采样保持电路.ppt

1、、3.4.1的概要、3.4.2样品/保持器的工作原理、3.4.3类型和主要性能参数、3.4样品保持电路、3.4.4采样率和样品/保持器的关系、3.4.5样品/保持器集成芯片、3.4.6使用中请注意问题：在模拟信号被A/D转换的情况下，从启动到转换结束输出数字量，需要一定的转换时间，在输入信号的频率高的情况下，引起大的转换的解决方法：在A/D转换时保持输入信号电平，在A/D转换结束后跟踪输入信号的变化的数据采样/保持器：对模拟输入信号进行采样，并根据逻辑控制信号的指令保持过渡值，以确保在模数转换期间以最小衰减保持信号的装置。 3.4.2样品/保持器的工作原理，模拟信号，Ui，k，驱动信号，a，C

2、H，模拟的，UO，样品/保持器是由信号输入，信号输出和外部指令控制的模拟门电路。 配置：模拟开关k、电容器CH、缓冲放大器a。 UC，3.4.2样本/保持器的工作原理，t，控制信号，t，模拟输入，a，t，样本输出，跟踪，t1，A2，t1，t3，a， 在采样/保持器的操作原理、宽度、跟踪、保持、跟踪和t1时间前控制电路的驱动信号处于高电平时，模拟开关k闭合，并且模拟输入信号Ui经由模拟开关向电容CH施加，并且CH端子电压UC随着Ui的变化而变化。 另外，工作原理是，在t1时刻，驱动信号处于低电平，模拟开关k断开，此时，电容CH上的电压UC保持模拟开关断开的瞬间的Ui值，等待A/D转换器的转换。

3、在t2的时间点，在仍保持结束的状态下，新的跟踪时刻到来，在该时间点，驱动信号再次上升到高电平，模拟开关k再次闭合，CH端子电压UC随着Ui的变化而变化，在t3时刻，当驱动信号为低电平时，模拟开关k断开。 另外，采样/保持器是通过逻辑电平控制其操作状态的装置。 3.4.2采样/保持器的工作原理、稳定的工作状态有两种：跟踪状态：在此期间，尽快接收模拟输入信号，正确跟踪模拟输入信号的变化，直到收到保持指令为止。 保持状态：保持接收到保持指令之前的模拟输入信号。 因此，样本/保持器在发出“保持”命令的瞬间被采样，在发出“跟踪”命令时样本/保持器跟踪模拟输入量，准备下一次采样。 采样/保持器主要使用快速

4、变化为“稳定”的输入信号，起到减少转换误差的作用。 模拟多路开关为了切换下一个模拟信号，用于保存模拟多路开关输出的模拟信号。 电容CH对精度的影响：电容值过大，其时间常数大，模拟信号频率高的情况下，电容充放电时间长，因此，电容对输入信号的追踪特性产生影响，并且，在追踪的瞬间，电容两端的电压与输入信号电压存在一定的误差。 如果电容值过小，在保持状态时，由于电容漏电流的存在或负载内部电阻过小的影响，会引起保持信号电平的变化。 当选择容量时，选择容量的大小适当、时间常数适度并且泄漏少的容量。 此外，一般在输入侧和输出侧双方采用缓冲器，降低信号源的输出阻抗，提高负载的输入阻抗。 3.4.2采样/保持器

5、的工作原理、3.4.3采样/保持器的类型和主要性能参数、1 .采样/保持器的类型、结构分为两种类型：串联型采样/保持器，A1和A2分别是输入和输出缓冲放大器3.4.3样本/保持器的类型和主要性能参数，1 .样本/保持器的类型根据结构分为两种类型：串联样本/保持器，k是模拟开关，由控制信号电压UK控制开关。 CH是保持电容器。3.4.3样品/保持器的类型和主要性能参数，1 .样品/保持器的类型，根据结构分为两种类型：串联型样品/保持器，开关k闭合时，样品/保持器处于跟踪状态。 A1是高增益放大器，其输出电阻和开关k的导通电阻RON小，所以输入信号Ui基于A1的CH的充电速度快，CH的电压追随Ui

