使用IC采样保持放大器

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作者: ADI 公司 Walt Jung 采样保持(S/H)功能是 数据采集 和模数转换过程的基础。S/H 放大器 电路 有两种不同的基本工作状态。在第一种状态下,对输入信

作者:ADI公司 Walt Jung

采样保持(S/H)功能是数据采集和模数转换过程的基础。S/H放大器电路有两种不同的基本工作状态。在第一种状态下,对输入信号采样,同时传送到输出端(采样)。在第二种状态下,保持最后一个采样值(保持),直到再次对输入采样。在大多数应用中,S/H用作数据采集系统模数转换器的“前端”。这样使用时,S/H主要用于在执行模数转换所需的时间段内,让模拟输入电压电平保持恒定不变。

具体来说,S/H是数据转换系统必须具备的系统功能模块,所用的模数转换器在进行转换期间,必须提供恒定且准确的模拟输入。逐次逼近类型模数转换器就是这种用法的一个示例。理想情况下,S/H会在接到HOLD命令之前“冻结”最后的瞬时输入电压,并将该电压原样提供给模数转换器,随后由模数转换器将该电压转换成相应的数字字。实际上,在实施S/H的过程中会涉及许多误差因素。所以,本应用笔记将探讨这些基本考量因素,以及具有代表性的器件拓扑和应用。

S/H放大器的基本操作

图1显示了S/H的一些基本信息,图1a是基本的S/H电路结构。图中显示,待数字化的模拟输入信号直接传输至电子开关S1。根据S1的状态,该信号将传输至保持电容CH,或者被拦截。开关S1的状态由S/H控制线控制,该控制线是一个数字输入。

当S1关闭时,传输至CH的输入信号由A1缓存。该信号也可能传输至S/H输出端(本次讨论不考虑低通滤波器可能造成的影响)。如果在输入变化(与交流波形一样)期间,S1保持连接一段时间,则该操作也可称为跟踪;也就是说,任何输入变化都会传输至输出。

a. 基本的S/H电路,由开关、保持电容和缓冲放大器组成

b. S/H波形,显示被采样的输入(顶部)、S/H控制(中间)和S/H输出(底部)

图1.S/H基本信息

当S1打开时,最后的输入电压值作为电荷保留在CH上;也就是保持电压不变。A1继续读取该电压,直到进入下一个采样周期。图1b通过输入、输出和控制波形展示了此操作。S/H电路用于实现各种信号处理功能;不仅可用于实现模数接口,还可用于实现更通用的模拟存储器功能,例如自稳零型放大器。

图1b中所示的S/H工作波形几乎是理想波形,假设开关、跟踪、保持特性和负载/源抗扰性均是理想状态。但实际上,在该器件的各个状态(四个状态)下,都存在S/H误差。这些状态包括:

(1) 保持采样转换

(2) 采样间隔

(3) 采样保持转换

(4) 保持间隔

以上是:解决使用IC采样保持放大器问题的详细资料教程