采样保持电路原理(S-H)
正弦波相位采样电路
正弦波相位采样电路
正弦波相位采样电路是一种能够检测正弦波信号的相位信息的电路。
在采样过程中，通过将正弦波信号转换为相应的电平信号，并利用数字信号处理技术对采样数据进行处理，可以获得正弦波信号的相位信息。
下面是一个简单的正弦波相位采样电路的实现方案：
1.模拟-数字转换器（ADC）：将正弦波信号转换为数字信号，用于后续的数字信号处理。
2.采样保持电路（S/H）：用于在采样期间保持正弦波信号的幅度不变，以便于ADC进行准确的采样。
3.数字信号处理器（DSP）：用于对ADC输出的数字信号进行处理，包括滤波、频谱分析和相位检测等。
4.相位检测算法：用于从数字信号中提取相位信息。
可以采用多种算法，如互相关法、自相关法、基于FFT的算法等。
在具体实现时，需要根据实际情况选择合适的ADC、DSP和相位检测算法，并设计合适的采样保持电路，以保证采样的准确性和可靠性。
此外，还需要注意采样频率、采样点数等参数的选择，以满足实际应用的需求。
采样保持电路名词解释，采样保持器作用是什么？一文给你讲清楚
采样保持电路名词解释，采样保持器作用是什么？一文给你讲清楚主要是关于：采样保持名词解释、采样保持电路工作原理、采样保持电路功能、采样保持电路作用以及采样保持电路设计。
一、采样保持名词解释采样保持电路从模拟输入信号中提取样本并将它们保持特定时间段，然后输出输入信号的采样部分。
采样保持电路仅适用于对几微秒的输入信号进行采样。
采样保持电路由开关器件、电容和运算放大器组成。
电容是采样和保持电路的核心，因为它是保持采样输入信号并根据命令输入将其提供到输出端的电路。
采样电路主要用于模数转换器，以消除输入信号中的某些变化，这些变化可能会破坏转换过程。
最简单的采样保持电路原理图如下图所示。
最简单的采样保持电路•Vs：输出信号•C：电•S：作为开关工作的 MOS 晶体管•Va：输入信号二、采样保持电路典型的采样保持电路框图如下：采样保持电路框图一般施加的输入电压信号是连续变化的模拟信号。
提供命令输入来触发输入信号的采样和保持。
命令输入只不过是一个开/关信号，用于开始/停止输入信号的采样，一般是PWM。
采样和保持过程取决于命令输入。
当开关闭合时，信号被采样，当它打开时，电路保持输出信号。
开关的开/关状态由指令输入控制。
时钟脉冲激活开关(S)。
根据时钟脉冲，输入信号被采样或保持为最近采样的值。
当时钟脉冲为高电平时对输入信号进行采样，并在时钟脉冲为低电平时保留这些值。
该电路可以在两种模式下工作，这取决于采样和保持时钟信号的逻辑电平。
时钟切换的输入脉冲和电路的输出如下图所示。
开关时钟脉冲和电路输出三、采样保持电路功能及工作原理采样保持电路的工作原理可以通过其组件的工作原理来简单理解。
构建采样保持电路的主要部件包括一个 N 沟道增强型 MOSFET、一个电容和一个高精度运算放大器。
作为开关元件，使用了 N 沟道增强型 MOSFET。
输入电压通过其漏极端子给出，控制电压也通过其栅极端子给出。
当施加控制电压的+ve 脉冲时，MOSFET将处于激活状态。
继电保护第14章
U2
.
I1
R
U2
.
