检测系统数字化测试技术 教学课件 作者 姚敏第六章 第六章.ppt

* * 保持电容CH的选择问题 保持电容CH大，捕捉时间tAC就长； 例如：AD582的捕捉时间在CH=10pF，精度为0.1%时为6μs; CH=1000pF，精度为0.01%时为25μs * * 保持电容CH的选择问题 如果CH小则输出电压变化率就大： * * 保持电容CH的选择问题 对于LF398，如要求tAC＜10μS，采样开关S的导通电阻Ron=400Ω，精度为0．l％则 CH的最大值为: * * 保持电容CH的选择问题 若要求保持时间为 200ms，电容漏电流ID= 100 pA，输入信号 Vi＝5 V，则 CH的最小值为(精度0.1%) * * 保持电容CH的选择问题 可采用两级采样／保持器级联的方法，用两块 LF398构成两级采样／保持器。 其工作过程分三阶段： * * 保持电容CH的选择问题 * * 保持电容CH的选择问题 第一阶段: S1闭合S2断开。Vi经S1向CH1充电，其时间常数为：图 若采样时间为 10 μs，则可充电到Vi的99.99％以上，其误差 0.01％。 * * 保持电容CH的选择问题 第二阶段: S1断开S2闭合。Vi由CH1保持10 ms，其输出电压衰减为：图 输出衰减与输入电压之比为： * * 保持电容CH的选择问题 LF398(1)的输出经 S2向 CH2充电，其时间常数为：图 LF398（2）的采样时间为 10ms，于是造成的误差也小于0.01％。 * * 保持电容CH的选择问题 第三阶段：S1、S2均断开，Vi由 CH2保持，即使漏电流为 1000 pA，输出衰减为0.01%，保持时间:图 * * 6.5.2电路设计中应注意的问题 接地：数字地、模拟地分别用引线接到模拟电源和数字电源的参考点上； 漏电耦合的影响：逻辑输入信号控制芯片从跟踪模式进入保持模式，会引起保持误差； * * 6.5.2电路设计中应注意的问题 寄生电容的影响：逻辑控制端与保持电容之间存在寄生电容。 解决方法：在印刷板上做一个与S/H输出端相连接的短路环，将保持电容的非接地脚包围起来。 * * 系统采集速度与S/H的关系 在数据采集系统中，采样/保持器用来对输入A/D转换器的模拟信号进行采集和保持，以确保A/D转换的精度。要保证A/D转换的精度，就必须确保A/D转换过程中输入的模拟信号的变化量不得大于1/2LSB。显然，在数据采集系统中，如果模拟信号不经过采样/保持器而直接输入A/D转换器，那么系统允许该模拟信号的变化率就得降低。为了便于理解这个问题，现在就来讨论不用采样/保持器，而直接用A/D转换器对模拟信号进行转换的情况。 * * 系统采集速度与S/H的关系 在数据采集系统中，直接用A/D转换器对模拟信号进行转换时，应该考虑到任何一种A/D转换器都需要一定转换时间来完成量化和编码等过程。A/D转换器的转换时间取决于转换的位数、转换的方法、采样的器件等因素。 * * 系统采集速度与S/H的关系 如果在转换时间tconv内，输入的模拟信号仍在变化，此时进行量化显然会产生一定的误差。如图所示， * * 系统采集速度与S/H的关系 由此可得出 * * 系统采集速度与S/H的关系 由前所述可知，一个n位的A/D转换器能表示的最大数字是2n，设它的满量程电压为FSR，则它的‘量化单位’或最小有效位LSB所代表的电压。 * * 系统采集速度与S/H的关系 如果在转换时间tCONV内，输入信号的最大变化不超过1LSB 所代表的电压，则在Um=FSR 条件下，数据采集系统可采集的最高信号频率为： * * 系统采集速度与S/H的关系 如果允许正弦信号变化为1/2LSB，则系统可采集的最高信号频率为： * * 反馈型采样／保持器 保持：开关S1断开，S2导通，保持电容CH两端的电压VCH保持在开关S1断开瞬时的Vi值，输出电压Vo即保持在开关S1断开瞬时的Vi值。 * * 反馈型采样／保持器工作原理 开关S2的作用是避免保持阶段由于输入电压的变化引起运放A1饱和 ； 电阻r，用来抑制电路可能产生的振荡，并使运放A1 驱动较大的CH时有平坦的频率特性，但r 的存在限制了CH的充电速度，增大了捕捉时间tAC，所以r取值一般较小，为几十欧姆。 （高速采样／保持器中r= 0。） * * 反馈型采样／保持器工作原理 保持电容CH的选择，应考虑精度要求，因保持电压的变化率、馈送、采样频率等均与CH 有关，CH的容量一般选取0.01～0.1μF。必须选用低介质吸收效应的电容。 * * 反馈型采样／保持器的误差分析 A1的误差 A2的误差 * * 反馈型采样／保持器的误差分析 采样阶段：输出跟踪输入的变化，采样／保持器的输出电压为 * * 反馈型采样／保持器工