pipeline ADC采样保持电路的研究
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adc电压采样电路ADC(Analog-to-Digital Converter,模数转换器)电压采样电路是一种将模拟电压信号转换为数字信号的电路。
在现代电子设备中,ADC电压采样电路被广泛应用于各种测量、控制和通信系统中。
让我们来了解一下ADC电压采样电路的基本原理。
ADC电压采样电路通常由四个主要部分组成:输入信号调理电路、采样保持电路、比较器和数字化逻辑电路。
输入信号调理电路用于对输入信号进行放大、滤波和调整,以便使输入信号范围适应ADC的输入范围。
输入信号调理电路通常由放大器、滤波器和可变增益放大器组成。
采样保持电路的作用是在给定时间间隔内对输入信号进行采样并保持其值,以便进行后续的数字化处理。
采样保持电路通常由采样开关和保持电容器组成。
采样开关在给定时间间隔内打开,将输入信号传递到保持电容器上,并在采样结束后关闭,以保持输入信号的值。
比较器是将模拟输入信号与参考电平进行比较,并输出一个数字信号的电路。
当输入信号大于参考电平时,比较器输出高电平;当输入信号小于参考电平时,比较器输出低电平。
数字化逻辑电路将比较器输出的数字信号进行处理,将其转换为二进制数字信号。
数字化逻辑电路通常由编码器、计数器和控制逻辑电路组成。
编码器将比较器输出的高低电平转换为二进制数字信号;计数器用于计数编码器输出的脉冲数量,以确定输入信号的数值;控制逻辑电路用于控制采样保持电路、比较器和编码器的工作状态。
ADC电压采样电路的输出是一个二进制数字信号,可以表示输入信号的大小。
这个二进制数字信号可以被微处理器或其他数字电路处理和分析,实现各种功能,如数据存储、显示和控制。
ADC电压采样电路有许多应用领域。
在测量系统中,ADC电压采样电路可用于测量各种物理量,如温度、压力、流量等,将模拟信号转换为数字信号,并通过数字处理实现数据存储和分析。
在通信系统中,ADC电压采样电路可用于模拟信号的数字化传输,提高信号的抗干扰性和传输质量。
ad采样电路原理
AD采样电路是一种用于模拟信号转换为数字信号的电路。
它
是一种基于模拟到数字转换(ADC)的原理实现。
在AD采样电路中,模拟信号首先经过一个采样保持电路,该电路用于以固定的时间间隔对模拟信号进行采样,将连续的模拟信号转化为离散的采样信号。
采样保持电路可以通过开关或者电容的方式实现。
通过采样保持电路的工作,我们可以得到一系列离散的采样值。
接下来,采样信号被送入一个模拟到数字转换器(ADC),
用于将连续的模拟信号转换为离散的数字信号。
ADC使用不
同的方法来实现这个转换,包括逐次逼近法、并行法、闸级转换法等。
最后,转换后的数字信号被送入数字信号处理器或者其他数字电路中进行进一步处理、存储或者传输。
经过ADC的处理,
我们可以得到对原始模拟信号进行数字化的离散信号。
AD采样电路的原理是基于采样定理,即根据奈奎斯特-香农采样定理,对于一个带宽有限的模拟信号,为了完全还原原始信号,采样频率必须大于信号的最高频率的两倍。
通过将连续的模拟信号采样和转换为离散的数字信号,我们可以在数字领域进行进一步的处理,如滤波、压缩等。
总之,AD采样电路是一种将模拟信号转换为数字信号的电路,它基于采样定理和模拟到数字转换器(ADC)的原理实现。
通过使用AD采样电路,我们可以对模拟信号进行数字化处理,从而实现更多的应用。
ADC电流采样电路1. 简介ADC(Analog-to-Digital Converter)电流采样电路是一种用于将模拟信号转换为数字信号的电路。
在现代电子系统中,由于数字系统的广泛应用,需要将模拟信号进行数字化处理。
ADC电流采样电路能够将模拟信号转换为数字信号,并且具有高精度、高速度和低功耗等特点,因此被广泛应用于各种领域,例如通信、测量仪器、工业控制等。
2. ADC电流采样原理ADC电流采样原理基于模数转换的基本原理,即将连续变化的模拟信号转换为离散的数字信号。
ADC电流采样电路主要包含以下几个重要组成部分:2.1 输入端输入端是ADC电流采样电路的接口,用于接收待转换的模拟信号。
输入端通常包含一个输入阻抗较高的运放放大器,以提供对外部模拟信号的缓冲和放大功能。
2.2 参考源参考源是ADC电流采样中非常重要的部分之一。
参考源提供一个已知稳定值作为参考,用于比较输入信号的大小。
常用的参考源有内部参考源和外部参考源两种。
内部参考源是集成在ADC芯片内部的一个稳定电压源,通常为固定值(如1.2V、2.5V等)。
外部参考源可以是外接电阻分压电路、稳压器等,通过选择合适的电阻或稳压器来提供所需的参考电压。
2.3 采样保持电路采样保持电路用于在转换过程中对输入信号进行采样和保持。
由于ADC转换需要一定时间,而输入信号可能会随时间变化,因此需要采样保持电路来固定输入信号的值。