(a)
(b) 14-2 输入变换及电压形成回路原理图
(c)
电流、电压变换器
2、采样保持（S/H）电路和模拟 滤波器
（1）采样保持（S/H） 电路 采样保持电路的作用是 在一个极短的时间内测 量模拟输入量在该时刻 的瞬时值，并在模数转 换器进行转换的期间内 保持输出不变。把随时 间连续变化的电气量离 散化。 采样保持电路的工作原 理可用图14-3说明。
3．模拟量多路转换开关（MPX）
保护装置通常需要对多个模拟量同时采样，以准确得到各个 电气量之间的相位关系并且使相位关系经过采样后保持不变。 故硬件中对每个模拟量设置一套电压形成回路，ALF回路及S /H回路。但由于A/D转换器价格较贵，为了降低成本，采用 多路采样，通道共用一个A/D转换器。用多路转换开关实现 通道切换。常用的多路转换开关包括选择接通路数的二进制 译码电路和由它控制的各路电子开关。它们被集成在一个芯 片中。 图14-6为常用16路多路转换开关芯片AD7506内部电路组成框 图。它有A0-A3四个路数选择线以便由CPU通过并行接口芯片 或其它硬件电路给A0-A3赋以不同的二进制码，选通S1-S16 中中相应的一路电子开关。
图14-3采样保持电路工作原理
（2）模拟低通滤波器（ALF）
电力系统在发生故障时，故障瞬间的电压或电流里一 般含有各种高频分量，而目前微机保护原理大部分是 反映工频分量的，同时任何实际的变换器所能达到最 高采样频率总是有限的。 由奈奎斯特采样定理可知， 如果被采样信号为有限带宽的连续信号，其所含的最 高频率成分为fmax；则采样频率应不小于2fmax，原来 的模拟信号就可以完全恢复而不会畸变。否则将产生 频率混叠现象，使原来的信号波形发生畸变。
第1章 微机继电保护装置的硬件原理
第1章微机继电保护装置的硬件原理1.2 比较式数据采集系统微机保护装置中的数据采集系统按模数转换器的类型分为：采用逐次逼近式模数转换的比较式数据采集系统， 采用V∕F变换器（VFC）实现数据转换的压频转换式数据采集系统。
本节将介绍比较式数据采集系统1.2.1 电压形成回路要求–继电保护所使用的电压、电流都是来自于电压互感器（100伏、线间电压）和电流互感器（额定电流5安或1安，短路电流100安）–把100伏左右的电压变换为适合AD转换需要的正负2.5伏、正负5伏、正负10伏的电压；–把小于1安～100安的电流变换为适合AD转换需要的正负2.5伏、正负5伏、正负10伏的电压–隔离和屏蔽作用，以减小高压设备对微机保护装置的干扰。
为了保证电压或电流变换的准确性，通常在设计变换器时，应考虑满足以下原则：（1）电压变换器之间、电流变换器之间以及电压变换器与电流变换器之间的原副方相位移要一致。
（2）变换器的铁芯磁导率要选取适当，在整个工作范围内保持线性传变，输入小信号时不失真，输入大信号时不饱和。
（3）变换器本身的损耗要小，使变换器在传变过程中一次、二次侧电量的相角差尽可能的小。
在设计电流变换器应考虑以下几点：（1）优先保证在输出为最小工作电流时，对应A∕D变换的结果应具有足够的分辨能力；（2）保证在可能出现的最大短路电流条件下，电流变换器输出的电压不应使A∕D变换出现溢出，从而避免造成数字量紊乱；（3）适当选择电流变换器二次侧负载，使电流变换器在一次侧出现最大短路电流时不至于出现饱和现象。
1.无源低通滤波器在微机保护中常采用的一种二阶RC 滤波器如图1-3所示。
其传递函数为：iu ou RCCR图1-3 二阶RC 滤波器2)(311)()()(RCs RCs s U s U s H i o ++==图1－6 采样保持过程1.2.4 模拟量多路转换开关组成：包括选择接通路数的二进制译码电路和多路电子开关。
