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Circuit échantillonneur-bloqueur



Principe

Le circuit échantillonneur-bloqueur peut suivre ou maintenir la valeur de niveau du signal analogique d'entrée. Dans des conditions idéales, lorsqu'il est dans l'état d'échantillonnage, le signal de sortie du circuit échantillonneur-bloqueur change avec le changement du signal d'entrée ; lorsqu'il est dans l'état de maintien, le signal de sortie du circuit échantillonneur-bloqueur est maintenu à la valeur de niveau de signal d'entrée au moment de la réception de la commande de maintien. Lorsque le circuit est dans l'état d'échantillonnage, l'interrupteur est activé et le condensateur est chargé à ce moment. Si la valeur du condensateur est faible, le condensateur peut être chargé et déchargé en peu de temps. A ce moment, le signal de sortie de la borne de sortie change avec le changement du signal d'entrée ; Lorsque le commutateur est dans l'état de maintien, le commutateur est éteint. C'est parce que l'interrupteur est éteint et que l'extrémité d'entrée de l'amplificateur opérationnel intégré est dans un état à haute impédance. Le condensateur se décharge lentement. Étant donné qu'une extrémité du condensateur est connectée à un circuit suiveur de signal composé d'un amplificateur opérationnel intégré, le signal de sortie est essentiellement maintenu à la valeur du niveau de signal au moment de la déconnexion.

Modèle de base du circuit échantillonneur-bloqueur

Indicateurs techniques

Le circuit échantillonneur-bloqueur a deux types : échantillonneur-bloqueur Ces deux états de fonctionnement ont une grande influence sur les performances du circuit et les performances de l'ensemble de la partie de conversion A/N. Dans ces deux modes différents, les caractéristiques du circuit présentent également certaines différences. Les principaux indicateurs techniques sont analysés en fonction des deux états de fonctionnement différents du circuit échantillonneur-bloqueur.

1) Principaux indicateurs techniques en état d'échantillonnage

La tension de décalage fait référence à la valeur de la tension de sortie à la borne de sortie lorsque la tension de la borne d'entrée est nulle en mode d'échantillonnage. Afin de garantir que la puce de conversion A/N peut échantillonner avec précision, la valeur de la tension de décalage doit satisfaire la formule (1)

-la fréquence de changement maximale, qui fait référence à la fréquence de changement la plus élevée de la tension de sortie en mode d'échantillonnage. Cette valeur de fréquence est affectée par la capacité du condensateur de maintien et a une certaine limite sur la fréquence de fonctionnement du système.

2) Principaux indicateurs techniques en état d'attente

Le taux d'abaissement fait référence au taux auquel la valeur de la tension de sortie de la borne de sortie change avec le temps d'entrée en mode de maintien. Le taux de déclassement satisfait à la formule (2)

-atténuation de la traversée, qui fait référence à la diminution de la valeur de tension du signal d'entrée lorsqu'il est émis à la borne de sortie après avoir traversé le circuit échantillonneur-bloqueur en mode de maintien. Afin de permettre à la puce A/N d'échantillonner avec précision le signal, l'atténuation de la traversée est inférieure à 1/2 du bit le moins significatif LSB de la puce A/N.

3) Principaux indicateurs techniques pendant la transition d'état

Le temps d'échantillonnage fait référence au temps maximum requis pour obtenir la valeur de tension du signal d'entrée lorsque le circuit passe de l'état de maintien à l'état d'échantillonnage. Le retard d'ouverture fait référence au temps écoulé entre la charge du condensateur et la stabilisation de la tension lorsque le circuit passe de l'état d'échantillonnage à l'état de maintien. Le retard d'ouverture est un indicateur technique très important, qui affecte directement le taux d'échantillonnage et la précision.