采样保持电路通常由开关、采样电容和运放组成。
2.4 模数转换器模数转换器是ADC电流采样电路中最核心的部分,用于将模拟信号转换为数字信号。
常见的模数转换器有两种类型:逐次逼近型(Successive Approximation Type)和并行型(Parallel Type)。
逐次逼近型模数转换器是一种按位逼近的方法进行转换,它从最高有效位(MSB)开始,根据比较结果决定当前位是0还是1,并一步步向低位进行逼近。
逐次逼近型模数转换器的优点是结构简单,适用于低速高精度的应用。
adc采样电压电路
ADC(模数转换器)采样电路是一种用于将连续模拟信号转换为离散数字信号的电路。
它在电子设备中起着至关重要的作用,因为它使我们能够将现实世界中的模拟信号转换为计算机可以处理的数字信号。
ADC采样电路的主要目标是准确地测量模拟信号并将其转换为数字形式。
为了实现这一目标,ADC采样电路通常包括三个主要部分:采样保持电路、模数转换器和数字信号处理电路。
采样保持电路用于定期采样模拟信号,并将其保持在一个恒定的电平上,以便模数转换器对其进行测量。
这是非常重要的,因为模数转换器需要在一段时间内测量信号的平均值,以减小噪声和干扰的影响。
接下来是模数转换器,它将采样保持电路中的模拟信号转换为数字形式。
常见的模数转换器有逐次逼近型模数转换器(SAR)和逐渐逼近型模数转换器(Delta-Sigma)。
这些模数转换器都有自己的优缺点,根据应用的具体要求选择合适的模数转换器。
最后是数字信号处理电路,它用于对数字信号进行进一步处理和分析。
这可能包括数字滤波、数值计算或其他算法。
数字信号处理电路可以根据应用要求进行设计,以满足特定的性能需求。
总的来说,ADC采样电路在现代电子设备中扮演着重要的角色。
它
使我们能够将现实世界中的模拟信号转换为数字形式,以便计算机可以处理和分析。
通过合理设计和选择合适的组件,我们可以获得准确、可靠的数字信号,并为各种应用提供有效的解决方案。
pipeline adc原理
PipelineADC原理是一种高速、高精度的模拟数字转换器,主要用于将模拟信号转换为数字信号。
它的工作原理是将输入信号分成若干个阶段进行转换,每个阶段都是一个单独的模拟数字转换器,通过串联这些阶段,就可以得到更高的精度和更快的转换速度。
Pipeline ADC的基本结构包括Sample and Hold电路、比较器、数字逼近寄存器和数字误差校正电路。
在工作过程中,输入信号首先被Sample and Hold电路采样和保持,然后与参考电压进行比较,比较器输出的结果被送入数字逼近寄存器进行处理,最后通过数字误差校正电路进行校正。
由于Pipeline ADC的工作原理非常复杂,因此在实际应用中需要进行很多设计优化。
例如,通过增加阶段数可以提高精度,但会增加延迟;通过增加比较器的数量可以提高转换速度,但会增加功耗。
因此,在设计Pipeline ADC时需要权衡这些因素,以获得最优的性能。
- 1 -。
摘 要随着电路系统数字化程度的不断提高,尤其是片上系统(SOC)的快速发展,作为连接模拟信号与数字信号的桥梁的高性能模数转换器的需求日益增强。
与其它结构相比,流水线ADC因其在高精度、高速度与低功耗之间拥有良好的折中而备受青睐。
本文采用韩国东部半导体dongbu013工艺,设计研究了一个50MSample/s的12位的流水线ADC。
在查阅大量文献的前提下,本文根据模拟IC设计流程,以高速、低压、低功耗为目标,逐步完成了各个模块电路以及整体电路的设计。
主要工作包括:(1)完成两相不交叠时钟电路的设计;自举开关电路(为消除开关电荷注入误差)设计;为保证开关电容电路的速度和精度设计了增益增强型折叠共源共栅运算放大器;动态锁存比较器电路设计。
(2)由单元电路完成各个子模块电路的设计,并对各个模块和整体系统进行详细仿真。
(3)为降低功耗采用电容和运算放大器逐级递减技术,为克服比较器失调误差设计了数字校正电路。
本设计在Cadence工作平台下,使用Spectre仿真器进行模拟验证。
模拟仿真结果表明,在+1.2V电源电压下,ADC的模拟信号输入范围为0.4V~0.8V,分辨率为12位,采样速率达50MHz,功耗约为84mW。
该流水线ADC的性能指标达到了设计要求。