–二进制译码电路决定哪个电子开关接通——接入相应的待转换模拟量–多路电子开关起分断其它回路而仅仅接通待转换的哪一路模拟量作用常用的多路开关有8通道的AD7501、CD4501，16通道的AD7506等。
简述mos采样保持电路
简述mos采样保持电路英文回答：MOS Sampling and Hold Circuit.A MOS sampling and hold circuit (S/H) is an analog circuit that captures and holds a voltage signal at a specific point in time. It is commonly used in signal processing applications where a signal needs to be held constant for дальнейшая обработка.The basic operation of a MOS S/H circuit involves two main stages:1. Sampling: During the sampling phase, a switch (typically a MOSFET) is closed, connecting the input signal to a capacitor. The capacitor rapidly charges to the voltage level of the input signal.2. Holding: Once the sampling phase is complete, theswitch is opened, disconnecting the capacitor from the input signal. The capacitor retains the stored voltage, effectively "holding" the signal at that instant.中文回答：MOS采样保持电路。
MOS采样保持电路（S/H）是一种模拟电路，它可以在特定的时间点捕捉并保持电压信号。
微机继电保护装置的硬件原理
在非周期分量的作用下容易饱和，线性度较差，动态 范围也较小。
一般采用电流变换器将电流信号变换为电压信号
第一章 微型机保护的硬件原理
1－2 模拟量输入系统（数据采集系统）
Z 为模拟低通滤波器及A/D 输入端等回路构成的综合 阻抗，在工频信号条件下，该综合阻抗的数值可达 80KΩ 以上
在逻辑输入为高电平时 AS 闭合，此时，电路处于采样 状态。Ch 迅速充电或放电到usr(t)在采样时刻的电压值。 AS 的闭合时间应满足使Ch 有足够的充电或放电时间 即采样时间，显然希望采样时间越短越好。这里，应 用阻抗变换器I 的目的是，它在输入端呈现高阻抗，对 输入回路的影响很小；而输出阻抗很低，使充放电回 路的时间常数很小，保证Ch 上的电压能迅速跟踪到 usr(t)在采样时刻的瞬时值。
跟随器的输入阻抗很高（达1010Ω），输出阻抗很低 （最大6Ω），因而A1对输入信号usr来说是高阻，而在 采样状态时，对电容Ch 为低阻充放电，故可快速采样。 又由于A2 的缓冲和隔离作用，使电路有较好的保持性 能。
第一章 微型机保护的硬件原理
二、采样保持电路和模拟低通滤波器
（二）对采样保持电路的要求
阻抗变换器I 和Ⅱ可由运算放大器构成。
TC 称为采样脉冲宽度，TS 称为采样间隔（或称采样 周期）。
等间隔的采样脉冲由微型机控制内部的定时器产生。
第一章 微型机保护的硬件原理
二、采样保持电路和模拟低通滤波器
（二）对采样保持电路的要求
1）Ch 上电压按一定的精度（如误差小于0.1％）跟踪上 Usr 所需要的最小采样宽度Tc（或称为截获时间），对 快速变化的信号采样时，要求Tc 尽量短，以便可用很 窄的采样脉冲，这样才能更准确地反映某一时刻的Usr 值。
