采样保持电路设计研究
采样保持电路
一、采样保持电路结构的选择常见的采样保持结构有以下两种：图1、电荷传输型采样保持电路图2、电容翻转型采样保持电路图3、图1，图2所用的时钟信号工作原理：一、电荷传输型采样保持电路首先Φ1、Φ1’为高电平，采样电容CS 对输入信号进行采样，然后Φ1’比Φ1提前0.4ns 进入下降沿，此时x 点为高阻状态，故当Φ1变为低电平，即ks1开关关断时，x 点不再导通，即抑制了开关ks1的电荷注入效应。
当Φ2为高电平的时候，Φ1、Φ1’此时为低电平，电路进入保持状体。
CS 上的差分电荷就传到了Cf 上，此时差分输出电压即为差分输入电压（CS=Cf ）。
二、电容翻转型采样保持电路首先Φ1、Φ1’为高电平，采样电容CS 对输入信号进行采样，然后Φ1’比Φ1提前0.4ns 进入下降沿，此时x 点为高阻状态，故当Φ1变为低电平，即ks1开关关断时，x 点不再导通，即抑制了开关ks1的电荷注入效应。
当Φ2为高定平时，采样电容C 的左端接放大器的输出端，因为输出共模电平等于输入共模电平，所以采样保持电路的输出等于采样保持电路的输入。
对两种结构进行对比。
1、 所需放大器的带宽。
为简化分析我们将其简化为单极点系统，则放大器的传输函数为：()1A A S sω=+ (1)式中：A 表示低频增益，0ω为3dB 带宽。
将放大器接成闭环后，其闭环传输函数为：00/(1/)/(1)()1/(1)11/A s A fA Ac S Af s fA s ωωω++==++++ （2） 其中f 为反馈系数。
则该闭环系统的时间常数为： τ=01/fA ω= 1/n f ω (3) 其中n ω为运放的单位增益带宽对于单位阶跃输入信号，闭环系统输出阶跃响应为： Vout （t ）= /1(1)()t e u t f-τ- （4）同样我们要求输出的误差必须小于1/2LSB ，得/t e -τ<112N + (5)从（3）、（5）我们可得11ln 2N n pft ω+>（6） 其中p t 为信号建立时间，大约为3/8T 。
一种高精度、低功耗采样保持电路的设计
目录1 引言 02 采样保持电路基本理论分析及主要设计考虑1基本采样保持电路的分析1采样保持电路的性能指标1采样保持电路结构分析及选择1采样保持的基本结构1电荷重分配式采样保持电路2电容翻转式采样保持电路33 采样保持电路的设计与实现4采样保持电路的整体结构4采样保持运算放大器的设计6运算放大器的性能参数6几种运放的结构比较7采样保持放大器的设计与仿真7偏置电路的设计10开关电容的选取11采样开关的设计12MOS开关简介 12MOS开关非理想因素的分析12栅压自举开关12时钟产生电路的设计13采样保持电路总体仿真164 采样保持模块版图实现17版图设计基本原则17采样保持电路版图实现18整体设计布局18元器件版图设计18各个模块的版图设计19整体版图设计215总结22谢辞错误!未定义书签。
参考文献23附录1 241 引言近几年微电子技术发展十分迅速，数字信号技术已经十分广泛，在生产生活中变得越来越重要，很多模拟电路在数字领域也变得能够实现[1]。
模数转换器（ADC）是数字信号和模拟信号的接口，已近成为各种数字系统中必不可少的一个模块，它对整个数字系统有着十分巨大的作用。
模数转换电路的发展趋势是高分辨率、高转换速率、低功耗方向发展；采样保持电路，它与模数转换器有着相同的发展方向。
低电压、高速、高精度的采样保持电路一直是一个设计难点，也是一个研究热点。
研究主要从采样模式和保持模式两方面进行，采样模式包括栅压自举开关电路，MOS 管电荷注入效应，时钟馈通效应，开关导通电阻的非线性和噪声；保持模式主要对运放的建立过程的研究。
本设计讨论的就是模数转换器的一个最前端的模块——采样保持电路。
采样保持电路（sample hold devices)简称S/H，它是用在模拟/数字转换系统中的一种电路[2]。