关键词:流水线ADC;自举开关;开关电容电路;数字校正AbstractAs a bridge connecting the analog signal and digital signal, the demand of the high-performance analog-to-digital converter has growing rapidly with the digitalization of the circuit system, especially the rapid development of the system on chip. Compared with other structures, the pipeline ADC has a good favor because of its good compromise between the high resolution, high speed and low power consumption. In this thesis, a 50MSPS, 12bit ADC was designed in dongbu 0.13um process.Access to a large number of documents, this paper completes the design of each module circuit and the overall circuit step by step with the goal of high speed, low voltage and low power consumption, according to the Analog IC design flow. The main work of this paper is as follows. Firstly, completing the circuit design of the two-phase non-overlapping clock generator; the bootstrapped switch, which can eliminate the switch charge injection error; the gain enhanced folded cascode operational amplifier, which can ensure the speed and accuracy of the switch capacitor circuits, and the dynamic latch comparator. Secondly, completing the circuit design of each sub-module by the unit circuit, and simulating each module and the overall system in detail. Thirdly, in order to reduce the power consumption of the system, scaling down technique of the capacitor and operation amplifier was used, and a digital calibration circuit was designed to overcome the comparator offset error.This design works in the Cadence platform, the simulating tool is Cadence Spectre. The simulating results show that, with a power supply of 1.2V, the input voltage range of the ADC is between 0.4V and 0.8V, its resolution is 12 bits and sample rate is 50MHz, the power consumption is about 84mW. The parameters of this pipeline ADC meet the design requirements.Keywords: pipeline ADC, bootstrapped switch, switch capacitor circuit, digital calibration目录摘要 (I)Abstract (II)第一章绪论 (1)1.1课题研究的背景及意义 (1)1.2国内外研究现状 (1)1.3本文主要研究内容和结构安排 (4)第二章流水线ADC的基本原理 (5)2.1模数转换器的基本概念 (5)2.2模数转换器的性能参数 (5)2.3流水线ADC的结构和工作原理 (7)2.4非线性因素及其影响 (8)2.4.1热噪声 (8)2.4.2电荷注入和时钟馈通 (10)2.4.3运放有限开环增益和带宽 (12)2.5数字校正技术 (13)2.6本章小结 (15)第三章流水线ADC单元电路的分析与设计 (16)3.1MOS开关电路 (16)3.2运算放大器 (19)3.2.1增益增强原理 (19)3.2.2主运放和共模反馈电路设计 (21)3.2.3辅助运放设计 (23)3.2.4最终放大器电路验证 (25)3.3比较器 (27)3.4本章小结 (30)第四章模块和系统电路设计与仿真 (31)4.1C LOCK G ENERATOR (31)4.2采样保持电路 (33)4.3 1.5BIT/STAGE ADC (37)4.3.1Sub-ADC (37)4.3.2Sub-DAC (39)4.3.3Gain-stage (41)4.4数字校正电路 (43)4.5本章小结 (45)总结 (46)参考文献 (47)哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明 (51)哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书 (51)致谢 (52)第一章 绪 论1.1课题研究的背景及意义现实世界中的物理量大部分是随时间连续变化的量,即大都是模拟量,如光、电、声音、速度等[1]。
一、采样保持电路的引入在A/D转换期间,为了使输入信号不变,保持在开始转换时的值,通常要采用一个采样保持电路。
对于MCS-96单片机的A/D转换器,启动转换实际上是把采样开关接通,进行采样,过一段时间后,开关断开,采样电路进入保持模式,才是A/D真正开始转换二、采样保持电路的原理A/D转换需要一定时间,在转换过程中,如果送给ADC的模拟量发生变化,则不能保证精度。
为此,在ADC前加入采样保持电路,如图下所示。
采样保持电路有两种工作状态:采样状态和保持状态。
1、采样状态:控制开关K闭合,输出跟随输入变化。
2、保持状态:控制开关K断开,由保持电容C维持该电路的输出不变。
运算放大器A2:典型的跟随器接法。
输入阻抗:高阻。
保持状态(K分)下Ch放电小,保持电压不变。
输出阻抗:小。
采样保持电路的负载能力大。
运算放大器A1:K闭合时为跟随器。
(不关心K断开的情况)。
输入阻抗:高阻。
对输入信号的负载能力要求小。
输出阻抗:小。
采样状态时,Ch上的电压快速跟随输入变化。
控制开关K:由接口电路控制。
三、采样采样脉冲的频率由下图可知,采样脉冲的频率fs(fs=1/Ts)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fm,则根据采样定理知:当采样频率fs>2fm时,采样信号可正确反映输入信号。
通常对直流或缓变低频信号进行采样时可不用采样保持电路。
三、加入S/H后模/数转换控制过程加入S/H后,整个模/数转换过程如下图所示。
1、CPU经接口电路使K闭合(启动采样)。
2、CPU经接口电路使K断开(保持)。
(*)3、CPU向ADC发出启动转换信号(转换或称量化)。
(*)4、查询A/D转换完成否,或使用中断方式。
5、读取转换后的数字。
6、在实际硬件设计中,一般第②、③步设计为用一条指令完成。
四、多路转换模拟开关1、原理由于计算机在任一时刻只能接收一路模拟量信号的采集输入,当有多路模拟量信号时需通过模拟转换开关,按一定顺序选取其中一路进行采集。
adc电流采样电路ADC(Analog-to-Digital Converter)即模数转换器,是将连续的模拟电信号转换为离散的数字信号的电路。
在电子设备中,它起到了至关重要的作用。
本文将介绍ADC电流采样电路的原理和应用,并探讨其在实际工程中的指导意义。
首先,我们来详细了解一下ADC电流采样电路的原理。
在一些特殊的应用中,需要对电流信号进行采样和转换,如电流传感器、电流表等。
ADC电流采样电路主要由电流传感器、电流调理电路和ADC组成。
电流传感器将电流信号转换为与其成正比的电压信号,然后通过电流调理电路对其进行放大和滤波处理,最后由ADC将模拟电流信号转换为数字信号。
通过这一系列的转换和处理,我们可以得到准确的数字电流信号,以便于后续的处理和分析。
接下来,我们来看一下ADC电流采样电路的应用。
在电力行业中,电流采样电路可被广泛应用于电流监测和保护装置中。
通过实时采集电流信号,我们可以判断电路的工作状态,以便及时发现异常情况并采取相应措施。
此外,ADC电流采样电路还可以应用于工业自动化领域,用于监测电机、传送带等设备的电流负载。
通过对电流信号的采样和分析,我们能够及时发现设备异常,提高工作效率和设备使用寿命。
除了以上的应用领域,ADC电流采样电路还在医疗设备、汽车电子和航空航天等领域中得到广泛应用。
在医疗设备中,ADC电流采样电路可以用于监测心电图、血压和呼吸等生命体征参数。
在汽车电子领域,ADC电流采样电路可以应用于电动汽车、混合动力汽车等环保型车辆中,用于监测电池组的电流和电压,确保电池的正常工作。
在航空航天领域,ADC电流采样电路则可以用于监测航空器的电气系统,以确保飞行的安全和稳定。
最后,我们来谈一谈ADC电流采样电路在实际工程中的指导意义。
首先,我们需要充分了解ADC电流采样电路的原理和特性,这对于正确选择和使用相关器件至关重要。