采样保持电路
采样保持电路
采样保持电路常用于输入信号变化较快或具有多路输入信号的数据采集系统中，也可用于其它一切要求对信号进行瞬时采样和存储的场合。
在A/D转换过程中，因为每次转换过程需要一定的时间，所以需要采样保持电路的配合，以便有一个稳定的采集量。
采样保持器的工作过程由外部控制信号来决定，工作过程分“采样”和“保持”两个周期。
“采样”就是要求输出信号能快速而准确地跟随信号的变化；而“保持” 则是在两次采样间隔时间内保持上一次采样结束时的状态。
采样保持电路工作原理图如上图所示，其主要由场效应管T，电容C、电阻R和运放组成。
工作原理：在采样过程中，控制信号L为高电平，场效应管相当于一个开关导通，输入电压迅速对电容C充电，此时充电电阻很小（近似为0），电容电压与输入电压ui相等，经过运放电压跟随器输出到输出端uo。
在保持过程中，L为低电平，场效应管关断，电容电荷没有放电回路（运放输入电阻为无穷大）。
因此输出电压uo就保持在场效应管关断时的输入电压值不变。
计算机控制系统—采样保持器
—计算机控制系统—
例如，一个12位的A/D转换器，孔径时间100μs，基
准电源为10.24V，量化误差为LSB/2所代表的电压信号，
即
1 10.24
U
ห้องสมุดไป่ตู้
1.25(mV)
2 212
则允许转换的正弦波模拟信号的最大频率为：
f max
U
U m 2t A/ D
1.25 103
5 2 100106
—计算机控制系统—
计算机控制生产现场的控制通道也有两个，即 模拟量输出通道及数字量输出通道。
计算机输出的控制信号是以数字形式给出的。 有的执行元件如连续调节阀要求提供模拟的电流或 电压，故应采用模拟量输出通道来实现；有的执行 元件如电磁开关只要求提供数字量（或开关量）， 故应采用数字量输出通道。
—计算机控制系统—
—计算机控制系统—
• 2.多路模拟量输入通道的结构 (1)多通道并联输入 多通道并联输入由若干个单路模拟 量输入通道组成。
• (2)多通道共用A/D转换器件形成 • 多路开关的作用是能按要求切换模拟量输入信号，确
保其中的某一路引入A/D转换器。
—计算机控制系统—
模拟量输入通道一般由信号处理器、多路转换器(多路 开关)、放大器、采样—保持器(S/H)和A／D转换器组成。
过程报警信号、操作人员请求信号等
对执行器进行控制，显示、记录等
对执行器进行控制，灯显示、报警显示等
5.1 模拟量输入通道
—计算机控制系统—
模拟量输入通道的任务是，把从控制对象检测 得到的模拟信号，变换成二进制数字信号，经接口 送入计算机。
2020/2/2
7
—计算机控制系统—
采样保持电路
➢ 在这种条件下，V1的漏电流大约减小两个数量级。
-E
V ui
R V1
∞
-
+
+N
uo
C
Uc
➢ 可见采用V1后能将V与存储电容C隔离， ➢ 一方面使V的漏电流不流经存储电容， ➢ 另一方面又有效地降低了V1的漏流，从而提高了存储电容的
保持精度。
二、采样保持实用电路
（2）电容校正方法 ➢ 应用补偿电容C1来减小开关漏电流及运算放大器偏
对采样保持电路的主要 要求：
基本原理
精度和速度，充电快、 放电慢
导通电阻、截止电 阻、延迟时间
∞
-
+Biblioteka ui+ N1
∞
-
S
+
+
C UC
为提高实际电路的精度 和速度，需同时从元件 和电路两方面着手解决。
uo
带宽，上升速 率、最大输出 电流和漂移
漏电流
输入阻抗、上升速 率、漂移
采样保持电路
基本原理
采样保持电路的主要性能指标： 捕捉时间：从发出采样指令的时刻起，到输出值达到
处于采样状态，等效电路如图。
Uc
R1
VD1
VD2 V2
C1
V1
∞
∞ -
R2
+
R3 V
-
+
+ N2
uo
ui
