Яка мета часу вибірки АЦП?

Я намагаюся зрозуміти використання часу вибірки АЦП?

ADC у мене є програмованим часом відбору проб 100nsec / 500nsec та 1uSec. Що є основним випадком використання більш тривалого часу вибірки, чому б ви не використовували 100nsec для кожного сигналу?

[Я також чую, що іноді час вибірки називають альтернативними іменами. Мене цікавить зразок схем і час утримування безпосередньо перед перетворенням]

Додатковий запитання: що станеться, якщо сигнал змінюється за амплітудою протягом часу вибірки? Якщо вона падає чи піднімається? Чи прийняв би АЦП останнє положення сигналу чи він виробляє якесь усереднення? Якщо усереднення, що є основою для цього, як це працює?

Характеристики АЦП:

Конденсатор: min 4pF, max: tbd

опір перемикача: 1,5 К хв, макс. 6 к

час вибірки: 100nsec, 500nsec (можливі довші варіанти, але нерелевантні)

Багато вхідних схем АЦП підключать конденсатор з непередбачуваним станом заряду до входу, який вони збираються взяти на вибірку. Якщо вхідне джерело дуже низького опору і не «зміщується з місця», це не спричинить проблеми; що ємність швидко відповідатиме напрузі на вході. Якщо вхід є джерелом помірного імпедансу, але має дуже низьку ємність, то з'єднання цієї ємності може порушити напругу на вході, але напруга на вході відносно швидко повернеться до правильного значення. Якщо вхід є джерелом високого або середнього опору і має власну велику ємність (наприклад, для 12-бітного АЦП, він перевищує ємність вибірки АЦП на коефіцієнт у кілька тисяч), і якщо показання не приймаються занадто часто, великий конденсатор може вважатися джерелом низького опору, який не буде "

Якщо АЦП чекає досить довго між підключенням вхідної ємності та зчитуванням, будь-які порушення, спричинені перемиканням вхідної ємності, швидше за все, вирішаться. З іншого боку, є деякі ситуації, коли такий час відстоювання не потрібен, але швидке зчитування є. Програмування часу придбання дозволяє прийняти обидва типи ситуацій.

Я припускаю, що ви говорите про АЦП, який має конденсатор вибірки (наприклад, АЦП послідовного наближення, який є найпоширенішим типом).

Якщо ви говорите про АЦП із вбудованим мультиплексором, час відбору проб є дуже важливим, оскільки дозволяє напрузі на конденсаторі вибірки АЦП відстояти після перемикання з попереднього каналу. (Більше про це питання у записі в блозі, який я написав .)

Якщо ви говорите про АЦП з одним каналом, час вибірки все ще важливий, навіть якщо він відбирає лише один сигнал, тому що напруга на конденсаторі вибірки АЦП потрібно підхопити до цього сигналу, коли він знову підключений до входу. , і заряджається від попередньої напруги до нової напруги. Якщо ви маєте вхідний сигнал повільної пропускної здатності, це не така вже й велика справа, але якщо у вас вхідний сигнал відносно швидко змінюється, вам потрібно переконатися, що конденсатор вибірки підхоплює його, забезпечуючи достатній час вибірки.

Більш детальний приклад для односигнального АЦП:

Порівняйте частоти сигналу з частотою вибірки. Скажімо, це синусоїди 10 кГц через частоту дискретизації 100 кГц. Це фазовий зсув 36 градусів між зразками. Найгірше - коли ваш сигнал проходить через нуль (так само, як тривалість дня змінюється швидше на рівнодення, а не на сонцестояння); гріх (+18 градусів) - гріх (-18 градусів) = 0,618. Отже, якщо у вас є синусова хвиля амплітуди 1 В (наприклад, -1 В до + 1 В або 0 до 2 В при зміщенні), різниця між зразками може бути великою як 0,618 В.

Існує ненульовий опір між вхідним штифтом і конденсатором відбору проб ADC - як мінімум, це опір перемикача вибірки, але воно може також включати зовнішній опір, якщо у вас є; тому майже завжди слід розміщувати хоча б якийсь локальний накопичувальний конденсатор на вході будь-якого АЦП вибірки. Обчисліть постійну частоту RC і порівняйте з часом відбору проб, щоб переглянути перехід напруги в минулому після підключення конденсатора вибірки до вхідної напруги. Припустимо, ваш час вибірки становить 500nsec, а постійний RC-час - 125nsec, тобто ваш час вибірки становить 4 постійні часу. 0,618 В * е ^ (- Т / тау) = 0,618 В * е ^ (- 4) = 11мВ -> Напруга конденсатора відбору проб АЦП досі відключений 11мВ від остаточного значення. У цьому випадку я б сказав, що час вибірки занадто короткий. Загалом, ви повинні подивитися на кількість бітів АЦП і чекати щось на кшталт 8 або 10 або 12 констант часу. Ви хочете, щоб будь-яка перехідна напруга впала до менш ніж 1/2 LSB АЦП.

Сподіваюсь, що це допомагає….