chapter5采样保持器.ppt

5.1 概述 课 堂 练 习 数据采集的任务是什么？ 简述数据采集系统的基本结构形式，并比较其特点。 什么叫采样？采样频率如何确定？ 对某种模拟信号x(t),采样时间间隔Ts分别为4ms、8ms、16ms，试求出这种模拟信号的截止频率fc分别为多少。 5.4 系统采集速率与采样／保持器的关系 如果在A／D转换器的前面加一个采 样／保持器，这样就变成在△t = tAP内讨 论系统可采集模拟信号的最高频率。 仍考虑对正弦信号采样，则系统可采 集的信号最高频率为 5.4 系统采集速率与采样／保持器的关系 结论： 因为tAP一般远远小于A／D转换器的 转换时间tCONV，所以，有采样／保 持器的系统可采集的信号最高频率 要大于未加采样／保持器的系统。 5.4 系统采集速率与采样／保持器的关系 【例5.2】用采样／保持器芯片AD582和A／D转 换器芯片ADC0804组成一个采集系统。 已知AD582的孔径时间 tAP =50ns， ADC0804的转换时间 tCONV =100?s （时钟频率为640kHz），计算系统可 采集的最高信号频率。 解： 由式（5-7）知 5.4 系统采集速率与采样／保持器的关系 应该指出的是： 根据采样定理，采集一个 有限带宽的模拟信号，采 样频率至少应两倍于最高 信号频率。 这意味着带采样／保持器的数据采集 系统处理的最高输入信号频率应为 第5章 采样／保持器 5.5 采样／保持器集成芯片 常用的集成采样／保持器有多种，因 时间的关系，下面只介绍其中的两种。 1. AD582 AD582是通用型采样／保持器。 其管脚及结构示意如图5.9所示。 5.5 采样／保持器集成芯片 组成 高性能运放 低漏电阻的模拟开关 结型场效应管集成的放大器 5.5 采样／保持器集成芯片 AD 582的特性如下： 有较短的信号捕捉时间，最短达6?s。 有较高的采样／保持电流比，可达107。 输入信号电平可为电源电压±US 。 具有相互隔开的模拟地、数字地，从而提 高了抗干扰能力。 具有差动的逻辑输入端。 AD582可与任何独立的运算放大器连接。 5.5 采样／保持器集成芯片 由图5.10可知，AD582是反馈型采样／保持 器，保持电容接在运放的输出端（脚8）与输入 端（脚6）之间。 根据“密勒效应”，这样的接法相当于 在A2的输入端接有电容 5.5 采样／保持器集成芯片 所以AD582外接较小的电容可获得 较高的采样速率： 当精度要求不太高（±0.1%）而速度要 求较高时，可选CH = 100pF，这时的捕 捉时间tAC≤6?s。 当精度要求较高（±0.01%）时，为减 小馈送的影响和减缓保持电压的下降， 应取CH = 1000pF 。 5.5 采样／保持器集成芯片 图5.10是增益为1，输出不反相的连接线路。 图5.11是输出不反相电路，电路增益可由外 接电阻来选择，增益 2. LF198 LF198也是反馈型采样／保持器，请大家自习。 第5章 采样／保持器 5.6 采样／保持器使用中应注意的问题 1. 采样／保持器选用时应注意的问题 捕捉时间、转换时间与采样周期的关系 在带有采样／保持器的数据采集系统中， 每次数据采集过程 采样 A／D转换 5.6 采样／保持器使用中应注意的问题 采样／保持器和A／D转换器各完成 一次动作所需时间之和应小于采样周期 TS。即 选用采样／保持器应注意的问题 ① tAC与规定误差范围有关。因此， tAC的 大小应与A／D转换器的精度配合： 5.6 采样／保持器使用中应注意的问题 8位A／D转换器的相对分辨率等于 与之相配的采样／保持器的误差带可取为 0.2%(±0.1%) AD582在CH=100pF时，tAC =6?s。 12位的A／D转换器，精度等于 2-12×100% = 0.024% 则应取采样／保持器的误差带为 0.01%(±0.005%)。 在CH = 1000pF时， tAC = 25?s。 5.6 采样／保持器使用中应注意的问题 ② 保持电压下降率对A／D转换器输入端 的电压稳定度的影响。 为了保证数据采集精度，应使保持 电压下降率为 5.6 采样／保持器使用中应注意的问题 当根据LSB定出 后，可按式 （5-3）校核