng)可采集的信號(hào)最高頻率 要大于未加采樣要大于未加采樣/ /保持器的系統(tǒng)。保持器的系統(tǒng)。 解：解： 例子：例子： 使用采樣使用采樣/ /保持器之后，系統(tǒng)能對(duì)頻率不高于保持器之后，系統(tǒng)能對(duì)頻率不高于

35、 12.44k12.44khz的信號(hào)進(jìn)行采樣，使系統(tǒng)可采集的的信號(hào)進(jìn)行采樣，使系統(tǒng)可采集的 信號(hào)頻率提高了很多倍，大大改善了采樣速率。信號(hào)頻率提高了很多倍，大大改善了采樣速率。 用采樣用采樣/保持器芯片保持器芯片ad582和和a/d轉(zhuǎn)換器芯片轉(zhuǎn)換器芯片 adc0804組成一個(gè)采集系統(tǒng)組成一個(gè)采集系統(tǒng)。已知已知ad582的的 孔徑時(shí)間孔徑時(shí)間tap =50ns，adc0804的轉(zhuǎn)換時(shí)間的轉(zhuǎn)換時(shí)間 tconv =100 s（時(shí)鐘頻率為時(shí)鐘頻率為640khz），），計(jì)算計(jì)算 系統(tǒng)可采集的最高信號(hào)頻率。系統(tǒng)可采集的最高信號(hào)頻率。 )kh(44.12 105014. 32 1 2 1 918 ap 1

36、max z t f n 根據(jù)采樣定理，采集一個(gè)有限帶寬的模擬信號(hào)，根據(jù)采樣定理，采集一個(gè)有限帶寬的模擬信號(hào)， 采樣頻率至少應(yīng)兩倍于最高信號(hào)頻率。采樣頻率至少應(yīng)兩倍于最高信號(hào)頻率。 這意味著帶采樣保持器的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)能這意味著帶采樣保持器的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)能 處理的最高輸入信號(hào)頻率應(yīng)為：處理的最高輸入信號(hào)頻率應(yīng)為： )(2 1 apconvac max ttt f tac：采樣：采樣/保持器的捕捉時(shí)間；保持器的捕捉時(shí)間； tap：采樣：采樣/保持器的最大孔徑時(shí)間保持器的最大孔徑時(shí)間 （包括抖動(dòng)時(shí)間）；（包括抖動(dòng)時(shí)間）； tconv：a/d轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換時(shí)間。轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換時(shí)間。 tst ? tap與與t

37、ac、tconv相比，可以忽略。相比，可以忽略。 例子：例子： 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)能夠采集的信號(hào)的最高頻率既要數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)能夠采集的信號(hào)的最高頻率既要 受到采樣受到采樣/ /保持器的孔徑時(shí)間保持器的孔徑時(shí)間tap和采樣精度和采樣精度n 的限制，也要受到采樣定理的限制。的限制，也要受到采樣定理的限制。 用采樣用采樣/保持器芯片保持器芯片ad582和和a/d轉(zhuǎn)換器芯片轉(zhuǎn)換器芯片 adc0804組成一個(gè)采集系統(tǒng)組成一個(gè)采集系統(tǒng)。已知已知ad582的捕的捕 捉時(shí)間捉時(shí)間tac=6 s，孔徑時(shí)間，孔徑時(shí)間tap =50ns，adc0804 的轉(zhuǎn)換時(shí)間的轉(zhuǎn)換時(shí)間 tconv =100 s（時(shí)鐘頻率為時(shí)鐘頻率為

38、640khz），），計(jì)算系統(tǒng)可采集的最高信號(hào)頻率。計(jì)算系統(tǒng)可采集的最高信號(hào)頻率。 )kh(72. 4 101001062 1 2 1 66 max z tt f convac 解：解： 目前，采樣目前，采樣/ /保持器大多數(shù)是集成在一塊芯片，保持器大多數(shù)是集成在一塊芯片， 芯片內(nèi)不包含保持電容器，保持電容器是由用芯片內(nèi)不包含保持電容器，保持電容器是由用 戶根據(jù)需要自選并外接在芯片上。戶根據(jù)需要自選并外接在芯片上。 種類種類芯片芯片主要指標(biāo)、用途主要指標(biāo)、用途 通用型通用型 ad582, ad583, lf198, lf398 tac ac在幾 在幾u(yù)s,us, tap ap為幾十至 為幾十至1