6、的变化。 3.4.3样品/保持器的类型和主要性能参数，1 .样品/保持器的类型，根据结构分为两种类型：串联型样品/保持器，k断开时，样品/保持器从跟踪状态变化为保持状态，此时，CH没有充放电电路，理想情况下优点：结构简单。 缺点：其失步电压为两个失步电压之和，较大，影响采样/保持器的精度。 追随速度也低。 3.4.3样品/保持器的类型和主要性能参数，1 .样品/保持器的类型，根据结构分为两种类型：串联型样品/保持器，其输出电压被反馈到输入端，A1和A2一起构成一个从动件。 开关K1和K2有互补的关系： K1闭合，K2打开，K1断开，K2闭合，反馈型样品/保持器的结构，Ui，A1，eOS1，e2

7、，K1，UK，UC，保持器的结构r、3.4.3样本/保持器的类型反馈型采样/保持器，A1的输入失步电压， 当K2打开时，3.4.3样本/保持器的类型和主要性能参数，1 .样本/保持器的类型，反馈型样本/保持器：，K1，保持电容CH的端子电压为：A1和反馈型采样/保持器的结构，Ui，CH，模拟地，eOS2，K1，UK，UC，UO，K2，K1关闭时， K1关闭时3.4.3样品/保持器的类型和主要性能参数，1 .样品/保持器的类型，反馈型样品/保持器，此时，CH的端子电压在K1关闭的瞬间保持为UC的值时，样品/保持器在保持状态下动作。保持状态，K2闭合，放大器a-1的输出还跟踪输入，使得a-1不开环

8、饱和，使得在样本/保持器再次进入跟踪状态时，a-1能够立即跟踪Ui，优点：样本/保持跟踪速度快：所有反馈，直接比较输出U0和输入Ui，如果U0Ui，则其差被A1放大，迅速地充电CH。 缺点：结构复杂。 3.4.3样品/保持器的类型和主要性能参数，1 .样品/保持器的类型，反馈型样品/保持器，2 .样品/保持器的主要性能参数，1 .孔径时间tAP，3.4.3样品/保持器的类型和主要性能参数，t 模拟信号，保持，追踪，保持指令发行时刻，tAP，tST，保持，样品/保持全过程，实际输出，希望输出， 从模拟开关闭合到完全断开需要时间，接收到保持指令后，采样/保持器的输出并不是保持在发出指令的瞬间输入值

9、，而是根据输入变化一定时间。tAP后的输出还存在变动，经过一定时间后稳定保持确立时间(设定时间)、保持确立时间tST :从保持指令到输出在规定的误差带内稳定为止所需要的时间、由于开口时间的存在，在样品/保持器实际保持的输出值和希望的输入值之间存在一定的误差，该误差被称为开口误差，从开口时间tAP :发出指令的瞬间开始2 .采样/保持器的主要性能参数，1 .开口时间tAP，3.4.3采样/保持器的类型和主要性能参数，为了量化的准确性，必须在发出保持指令后一段时间开始A/D转换。 另外，只要开口时间只是延迟采样时间，并且每个采样的延迟时间相同，就不影响整体采样结果的精度。 通过改变保持指令的发行时

10、间，可以消除开口时间。t，孔径误差，跟踪，保持指令发行时刻，tAP，tST，采样/保持全过程，实际输出，保持确立时间(，孔径不定tap :孔径时间的变化范围。 2 .样品/保持器的主要性能参数、2 .孔径不定tAP、3.4.3样品/保持器的类型和主要性能参数、保持指令发布时刻、tap、tST、样品/保持全过程、 如果、tap、孔径不定、孔径时间变化，则影响精度，特别是在高速收集系统中，开口时间变化的影响很大。 捕捉时间tAC :样品/保持器从保持状态转移到跟踪状态时，输出电压开始追随输入电压，达到误差范围内所需的最小时间。 2 .采样/保持器的主要性能参数、3 .捕捉时间tAC、3.4.3采样

