S&H 配置 S&H IC 具有多种配置,可满足各种应用需求。以一个需要差分输入的应用为例,比如需要连接像加速计、应变计或光学电流监控器这样的差分输出传感器。Maxim Integrated DS1843D+TRL 就是适合这种应用的 S&H IC 好实例(图 6)。
图 6:如该典型工作电路所示,Maxim Integrated DS1843+TRL 是一个差分 S&H,使用了双保持电容器来实现差分采样。(图片来源:Maxim Integrated) 所示 DS1843+TRL 用于一个典型的光学线路传输应用,在该应用中用于猝发模式接收信号强度指标 (RSSI) 测量。Maxim Integrated DS1842/MAX4007 是一款电流监视器,可镜像来自连接其参考输入的雪崩光电二极管的电流。输出电流直接通过电阻 RIN,并将其转换为电压。然后电压由包括全差分采样开关和电容器 CS 以及差分输出缓冲器的 DS1843 进行差分测量。这个 S&H 使用两个 5 皮法拉 (pF) 电容器,一个电容器连接到正差分输入,另一个连接到负差分输入。低电容值可确保快速采样时间。该器件的快速采样时间少于 300 纳秒 (ns)。该 S&H 的保持时间大于 100 µs。 市面上提供的器件在单个 IC 封装中可容纳四个或八个 S&H 电路。例如,Analog Devices 的 SMP04ESZ-REEL 四通道 S&H。SMP04ESZ-REEL 是一个 CMOS 器件,在一个通用封装中包含了四个 S&H 电路,其采样时间为 7 µs,下降率仅为 2 mV/s(图 7)。 图 7 还展示了 S&H 如何与数模转换器 (DAC) 一起使用,在这种情况下,可以防止由于 DAC 中的代码转换而引起的输出瞬变或毛刺。
图 7:Analog Devices SMP04 四通道 S&H 包含四个独立的 S&H 电路以及匹配的缓冲放大器。所示电路使用了 SMP04,用于将 DAC 的输出多路复用到四个通道。(图片来源:Analog Devices) 在图中,SMP04 用于复用 DAC 的输出,将单个 DAC 输出分成四个多路复用通道。S&H 电路可用于选择性地将 DAC 的输出延迟到毛刺之后,从而使 DAC 的输出变得平滑。 通过对复用输入进行流水线处理,可以使用多个 S&H 电路来提高 ADC 的吞吐量。此处,有多个 S&H 共同连接到多路复用器输出。ADC 连接到一个 S&H,后者保持用于转换的输入电平。其他 S&H 会获取其他多路复用器通道,然后依次连接到 ADC,而第一个 S&H 可自由连接到另外的多路复用通道。这种流水线处理技术消除了 ADC 信号路径中的 S&H 采样时间。 许多 ADC 在其集成封装中都集成了 S&H 或 T&H 电路。举例来说,Texas Instruments 的 ADC121S021CIMFX 就是一个具有内置 T&H 的 12 位逐次逼近寄存器 (SAR) ADC,采样率为每秒 50 至 200 千样本 (kS/s)。它采用高速串行输出总线,简化了接线布局(图 8)。 图 8:Texas Instruments ADC121S021 是一个具有内置 T&H 电路的 12 位单通道 SAR ADC。(图片来源: Texas Instruments) 这个 ADC 是许多集成 ADC 电路的典型代表,因为它具有内部 T&H,从而简化了印刷电路板的布局,且有助于最大程度地减少组件数。外部 T&H 电路用于特殊配置,例如用于差分输入连接、多路复用输入,或用在 ADC 不具有内部 T&H 或 S&H 电路时。
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