39、00100多多ns;ns; 高速型高速型 ths-0025, ths-0060, thc-0030, thc-1500 tac ac、 、tap ap均為 均為20-30ns20-30ns 高分辨率型高分辨率型sha1144為為1414位分辨率設(shè)計(jì)位分辨率設(shè)計(jì) 1. ad582 u ad582是通用型采樣是通用型采樣/保保 持器持器(國(guó)產(chǎn)型號(hào)國(guó)產(chǎn)型號(hào)5g582)。 1234567 891011121314 +innull output-in chnc ncnc nc + su -su l+l- ad582ad582管腳及結(jié)構(gòu)示意管腳及結(jié)構(gòu)示意 u 它由一個(gè)它由一個(gè)高性能的運(yùn)算高性能的運(yùn)算 放大

40、器放大器、低漏電流的模低漏電流的模 擬開(kāi)關(guān)擬開(kāi)關(guān)和和一個(gè)由結(jié)型場(chǎng)一個(gè)由結(jié)型場(chǎng) 效應(yīng)管集成的放大器效應(yīng)管集成的放大器組組 成。它采用成。它采用14腳雙列直腳雙列直 插式封裝插式封裝. u 其中腳其中腳1 1是同相輸入端，是同相輸入端， 腳腳9 9是反相輸入端，保持是反相輸入端，保持 電容電容ch接在腳接在腳6 6與腳與腳8 8之之 間，腳間，腳1010和腳和腳5 5是正負(fù)電是正負(fù)電 源，腳源，腳1111和腳和腳1212是邏輯控是邏輯控 制端，腳制端，腳3 3和腳和腳4 4接直流調(diào)接直流調(diào) 零電位器，腳零電位器，腳2 2，7 7，1313， 1414為空腳為空腳(nc)(nc)。 ad582的特性

41、如下：的特性如下： u 有較短的信號(hào)有較短的信號(hào)捕捉時(shí)間捕捉時(shí)間，最短達(dá)，最短達(dá)6 s; u 有較高的有較高的采樣保持電流比采樣保持電流比，可達(dá)，可達(dá)107; u 有較高的輸入阻抗，約有較高的輸入阻抗，約30m； u 輸入信號(hào)電平可為電源電壓輸入信號(hào)電平可為電源電壓us; u 具有相互隔開(kāi)的模擬地、數(shù)字地，從而提具有相互隔開(kāi)的模擬地、數(shù)字地，從而提 高了抗干擾能力；高了抗干擾能力； u 具有差動(dòng)的邏輯輸入端；具有差動(dòng)的邏輯輸入端； u ad582可與任何獨(dú)立的運(yùn)算放大器連接?？膳c任何獨(dú)立的運(yùn)算放大器連接。 1. ad582 該時(shí)間與所選的該時(shí)間與所選的 保持電容有關(guān)保持電容有關(guān) 保持電容器充電

42、電流與保持電容器充電電流與 保持模式時(shí)電容漏電流保持模式時(shí)電容漏電流 之間的比值之間的比值 l+相對(duì)相對(duì)l-的輸入電壓在的輸入電壓在-6v0.8v 時(shí)，處于跟蹤模式，時(shí)，處于跟蹤模式，l+相對(duì)于相對(duì)于l- 的偏置為的偏置為+2v+us-3v之間時(shí)，處之間時(shí)，處 于保持模式。于保持模式。 1. ad582的實(shí)用電路的實(shí)用電路 數(shù)字地 1 34 5 6 8 9 10 1112 ch rl ui a1 ou 2a + - =2k +15v -15v 0.05uf 10k 模擬地 ad582ad582實(shí)用電路（一）實(shí)用電路（一） u是反饋型采樣是反饋型采樣/保保 持器，增益為持器，增益為1， 輸出不反

43、相的連接輸出不反相的連接 線路。保持電容接線路。保持電容接 在運(yùn)放的輸出端在運(yùn)放的輸出端 （腳腳8）與反相輸與反相輸 入端入端（腳腳6）之間之間。 u根據(jù)根據(jù)“密勒效密勒效 應(yīng)應(yīng)”，這樣的接法，這樣的接法 相當(dāng)于相當(dāng)于在在a2的輸入的輸入 端接有電容端接有電容 ch=(1+a2)ch。 調(diào)零電調(diào)零電 位器位器 密勒效應(yīng)：密勒效應(yīng)：反相放大電路中，輸入與輸出反相放大電路中，輸入與輸出 之間的分布電容或寄生電容由于放之間的分布電容或寄生電容由于放 大器的放大作用，其等效到輸入端大器的放大作用，其等效到輸入端 的電容值會(huì)擴(kuò)大的電容值會(huì)擴(kuò)大1+k倍，其中倍，其中k是是 該級(jí)放大電路電壓放大倍數(shù)。該級(jí)放