11、/保持器的类型和主要性能参数、捕捉时间、 如果捕捉时间不影响采样精度，但影响采样频率的提高，tAC，保持状态时的输出是-FSR，并且保持状态结束时输入变成FSR，则捕获时间最长。 这是产品手册中记载的tAC值。 tAC与规定误差范围、保持电容CH的大小有关。 样品/保持器处于保持状态时，由于漏电流，保持电压值下降，随着保持时间的延长，下降值增加，以通常保持电压的下降率表示。 2 .采样/保持器的主要性能参数、4 .保持电压的下降、3.4.3采样/保持器的类型和主要性能参数、保持电容CH的漏电流、保持状态的保持电压的变化率不超过允许范围，选择优质的容量。 如果增大CH的值，保持电压的变化率虽然不

12、大，但跟踪速度会下降。 供给：在保持状态下，输入电压Ui的交流分量经由开关k的寄生电容CS施加到CH，Ui的变化引起输出电压UO的微小变化。 2 .采样/保持器的主要性能参数、5 .反馈、3.4.3采样/保持器的类型和主要性能参数、增大保持电容器CH有利于减少反馈，但不利于采样频率的提高。 追随、保持的偏差：追随最终值和确立保持状态时的保持值的偏差电压。 此误差与输入信号相关，是不可预测的误差。 2 .采样/保持器的主要性能参数，6 .保持偏差，3.4.3采样/保持器的类型和主要性能参数，保持偏差，7 .电荷移动偏差，电荷移动偏差：在保持状态时，电荷通过开关k的寄生电容移动到保持电容器这个误差

13、与供给不同，是由直流成分引起的。 2 .采样/保持器的主要性能参数、3.4.3采样/保持器的类型和主要性能参数，增大保持电容器CH有助于减少电荷移动的偏差，但采样/保持器的响应时间也变大。 从以上讨论可以看出，样品/保持器的性能很大程度上取决于保持电容器的质量。 因此，应该选择优质的电容器。 选择采样/保持器的主要性能参数、3.4.3采样/保持器的类型和主要性能参数、保持电容器，重点考虑：绝缘电阻：减少电容漏电流的介质吸收：影响保持电压。 另外，如果将一个电容器充电到一定的电压Ue上，将其短路放电一定时间后断开，电容器的电压从零向Ue的方向缓慢变化。电容器表现的“电压记忆”特性称为电容器的介质

14、吸收。 3.4.4系统的采集速度与采样/保持器的关系在于，如果通过A/D转换器将模拟信号直接转换为：而不通过采样/保持器直接输入模拟信号，则系统应降低该模拟信号的变化率。 为了确保A/D转换的精度，A/D转换中的模拟信号的变化量必须不超过LSB/2 . 任何A/D转换器为了完成诸如量化和编码之类的处理都需要一定的转换时间。 设变换时间为tCONV。 如果在变换时间内输入的模拟信号发生变化，则在此时如果进行量化，则产生一定的误差。t，u，3.4.4系统的收集速率和采样/保持器的关系，通过A/D转换器直接对模拟信号进行：转换，模拟信号不通过采样/保持器直接输入A/D转换器时，系统降低该模拟信号的变

15、化率为了保证A/D转换的精度，A/D转换中的模拟信号的变化量为LSB/2 .，u，正弦信号的最大变化率在正弦信号超过零时产生：正弦信号超过零时，t=n， 因为|cos(n)|=1，3.4.4系统的收集速度和采样/保持器的关系是，通过A/D转换器将模拟信号直接转换为：模拟信号不经由采样/保持器而直接输入A/D转换器时，系统将该模拟信号的变化率为了保证A/D转换的精度，A/D转换中的模拟信号的变化量是LSB/2 .，u， 必须不超过正弦信号的最大变化率，但在A/D转换时间tCONV内输入的正弦信号电压的最大变化率有可能是： 所得到的3.4.4系统的收集速度与采样/保持器的关系，如果用A/D转换器将模拟信号直接转换成：并且不经由采样/保持器直接将模拟信号输入到A/D转换器，则系统应降低该模拟信号的变化率。 为了保证A/D转换的精度，A/D转换中的模拟信号的变化量必须确保LSB/2