作用是采集模拟输入电压在某一时刻的瞬时值，并在模数转换器进行转换期间保持输出电压不变，以供模数转换。
模数转换需要一定时间，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。
基于0.18μm CMOS工艺的高速以及高精度采样保持电路设计的开题报告
基于0.18μm CMOS工艺的高速以及高精度采样保
持电路设计的开题报告
1.背景
在现代电子系统中，采样保持（Sample and Hold）电路是一个基本的电路模块。
采样保持电路通常用于信号的模拟-数字转换器（ADC）输入阶段，其作用是将模拟信号转换成数字信号。
采样保持电路可以在采样时将模拟信号锁定在特定的时间点并保持其电平，然后将信号电平转换成数字信号，以进一步进行数字信号处理。
采样保持电路的性能对于ADC转换器的整体性能至关重要。
因此，设计高速以及高精度采样保持电路是电子工程领域的一个重要研究课题。
2.研究内容
本项目基于0.18μm CMOS工艺，旨在设计高速以及高精度采样保持电路。
研究内容主要包括以下方面：
（1）研究不同类型采样保持电路的原理和特点，分析其优缺点。
（2）设计基于CMOS工艺的高速采样保持电路。
采用低阻抗传输门和复合输送栅（Composite Transconductance Amplifier）构建的电路，以提高采样速度。
（3）设计基于CMOS工艺的高精度采样保持电路。
采用带负反馈的Sample and Hold电路来提供更高的采样保持精度。
（4）在HSpice仿真平台上对设计的电路进行仿真和验证，分析优化效果。
3.研究意义
设计高速以及高精度采样保持电路，对提高ADC转换器的性能、减小系统误差具有重要的意义。
本项目将通过研究不同类型采样保持电路
的特点并设计高速以及高精度采样保持电路，为ADC转换器的进一步发展提供技术支持。
adc采样控制电路设计实验总结
ADC采样控制电路设计实验总结
本次实验主要是设计一个ADC采样控制电路，通过该电路可以实现对模拟信号的采样和控制。
在实验过程中，我学到了很多关于ADC采样控制电路的知识和技巧。
首先，我了解了ADC的工作原理。
ADC是将模拟信号转换为数字信号的一种电路。
它通常由一个采样保持电路、一个量化器和一个编码器组成。
采样保持电路用于在特定的时刻对模拟信号进行采样，并将其保持在一个稳定的状态。
量化器将采样到的信号转换为离散的数字值，而编码器则将数字值转换为二进制码。
其次，我学习了如何设计和实现一个ADC采样控制电路。
在实验中，我使用了一个运算放大器和一个多路选择器来实现采样保持电路。
运算放大器用于放大输入信号，并将其输出连接到多路选择器的输入端。
多路选择器根据控制信号选择不同的输入信号，并将其输出连接到量化器和编码器。
在实验中，我还学习了如何选择合适的元件和参数来实现ADC采样控制电路。
例如，我需要选择一个合适的运算放大器来放大输入信号，并选择一个合适的多路选择器来实现采样保持功能。
此外，我还需要选择合适的量化器和编码器来实现数字信号的转换和输出。
最后，我进行了实验验证，并对实验结果进行了分析和总结。
通过实验，我发现ADC采样控制电路可以准确地对模拟信号进行采样和控制，并将采样到的信号转换为数字信号。
同时，我也发现了一些实验中的问题和不足之处，例如电路的稳定性和精度等方面还需要进一步改进和优化。
一种用于流水线ADC采样保持电路的设计
Ｋｅ ｒ ｓ：ｓ ｍｐ ｅ ｈ ｌ ｉｃ ｉ；ｆ ｌ － ｆｅ ｅ ｃ ｔｕ ｔ ｒ ｙ ｗｏ ｄ ａ ｌ — ｏ ｄ ｃｒ ｕ ｔ ｕｌ ｄｉ ｒ ｎ ｅ ｓｒ ｃ ｕ ｅ；ｇ ｔ —ｏ ｔｇ ｏ ｔｔａ ｐｅ ｗｉｃ ｙ ｆ ａ ｅ ｖ ｌａ ｅ ｂ ｏ ｓｒｐ ｄ ｓ ｔｈ
