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模擬基礎知識：采樣和保持電路如何工作并確保 ADC 精度

1946866 2022-11-24 | pdf | 283.49KB | 次下載 | 2積分

資料介紹

將來自“真實”世界的模擬信號轉換為可以上游處理的數字信號是電子系統的一項基本功能，從錄音到物聯網 (IoT)、工業物聯網 (IIoT)，以及現在的物聯網 (AIoT) 的人工智能 (AI)。但是，要有效且高效地執行它，需要對經常被忽視的基本原則和步驟有一定程度的理解。將來自“真實”世界的模擬信號轉換為可以上游處理的數字信號是電子系統的一項基本功能，從錄音到物聯網 (IoT)、工業物聯網 (IIoT)，以及現在的物聯網 (AIoT) 的人工智能 (AI)。但是，要有效且高效地執行它，需要對經常被忽視的基本原則和步驟有一定程度的理解。例如，考慮到應用于模數轉換器 (ADC) 輸入的典型模擬信號正在連續改變幅度，并且在轉換結束時比開始時？這種幅度變化或偏斜會導致嚴重的錯誤，尤其是對于需要更多時間來轉換信號的高分辨率 ADC。設計師面臨的挑戰是理解并消除這種錯誤來源。例如，考慮到應用于模數轉換器 (ADC) 輸入的典型模擬信號正在連續改變幅度，并且在轉換結束時比開始時？這種幅度變化或偏斜會導致嚴重的錯誤，尤其是對于需要更多時間來轉換信號的高分辨率 ADC。設計師面臨的挑戰是理解并消除這種錯誤來源。本文介紹了如何使用 ADC 的采樣保持 (S&H) 或跟蹤保持 (T&H) 電路來防止幅度偏差。S&H（或 T&H）執行輸入的真實采樣，并在輸入抗混疊低通濾波器和 ADC 之間運行。本文討論了 S&H IC 的特性和選擇標準，并著眼于具有集成 S&H 的 ADC。用于說明目的的示例設備來自本文介紹了如何使用 ADC 的采樣保持 (S&H) 或跟蹤保持 (T&H) 電路來防止幅度偏差。S&H（或 T&H）執行輸入的真實采樣，并在輸入抗混疊低通濾波器和 ADC 之間運行。本文討論了 S&H IC 的特性和選擇標準，并著眼于具有集成 S&H 的 ADC。用于說明目的的示例設備來自Texas InstrumentsTexas Instruments、、Maxim IntegratedMaxim Integrated和 Analog Devices，針對不同的應用具有不同的特性。和 Analog Devices，針對不同的應用具有不同的特性。采樣保持在 ADC 中的作用采樣保持在 ADC 中的作用當非直流信號施加到 ADC 的輸入端時，它會連續改變幅度。然而，模數轉換過程需要一段有限的時間間隔，因此在這段時間內，ADC 輸入的幅度將會發生變化（圖 1）。正是這種幅度偏移導致了潛在的嚴重錯誤。當非直流信號施加到 ADC 的輸入端時，它會連續改變幅度。然而，模數轉換過程需要一段有限的時間間隔，因此在這段時間內，ADC 輸入的幅度將會發生變化（圖 1）。正是這種幅度偏移導致了潛在的嚴重錯誤。圖 1：由于數字化期間信號幅度變化（底部），具有變化輸入信號的 ADC 會出現幅度誤差（頂部）。（圖片來源：Digi-Key Electronics）圖 1：由于數字化期間信號幅度變化（底部），具有變化輸入信號的 ADC 會出現幅度誤差（頂部）。（圖片來源：Digi-Key Electronics）防止 ADC 中的幅度偏移是在轉換過程中對信號進行采樣并保持固定幅度的問題。這是使用 ADC 的 S&H 或 T&H 電路實現的（圖 2）。