采样保持电路课件.ppt

1、第一节第一节 采样保持电路采样保持电路采样采样/保持电路：保持电路：l 具有采集某一瞬间的模拟输入信号，并保持其值的功能。具有采集某一瞬间的模拟输入信号，并保持其值的功能。l 在采样状态下：在采样状态下：电路的输出跟踪输入模拟信号。电路的输出跟踪输入模拟信号。l 在保持状态下：在保持状态下：电路的输出保持采样结束时刻的瞬时模拟输入信号，直至电路的输出保持采样结束时刻的瞬时模拟输入信号，直至进入下一次采样状态为止。进入下一次采样状态为止。l 一般应用：信号的采集，自动补偿直流放大器的失调和漂移。一般应用：信号的采集，自动补偿直流放大器的失调和漂移。瞬态变量的测量等。瞬态变量的测量等。基本组成：1

2、.模拟开关 2.存储电容 3.缓冲放大器6.2 采样保持电路6.2.1 基本原理 当当Uc=“1”时，时，S接通，接通，ui向向C充电，输出跟踪模拟输入充电，输出跟踪模拟输入信号变化信号变化采样阶段采样阶段(uo=uc=ui)。-+N1+-+N2+uiuoUcCSuc 当当Uc=“0”时，时，S断开，断开，uo保持保持S断开瞬间的输入信号值断开瞬间的输入信号值保持状态保持状态(uo保持保持uc值值)。采样定理：采样定理：采样频率采样频率fs 2 fmax 采样间隔采样间隔TsUUP1P1(夹断电压夹断电压)，开关，开关V V1 1断开断开，这时，这时V VD2D2反偏使反偏使V V的的U UG

3、SGS=OV=OV，开关，开关V V导通导通，从而使，从而使V V2 2也导通也导通，导通电阻分别为，导通电阻分别为R Ronon和和R Ron2on2，电路处于采样状态，等效电路如图。电路处于采样状态，等效电路如图。uo ui C V Uc VD1 VD2 V1 -+N2 -+N1 R1 C1 R3 R2 V2 二、采样保持实用电路二、采样保持实用电路l 当当Uc为高电平时：为高电平时：C uo -+N2 -+N1 ui C1 Ron2 Ron b)N1、N2和和R1构成负反馈电路，构成负反馈电路，N2用作跟随器，使用作跟随器，使uo=ui。由于主模拟开关由于主模拟开关V处于闭环回路中，所以

4、其导通电阻处于闭环回路中，所以其导通电阻Ron以及以及N2的失调和的失调和漂移对精度的影响均大大地削弱。可见电路有很高的采样精度。漂移对精度的影响均大大地削弱。可见电路有很高的采样精度。存储电容存储电容C和反馈校正电容和反馈校正电容C1都引入时间常数，限制了电路的工作速度。都引入时间常数，限制了电路的工作速度。等效电路如图。等效电路如图。二、采样保持实用电路二、采样保持实用电路l 当当Uc为低电平时：为低电平时：V和和V2截止，截止，V1导通，电路处于导通，电路处于保持状态保持状态，等效电路如图所，等效电路如图所示示 uo ui C V Uc VD1 VD2 V1 -+N2 -+N1 R1 C

5、1 R3 R2 V2 二、采样保持实用电路二、采样保持实用电路l 当当Uc为低电平时：为低电平时：C uo -+N2 -+N1 ui R1 C1 Ron1 等效电路等效电路 V1导通使导通使N1继续处于负反馈闭环状态，避免继续处于负反馈闭环状态，避免N1处于开环而进入深度饱处于开环而进入深度饱和状态，以缩短和状态，以缩短S/H电路从保持状态到采样状态的过渡时间。电路从保持状态到采样状态的过渡时间。由于由于V和和V2为对称管，两管的泄漏电流值相等，且反馈补偿电容为对称管，两管的泄漏电流值相等，且反馈补偿电容C1=C，因而开关管泄漏电流、因而开关管泄漏电流、N2的偏置电流将在的偏置电流将在C1、C