ＭＨ ， ｈ ｉ ａ ￣ ｑ ｅｃ ｆ１ＭＨ ，ｈ ｕｐ ｔ ｉ ａ ｓｕｉ ｓ ｒｅｄｎ ｍ ｃｒｎｅ（ Ｆ Ｒ）ｏ ７ ． Ｂ ｏ ｅ ｚ ｔｅｓ ｎ ｌ ｅｕ ｎ ｙｏ ｇ ｚ ｔｅｏ ｔ ｇ ｌ ｐ ｒ ｕ－ ｅ ｙ ａ ｉ ａ ｇ Ｓ Ｄ ｕ ｓｎ ｏ ｆ ｆ ３ ４ ｄ ．Ｐ ｗ ｒ
为 １ Ｈ ， ０Ｍ ｚ 输入信号频率为 １ＭＨ 时 ， 出信号无杂散动态范 围（ Ｆ Ｒ） ７ ． Ｂ 功耗 约为 ２ ｗ。 ｚ 输 Ｓ Ｄ 为 ３４ｄ ， ０ｍ
关键 词 ： 采样保持 电路 ； 全差分结构 ； 自举开关 栅压
中图分类 号 ： Ｎ ３ Ｔ ４２
文 献标识 码 ： Ａ
Ｌ ｅ ｇ，ＨＵ ＩＦ ｎ ＡＮＧ ｈｉｈ ｎ ，Ｌ Ｎ ｉ Ｓ ｚｅ Ｉ Ｗｅ
（ ｅ ａｏａｏ ＫｙＬ ｂｒｔｙｏ ｃｏｅ ｃｏ ｉ Ｉｔ ｒｔ ｉ ｕｔ， ｕｈ ｕＵ ｉ ｒｔ，Ｆ ｚｏ ５０ ２， ｈｎ ｒ ｆＭｉ —ｌ ｔ ｎｃ ｎｅ ａｅ Ｃｒ ｉ Ｆ ｚｏ ｎｖ ｓｙ ｕｈｕ３ ００ Ｃ ｉ ｒ ｅｒ ｇ ｄ ｃ ｓ ｅｉ ａ）
文章 编号 ：０ ５— ４ ０ ２ １ ） ２— １ ０— ４ １ ０ ９ ９ （０ ０ ０ ０ ７ ０
ＥＥＡ ＣＣ ：１ ０ ２０
一
种 用 于 流 水 线 Ａ Ｃ采 样 保 持 电路 的 设 计 Ｄ
0.13um CMOS流水线型ADC采样保持电路设计的开题报告
0.13um CMOS流水线型ADC采样保持电路设计的开题报告摘要：本文详细阐述0.13um CMOS流水线型ADC采样保持电路的设计过程。
首先，对该电路的原理和常见设计方案进行了介绍，并分析了其主要优点和不足之处。
接着，我们设计了一种基于CMOS技术的电路方案，并对其进行了仿真和性能测试。
最终，通过实验结果，证明了该设计方案的可行性和优越性。
关键词：ADC、流水线、采样保持、CMOS1. 研究背景与意义ADC（模数转换器）是将模拟信号转换为数字信号的重要设备，广泛应用于通信、电力、环境监测等领域。
在现代高速数字通信中，高速、高精度的ADC已经成为必不可少的部分。
流水线型ADC是各类ADC中性能最好、速度最快、成本最低的一种。
它具有较高的采样速度和较低的噪声性能，被广泛应用于高速数字通信系统中。
采样保持电路是流水线型ADC中的一个重要组成部分，其主要功能是在ADC采样过程中对输入信号进行采样和保持。
因此，设计一种高性能、低功耗、基于CMOS技术的流水线型ADC采样保持电路，具有重要的现实意义。
2. 研究内容2.1 流水线型ADC原理及常见设计方案流水线型ADC采用逐级转换的方式，将模拟信号经过多个级别的转换，最终转换为数字信号。
其基本结构如下图所示：[image]常见的流水线型ADC采样保持电路有：单级采样保持电路、多级采样保持电路和分立滞后电容采样保持电路等。
这些电路各有优缺点，根据实际需求进行选择。
2.2 电路设计本设计采用多级采样保持电路的方案，其主要组成部分有精密采样电容、自适应开关电容和运放等。
2.3 仿真及性能测试通过电路仿真和性能测试，对设计方案进行验证和评估，分析其优点和不足之处。
3. 研究成果本研究设计了一种基于CMOS技术的流水线型ADC采样保持电路方案，并通过电路仿真和性能测试，验证了其可行性和优越性。
该方案具有以下优点：（1）采样精度高，大大提高了ADC的分辨率和信噪比。
采样保持电路设计与制作
采样保持电路设计与制作报告内容：1、设计目标：设计总的采样保持电路，对输入信息进行采样。
2、设计方案及电路：（1）设计正弦波信号发生电路；给出理论频率。
设计了正弦信号作为输入信号，其电路图如下： 其理论频率为：Hz 5.32110×0.033×15×3.1416×21πRC 21f 3-1=== 仿真波形如下图（2）设计方波信号发生电路；给出理论频率。