其次,合理设计电流传感器和电流调理电路,可以提高采样的灵敏度和准确性。
pipeline-sar adc 原理-回复Pipelines是一种在计算机科学中广泛使用的概念,旨在优化数据处理和计算任务的执行效率。
在本文中,我们将专注于pipelines在应用程序设计中的应用,特别是在ADC(模数转换器)中的原理。
首先,让我们了解一下ADC的基本原理。
ADC是一种将模拟信号转换为数字信号的电子设备。
在许多应用中,如音频和视频处理,传感器数据采集等,我们需要将连续时间的模拟信号转换为离散时间的数字信号,以便进行进一步的处理。
ADC通常由三个主要部分组成:采样和保持电路(S&H),模数转换器(ADC),数字信号处理器(DSP)。
在这些部分中,ADC是其中最核心的组件,因为它实现了模拟到数字的转换。
ADC的基本原理是通过将模拟信号离散化为一系列离散时间点的取样值,然后将这些取样值转换为相应的数字表示。
这个过程可以分为三个主要的步骤:采样,量化和编码。
采样是将模拟信号在时间上分割成多个取样点的过程。
为了保持信号的准确性,ADC使用采样和保持电路(S&H)来获取每个取样点的电压或电流值。
采样速率决定了信号从模拟到数字的转换的精度。
更高的采样速率可以提供更准确的数字表示,但同时也需要更多的计算和存储资源。
量化是将连续的模拟信号转换为离散的数字表示。
在此过程中,ADC将每个取样点的模拟信号值映射到最近的可用数字值。
量化的精度通常由ADC 的位数来决定。
例如,一个12位ADC将模拟信号映射到4096个离散的数字值。
较高的位数可以提供更精确的量化结果,但也需要更多的存储空间和计算资源。
编码是将量化后的数字值转换为二进制码表示的过程。
在这步中,ADC将量化后的数字值转换为相应的二进制码。
编码通常采用二进制补码表示,以便进行进一步的数字信号处理。
编码的格式通常取决于ADC的设计和应用。
在ADC设计中,pipelines广泛应用于提高转换速率和精度。
一个典型的ADC pipeline结构包含多个级别,每个级别都包含采样,量化和编码等子功能。
adc电压采样电路ADC(模数转换器)是将模拟信号转换为数字信号的一种设备或电路。
在电子系统中,ADC电压采样电路是一种重要的电路,用于将模拟输入信号转换为数字输出信号。
本文将介绍ADC电压采样电路的原理、应用和特点。
一、原理ADC电压采样电路的原理是通过将模拟输入信号与参考电压进行比较,然后将比较结果转换为数字输出信号。
具体的实现方式有多种,常见的有逐次逼近型ADC和闪存型ADC。
1. 逐次逼近型ADC逐次逼近型ADC是一种常用的ADC电压采样电路。
它采用逐步逼近的方法,通过与参考电压进行比较,逐渐逼近输入信号的真实值。
逐次逼近型ADC的精度通常由比较次数决定,比较次数越多,精度越高。
但是,逐次逼近型ADC的转换速度相对较慢。
2. 闪存型ADC闪存型ADC是一种高速的ADC电压采样电路。
它通过将输入信号与参考电压进行比较,然后直接转换为数字输出信号。
闪存型ADC 的转换速度非常快,但是成本较高,适用于对速度要求较高的应用场景。
二、应用ADC电压采样电路在电子系统中有广泛的应用。
以下是几个常见的应用场景:1. 传感器信号采集在许多传感器应用中,需要将传感器输出的模拟信号转换为数字信号进行处理。
ADC电压采样电路可以实现传感器信号的快速、精确采集,从而满足系统对信号处理的要求。
2. 数据采集系统在数据采集系统中,需要将模拟输入信号转换为数字信号进行存储和处理。
ADC电压采样电路可以将模拟输入信号转换为数字输出信号,方便进行后续的数据处理。
3. 通信系统在无线通信系统中,需要将模拟音频信号转换为数字信号进行传输。
ADC电压采样电路可以将模拟音频信号转换为数字信号,然后通过数字通信系统进行传输和处理。
三、特点ADC电压采样电路具有以下特点:1. 高精度ADC电压采样电路可以实现高精度的模拟信号转换,通常能够达到几位甚至十几位的转换精度,满足对信号精度要求较高的应用场景。
2. 高速度闪存型ADC可以实现非常高的转换速度,适用于对速度要求较高的应用场景。
高精度Pipeline ADC中的电容匹配很多初学者应该都听说过:“pipeline ADC中最初几级MDAC的采样电容由热噪声决定,后续MDAC的采样电容由匹配决定。
”这句话其实是很有道理的,因为Vn^2=kT/C,热噪声受限的电容值按级间增益的平方递减;而根据工艺手册,电容值的匹配精度与近似与面积呈反比,因此匹配受限的电容值按级间增益递减。
理论上如此,但实际情况却要复杂一些……对于第一级MDAC,根据kT/C= LSB^2 / 12。
假设为Vpp=1.6V的14bit ADC,计算得到的C已经是5.2pF了。
但要注意这仅仅是考虑了采样电容。
