3.1、采样保持电路

第三章高性能的ADC和DAC

模数转换时一种将模拟输入信号转换成N位数字输入信号的技术。在进行AD转换时，转换需要一定的时间，因此通常需要在转换期间将输入信号保持不变，才能保证转换的正确性。故需要对输入信号进行采样和保持。先介绍采样和保持放大器(简称采保电路)。

问题：一般在哪几种情况下必须使用采保？

3.1采样与保持放大器(Sample & Hold Amplifier) S/H

也有称为(Track & Hold) T/H

1.基本工作原理和框图

采样与保持放大器是一种具有2个输入(信号输入和控制输入)，一个输出的电路。

两种工作模式

(1)采样Sample(跟踪Track)模式：输出精确地跟踪输入的变化，直到出现

保持命令。

(2)保持模式(Hold)：输出保持控制命令出现时刻的输入信号的最终值。

2.S/H放大器的用途

(1)最主要的用途：作为ADC的驱动器。如：逐次比较和分量程ADC都要求

在数模转换期间输入信号保持不变(像直流)。

(2)多通道同步采样系统。

(3)峰值检波器，延迟线。

3.S/H放大器的基本电路

电路构成：四部分。输入放大器A1，储能元件(保持电容，外接)C，输出缓冲器A2和开关驱动器

(1)储能元件：是S/H放大器的心脏，其上的电压在保持期间要求基本不变，

在采样期间要能精确跟踪输入信号的变化。

(2)输入放大器：要求具有高输入阻抗，以减少对前级影响。其输出可作为一

个低输出阻抗的信号源，用来对保持电容充电。

(3)输出放大器：要求其输入阻抗极高，以减少保持期间对保持电容的放电。

(4)开关驱动器：用来切换两种工作模式。要求导通时开关内阻小，关断时阻

抗大。

保持电容的容值：大，利于保持不利于跟踪；

小，利于跟踪不利于保持；

4.S/H放大器的技术指标

分两种模式来讨论技术指标，分为静态和动态两类。

(1)跟踪模式(和普通的放大器一样)

1)失调：对零输入，输出随时间和温度对零点的偏移。

2)非线性：输出作为输入的函数，该曲线对理想直线的偏差，一般用满标

度的百分数表示。

3)增益：输入到输出的直流传递函数的值。

4)调整时间：输入为满标度阶跃信号时输出达到规定的满标度范围内所要

求的时间(也称为：acquisition time)。

5)带宽：一般为-3dB带宽。

6)转换速率：当输入为阶跃信号时，输出电压变化的最大速度。

(2)保持模式

1)下垂：由于保持电容器通过开关，输出缓冲器等放电，使输出电压发

生下垂偏移产生误差。可增加电容容量，合理选择元件与PCB

布线来解决。选用：高质量的聚苯乙烯和聚四氟乙烯电容。

以及其它。

5.芯片实例：LF398

droop[dru:p] v.低垂, 凋萎, 萎靡 implant v.灌输

(参见画图)

6.用LF398构成的峰值电压采样保持电路

峰值电压采样保持电路如下图所示。峰值电压采样保持电路由一片采样保持器芯片LF398和一块电压比较器LM311构成。LF398的输出电压和输入电压通过LM311进行比较，当Vi>Vo时，LM311输出高电平，送到LF398的逻辑控制端8脚，使LF398处于采样状态；当Vi达到峰值而下降时，Vi