采樣時間為20US的中速采樣和保持電路功能及原理分析

電路的功能

所謂采樣和保持電路，就是以任意時間取出不斷變化的模擬信號，并將其電壓加以保持的電路，把該電路作為A-D變換器的前級，固定變換中的模擬電壓，取出瞬時值，這樣使用速度較低的A-D變換器，也能處理變化速度快的信號。此外使采樣信號與基準(zhǔn)相們同步，即可實現(xiàn)采樣同步檢波以低紋波整流超低頻信號。

電路工作原理

對于采樣和保持電路來說，最重要的問題是采樣電壓能否盡快地給電容器充電和保持信電壓不隨進(jìn)間而變。

電路加了模擬開關(guān)和存貯電荷用的電容器后，只要用單個脈沖充電即可達(dá)到目的。因為精度不高，所以這種電路只適用于要求高速、低分辨率的場合。

本電路是單片IC化的反饋式采樣和保持電路，適用于中速。用虛線框起的部分是IC的核心部件，采樣狀態(tài)開關(guān)閉合，保持電容器C1充電到與輸入電壓相等為止，這時OP放大A1的反相、同相輸入端電位相等，于是停止充電。由于形成反饋電路，可減少因開關(guān)通態(tài)電阻產(chǎn)生的誤差。

在保持狀態(tài)，開關(guān)斷開，C1的電荷被保持。但實際上會因漏電流或絕緣電阻的存在而有所下降。為了減少電壓下降，可加大C1的電容量，但這樣充電時間就會延長，采樣時間也加長，為兼顧兩者，必須選擇合適的參數(shù)，可以根據(jù)圖A的分辨率，若選用0.01UF的電容，采樣時間大約為20US。為了解決電壓下降問題，可按下述采樣時間，確定采樣周期內(nèi)電壓的下降量。假如采樣周期為1秒，根據(jù)圖B提供的曲線，在室溫條件下，C1=0.01UF時，電壓下降3.5MV。

輸入信號電平比較低時，誤差會增大，為了提高A-D變換器輸入信號的電平，可用可編程放大器作為前置放大級。

元件的選用

雖然電路的基本特性取決于IC，但也要注意保持電容器C1的選擇。絕緣電阻高的聚丙烯電容器最好，其次可選用苯乙烯或聚酯薄膜電容。實際上，由于印刷電路板線路布置不同，漏電流或絕緣電阻也會有差異，所以必須進(jìn)行屏蔽處理。