测控电路第六章ppt

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1、从信息形态变化的观点将各种转换分为三种： 从自然界物理量到电量的转换 电量之间的转换 从电量到物理量的转换 基本性质 ）为发出保持命令的时刻保持期(t0 00tutuuii采样期捕捉时间：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。限制了电路的工作速度。采样保持电路的基本性质组成：1. 模拟开关2. 模拟信号存储

2、电容3. 缓冲放大器 S Uc uo ui C - + + N1 - + + N2 a) O t Ts ui ,uo O t uo f(t) fs(t) f O fmin fmax a) F(f) b) E0 E1 E2 O fs 2fs f Fs(f) O fmin fmax fs- fmax fs+ fmax fs 2 fs f F(f)* Fs(f) fsfminfsfmin 对采样保持电路的主要要求： 精度和速度为提高实际电路的精度和速度，可从元件和电路两方面着手解决。 输入输出缓冲器 S Uc uo ui C - + + N1 - + + N2 特别需注意的参数：输入偏置电流以及带宽

3、，上升速率和最大输出电流等性能参数。 模拟开关 模拟开关是一种在数字信号控制下将模拟信号接通或断开的元件或电路。该开关由开关元件和控制（驱动）电路两部分组成。控制电路开关元件 模拟开关的分类 按切换的对象分：电压和电流开关 电压模拟开关的特点是：当开关断开时，跨于它两端的电压总与被换接的电压Vx有关，而且通过开关的电流则与负载RL有关。 电流模拟开关的特点是：不管负载电阻RL的大小如何，流过开关的电流总是和被换接的电流Ix相等，而且换接的电压则由RL*Ix决定。 模拟开关的分类（电压和电流开关） 模拟开关的分类（电压和电流开关） 电压开关电流开关VKIK 模拟开关的分类 按切换的对象使用的元件

4、：机械触点式和电子式开关 机械触点式：干簧继电器，水银继电器及机械振子继 电器等。 电子式开关：二极管、双极性晶体管、场效应晶体管、光耦合器件及集成模拟开关等。 模拟开关的性能参数 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。 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Ton0，Toff0 模拟开关的性能参数 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。 增强型MO

5、SFET开关电路（绝缘栅型） D B S G ui uo uc i b) S B D G ui uo uc i a) ui o Ron O ui CMOS开关电路 ui uo uGP uGN +E -E ui o Ron Ron(C) Ron(N) Ron(P) ui O a) b) CMOS开关电路 uc ui +E 图 6-6 含 辅 助 电 路 的 CM O S 开 关 电 路 uo -E D2 DG 1 1 1 V3 V4 V3 V4 1 1 DG 2 uc -E V2 V1 V5 +E 0 2 3 5 6 7 输入/输出 A B C 输出/输入 +E -E1 -E2 逻辑电平转换电路

6、 8选1译码电路 13 14 15 12 1 5 2 4 16 11 10 9 6 8 7 INH S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 图 6-7 CD4051 原理图 1 4 存储电容 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。(原因：当电路从采样转到保持，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，峰值检波器复位时，电容放电，介质吸附效应会使放电后的电容电压回升，引起小信号峰值的检波误差。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）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

7、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，不能似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。1实验分析表明，阻容电路的时间常数相差很大，可从几十毫秒到几十秒。（1）T充电时间MAX(T阻容电路) 切断充电 （2）T充电时间MAX(T阻容电路) 切断电源将电容器短路，且 T短路时间（35）MAX(T阻容电路). 1 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

8、电容的影响，选用上升速率和输出电流大的运算放大器。（1）模拟开关漏电流的旁路 Uc - + + N R -E V1 ui C uo V （2）电容校正方法 uo ui C V Uc VD1 VD2 V1 - + + N2 - + + N1 R1 C1 R3 R2 V2 C uo - + + N2 - + + N1 ui C1 Ron2 Ron b) C uo - + + N2 - + + N1 ui R1 C1 Ron1 （2）电容校正方法的矛盾 精度 速度 C uo - + + N2 - + + N1 ui C1 Ron2 Ron b) 减少反馈回路中的时间常数数目来提高速度 - + + N

9、1 - + + N2 Uc uo C ui V1 R1 R2 V V2 VD1 VD2 & 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 ? / /# 模拟量输入 状态 AD571 偏移调节 C +5V AD582 uo ui - + + N1 - + + N2 Uc S DG # 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 比较器用通用运算放大器和专用集成比较器的区别？ （1）比较器的一

10、个重要指标是它的响应时间，它一般低于10-20ns。响应时间与放大器的上升速率和增益-带宽积有关。因此，必须选用这两项指标都高的运算放大器作比较器，并在应用中减小甚至不用相位补偿电容，以便充分利用通用运算放大器本身的带宽来提高响应速度。 （2）当在比较器后面连接数字电路时，专用集成比较器无需添加任何元器件，就可以直接连接，但对通用运算放大器而言，必须对输出电压采取嵌位措施，使它的高，彽输出电位满足数字电路逻辑电平的要求。 一 电平比较电路（单阈值比较器） （a）差动比较电路 -1 +1 # ui Uo UR uiUR a) b) 图 6-12 电压比较器及其特性 一 电平比较电路 （b）求和比

11、较电路（阈值可变） 优点：阈值可变 缺点：振零现象 a) - + + ui Uo U R1 R2 R UR ui un M N P Q Uo VRRVR21 二 滞回比较电路（正反馈阈值） 两个阈值： a) b) ui Uo U1 O U2 -1 +1 # ui Uo UR R R2 R1 单方向单阈值 三 窗口比较电路 -1 +1 # & -1 +1 # ui VS E R1 RP R2 Uo1 Uo2 Uo UZ N2 N1 UR2 UR1 “1” “0” O U UR2 UR1 ui Uo 单方向多个阈值 V/f 转换器定义：V/f (电压/频率)转换器能把输入信号电压转换成相应的频率信