44、大電路電壓放大倍數(shù)。 壞處：壞處：密勒電容對(duì)器件的頻率特性有直接密勒電容對(duì)器件的頻率特性有直接 的影響。的影響。 好處：好處：1. 采用較小的電容來(lái)獲得較大的電采用較小的電容來(lái)獲得較大的電 容，這種技術(shù)在容，這種技術(shù)在ic設(shè)計(jì)中具有重要設(shè)計(jì)中具有重要 的意義（可以減小芯片面積）；的意義（可以減小芯片面積）； 2. 獲得可控電容獲得可控電容 (例如受電壓或電例如受電壓或電 流控制的電容流控制的電容) 。 1. ad582的實(shí)用電路的實(shí)用電路 數(shù)字地 1 34 5 6 8 9 10 1112 ch rl ui a1 ou 2a + - =2k +15v -15v 0.05uf 10k 模擬地 ad

45、582ad582實(shí)用電路（一）實(shí)用電路（一） u所以只需要外接所以只需要外接 較小的電容，因此較小的電容，因此 可獲得較高的采樣可獲得較高的采樣 速率速率 u當(dāng)精度要求不太當(dāng)精度要求不太 高高（0.1%）而速而速 度要求較高時(shí)度要求較高時(shí)，可可 選選ch = 100pf，這這 時(shí)的捕捉時(shí)間時(shí)的捕捉時(shí)間 tac6 s。 u當(dāng)精度要求較高當(dāng)精度要求較高 （0.01%）時(shí)時(shí)， 為減小饋送的影響為減小饋送的影響 和減緩保持電壓的和減緩保持電壓的 下降，應(yīng)取下降，應(yīng)取ch = 1000pf 。 1. ad582的實(shí)用電路的實(shí)用電路 數(shù)字地 1 34 5 6 8 9 10 1112 ch rl ui a1

46、 ou 2a + - =2k +15v -15v 0.05uf 10k 模擬地 ad582ad582實(shí)用電路（二）實(shí)用電路（二） rf r1 輸出不反相電輸出不反相電 路，電路增益路，電路增益 可由外接電阻可由外接電阻 來(lái)選擇來(lái)選擇: )1 ( 1 f r r k 2. lf198(lf298, lf398) ulf198也是反也是反 饋型采樣饋型采樣/保持保持 器，用二極管器，用二極管 d1、d2代替模代替模 擬開(kāi)關(guān)擬開(kāi)關(guān)k2。 u當(dāng)處于跟蹤狀當(dāng)處于跟蹤狀 態(tài)時(shí)，態(tài)時(shí)，u0=ui, d1，d2均不導(dǎo)均不導(dǎo) 通。當(dāng)處于保通。當(dāng)處于保 持狀態(tài)時(shí)，持狀態(tài)時(shí)，d1 或或d2之一導(dǎo)通之一導(dǎo)通 lf19

47、8的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu) ulf198的供電電的供電電 壓為壓為5v18v。 控制電壓控制電壓uk為為 ttl電平，當(dāng)電平，當(dāng) uk1.4v時(shí)，時(shí)， lf198處于跟蹤處于跟蹤 狀態(tài)，當(dāng)狀態(tài)，當(dāng)uk負(fù)負(fù) 跳變跳變(從從“1”變變 為為“0”)時(shí)，轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn) 向保持狀態(tài)。向保持狀態(tài)。 2. lf198(lf298, lf398) ulfl98可外接電可外接電 位器作直流和位器作直流和 交流的凋零。交流的凋零。 u直流凋零是補(bǔ)直流凋零是補(bǔ) 償運(yùn)算放大器償運(yùn)算放大器 的失調(diào)電壓，的失調(diào)電壓， 與一般運(yùn)放的與一般運(yùn)放的 調(diào)零相同。調(diào)零相同。 lf198的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu) 直流調(diào)零直流調(diào)零 交流調(diào)零交流調(diào)零 u交流調(diào)零方

