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4.6 传感器接口技术 4.6.1 传感器信号的采样/保持 对输入信号处于采样状态。能完成这种功能的器件叫采样/保持器。采样/保持器在保持阶段相当于一个“模拟信号存储器”。在模拟量输出通道,为使输出得到一个平滑的模拟信号,或对多通道进行分时控制时,也常使用采样/保持器。 1. 采样/保持器的原理 采样/保持器由存储电容C,模拟开关S等组成,如图4-42所示。 图4-42 采样/保持原理 2. 集成采样/保持器 集成采样／保持器的特点是： （1）采样速度快、精度高。 （2 下降速率慢。 下面以LF398为例,介绍集成采样／保持器的原理。图4-43为LF398的原理图。其内部由输入缓冲级、输出驱动级和控制电路三部分组成。 图4-43的原理图 主要技术指标有： （1） 工作电压： ±5～±18 。 （2） 采样时间： ≤10 。 （3） 可与TTL、PMOS、CMOS兼容。 （4） 当保持电容为0.01μF时,典型保持步长为0.5 mV （5） 低输入漂移,保持状态下输入特性不变。 （6） 在采样或保持状态时高电源抑制。 图 4-44 LF398的外引脚图 图4-45 LF398的典型应用图 4.6.2 多通道模拟信号输入 1.常用多路模拟开关集成电路 1）单端8通道  AD7501是单片集成的CMOS 8选1多路模拟开关,每次只选中8个输入端的一路与公共端接通,选通通道是根据输入地址编码而得到的。所有数字量输入均可用TTL或CMOS电路。图4-46为AD7501的外引脚图和原理图 图4-46 AD7501的外引脚原理图。 AD7501的主要参数有： (1) 导通电阻Ron的典型值为170（-10 V≤VS≤10 V）,导通电阻温漂为0.5％／,路间偏差为4％。 (2) 输入电容： 3 pF。 (3) 开关时间： ton=0.8 μstoff=0.8 μs。 (4) 极限电源电压： UDD＝+17 VUSS＝-17V。 2）单端16通道 AD7506为单端16选1多路模拟开关。 图4-47为AD7506的外引脚图和原理图。 图 4-47的外引脚图和原理图 (1) 导通电阻Ron＝300。导通电阻温漂为％／,路间偏差为4％。 开关时间：ton=0.8 μs, toff=0.8 μs。 (3) 极限电源电压： UDD＝＋17 VUSS＝-17V。 3）差动4通道 AD7502是差动4通道多路模拟开关。其外引脚和原理图如图4-48所示。 图4-48的外引脚图和原理图 2.多路模拟开关应用举例 在许多机电一体化产品中,都需要用到多路模拟量输入情况,此时可采用多路模拟开关来实现。 图4-49为利用AD7501组成的8路模拟量输入通道。 图4-49路输入 对于16路输入情况,可使用两片AD7501组合而成,见图4-50。 图 4-50 两片AD7501组成16路输入 3. 多路开关选用时的注意事项 （1） 对于传输信号电平较低的场合,可选用低压型多路模拟开关,这时必须在电路中有严格的抗干扰措施,一般情况下选用常用的高压型。 （2）对于要求传输精度高而信号变化慢的场合,如利用铂电阻测量缓变温度场,就可选用机械触点式开关。但在输入通道较多的场合,应考虑其体积问题。 （3）在切换速度要求高、路数多的情况下,宜选用多路模拟开关。在选用时应尽可能根据通道量选取单片模拟开关集成电路,因为在这种情况下每路特性参数可基本一致； 在使用多片组合时,也宜选用同一型号的芯片以尽可能使每个通道的特性一致。 （4）在选择多路模拟开关的速度时,要考虑到其后级采样保持电路和／D的速度,只需略大于它们的速度即可,不必一味追求高速。 （5）在使用高精度采样/保持A／D进行精密数据采集和测量时,需考虑模拟开关的传输精度问题,尤其需注意模拟开关漂移特性。因为如果性能稳定,即使开关导通电阻较大,也可采取补偿措施来消除影响；但如果阻值和漏电流等漂移很大,将会大大影响测量精度。