+ N1
C
二、采样保持实用电路
当Uc为高电平时：
Ron2
C1
等效电路如图。
∞
∞
-
-
Ron
+
uo
+
(完整)采样保持电路
采样-保持电路采样一保持（S/H ）电路具有采集某一瞬间的模拟输入信号，并根据需要保持并输出 所采集的电压数值的功能。
S / H 电路广泛应用于多路快速数据检测系统。
采样一保持电路基本工作原理及性能1、S/H 电路基本工作原理S/H 电路的原理电路、电路符号及波形如图所示。
S/H 电路的原理电路、电路符号及波形 电路中，SW 为模拟电子开关，其状态由逻辑控制信号vc 控制.CH 为保持电容，其两端电压即为S/H 电路输出电压vo.当控制信号vc 为高电平“1”时，模拟电子开关SW 闭合S/H 电路进入采样状态，输入信号vs （t ） 迅速对CH 充电，vo （t ）精确地跟踪输入信号；当vc 为低电平“0”时，SW 断开CH 立即停止充电S/H 电路进入保持状态，vo （t ）保持SW 断开瞬间的输入信号电压值不变。
理想采样一保持特性如图（c ） 所示，其数学表达式为5（力Qc = T”,采样期）v s （t D ）（玫=“0”,保持期）式中，to 为逻辑控制信号vc 从“1”变为“0”的时间。
实际的采样一保持电路，常需设置缓冲级把模拟开关SW/保持电容CH 与信号源及负载隔离开，以 提高采样一保持电路的性能.2、S/H 电路性能指标6）电路符号（。
）波弗S/H电路的主要性能指标有采样时间、断开时间；采样精度、保持精度等.（1）采样时间和断开时间S/H电路由保持状态变为采样状态，或由采样状态变为保持状态并不是瞬间完成，需要一定的时间。
从发出采样指令开始到输出信号达到所规定的误差范围内的数值为止，所需的时间称为采样时间（又称捕捉时间），一般为0。
1~10^$数量级。
从发出保持指令开始到模拟开关断开,输出稳定下来为止,所需的时间称为断开时间（又称孔径时间），一般为10〜150门$数量级.采样时间长，电路的跟踪特性差；断开时间长，电路的保持特性不好。
两者都限制了5 /H电路工作频率的提高，即限制了电路工作速度。
采样保持电路课程设计
采样保持电路课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解采样保持电路的基本原理和电路构成，掌握其工作过程。
2. 学生能够运用采样保持电路的相关理论知识，分析并计算电路参数。
3. 学生了解采样保持电路在模拟信号处理中的应用及其重要性。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识，设计简单的采样保持电路，并进行仿真实验。
2. 学生能够通过实验分析采样保持电路的性能，并提出优化方案。
3. 学生能够熟练使用相关仪器和软件进行电路测试和数据分析。
情感态度价值观目标：1. 学生培养对电子技术的兴趣，激发学习热情，增强实践操作的自信心。
2. 学生养成团队协作、沟通交流的良好习惯，提高解决问题的能力。
3. 学生认识到采样保持电路在科技发展中的重要作用，增强社会责任感和使命感。
课程性质分析：本课程为电子技术基础课程，通过理论教学和实验操作，使学生掌握采样保持电路的基本原理和应用。
学生特点分析：学生处于高中年级，具备一定的电子技术基础知识和实验操作能力，但需要进一步培养实践能力和创新思维。
教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，提高学生的动手能力，培养解决实际问题的能力。
在教学过程中，关注学生的个体差异，充分调动学生的积极性，引导他们主动参与课堂讨论和实验操作。
通过本课程的学习，使学生能够达到上述课程目标，为后续相关课程打下坚实基础。
二、教学内容1. 理论知识：- 采样保持电路的基本原理及其数学描述。
