数据采集与处理5.ppt

5.1 概述 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 * 数据采集与处理 5.2 采样/保持器的工作原理 5.3 类型和主要性能参数 第5章 采样／保持器 5.4 采集速率与采样/保持器的关系 5.5 采样/保持器集成芯片 5.6 采样/保持器的使用 5.1 概述 第5章 采样／保持器 问题： 模拟信号进行 A／D 转换时，从启 动转换到转换结束输出数字量，需 要一定的转换时间，当输入信号频 率较高时，会造成很大的转换误差。 解决方法： 采用一种器件，在A／D转换时 保持住输入信号电平，在A／D 转换结束后跟踪输入信号的变化。 这种功能的器件就是采样／保持器。 第5章 采样／保持器 5.2 采样／保持器的工作原理 采样／保持器的一般结构形式如图5.1所示。 模拟信号 Ui K 驱动信号 A CH 模拟地 UO 图5.1 采样／保持器的一般结构形式 5.2 采样／保持器的工作原理 组成 模拟开关K 电容CH 缓冲放大器A 在t1时刻前，控制电路的驱 动信号为高电平时，模拟开 关K 闭合，模拟输入信号Ui 通过模拟开关加到电容CH 上，使得CH端电压UC 跟随 Ui 变化而变化。 在t1时刻，驱动信号为低电 平，模拟开关K断开，此时 电容CH 上的电压UC 保持 模拟开关断开瞬间的Ui 值 不变并等待A／D转换器转 换。 5.2 采样／保持器的工作原理 工作原理如下： t 控 制 信 号 t 模 拟 输 入 A t 采 样 输 出 跟踪 t1 A2 t2 A1 t3 保持 A3 t4 A 图5.2 采样／保持器工作原理 而在t2时刻，保持结束， 新一个跟踪时刻到 来， 此时驱动信号又为高电 平，模拟开关K 重新闭 合， CH 端电压UC 又跟 随Ui 变化而变 化； t3时刻，驱动信号为低 电平时，模拟开关K断开，......。 5.2 采样／保持器的工作原理 从以上讨论可知： 采样／保持器是一种用逻辑电平控 制其工作状态的器件。 5.2 采样／保持器的工作原理 它具有两个稳定的工作状态： 跟踪状态 在此期间它尽可能快地接收模拟输入 信号，并精确地跟踪模拟输入信号的变化， 一直到接到保持指令为止。 保持状态 对接收到保持指令前一瞬间的模拟输 入信号进行保持。 5.2 采样／保持器的工作原理 采样／保持器主