如果要仔细的考虑之前的T&H和backend ADC的噪声,以及T&H,MDAC都有采样相和保持相两部分噪声需要相加。
其实需要的采样电容值已经在5.2pF的基础上翻了好多倍了。
事实上商用14bit ADC datasheet 上注明的输入电容一般也就在5~6pF的数量级,而SNR一般都不超过75dB。
虽然输入噪声无法满足ADC分辨率要求,但在线性度方面,学术界和业界的指标都在不断刷新。
在业界,不使用额外的辅助、校准技术,14bit 100MSPS pipeline的SFDR就可以做到大约90dB。
除了设计,这对制作工艺来说同样是一个巨大的考验。
根据smic18工艺手册,电容的匹配精度拟合式为sigma =79.2% / Area (um^2)。
Chartered18好一点,sigma =27.8% / Area。
而电容值大约都是1fF / um^2。
则对于典型的MDAC1的反馈电容Cf=500fF,以Chartered为例,sigma=0.056%,即当输入信号的量化余量在MDAC的模拟输出端重建时,它的INL以70%的概率只相当于不到11bit的一个LSB了。
Notice:既然MDAC1的重建误差只与Cf和对应的每一个Cs单元的比值有关,而与整个MDAC1对信号的增益倍数无关,那么对于确定的工艺来说,把MDAC做成更高bit数直观上可以提升整个ADC的线性度。
采样保持电路图(五款采样保持电路设计原理图详解)采样保持电路(采样/保持器)又称为采样保持放大器。
当对模拟信号进行A/D转换时,需要一定的转换时间,在这个转换时间内,模拟信号要保持基本不变,这样才能保证转换精度。
采样保持电路即为实现这种功能的电路。
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,必须保证有5μs的最后电压建立时间。
每一个采样保持放大器必须在每一秒钟或更低时问刷新一次,以确保输出电压下降率不超过10mV或1/2LSB(最小有效位)。
采样保持电路图设计(二)如图所示为由SMP04与运放构成的增益为10的采样保持放大电路。
电路中将SMP04置于运放OP490的反馈回路中,当S非/H=0时,SMP04内部开关闭合,运放OP490的反馈回路接通,电路增益由运放本身及反馈电阻决定,图中增益设置为10,输出端输出放大后的采样电压。
adc采样电路原理你知道 ADC 采样电路不?这玩意儿可神奇啦!咱们先来说说啥是 ADC 采样。
想象一下,咱们生活中的各种物理量,像温度啦、声音大小啦、电压电流啥的,它们是连续变化的,就像一条没有尽头的曲线。
但咱们的数字世界可喜欢整整齐齐的数字,不喜欢这种弯弯曲曲的东西。
这时候 ADC 采样电路就闪亮登场啦!它的工作呢,就像是一个超级细心的“记录员”。
它会在特定的时间点,快速地“瞅一眼”这些连续变化的物理量,然后把看到的数值转换成数字信号,让咱们的数字系统能明白和处理。
那它是咋做到的呢?这就得讲讲 ADC 采样电路里的几个关键部分啦。
比如说,有个叫“采样保持电路”的家伙。
它就像是一个反应超快的“抓拍高手”。
当到了采样的那个瞬间,它能迅速地把当时的物理量的值给“抓住”并且保持住,不让它变来变去,这样后面的处理电路就能稳稳地进行工作啦。
还有个重要的角色叫“量化器”。
它就像是个特别会分类的“小管家”。
它把采样保持电路送来的模拟量值,按照一定的规则划分成一个个的等级。
比如说,把 0 到1 伏分成 10 个等级,那 0.1 伏就是一个等级。
然后根据实际的值,给它归到对应的等级里去。
接下来就是“编码器”登场啦。
它就像是个聪明的“翻译官”。
把量化器分好的等级,翻译成咱们数字系统能懂的数字编码,比如二进制编码。
你看,这 ADC 采样电路就像是一个小小的“魔法工厂”,把那些连续变化的、让人头疼的模拟量,变成了整整齐齐、规规矩矩的数字量。
再打个比方,这 ADC 采样电路就像是一个会变戏法的魔术师。
它能把现实世界中那些摸不着、看不清的东西,一下子变成我们能在数字世界里轻松处理和分析的数字代码。
想象一下,如果没有 ADC 采样电路,咱们的手机怎么能知道电池还有多少电?那些测量仪器怎么能给出准确的数值?各种智能设备又怎么能根据外界的变化做出聪明的反应呢?所以说呀,这小小的 ADC 采样电路,可真是在咱们的科技生活中发挥了大大的作用!它就像一个默默无闻的幕后英雄,一直在为我们的便捷生活努力工作着。
三极管adc采样电路
三极管ADC(模数转换器)采样电路是一种使用三极管作为关键元件的模拟数字转换电路。
在这种电路中,三极管被用作比较器或放大器,用于将模拟信号转换为数字形式。
下面我会从不同角度来解释这个问题。
首先,让我们从基本原理开始。
三极管ADC采样电路的工作原理是利用三极管的放大特性和开关特性来对模拟信号进行采样和量化。
通过适当的电路设计,三极管可以将输入的模拟信号转换为数字形式的输出。
其次,我们可以从电路结构的角度来看。