4) Les principaux facteurs affectant les performances du circuit échantillonneur-bloqueur

Un modèle de circuit échantillonneur-bloqueur simplifié est illustré dans la figure

Modèle de circuit échantillonneur-bloqueur simplifié

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On peut voir à partir du modèle de circuit d'échantillonnage simplifié qu'un circuit échantillonneur-bloqueur est composé de ports d'entrée et de sortie, de commutateurs de commutation et de condensateurs de maintien. Par conséquent, l'impact sur ses performances se reflète principalement dans les aspects suivants : Premièrement, maintenir la capacité du condensateur. La valeur de capacité de maintien du circuit échantillonneur-bloqueur doit être considérée de manière globale en fonction de l'application réelle. Si la valeur de capacité est petite, le temps de charge du condensateur pendant le processus d'échantillonnage sera court, et le signal avec une fréquence de changement élevée peut être mieux suivi, et la fréquence de changement maximale des principaux indicateurs techniques mentionnés ci-dessus sous l'état d'échantillonnage est très bien. Améliorer. Cependant, une valeur de capacité plus petite entraînera une décharge plus rapide du circuit dans l'état de maintien, ce qui augmentera le taux de chute de tension dans l'état de maintien, affectant ainsi la précision d'échantillonnage du système. Par conséquent, dans le processus de conception réel, il est nécessaire de combiner les exigences du système pour simuler et optimiser la valeur de capacité du condensateur de maintien pour obtenir le meilleur effet. Valeur de résistance d'entrée et de sortie. L'influence de la valeur de résistance des bornes d'entrée et de sortie sur les performances du circuit est la même que l'influence de la valeur de capacité du condensateur de maintien, qui sont toutes deux considérées en fonction de la durée du temps de charge et de décharge du circuit. Dans des circonstances normales, nous espérons que plus la valeur de résistance de la borne d'entrée est petite, mieux c'est, de sorte que le condensateur puisse être chargé plus rapidement dans l'état d'échantillonnage ; nous espérons également que plus la valeur de résistance connectée à la borne de sortie est grande, mieux c'est, de sorte que le commutateur soit déconnecté et que le circuit entre dans l'état de maintien. Le système se décharge lentement, puis le taux de réduction de tension est réduit, ce qui améliore la précision d'échantillonnage du système. Échantillonner et maintenir le commutateur d'état. Les performances du commutateur ont également un impact très important sur l'ensemble du circuit. La vitesse d'activation et de désactivation du commutateur affecte directement la précision du circuit échantillonneur-bloqueur. Si la vitesse de commutation du commutateur est lente, le circuit ne peut pas passer à l'état d'échantillonnage ou de maintien dans le temps requis et ne peut donc pas répondre aux exigences du système d'échantillonnage du signal reçu, provoquant une distorsion du signal échantillonné. De plus, le commutateur lui-même a également un retard d'ouverture et une gigue d'ouverture, qui ont tous un certain impact sur les performances du circuit. Combiné à l'analyse ci-dessus, lors de la conception d'un échantillonneur-bloqueur, un suiveur de signal composé d'un amplificateur opérationnel intégré est généralement connecté en sortie. Étant donné que la résistance d'entrée de l'amplificateur opérationnel est généralement plus élevée, le temps de décharge du condensateur est plus court. À l'extrémité d'entrée du condensateur, un amplificateur opérationnel intégré peut également être connecté pour tirer parti de sa plus petite résistance de sortie pour accélérer le temps de charge. Lors de la sélection du commutateur, essayez de choisir un commutateur avec un temps de commutation court et un délai d'ouverture et une gigue d'ouverture relativement faibles, afin d'assurer l'indice de performance du condensateur d'échantillonnage et de maintien et d'améliorer la précision d'échantillonnage du système. Pour la sélection des condensateurs de maintien, un logiciel de conception de simulation doit être utilisé pour analyser et concevoir une variété de valeurs de capacité afin d'atteindre le point de compromis de performance pendant l'échantillonnage et le maintien, et pour répondre aux exigences de conception du système.

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