本实验方波采用了在正弦波的基础上加上个过零比较器来产生，其设计的电路图如下：频率的计算同以上：Hz 3.338610×47000×3.1416×21πRC 21f 9-2===仿真的波形如下图：（3）设计总的采样保持电路。
总的采样保持电路如下，仿真的波形如上：（S开关所用的CD4051芯片在仿真中用场效应管代替）另外需提供：示波器1台、直流电源±12V。
4、制作采样保持电路的实物照片5、制作结果：给出示波器显示的结果（照片）和频率； 正弦波：实验所得到的正弦波频率Hz 67.359f ’1=（理论计算Hz 5.321f 1=） 方波频率Hz 86.3301f ’2=（理论计算Hz 3.3386f 2=） 实验产生的误差可能是：电阻和电容的数值与理论值存在差距；导线连接时接触问题等；方波：采样保持及方波：6、心得体会。
本次实验总的进程比较顺利，没有损坏任何实验器件，这主要是得益于模拟软件的仿真。
首先在模拟软件上设置正弦波和方波，通过调整不同的阻值和电容值来实现对电路频率的控制，模拟出比较理想的波形之后，再进行实物的连接，这样既能方便的调整电路，大大减少实验时间，又能最大程度的避免实验时对器件的损坏。
通过本次实验，我认识到一个小小的道理：做实验时一定要细心，仔细连接和检查电路，才能顺利地取得成功，欲速则不达！。
采样保持电路
一、采样保持电路的引入在A/D转换期间，为了使输入信号不变，保持在开始转换时的值，通常要采用一个采样保持电路。
对于MCS-96单片机的A/D转换器，启动转换实际上是把采样开关接通，进行采样，过一段时间后，开关断开，采样电路进入保持模式，才是A/D真正开始转换二、采样保持电路的原理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，如图下所示。
采样保持电路有两种工作状态：采样状态和保持状态。
1、采样状态：控制开关K闭合，输出跟随输入变化。
2、保持状态：控制开关K断开，由保持电容C维持该电路的输出不变。
运算放大器A2：典型的跟随器接法。
输入阻抗：高阻。
保持状态（K分）下Ch放电小，保持电压不变。
输出阻抗：小。
采样保持电路的负载能力大。
运算放大器A1：K闭合时为跟随器。
（不关心K断开的情况）。
输入阻抗：高阻。
对输入信号的负载能力要求小。
输出阻抗：小。
采样状态时，Ch上的电压快速跟随输入变化。
控制开关K：由接口电路控制。
三、采样采样脉冲的频率由下图可知,采样脉冲的频率ｆｓ(ｆｓ=1/Tｓ)越高,采样越密,采样值越多,采样信号的包络线越接近输入信号的波形.假设输入信号的最高频率为ｆｍ,则根据采样定理知:当采样频率ｆｓ＞2ｆｍ时,采样信号可正确反映输入信号。
通常对直流或缓变低频信号进行采样时可不用采样保持电路。
三、加入S/H后模／数转换控制过程加入S/H后，整个模/数转换过程如下图所示。
1、CPU经接口电路使K闭合（启动采样）。
2、CPU经接口电路使K断开（保持）。
（*）3、CPU向ADC发出启动转换信号（转换或称量化）。
（*）4、查询A/D转换完成否，或使用中断方式。
5、读取转换后的数字。
6、在实际硬件设计中，一般第②、③步设计为用一条指令完成。
四、多路转换模拟开关1、原理由于计算机在任一时刻只能接收一路模拟量信号的采集输入，当有多路模拟量信号时需通过模拟转换开关，按一定顺序选取其中一路进行采集。
流水线ADC中采样保持电路的研究与设计的开题报告
流水线ADC中采样保持电路的研究与设计的开题报告一、选题背景及意义随着电子技术的不断发展，高精度、高速度的ADC（模数转换器）在现代工业控制、通信、医疗等领域得到了广泛的应用。
其中，流水线ADC作为一种高速的ADC，由于其高速率和低功率消耗的特点，已成为各个领域的首选。
流水线ADC中采样保持电路是其中的关键电路之一，其作用是将模拟输入信号样本保持在一段时间内，以便进行后续的快速A/D转换。
