A/D-D/A 仿真（采样频率 500Hz)
6.1 采样保持电路
• 基本性质u0来自ui tuit0
采样期 保持期(t0 为发出保持命令的时刻）
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：从发出保持指令的时刻起，直到输出信号稳定下 来为止，所需的时间定义为关断时间。
控制电路
VX
VK
R
L
I
x
IK
RL
(a) 电压开关
• 模拟开关的性能参数
(b) 电流开关
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Ton>Toff, 理想模拟开关时Ton→0，Toff→0 。
通用运算放大器组成的比较器 专用集成比较器
的区别？
（1）比较器的一个重要指标是它的响应时间，它一般低于1020ns。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。
小结
• 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。
3.单片集成采样－保持电路
Uc
+5V 14 13
（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、低输出电位满足数 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
Uo
-1 ui
+1 UR
a)
# Uo
ui<UR
ui>UR
O UR
ui
b)
图 6-12 电压比较器及其特性
考虑同相输入的情况？如何求阈值电压？三要素？
（b）求和比较电路
（阈值可变）
ui
R1
∞
R2
Σ-
VR
R1 R2
U
U
+
Uo
+
优点：阈值可变
R
缺点：振零现象
a)
考虑同相输入的情况？如何求阈值电压？三要素？
结果。
t
O
Ts
t
f s (t) E0 E1 cos 2f st E2 cos 4f st
f (t) fs (t) E0 f (t) E1 f (t) cos2fst E2 f (t) cos4fst
第一项只使f(t)的幅度改变E0倍， 而不会改变f(t)的频谱结构。后面 的都可以用三角公式展开。
12
11
AD582
&
DG
∞ -
S
+ + N1
#
uo
10
98
∞ -
+ + N2
? /# AD571
状态
模拟量输入
1
2
ui
3
4
5
偏移调节
6
7
C
AD582：Low Cost Sample/Hold Amplifier AD571:10 bit A/D converter
6.2 电压比较电路(comparator)
按转换方式分：
线性转换
非线性转换
线性转换是采用线性电路来完成的，线性转 换只能改变信号频谱分量的相对大小，而不会产 生新的频率成分，某些波形转换、电压/电流转换 可依靠线性转换电路来完成。
利用非线性电路可以实现频率转换，例如混 频、分频和倍频。信号的非线性转换主要应用于 信号的传输方面，特别是信号的远距离传输。
精度
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
特别需注意的参数：输入偏置电流以及带宽， 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。
开关元件
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。
1. 基本原理
采样保持电路的组成：
缓冲放大器（跟随器） 模拟开关 模拟信号存储电容
时域
ui ,uo
O fs(t)
a)
采样后所获
uo
f(t)
得的离散信号uo是 模拟信号f(t)与采
样脉冲fs (t)相乘的
6章 信号转换电路
从信息形态变化的观点将各种转换分为三种： ① 自然界物理量到电量的转换。 ② 电量之间的转换。 ③ 从电量到物理量的转换。
在进行信号转换时，需要考虑以下问题：
转换电路应具有线性特性。
要求信号转换电路具有一定的输入阻抗和 输出阻抗，以与之相联的器件/电路阻抗匹配。
有足够的驱动能力和动态范围。
F (f)
O f min
f max
F s(f) E0
O
F (f)* F s(f)
输入信号频谱
频域
f
a)
采样信号频谱
E1
E2
fs
2 fs
f
b)
S/H电路输出信号频谱
即采样频率fs 应大于模拟信号最 高频率fmax的两倍， 这就是采样定理。
fs=（2.5-3）fmax
O f min f max f s - f max
常用的信号转换电路有：
采样/保持（S/H）电路
电压比较电路（comparator ）
V/f（电压/频率）转换器
f/V（频率/电压）转换器
V/I（电压/电流）转换器 I/V（电流/电压）转换器
A/D-D/A 仿真（采样频率 100Hz)
※A/D（模/数）转换器
※D/A（数/模）转换器
fs
f s+ f max
2 fs
f
不难看出，只要离散信号的频谱互不重叠，
就可以用一个低通滤波器取出离散信号中fmax 以下的频谱。换句话说，欲从离散信号中恢复
fs fmax fmax
原信号的必要条件是：
2. 主要要求
对采样保持电路的主要要求：
(1)采样，充电快(反映变化)。 (2)保持，放电慢(保持久)。
• 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：1、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；当电容放电时，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测误差。 2、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。