0910采样保持器

0910采样保持器 智能仪器与系统910学时 第二章 智能仪器输入/输出通道及接口技术 (四)数据采集技术-采样保持器 主要讲解的内容: 1采样保持器的组成及原理 2常用采样保持器芯片 3采样保持器与微机的连接重点:1)了解采样保持器的组成及原理2 掌握典型采样保持器芯片及与微机的连 接方法。 一.采样保持器原理 1.采样保持器S/H的作用 (Sample and Hold Amplifier)在A/D转换过程中。必需保持输入信号不变，才能得到正确的转换结果。当要同时采集多个传感器信号时，需一种电路将各传感器同一时刻的信号保持住，然后通过共用A/D转换器进行转换并送入内存，这种电路就是采样保持器。又简称S/H。 2. 采样保持器的组成及工作原理组成:采样保持器由输入放大器N1，模拟开关S， 保持电容C，输出放大器N2等组成。如下 图所示: ? ? - - S uo N2 N1 ui C Uc 工作原理:采样期:当控制信号使模拟开关S闭合时，输入信号Vi经输入放大器与保持电容相连，输出电压Vo可随输入信号Vi变化，电容上的电压与输入电压相同。保持期:当控制信号使模拟开关断开时，电容只与放大器N2高阻输入端相连，这可以保持模拟开关断开前瞬间的输入信号Vi的值不变，输出放大器因此也可在相当长时间保持一个恒定输出值不变，直至模拟开关再次闭合。 ? ? - - S uo N2 N1 ui C Uc由下图可知采样脉冲的频率,,,,1/T,越高采样越密采样值越多采样信号的包络线越接近输入信号的波形. 假设输入 信号的最 高频率为 ,,则 根据采样 定理知: 当采样频 率 ,,,2 ,,时 采样信号 可正确反 映输入信 号.虽然理论上采样频率越大越好但也不能无限制的提高采样频率因为每个采样值转换为数字量都需要一定时间采样频率越高转换速度像应也要求越快. 3. 常用采样保持器芯片 1LF198，LF298，LF398LF198，LF298，LF398是单片采样保持器芯片，其内部结构和外部引脚如下图所示: 外部引脚 8 内部原理13为模拟量输入端;25为模拟量输出端;37，8分别为逻辑信号和逻辑参考电平端:8为加高电平则采样，加低电平则保持;46为保持电容连接端，用以外接保持电容;52为调零端;61，4为电源，范围为?5V - ? 18V。2LF198，LF298，LF398主要性能:1LF198，LF298，LF398具有采样速度高，保持电压 下降速度慢，以及精度高等特点.2其采样时间小于6s时精度可达到0.01，3在保持电容为1 F时，下降速率为5mV/min，4作单位增益跟随器工作时，直流增益精度为 0.002，5输入阻抗为1010，与高阻抗信号相连也不会影响精 度。3典型应用如下图所示: 采样保持器的逻辑输入端 (8)引脚应与微机的用 户口连接，微机通过并行 口控制使采样保持器8引 脚高则采样，低则保持。 达到控制采样保持器的目 的。7引脚接地6引脚 接保持电容.14引脚为电 源3引脚接输入信号5 引脚接输出信号. 4.采样保持器与微机的接口 如下图所示为例: 8 位 输 入 数 据 A/D转换器 多路开关 采样保持器8位输入的模拟量信号从多路开关AD7501输入在微机的控制下选择一路从OUT端进入采样保持器LF398的IN端采样保持器的逻辑控制端(8)应与微机的数据口连接，使采样保持器8引脚高则采样，低则保持。采样保持器的5端为模拟量输出端OUT与A/D转换器ADC0804的输入VIN端相连。A/D转换器的输出的数字量接微机的数据口完成模拟量的输入. 5. 采样保持电容的选择根据实际需要经过综合就可选择电容量，一般在1000PF1F之间。保持电容的介质吸收是采样保持电路中的一个重要误差来源，选择时应注意。6. 采样保持的主要性能指标1 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2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，它们限制了电路的工作速度。课堂练习:将以下原理图完善.写出单片 机各输入/输出口的分配