- 采样保持电路的电路构成和关键元件功能。
- 采样保持电路的工作过程和性能参数分析。
- 采样保持电路在模拟信号处理中的应用案例分析。
2. 实践操作：- 设计简单的采样保持电路，并进行仿真实验。
- 使用示波器、信号发生器等仪器进行电路测试。
- 分析实验数据，探讨采样保持电路性能的优化方法。
3. 教学大纲：- 第一课时：采样保持电路的基本原理及数学描述。
- 第二课时：采样保持电路的电路构成及关键元件功能。
- 第三课时：采样保持电路的工作过程及性能参数分析。
采样保持电路
采样保持电路基本知识1、采样保持电路原理采样保持电路能够跟踪或者保持输入模拟信号的电平值。
在理想状况下，当处于采样状态时，采样保持电路的输出信号跟随输入信号变化而变化；当处于保持状态时，采样保持电路的输出信号保持为接到保持命令的瞬间的输入信号电平值。
一个典型的采样保持电路模型如图1 所示。
图1 采样保持电路基本模型当电路处于采样状态时开关导通，这时电容充电，如果电容值很小，电容可以在很短的时间内完成充放电，这时，输出端输出信号跟随输入信号的变化而变化；当电路处于保持状态时开关断开，这是由于开关断开，以及集成运放的输入端呈高阻状态，电容放电缓慢，由于电容一端接由集成运放构成的信号跟随电路，所以输出信号基本保持为断开瞬间的信号电平值。
2、采样保持电路的主要技术指标采样保持电路有采样和保持两种工作状态，这两种工作状态对于电路的性能，整个A/D转换部分性能都有很大的影响。
在这两种不同的模式下，电路的特点也有一定的差别，下面根据采样保持电路两种不同的工作状态来分析其主要技术指标。
2.1采样状态下的主要技术指标偏移电压，是指在采样模式下，当输入端电压为零时，输出端的输出电压值。
为了保证A/D转化芯片能够准确地采样，偏移电压的值应当满足Vof<Vfs/2^(n+1)其中，Vof为偏移电压，Vfs为A/D 芯片的满量程电压，n 为A/D芯片的位数。
最大变化频率，是指在采样模式下，输出电压最高的变化频率。
这个频率值受到保持电容容值大小的影响，对系统的工作频率有一定的限制作用。
2.2保持状态下的主要技术指标降压速率，是指在保持模式下，输出端的输出电压值随输入时间变化的速率。
降压速率满足：dVc/dt = Ic/Ch其中，Vc为电容两端的电压值，Ic为流经电容的电流值，Ch为保持电容的容值。
馈通衰减量，是指在保持模式下，输入信号的电压值到经过采样保持电路后，在输出端输出时的减少量。
为了使A/D芯片能够准确地采样出信号，馈通衰减量小于A/D芯片的最低有效位LSB 的1/2。
采样保持电路图（五款采样保持电路设计原理图详解）
采样保持电路图（五款采样保持电路设计原理图详解）采样保持电路（采样/保持器）又称为采样保持放大器。
当对模拟信号进行A/D转换时，需要一定的转换时间，在这个转换时间内，模拟信号要保持基本不变，这样才能保证转换精度。
采样保持电路即为实现这种功能的电路。
采样保持电路能够跟踪或者保持输入模拟信号的电平值。
在理想状况下，当处于采样状态时，采样保持电路的输出信号跟随输入信号变化而变化；当处于保持状态时，采样保持电路的输出信号保持为接到保持命令的瞬间的输入信号电平值。
当电路处于采样状态时开关导通，这时电容充电，如果电容值很小，电容可以在很短的时间内完成充放电，这时，输出端输出信号跟随输入信号的变化而变化；当电路处于保持状态时开关断开，这是由于开关断开，以及集成运放的输入端呈高阻状态，电容放电缓慢，由于电容一端接由集成运放构成的信号跟随电路，所以输出信号基本保持为断开瞬间的信号电平值。
采样保持电路图设计（一）采样保持放大器SMP04用做多路输出选择器电路图如图所示为SMP04用做多路输出选择器，与解码器、D／A转换器构成的四路数字-模拟转换电路。