采样保持电路设计的好坏不仅直接影响流水线ADC的转换精度和速度，还会对整个系统的功耗、噪声等方面产生重要的影响，因此本研究的意义在于对采样保持电路进行深入研究，提高采样保持电路的性能，从而推动流水线ADC的高速、高精度发展。
二、研究内容及方法本研究将通过对采样保持电路的基本原理和特点进行详细研究，并基于此设计出一种性能更加优异的采样保持电路。
具体实施步骤如下：1. 详细阐述采样保持电路的基本原理和特点，包括采样保持时间、保持电容、限幅电路等方面。
2. 分析目前常用的采样保持电路中存在的问题，如不准确的采样时间、噪声、非线性等，发掘其产生的原因。
3. 提出改进方案，包括采用更精确的采样信号、优化采样保持时间、增加抗噪声能力等；并对方案的可行性进行实验验证。
4. 综合评估改进后的采样保持电路的性能指标，包括采样精度、噪声、响应时间、功耗等，与不同型号的流水线ADC进行对比，并对实验结果进行分析和总结。
本研究所采用的方法主要是文献综述和实验研究，通过对相关文献的深入研究和实验验证，提出采样保持电路的改进方案，并验证其可行性和效果。
三、预期成果及意义本研究的预期成果包括：1. 对流水线ADC中采样保持电路的特点进行了深入研究，提出了改进方案。
2. 实现了改进后的采样保持电路，并与常见的流水线ADC进行对比验证，验证了改进方案的可行性和有效性。
3. 综合分析了改进后的采样保持电路的性能指标，包括采样精度、噪声、响应时间、功耗等方面，并对实验结果进行了分析和总结。
高性能CMOS采样保持电路的设计
复杂 的共 模 反 馈 电路 （ ＭＦ ） Ｃ Ｂ ，因而 可 以降低 功 耗 ．并 免去外 加 共模 反馈 电路 对 整个 运算 放 大器
速度 的影 响 。图 １ 示 是 增益 自举 运 算 放大 器 的 所 电路结 构 。 摆 率 Ｓｅ ａｅ ｆＲ ｌ Ｒ ｔ Ｓ ）是 每个 时钟 周 期 所 允 许 ｗ 的扰 动 时间 。通 常 ，采 样 保持 电路 中对 运算 放 大 器 的建 立 时 间要 求 大 约 为 时钟 周期 的 １８ 即要 １，
来 实现 的 。 由于ＭＯ 开关 固有 的 电荷 注 人 与时 钟 Ｓ 馈 通 效应 ，采 样／ 持 电路 一 般 难 以 得 到 理 想 的 保 情 况 。尽 管 已 经 提 出 了许 多 技 术 和 电路 结 构 ［ １ ］ ， 但 是 电荷 注 人和 时钟 馈通 效应 所 导致 的非线 性 对
样， 保持 电路就 显得 尤 为重要 。
一
般 的采样 保 持 电路 都 是 采用 开关 电容 电路
益 ．但 是 带宽却 很 小 ，这样 就很 容 易导 致较 慢 的
反应 速 度 。所 以本 文采用 折 叠式 共源 共栅 增 益 自 举运 算 放大 器 。这种 放 大器 既有 较大 的增益 ，又 能满 足 速度 要求 ，同时 ，折 叠式 共源 共栅 电路 还 可 以接 成跟 随器 的形 式 。 由于该 电路 不需 要 外接
４０ ６ ； 实验 室 ． 重 庆 ．
３ 中国 电子 科技 集 团公 司 第二 十四研 究所 ，重庆 ．
４０ ６） ０ ０ ０
摘
要 ：给 出了一 种适 合 于高速模 数 转换 器 （ Ｄ ｓ 高性 能采样， Ａ Ｃ ）的 保持 电路 的设计 方 法 ，该
基于CMOS工艺流水线型模数转换器采样保持电路设计
文 章 编 号 ： ６ ３ ２ ４ （０ ７ ０ — ０ １ ０ １ ７ — ３ ０ ２ ０ ）４ ０ ７ — ４
基 于 Ｃ Ｓ工艺流水线型模数转 换器 ＭＯ 采样 保 持 电路设 计
季红 兵
（ 通大学 ， 苏 南通 南 江 ２６ １） ２ ０ ９
摘
要 ： 样 保 持 电路 作 为 流 水 线模 数 转 换 器 中 的 重要 单 元 一 直 是 高速 高 分 辨 率 模 数 转 换 器研 究设 计 者 十 分 关 注 采
