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在对模拟信号进行模数变换时，从启动变换到变换结束的数字量输出，需要一定的时间，即A/D转换器的孔径时间。当输入信号频率提高时，由于孔径时间的存在，会造成较大的转换误差；要防止这种误差的产生，必须在A/D转换开始时将信号电平保持住，而在A/D转换结束后又能跟踪输入信号的变化，即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，从上面分析也可知，采样/保持器在保持阶段相当于一个“模拟信号存储器”。 自动控制网www.eadianqi.com版权所有 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。 本文来自www.eadianqi.com 1、采样/保持器原理 本文来自www.eadianqi.com
采样/保持由存储电容C，模拟开关S等组成，如图1所示。当S接通时，输出信号跟踪输入信号，称采样阶段。当S断开时，电容C二端一直保持断开的电压，称保持阶段。由此构成一个简单采样/保持器。实际上为使采样/保持器具有足够的精度，一般在输入级和输出级均采用缓冲器，以减少信号源的输出阻抗，增加负载的输入阻抗。在电容选择时，使其大小适宜，以保证其时间常数适中，并选用漏泄小的电容。 本文来自www.eadianqi.com
自动控制网www.eadianqi.com版权所有 图1 采样/保持原理 自动控制网www.eadianqi.com版权所有 2、集成采样/保持器 自动控制网www.eadianqi.com版权所有 随着大规模集成电路技术的发展，目前已生产出多种集成采样／保持器，如可用于一般目的的AD582、AD583、LFl98系列等；用于高速场合的有HTS-0025，HTS-0010，HTC-0300等；用于高分辨率场合的SHAll44等。为了使用方便，有些采样／保持器的内部还设有保持电容，如AD389、AD585等。 自动控制网www.eadianqi.com版权所有
集成采样／保持器的特点是： 自动控制网www.eadianqi.com版权所有
（1）采样速度快、精度高，一般在2-2.5 s，即达到±0.01％～±0.003％精度； 自动控制网www.eadianqi.com版权所有 （2）下降速率慢，如AD585，AD348为0.5mV／ms，AD389为0.1 V／ms。 本文来自www.eadianqi.com 正因为集成采样／保持器有许多优点，因此得到了极为广泛的应用，下面以LF398为例，介绍集成采样／保持器的原理。 本文来自www.eadianqi.com 图2为LF398原理图。从图可知，其内部由输入缓冲级、输出驱动级和控制电路三部分组成。 自动控制网www.eadianqi.com版权所有
本文来自www.eadianqi.com 图2 LF398采样/保持器原理图 本文来自www.eadianqi.com 控制电路中A3主要起到比较器的作用；其中7脚为参考电压，当输入控制逻辑电平高于参考端电压时，A3输出一个低电平信号驱动开关K闭合，此时输入经A1后跟随输出到A2再由A2的输出端跟随输出，同时向保持电容（接6端）充电；而当控制端逻辑电平低于参考电压时，A3输出一个正电平信号使开关断开，以达到非采样时间内保持器仍保持原来输入的目的。因此，A1、A2是跟随器，其作用主要是对保持电容输入和输出端进行阻抗变换，以提高采样／保持器的性能。 本文来自www.eadianqi.com
与LF398结构相同的还有LFl98、LF298等，它们都是由场效应管构成，具有采样速度高、保持电压下降慢以及精度高等特点。当作为单一放大器时，其直流增益精度为0.002％，采样时间小于6μs时精度可达0.01％；输入偏置电压的调整只需在偏置端（2脚）调整即可，并且在不降低偏置电流的情况下，带宽允许1MHz，其主要技术指标有： 自动控制网www.eadianqi.com版权所有 （1）工作电压：±5～±18V； 本文来自www.eadianqi.com
（2）采样时间：≤10 自动控制网www.eadianqi.com版权所有 （3）可与TTL、PMOS、CMOS兼容； 本文来自www.eadianqi.com
（4）当保持电容为0.01 （5）低输入漂移，保持状态下输入特性不变； 自动控制网www.eadianqi.com版权所有 （6）在采样或保持状态时高电源抑制。 本文来自www.eadianqi.com
图3为其外引脚图，图4为典型应用图。在有些情况下，还可采取两级采样保持串联的方法，根据选用不同的保持电容，使前一级具有较高的采样速度而后一级保持电压下降速率慢。两级结合构成一个采样速度快而下降速度慢的高精度采样／保持电路，此时的采样总时间为两个采样／保持电路时间之和。 本文来自www.eadianqi.com
图3 LF398外引脚图 图4 LF398典型应用图 本文来自www.eadianqi.com |
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