数字信号输入模数转换器DAC8228，输出产生5～10V模拟电压送副SMP04，地址输入通道解码器，不同的地址解码后分别控制四路开关，以分别输出四模拟信号。
采用DAC8228产生DAC电压输出可以使电路得以最大的简化。
为了将输出电压干扰减小到最小，在采样信号被确认之前，必须保证有5μs的最后电压建立时间。
每一个采样保持放大器必须在每一秒钟或更低时问刷新一次，以确保输出电压下降率不超过10mV或1／2LSB（最小有效位）。
采样保持电路图设计（二）如图所示为由SMP04与运放构成的增益为10的采样保持放大电路。
电路中将SMP04置于运放OP490的反馈回路中，当S非／H=0时，SMP04内部开关闭合，运放OP490的反馈回路接通，电路增益由运放本身及反馈电阻决定，图中增益设置为10，输出端输出放大后的采样电压。
3.4 采样保持电路解析
第三章 数据采集技术
采样保持电路
3.4.3 采样／保持器的类型和主要性能参数
1. 采样／保持器的类型
按结构分为两种类型：
串联型采样/保持器
UK A1 K + A2 UO
Ui
+
CH
模拟地
串联型采样／保持器的结构
A1和A2分别是输入和输出缓冲放大器，用以提高采样／保 持器的输入阻抗，减小输出阻抗，以便与信号源和负载连 接。
第三章 数据采集技术
采样保持电路
3.4.3 采样／保持器的类型和主要性能参 数
1. 采样／保持器的类型
按结构分为两种类型：
串联型采样/保持器 优点：结构简单。
缺点： 其失调电压为两个运放失调电 压之和，比较大，影响到采样 ／保持器的精度。 跟踪速度也较低。
第三章 数据采集技术
采样保持电路
电容CH对精度的影响：
如果电容值过大，则其时间常数大，当模拟信号频 率高时，由于电容充放电时间长，将会影响电容对 在选择电容时，容量大小要适宜，以保证其时间常 输入信号的跟踪特性，而且在跟踪的瞬间，电容两 数适中，并选用泄露小的电容。 端的电压会与输入信号电压有一定的误差。 另外，一般在输入端和输出端均采用缓冲器，以减 如果电容值过小，在保持状态时，由于电容漏电流 少信号源的输出阻抗，增加负载的输入阻抗。 的存在或者负载内阻太小的影响，会引起保持信号 电平的变化。
第三章 数据采集技术
采样保持电路
3.4.3 采样／保持器的类型和主要性能参数
1. 采样／保持器的类型
按结构分为两种类型：
串联型采样/保持器
UK A1 K + A2 UO
Ui
+
适用于高速流水线ADC中基于双采样技术的高性能采样-保持电路设计
适用于高速流水线ADC中基于双采样技术的高性能采样/保持电路设计1 引言随着现代电子技术迅猛发展，电子产业逐步形成了以数字为主的格局。
数字信号处理技术日渐成熟的同时，对模拟信号和数字信号的转换接口电路模数转换器（Analog-to-Digital Converter 简称ADC）的速度和精度方面的要求也越来越高。
ADC 的性能在整个信号处理系统中起到至关重要的作用，成为限制整个系统性能的瓶颈。
在整个ADC 系统中，前级采样保持电路（sample-and-hold circuit 简称S/H）的性能直接影响到后续电路对采样保持信号处理的正确性，从而影响整个系统的性能，因此对其速度和精度要求十分严格。
S/H 电路的精度很大程度上取决于运放的增益，S/H 电路的带宽则取决于运放的带宽，所以设计一个相对高增益、高带宽的运放是整个ADC 设计的关键，本文采用的是增益自举运放结构，可以在增益和带宽方面得到较好的效果。
此外，随着采样的速度和精度的不断提高，简单的CMOS 开关已经不能满足设计的需要，本文采用了栅压自举开关[2]，可以得到较好的采样精度和线性度。
针对运放的增益误差和开关电路误差所引起S/H 电路速度受限的问题，在整个S/H 电路结构方面采用了双采样技术[3]，使同一周期内的采样保持工作由原来的一次变为两次，整个S/H 电路的速度得到极大的提高。