Ｊ ｎ － ｉ ｇ Ｉ Ｈｏ ｇ ｂ ｎ
（ ｎｏ ｇＵｎｖ ｒｉ ， ｎ ｎ ２ ０ ９ ｈｎ ） Ｎａ ｔｎ ｉｅ ｓｙ Ｎａ ｔ ｇ２ ６ １ ， ｉａ ｔ ｏ Ｃ Ａｂ ｔａ ｔ Ａ ｍ ｌ— ｎ － ｏｄ （ ／ ｓ ｃ： ｓ ｐｅ ａ ｄ ｈ ｌ Ｓ Ｈ） ｉ ｕｔ ｓ ｈ ｅ ａ ｆ ｅａ ａ ｇ ｔ － ｉｉ ｌ Ａ Ｄ）ｃ ｎ ｅｔ ｗ ｙ ｔ ａ ｔ ｒ ａ ｃｒ ｉ ａ ｅｋ ｙ ｐ ｒ ｏ ｎ ｌ －ｏ － ｇｔ （ ／ ｃ ｔ ｔ ｔ ｈ ｏ ｄ ａ ｏ ｖ ｒ ｒａ ａ ｓ ｔ ｃ ｅ ｌ ａｒ ｓ
ｈ ｅ ｅ ｒ ｈ ｒ ａ ｅ ｉｎ ｒ ｏ Ｄ ｏ ｖ ｎｅ ． ｉ ａ ｅ ｎ ｒ ｕ ｅ ｅ ｉ ｔ ｅ ｒ ｓ ａ ｃ ｅ ｄ ｄ ｓｇ ｅ ｆ Ａ／ ｃ ｎ ｅ ｒ Ｔｈ ｓ ｐ ｐ ｒ ｉ ｔ ｄ ｃ ｓ ｔ ｅ ｄ ｓ ｎ ａ ｄ ｓｍｕ ａｉ ｎ ｏ ｅ Ｓ Ｈ ｄ ＯＴ ｎ ｏ ｈ ｇ ｎ ｉ ｌ ｔ ｆ ｔ ／ ａ Ａ ｏ ｈ ｎ ｃ ｒ ｕ ｔｂ ｓ ｄ ｏ ｉｃ ｉ ａ ｅ ｎ ＣＭ ＯＳ ０ ６ ｍ ｅ ｈ ｉｕ ．Ｔ ｅ ｓ ｐ ｅ ａ ｄ ｈ ｌ ｉ ｕ ｔｉ ｍｐ ｏ ｅ ｙ ｔ ｅ ｃ ｐ ｃ ｔｎ ｅ ｂ ｔ ｍ ｌ ｔ ． ｕ ｔｃ ｎ ｑ ｅ ｈ ａ ｌ ｍ ｎ ｏｄ ｃｒ ｉ ｓｅ ｌｙ ｄ ｂ ａ ａ ｉ ｃ ｏｔ ｃ ｈ ａ ｏ ｐ ａｅ
采样保持电路报告
电工电子（2）三级项目采样保持电路年级；13级机电姓名：萧裕辉学号：2013124081 指导老师：吴福培1、电路方案设计1、设计方案及电路：(1)正弦波信号发生电路仿真结果：1.015kHz实验实际频率：123Hz(2)方波信号发生电路理论频率：1kHz仿真结果:1.01kHzg（3）设计总的采样保持电路。
2、元件参数计算及选择依据本来的电路是按照峰峰值3V，还有规定的频率段设计。
后来在助教老师要求下调整，要求方波频率是正弦波的十倍左右，改变了很多dian阻R、电容C，X批次较晚，实验材料都烧得七七八八，没有进行实验元件规格数目电阻各种组合电容稳压二极管 2芯片 lm324 2导线面包版 13、软件仿真仿真方波（1.01KHz）：仿真正弦波（101.48Hz）：仿真采样：4、观察所得误差分析误差来源：（1）仿真元件参数与标示值存在一定误差；（2）温度，连接通电发热，可能会使电阻温度升高导致其实际参数发生变化；（3）电压电流等对运算放大器的放大倍数有影响；（4）串并联组合使用的大量电阻，会比原来一块的电阻有更大误差。
5、心得体会。
（1）项目前的准备很重要，对采样电路的链接方法，运算放大器和电子开关的引脚图有一定的知识了解。
（2）细心和小心，我在去请教师兄仿真过程，看见部分同学使用电阻、电容等元件时动作比较粗鲁，导致元件的损坏量不断增多，用过或者选过不合适的元件随手就丢一个盒子里，没有归类放回，给后面做实验的同学留下很大的麻烦。
（3）理论和实践的差距很大。
以前学电子电工课程，都没有像这个三级项目一样学到如此多实际有用的东西。
比如面包板、电容、电阻和芯片，在项目以前都只是在书本上了解，实际上根本不知道是什么东西。
三级项目的到来，迫使我们更加进一步去学习和使用，有了更深入的了解。
任务书2采样保持
4
开关电容电路模块搭建、参数计算
第5周
5
自举开关电路模块搭建、参数计算
第6-7周
6
时钟电路电路模块搭建、参数计算周
8
整体电路版图设计
第10周
9
毕业实习
第11周
10
采样保持电路版图与电路图比对及参数调整
第12周
11
毕业论文的撰写及修改
第13-15周
12
具体设计要求如下：
(1)完成采样保持电路的整体设计；
(2)完成采样保持电路的核心电路仿真，分析其运放频率特性、自举开关的瞬态特性、输出频谱及电路的信噪比、失调误差、增益误差等特性；