6、上产生数值相同的电压上产生数值相同的电压变化量，而且两电容电压的变化对输出电压变化量，而且两电容电压的变化对输出电压uo的影响刚好相反，互相抵的影响刚好相反，互相抵消，使输出电压基本不变。采用补偿电容措施，大约使保持精度提高一消，使输出电压基本不变。采用补偿电容措施，大约使保持精度提高一个数量级。个数量级。（3）高速）高速S/H电路电路l 用开环式采样用开环式采样/保持电路方案，选用高速元件，并通过扩增驱保持电路方案，选用高速元件，并通过扩增驱动电流来减小存储电容的充电时间。动电流来减小存储电容的充电时间。-+N1 -+N2 Uc uo C ui V1 R1 R2 V V2 VD1 VD2（3

7、）高速）高速S/H电路电路l 在采样期间，在采样期间，UcUc为正，为正，V V与与V2V2导通，导通，V1V1截止。截止。l V1V1的导通将使的导通将使V V和和C C置于置于N1N1的闭环回路中，的闭环回路中，C C上的电压将等于输入电压而不上的电压将等于输入电压而不受受V V的导通电阻的影响，另外，由于的导通电阻的影响，另外，由于N1N1反相端的偏置电流和反相端的偏置电流和V1V1的漏电流都的漏电流都很小，很小，l V2V2导通电阻的压降极小，故其影响可以略去不计，所以导通电阻的压降极小，故其影响可以略去不计，所以C C上的电压仍能非上的电压仍能非常精确地等于常精确地等于N1N1反相端

8、的电压。反相端的电压。l 但与图但与图6-1-106-1-10相比，由于相比，由于N2N2未在反馈回路中，虽然未在反馈回路中，虽然N2N2使电路工作速度得使电路工作速度得以提高，但它的漂移和共模误差在采样期间得不到校正，会使采样误差以提高，但它的漂移和共模误差在采样期间得不到校正，会使采样误差增大。增大。l 在保持期，在保持期，V V、V2V2截止。除了截止。除了V V外，外，V2V2也将产生漏电流。所以保持精度也也将产生漏电流。所以保持精度也比图比图6-1-106-1-10的差。的差。l 由此可见，这个电路的速度提高是靠牺牲精度换来的。由此可见，这个电路的速度提高是靠牺牲精度换来的。（4）集

9、成采样）集成采样-保持电路保持电路AD582&1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14?/#模拟量输入 状态 AD571 偏移调节 C+5V AD582 uo ui -+N1 -+N2 Uc S DG#（4）集成采样）集成采样-保持电路保持电路AD582l 两级运算放大器两级运算放大器N1N1和和N2N2，模拟开关，模拟开关S S，门控制电路，门控制电路DG DG l 应用时，引脚应用时，引脚3 3和和4 4之间外接之间外接1OOk1OOk电位器用以失调调零，电位器用以失调调零，l 引脚引脚6 6外接保持电容外接保持电容C C：0.001-0.01uf0.001-0.0

10、1uf，其大小与采样频率和精度有关引，其大小与采样频率和精度有关引脚脚1212输入控制信号输入控制信号UcUc。l 图中，图中，AD582AD582的采样的采样-保持输出信号送入保持输出信号送入A/DA/D转换器转换器AD571AD571的模拟量输入端，的模拟量输入端，AD571AD571的状态输出端与的状态输出端与AD582AD582的控制信号输入端相连接。的控制信号输入端相连接。A/DA/D转换器启动后，转换器启动后，状态输出端为低电平，控制状态输出端为低电平，控制AD582AD582内的开关内的开关S S断开，断开，AD582AD582处于保持状态，处于保持状态，当当A/DA/D转换器对模拟输入量的转换过程结束时，状态输出端立即变为高电转换器对模拟输入量的转换过程结束时，状态输出端立即变为高电平，使平，使AD582AD582内的开关内的开关S S闭合，使之又处于采样状态。闭合，使之又处于采样状态。