2 运放的设计运放是S/H 电路中的核心模块。
CMOS 的运放主要包括四种常见结构：简单两级运算放大器、套筒式的共源共栅放大器、折叠式共源共栅放大器、增益自举运算放大器[4,5]。
比较四种结构的性能发现，套筒式共源共栅在速度、功耗和噪声方面具有优势，但是它的增益和输出摆幅有限，不适用于采样增益电路中。
折叠式共源共栅的速度较高，但其他四个性能参数一般，也不采用。
两级运放最大的缺点是速度提升较为困难。
增益自举运放在增益、带宽、速度等方面表现较好。
根据S/H 电路的设计要求，对运放的各参数的性能指标为：。
采样电路的工作原理
采样电路的工作原理采样电路是一种重要的电子电路，用于将连续信号转换为离散信号，以便进一步进行数字化处理。
它在许多领域中得到广泛应用，如通信系统、音频处理、医学仪器等。
采样电路主要由采样保持电路和模数转换器两部分组成。
采样保持电路负责将连续信号按照一定的时间间隔进行取样，并将取样值保持住。
模数转换器则负责将保持住的信号进行数字化处理，转换成数字信号。
采样保持电路的工作原理是通过开关和储存电容器来实现的。
当开关打开时，电容器充电，接收到的输入信号会逐渐提高，直到达到与输入信号相等的电压。
当开关关闭时，电容器上的电压被保持住，并通过后续的模数转换器进行处理。
采样的频率是一个关键参数，称为采样频率。
采样频率需要满足奈奎斯特采样定理（Nyquist采样定理）的要求，即采样频率要高于被采样信号最高频率的两倍。
这样才能充分还原原始信号，避免出现混叠失真。
在采样保持过程中，存在一个称为采样保持时间的参数，指的是采样电路在切换状态（打开或关闭）之间所需的时间。
采样保持时间越短，采样电路越能快速响应输入信号的变化，但过短的采样保持时间可能导致信号失真。
模数转换器是采样电路的另一个重要组成部分，它将保持住的采样信号转换为数字信号。
常见的模数转换器有两种，即逐次逼近型模数转换器和闪存型模数转换器。
逐次逼近型模数转换器是一种较为常见的模数转换器。
它采用递归比较技术，通过与已知参考电压进行比较，逐步逼近输入信号的电压值。
逐次逼近型模数转换器的转换速度较慢，但精度较高，可达到12-16位的分辨率。
闪存型模数转换器是一种速度较快的模数转换器。
它通过一组电压比较器和编码器来实现高速转换。
闪存型模数转换器的主要特点是转换速度快，但成本较高，适用于高速采样和较低精度的应用。
总体而言，采样电路的工作原理可以概括为按一定频率对输入信号进行取样，并通过保持电路将取样值保持住。
通过模数转换器将保持住的信号转换为数字信号，以便进行进一步的数字信号处理。
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采样保持电路原理(S/H)
采样保持电路(S/H)原理
A/D转换需要一定时间,在转换过程中,如果送给ADC的模拟量发生变化,则不能保证精度。
为此,在ADC前加入采样保持电路,如图8-30所示。
采样保持电路有两种工作状态：采样状态和保持状态。
采样状态：控制开关K闭合,输出跟随输入变化。
保持状态：
ADC1210是无三态输出锁存功能的A/D转换器,如图8-28所示,是12位逐次逼近式ADC,转换时间100微秒。
它的数据线不能与系统数据总线直接连接,必须通过两个具有三态锁存能力的74LS244接到数据总线上,如图8-29所示。
其中：
D11～D0：数据输出线。
数据结果为二进制反码。
输出有锁存, 但无三态功能à 接口电路中应加三态缓冲器（用74LS244）。
SC: 启动信号。
脉冲启动,要求SC的宽度等于时钟周期,用“与非门RS触发器”保证与时钟信号同步。
CC: 转换结束信号。
低电平有效,它一直持续到下次启动转换为止。
.ADC570概述。