(3)完成采样保持电路的版图设计，实现电路图和版图比对。
3.对本毕业设计（论文）课题成果的要求
(1)电路仿真与版图设计。要求学生用Tanner EDA软件进行电路搭建与仿真和绘制电路版图。
2.本毕业设计（论文）课题任务的内容和要求
近几十年来随着无线通讯的迅速发展，模数转换器的采样频率达到射频的数量级，精度也超过12位。采样保持电路是模数转换器的一个重要组成部分，可以消除模数转换器前端采样级的大部分动态错误。在这种高速度和高精度的要求下，采样保持电路的作用就越发显得重要。
本设计提出了一种高精度、低功耗采样保持电路。该电路分为四部分：开关电容电路、自举开关、时钟电路和运算放大器电路。电路采用flip-around结构来降低功耗，同时为了抑制传统开关的一些非理想特性，采用自举开关来降低信号失真，从而提高整个系统的信噪比；采用增益增强技术，实现高增益低功耗运算放大器。在0.13um工艺下，利用Tanner EDA软件对采样保持电路进行设计，分析其运放频率特性、自举开关的瞬态特性、输出频谱及电路的信噪比、失调误差、增益误差等特性，并绘出设计版图。
(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。
一种高速高精度采样保持电路的设计与实现的开题报告
一种高速高精度采样保持电路的设计与实现的开题报告题目：一种高速高精度采样保持电路的设计与实现1. 研究背景和意义随着现代电子技术的快速发展，采样保持电路在实际应用中扮演着越来越重要的角色。
采样保持电路是一种将连续信号转换为离散信号的电路，在许多应用领域中得到广泛应用，如通信、医疗、汽车工业等领域。
如何设计一种高速高精度的采样保持电路已成为当前研究的热点。
2. 研究内容和目标本文对一种高速高精度采样保持电路的设计与实现展开研究，主要包括以下内容：(1) 对采样保持电路的基本原理和参数进行介绍和分析。
(2) 研究当前采样保持电路存在的问题及其提高精度和速度的方法。
(3) 设计一种高速高精度采样保持电路，研究其原理及性能。
该采样保持电路应当能够在高速采样的同时保证高精度。
(4) 在实际环境中对设计的采样保持电路进行测试和调试，验证其性能。
3. 研究方法和技术路线本文将采用以下方法和技术路线：(1) 文献资料收集。
通过查找相关文献和资料，深入了解采样保持电路的基本原理和目前存在的问题及其解决方法。
(2) 理论分析。
结合已有文献和资料，分析采样保持电路的结构、工作原理和主要参数，并研究提高精度和速度的方法。
(3) 电路设计。
结合采样保持电路的理论分析和实际需求，设计一种高速高精度的采样保持电路，并进行仿真验证。
(4) 实验测试。
将设计的采样保持电路制作成实物，进行实验测试和调试，检验其性能。
4. 预期成果和意义本论文预期完成以下成果：(1) 对采样保持电路的基本原理和参数进行深入分析和介绍，掌握其工作原理和主要特征。
(2) 研究当前采样保持电路存在的问题，通过理论分析和实验方法，提出一些可以提升采样保持电路精度和速度的方法。
(3) 设计一种高速高精度的采样保持电路，对其工作原理和性能进行分析和验证。
(4) 验证本设计的采样保持电路可以在高速采样的同时保证高精度，有望在实际应用中得到推广和应用。
这种高速高精度采样保持电路的设计和实现，将为电子工程领域的研究和应用提供一定的参考，具有一定的理论和实际意义。
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：。
电压采样保持电路设计
电压采样保持电路设计一、引言电压采样保持电路是一种常用的电子电路，它可以将输入信号的电压进行采样并保持在一个固定的电平上，以便于后续的处理。
本文将介绍电压采样保持电路的设计过程，包括基本原理、实现方法、参数选择等方面。