三极管ADC采样电路通常由比较器、采样保持电路和数字逻辑电路组成。
比较器使用三极管来比较输入信号和参考电压,以确定输入信号的大小。
采样保持电路用于在输入信号的采样期间保持信号的数值不变。
数字逻辑电路则用于将比较结果转换为数字输出。
此外,我们还可以从应用和优缺点的角度来讨论。
三极管ADC 采样电路在某些低成本和低精度应用中可能会有一定的优势,因为三极管是常见且廉价的元件。
然而,由于三极管的非线性特性和温
度敏感性,这种电路在高精度和高性能应用中可能不太适用。
总的来说,三极管ADC采样电路是一种利用三极管进行模拟数字转换的电路,它有着自己的工作原理、电路结构和应用特点。
希望这个回答能够从多个角度为你解答这个问题。
adc互感器电流采样电路
ADC互感器电流采样电路是一种用于对互感器输出电流进行数字化采样的电路。
互感器是一种电流传感器,它可以将高电流转换为低电流进行测量和保护。
ADC互感器电流采样电路的基本原理是将互感器输出的电流进行放大和滤波,然后使用模拟数字转换器(ADC)将其转换为数字信号,以便于后续的数字信号处理。
该电路通常由以下几个组成部分构成:
1. 放大器:用于放大互感器输出的电流信号,以增加其灵敏度和测量范围。
2. 滤波器:用于滤除互感器输出中的高频噪声和干扰信号,以确保采样信号的准确性和稳定性。
3. ADC:模拟数字转换器将放大和滤波后的电流信号转换为数字信号,通常是通过一种特定的采样率和分辨率进行转换。
4. 控制电路:用于控制ADC的工作模式和采样速率,以及与其他数字处理设备进行通信。
总之,ADC互感器电流采样电路可以实现对互感器输出电流的快速、准确的数字化采样,方便后续的数字信号处理和数据分析。
adc电路原理
ADC电路(模数转换器)是一种将模拟信号转换为数字信号
的电路。
其原理是将输入的连续模拟信号进行采样并离散化,然后利用编码器将离散化的信号转换为数字形式。
ADC电路中的主要组成部分包括采样保持电路、量化电路和
编码器。
采样保持电路用于将连续的模拟信号转换为离散化的信号,通常通过采样保持电容来实现。
量化电路将采样信号进行量化,即将其分成若干个离散的电平。
编码器则根据量化后的信号将其转换为数字形式,常见的编码方式有二进制和格雷码编码。
ADC电路的工作过程一般分为三个阶段:采样、量化和编码。
在采样阶段,输入的连续模拟信号经过采样保持电路被抽样离散化。
在量化阶段,采样信号经过量化电路被分成离散的电平,并与一个参考电平进行比较。
在编码阶段,量化后的信号经过编码器转换为数字信号,输出给数字系统进行处理。
ADC电路的应用非常广泛,特别是在数字信号处理系统和通
信系统中。
它可以将模拟信号转换为数字信号,方便数字系统对信号进行处理、存储和传输。
常见的应用包括音频、视频、传感器信号等的数字化处理。
同时,ADC电路的性能也直接
影响到数字信号处理的精度和准确度,因此在设计中需要考虑采样率、分辨率、非线性误差等参数。
总之,ADC电路通过采样、量化和编码的过程将模拟信号转
换为数字信号,并广泛应用于数字信号处理系统和通信系统中。
它的原理是通过将连续模拟信号离散化并转换为数字形式,实现信号的数字化处理和传输。
adc电压采样电路原理ADC电压采样电路是电子工程中较为重要的一个应用电路,它的作用是将外界的连续电压信号采样转化为定程度的数字信号。
ADC采样电路的基本组成电路包括:采样保持-脉冲补偿示波器-放大器-廓线追踪器-滤波器-校正电路-参考电源-数据输出电路-数据存储电路。
采样保持电路是整个ADC电压采样电路中最关键的部分,其中SAMPLE和HOLD(采样-保持)电路可实现外界连续变化的电压值在一定时间内的采样与保持,除了采样保持电路之外,还包括脉冲补偿的放大器,它可以减少栅极电路的Knock-on响应,从而保证采样保持电路的采样精确度。
紧接着的是一组放大器,它的主要作用是将采样电路的输出信号进行放大,满足后面的廓线跟踪系统的要求,根据信号的调整范围,所使用的放大器也会不同,对于特殊情况可以使用源极特性改变放大器增益以减小误差。
廓线跟踪(KT)系统主要由参考电压、解码电路、移位器和数据输出电路组成,它的作用是根据得到的放大后的廓线信号,在保证数据准确度的前提下,快速准确地对廓线信号进行编码转换,有利于实现电压量的精确采样转换。
接下来的是滤波电路,它的作用是对经过放大器处理的采样信号进行滤波去噪处理,以有效地减少外界噪声干扰,有效提高量测精度。
校正电路是一种用于纠正放大器增益以及廓线跟踪系统的误差的电路,它一般通过外界可控制的电压确定放大器的增益,同时可根据内部电路的实时参数,调整数据的输出精度。
最后,ADC电量采样电路还包括数据输出电路和存储电路,数据输出电路的作用是实现量测数据的传输和处理,存储电路的作用是将量测得来的数据存储下来以备日后使用。
