两列采样保持电路图设计分享

采样保持电路原理
采样保持电路能够跟踪或者保持输入模拟信号的电平值。在理想状况下，当处于采样状态时，采样保持电路的输出信号跟随输入信号变化而变化；当处于保持状态时，采样保持电路的输出信号保持为接到保持命令的瞬间的输入信号电平值。当电路处于采样状态时开关导通，这时电容充电，如果电容值很小，电容可以在很短的时间内完成充放电，这时，输出端输出信号跟随输入信号的变化而变化；当电路处于保持状态时开关断开，这是由于开关断开，以及集成运放的输入端呈高阻状态，电容放电缓慢，由于电容一端接由集成运放构成的信号跟随电路，所以输出信号基本保持为断开瞬间的信号电平值。
采样保持电路图设计（一）
采样保持放大器SMP04用做多路输出选择器电路图。
如图所示为SMP04用做多路输出选择器，与解码器、D/A转换器构成的四路数字-模拟转换电路。数字信号输入模数转换器DAC8228，输出产生5～10V模拟电压送副SMP04，地址输入通道解码器，不同的地址解码后分别控制四路开关，以分别输出四模拟信号。采用DAC8228产生DAC电压输出可以使电路得以最大的简化。为了将输出电压干扰减小到最小，在采样信号被确认之前， 采样保持电路是一种在数据采集系统中至关重要的电路，它主要功能是捕获瞬时的模拟信号，并在后续处理期间保持该信号的电平不变。这种电路在数字化处理模拟信号时，尤其是模数转换（ADC）过程中，起到了关键的作用。在理想的采样保持电路中，当处于“采样”模式时，电路的输出会紧密跟随输入信号的变化；而当进入“保持”模式时，输出电压将保持在采样时刻的输入信号电平，即使输入信号随后发生变化。 采样保持电路的工作原理依赖于一个开关和一个电容。在采样阶段，开关打开，电容通过输入信号源充电，其电压跟随输入信号变化。电容的大小决定了充电速度，小电容能快速响应输入信号的改变。而在保持阶段，开关关闭，输入信号与电容断开，由于运放输入端的高阻抗特性，电容放电非常缓慢，因此输出电压几乎不变，持续反映采样时刻的信号电平。 在实际应用中，例如在图示的电路设计中，采样保持放大器SMP04被用作一个多路输出选择器。这里结合了解码器和D/A转换器（DAC），形成一个四路数字-模拟转换电路。数字信号首先输入到模数转换器DAC8228，生成5至10伏的模拟电压，然后馈送到SMP04。地址输入通过解码器控制四个开关，使得每个开关对应一路模拟信号的输出。使用DAC8228简化了电路设计，因为它可以直接产生所需的电压输出。 为了降低输出电压的干扰，确保在采样信号被确认前，电路需要有至少5微秒的电压建立时间，以保证输出电压稳定。此外，每个采样保持放大器必须定期刷新，通常每秒一次或更少，以防止输出电压下降速率超过10毫伏或1/2 LSB（最小有效位），从而保持精度。 另一个设计示例展示了SMP04与运算放大器OP490组合成一个增益为10的采样保持放大电路。SMP04的开关状态决定了是采样还是保持模式。在采样模式下，开关闭合，运放反馈回路接通，输出端输出放大后的采样电压。而在保持模式，开关断开，运放反馈回路中断，输出保持在电容上的先前采样电压，不受输入信号影响。为防止运放饱和，输出端的二极管1N914起到钳位作用。 采样保持电路在保证模拟信号的准确传输和稳定保持方面具有重要意义，其设计涉及到开关控制、电容充放电、反馈电路以及信号的精确控制等多个方面。通过巧妙地结合各种元器件，可以构建出满足特定需求的采样保持系统，以适应各种复杂的信号处理场景。