二、基本原理1. 采样在电压采样保持电路中，首先需要对输入信号进行采样。
一般情况下，采用开关管来实现采样操作。
开关管有两个状态：导通和截止。
当开关管导通时，输入信号可以通过开关管传递到后面的放大器等模块中；当开关管截止时，则可以将输入信号“冻结”在一个固定的电平上。
2. 保持为了将输入信号“冻结”在一个固定的电平上，需要使用一个存储元件来实现信号的保持功能。
在实际应用中，常用的存储元件有集成运算放大器和电容器等。
3. 放大通过放大器对输入信号进行放大可以增加其幅值，并且可以提高系统灵敏度和精度。
常用的放大器包括差分放大器、非反相放大器等。
三、实现方法1. 电容式采样保持电路电容式采样保持电路是一种常用的实现方法。
在这种电路中，使用一个开关管将输入信号导通到一个电容器上，然后关闭开关管，将电容器中的电荷保持在一个固定的电平上。
最后，使用放大器对保持的信号进行放大。
2. 集成运算放大器采样保持电路集成运算放大器采样保持电路是另一种常用的实现方法。
在这种电路中，使用集成运算放大器作为存储元件和放大器，并通过外部控制信号对其进行控制。
当控制信号为高时，输入信号可以通过集成运算放大器传递到后面的模块中；当控制信号为低时，则可以将输入信号“冻结”在集成运算放大器内部。
四、参数选择1. 采样时间采样时间是指开关管导通的时间长度。
一般情况下，采样时间应该足够短，以避免对输入信号造成影响。
2. 保持时间保持时间是指开关管截止后，存储元件内部维持稳定状态的时间长度。
一般情况下，保持时间应该足够长，以确保信号的稳定性。
3. 放大倍数放大倍数是指放大器对输入信号进行放大的倍数。
一般情况下，放大倍数应该足够大，以提高系统灵敏度和精度。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
北京工业大学
硕士学位论文
采样保持电路设计研究
姓名：王龙伟
申请学位级别：硕士
专业：微电子学与固体电子学指导教师：董利民
20090501
第３章采样保持电路模块
３．３．３改进的开关电容采样保持电路
Ｒａｚａｖｉ单位增益采样保持电路给出了一个简单有效的方式达到提高输入阻抗，提高精度的目的，但是由于采样保持电路的输出在每个周期都需要复位到参考电平，这要求运放有较大的摆率【４卜４５１，另外，该电路的输出误差与运算放大器的增益成简单的反比关系。
如图３．１４，所示，我们考虑运放的输入寄生电容为Ｃｉｎ，并在采样模式转变到放大模式时计算电路的输出电压值，另外运放增益有线，所以在放大模式下，Ｖｘ不等于零，在Ｃｉｎ上的电荷为ＣｉｎＶｘ，在结点Ｘ上的电荷守恒要求电荷ＣｉｎＶｘ来自电容Ｃｈ，使Ｃｈ上的电荷增加到ＣｉｎＶｘ＋ＣｈＶＯ。
所以，
‰一（Ｇ％＋巳比）
Ｇ
矿一‰％—１＝％
（３－２９）
因此，ｋ蕊Ｖｏ堋１一石ｌ（鲁＋１）】
４、Ｃ＾
（３—３０）可以看出，即使速度的要求不高，输入电容必须尽量小，增加增益Ａｖ可以减小误差，但通常高增益是以大的宽长比输入器件为代价的，因此选择器件尺寸需要同时考虑到增益和输入寄生电容。
可见，Ｒａｚａｖｉ采样保持电路要求运放有较高的增益和较大的摆率。
图３—１５给出了针对此问题的改进方案，加入了存储电容，在①ｌ相位时，通过电容ＣＯ预测输出电压值，而不是复位，这样系统对运算放大器建立时间的要求会大大降低，降低了对运放带宽和摆率的要求【４６．５２１。
图３．１４Ｓ／Ｉ－Ｉ的精度计算
Ｆｉｇ．３－１４ＡｃｃｕｒａｃｙｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｏｆＳ／Ｈ
如图３．１５，在时钟①ｌ相位时，输入电压采集在电容ｃｌ上，同时输出电压保持在电容ｃ０上。
Ｃ２的作用是预测系统的输出电压，Ｃ２＝ＣＩ＋ＣＯ。
在０２相位时，采样电容跨接在运算放大器两端，保持采样电压值，然后根据输出电压的大。