总结而言,ADC电压采样电路可以将外界的连续电压信号快速准确地转换成定量数字信号,而且数据的准确性和可靠性也可以得到有效的保障。
pipeline adc原理
PipelineADC是一种高速、高精度的ADC,它通过将输入信号分成多个级别进行采样和处理,最终将结果合并得到最终输出。
Pipeline ADC的优点在于采样和处理过程并行进行,从而实现了高速采样和低噪声。
Pipeline ADC由多个级别组成,每个级别都包含一个采样电容、一个可编程增益放大器和一个比较器。
输入信号经过首先被缓存到一个采样电容中,然后被放大,并与一个参考电压进行比较,得到一个比较结果。
这个比较结果被传递到下一个级别,同时输入信号也被传递到下一个级别进行下一轮采样和处理。
为了实现高速的采样和处理,Pipeline ADC通常采用多个时钟相位来分别控制每个级别的采样和处理过程。
由于不同级别之间采用了流水线的方式,因此整个ADC的采样速度可以达到千兆赫级别。
在实际应用中,Pipeline ADC广泛应用于高速通信、视频采集和音频处理等领域。
它的高速、高精度和低功耗等特点,为现代电子系统的性能提升和功耗降低提供了很好的解决方案。
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适用于高速流水线ADC中基于双采样技术的高性能采样/保持电路设计1 引言随着现代电子技术迅猛发展,电子产业逐步形成了以数字为主的格局。
数字信号处理技术日渐成熟的同时,对模拟信号和数字信号的转换接口电路模数转换器(Analog-to-Digital Converter 简称ADC)的速度和精度方面的要求也越来越高。
ADC 的性能在整个信号处理系统中起到至关重要的作用,成为限制整个系统性能的瓶颈。
在整个ADC 系统中,前级采样保持电路(sample-and-hold circuit 简称S/H)的性能直接影响到后续电路对采样保持信号处理的正确性,从而影响整个系统的性能,因此对其速度和精度要求十分严格。
S/H 电路的精度很大程度上取决于运放的增益,S/H 电路的带宽则取决于运放的带宽,所以设计一个相对高增益、高带宽的运放是整个ADC 设计的关键,本文采用的是增益自举运放结构,可以在增益和带宽方面得到较好的效果。
此外,随着采样的速度和精度的不断提高,简单的CMOS 开关已经不能满足设计的需要,本文采用了栅压自举开关[2],可以得到较好的采样精度和线性度。
针对运放的增益误差和开关电路误差所引起S/H 电路速度受限的问题,在整个S/H 电路结构方面采用了双采样技术[3],使同一周期内的采样保持工作由原来的一次变为两次,整个S/H 电路的速度得到极大的提高。
2 运放的设计运放是S/H 电路中的核心模块。
CMOS 的运放主要包括四种常见结构:简单两级运算放大器、套筒式的共源共栅放大器、折叠式共源共栅放大器、增益自举运算放大器[4,5]。
比较四种结构的性能发现,套筒式共源共栅在速度、功耗和噪声方面具有优势,但是它的增益和输出摆幅有限,不适用于采样增益电路中。
折叠式共源共栅的速度较高,但其他四个性能参数一般,也不采用。
两级运放最大的缺点是速度提升较为困难。
增益自举运放在增益、带宽、速度等方面表现较好。
根据S/H 电路的设计要求,对运放的各参数的性能指标为:。
Pipeline ADC 采样保持电路的研究
Pipeline ADC的原理如图1所示。
其在各个时钟周期、每级都可以同时进行信号转换,从而使ADC在每个时钟周期都可以输出一组转换结果。
因为模拟信号依次通过由子ADC、子DAC和级间增益电路块组成流水线,所以称这种结构的转换器为流水线ADC。
图1 Pipeline ADC原理图
图1方框中的电路反映了每级流水线结构ADC的转换过程。
输入的模拟信号经过采样保持电路后,在保持周期,由子ADC对保持信号进行量化,得到校正前的数字信号。
然后用采样保持电路保持的模拟输入信号减去由子DAC将数字结果转换为模拟量的那部分得到余量信号,然后将余量信号放大,把信号送入下一级作为下一级流水线的输入。
在K级流水线结构中,这样的过程将重复K 次。
为了克服采样保持电路和每级子ADC转换器的内部的失调误差、非线性误差和级间转换等误差,需要采用数字校正技术。
采样保持电路位于Pipeline ADC的前端,其速度和精度决定了整个ADC的速度和精度。
图2.2为基本的采样保持电路。
其中,M1为采样开关,CH为保持电容。
CK为采样控制时钟信号。
在采样阶段,CK为高电平,M1导通,Vin对电容CH充电,Vout跟踪输入信号;在保持阶段,CK为低电平,M1截至,CH将保持采样结束时刻的电压值Vin,从而完成一次采样过程。
图2.2 基本的采样保持电路
但是这种简单的采样保持电路远远不能满足系统的高性能要求,因此,我们要采用各项技术来提高采样保持电路的性能。
下面,先对这种采样保持电路的误差来源进行分析。