48、法是交流調(diào)零方法是 把模擬開(kāi)關(guān)的控制把模擬開(kāi)關(guān)的控制 電壓電壓uk加到一反相加到一反相 器上，在反相器的器上，在反相器的 輸入與輸出間接了輸入與輸出間接了 一個(gè)一個(gè)10k歐姆電位歐姆電位 器，電位器的中心器，電位器的中心 抽頭經(jīng)抽頭經(jīng)10pf小電容小電容 與保持電容與保持電容cu端連端連 接，這是用以補(bǔ)償接，這是用以補(bǔ)償 uo跳變時(shí)加到跳變時(shí)加到ch上上 的脈沖。的脈沖。 1. 采樣保持器選用時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題采樣保持器選用時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題 每一次數(shù)據(jù)采集過(guò)程都包括一次采樣和一次每一次數(shù)據(jù)采集過(guò)程都包括一次采樣和一次a/da/d轉(zhuǎn)換，所以轉(zhuǎn)換，所以 采樣采樣/ /保持器和保持器和a/da/d轉(zhuǎn)換器各

49、完成一次動(dòng)作所需時(shí)間之和應(yīng)轉(zhuǎn)換器各完成一次動(dòng)作所需時(shí)間之和應(yīng) 小于采樣周期小于采樣周期ts。 tttt acstconvs 捕捉時(shí)間捕捉時(shí)間保持建立時(shí)間保持建立時(shí)間a/d轉(zhuǎn)換時(shí)間轉(zhuǎn)換時(shí)間 tac與規(guī)定誤差范圍有關(guān)。因此，與規(guī)定誤差范圍有關(guān)。因此，tac的大小應(yīng)與的大小應(yīng)與 a/d轉(zhuǎn)換器的精度配合。同時(shí)，轉(zhuǎn)換器的精度配合。同時(shí)， tac也與采樣也與采樣/保保 持器所選保持電容持器所選保持電容ch的大小有關(guān)。的大小有關(guān)。 8位位a/d轉(zhuǎn)換器的精度等于轉(zhuǎn)換器的精度等于2-8=1/256=0.39%，與之相，與之相 配的采樣配的采樣/保持器的誤差帶可取為保持器的誤差帶可取為0.2%(0.1%)。 ad

50、582在在ch=10pf時(shí)，要達(dá)到該精度，時(shí)，要達(dá)到該精度，tac =6 s。 12位的位的a/d轉(zhuǎn)換器，精度等于轉(zhuǎn)換器，精度等于2-12100% = 0.024%, 則應(yīng)取采樣則應(yīng)取采樣/保持器的誤差帶為保持器的誤差帶為0.01%(0.005%)。 ad582在在ch = 1000pf時(shí)，要達(dá)到該精度，時(shí)，要達(dá)到該精度，tac=25 s。 1. 采樣保持器選用時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題采樣保持器選用時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題 u 保持電壓下降率對(duì)保持電壓下降率對(duì)a ad d轉(zhuǎn)換器輸入端的電壓轉(zhuǎn)換器輸入端的電壓 穩(wěn)定度的影響。穩(wěn)定度的影響。 為了保證數(shù)據(jù)采集精度，應(yīng)使在為了保證數(shù)據(jù)采集精度，應(yīng)使在a/d轉(zhuǎn)換時(shí)間轉(zhuǎn)換時(shí)

51、間 tconv內(nèi)，采樣內(nèi)，采樣/ /保持器的保持電壓下降不超過(guò)保持器的保持電壓下降不超過(guò) lsb/2，即保持電壓下降率為：，即保持電壓下降率為： conv 2 1 d d t lsb t u 1. 采樣保持器選用時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題采樣保持器選用時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題 )pf( )pa( )s/v( h c i t u 然后根據(jù)如下公然后根據(jù)如下公 式校核式校核ch的值：的值： 保持電容保持電容ch 的漏電流的漏電流 根據(jù)根據(jù)lsb可以可以 定出定出du/dt u 孔徑時(shí)間與精度、信號(hào)的最大變化率的關(guān)系。孔徑時(shí)間與精度、信號(hào)的最大變化率的關(guān)系。 1. 采樣保持器選用時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題采樣保持器選用時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題 設(shè)輸入信號(hào)的最大變化率為設(shè)輸入信號(hào)的最大變化率為(dui/dt)max, ,允許的孔允許的孔 徑誤差小于徑誤差小于lsb/2，則孔徑時(shí)間，則孔徑時(shí)間tap應(yīng)滿足下式：應(yīng)滿足下式： lsbt dt du i 2 1 ap max max ap )/(2dtdu lsb t i 或或 2. 電路設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問(wèn)題電路設(shè)計(jì)中應(yīng)