信号转换I 模拟开关采样保持电路.ppt

* P沟道增强型MOSFET开关（绝缘栅型） P沟道增强型MOSFET衬底B接高电位才能正常工作 VGS小于VT的绝对值, 场效应管不能导通。 * CMOS开关电路：将一个P沟道、N沟道的增强型MOSFET并联构成 当uGN=+E, uGP=-E，两管均导通； 当uGP=+E, uGN=-E，两管均截止； 两管Ron变化特性相反，可以互补，等效电阻恒定 CMOS开关电路 Ron—ui特性 * 静态特性：主要指开关导通和断开时输入端与输出端之间的电阻Ron和Roff,此外还有最大开关电压、最大开关电流和驱动功耗等。 （三）、模拟开关的性能参数 动态特性：开关动作延迟时间，包括开关导通延迟时间Ton和开关截止延迟时间Toff, 通常TonToff, 理想模拟开关时Ton→0，Toff→0 * 元件性能的影响和要求 为了得到高质量的采样保持电路，场效应模拟开关的速度应快，极间电容，夹断电压或开启电压，导通电阻和反向漏电流等参数都应小。 实际的场效应模拟开关模型 1 当闭合时,相当一个小电阻 (如DG403, RON30欧姆) 2 当断开时,相当一个小的电容 (如DG403;约0.5PF) 3 当断开时,还存在一定量的泄漏电流(DG403;0.5NA) * MOS开关 MOS采样电路 采样模式时的等效电路 ＭＯＳ开关在“开”状态，存在一定的电阻； 　　 * 选用介质吸附效应小和泄漏电阻大的电容器，如聚苯乙烯，钽电容和聚碳酸脂电容器等。 模拟开关中存储电容的性能要求 当电路从采样转到保持（充电结束时），介质的吸附效应会使电容器上的电压下降，被保持的电压低于采样转保持瞬间的输入电压； 开关接通时，电容放电，介质吸附效应会使放电后的电容电压回升，引起小信号峰值的误差。 电容器的泄漏电阻引起电容上的保持电压随时间逐渐减小，降低保持精度 * 介质的吸附效应：在实际电容器中，电容器介质的偶极子及其界面极化的形成和消失都不可能瞬时实现，往往需要一定的时间，因而使电介质常数随信号频率和环境温度变化，不能视为常数 实际电容器的仿真模型如右图所示，图中C为理想电容值，R0为电容器的泄漏电阻，其余的阻容网络为则为介质吸附效应的仿真。 C的充电速度大于C1的充电速度， UcUc1。 * 采样保持电路的性能参数 捕捉时间：从发出采样指令的时刻起，直到输出信号稳定地跟踪上输入信号为止，所需的时间定义为捕捉时间. 关断时间: 从发出保持指令地时刻起，直到输出信号稳定下来为止，所需的时间定义为关断时间 捕捉时间长，电路的跟踪特性差;关断时间长，电路的保持特性不好，它们限制了电路的工作速度。 * 总结 从元件方面来看： 提高精度的重要措施是减小各种漏电流和偏置电流，选用介质吸附效应小的电容器，减小开关导通电阻等的影响。 提高工作速度的措施是提高开关速度，减小开关极间电容的影响，选用上升速率和输出电流大的运算放大器。 * 三、采用保持电路 通过减小模拟开关漏电流对存储电容的影响提高精度 UC为高电平时，V和V1导通，采样； UC为低电平时，V和V1关闭，保持； （一）、高精度S/H电路 * 当Uc为高电平，VG1S1VP1, V1关闭 VD2反偏, VG23=VS1, VG23S1=0, V导通；当VC=VS1时，VS2=VS1=VG23, VG23S2=0,V2导通 （二）、带补偿电容的S/H电路 * 当Uc低电平，VD1反偏，VS1=VG1,VG1S1=0, V1导通； V2和V关闭 * 电容校正方法的矛盾 精度 《--------》 速度 * 减少反馈回路中的时间常数数目来提高速度 （三）、高速S/H电路 * 总结－从元件上考虑 模拟开关：要求模拟开关的导通电阻小，漏电流小，极间电容小和切换速度快。 存储电容：要选用介质吸附效应小的和泄漏电阻大的电容。 运算放大器：选用输入偏置电流小、带宽宽及转换速率（上升速率）大的运算放大器；输入运放还应具有大的输出电流 * 总结－从线路上考虑 1 模拟开关漏电流的旁路 2 电容校正法 3 通过减小反馈回路中的时间常数数目来提高速度 * 我们所需的各种信息首先来自自然界。从自然界中我们可以得到如气象，环境，天灾等各种信息，这些信息从传感器得到。传感器是将物理量转换成电量的元件。 从信息形态变化的观点》幻灯片 进行（1）转换的元件叫做传感器，进行（3）转换的元件无统一名称，而从电量到机械量的转换的一部分元件叫做调节器。（1）（3）在自动控制和传感器中出现，本节将对（2）中的电量间的转换进行说明。 从传感器中得到的电量多为连续的，这种量称为模拟量。另一方面，计算机能处理的量多为离散量，叫做数字量。从模拟到数字是今后的趋势。 * * * *