Материалы по всему курсу схемотехники (необработанное) (1.3.3.3.1 Введение)

Посмотреть архив целиком

Основные понятия

В аналоговой технике элементами памяти, т.е. аналоговыми запоминающими устройствами, являются устройства выборки и хранения (УВХ) и амплитудные (пиковые) детекторы. Функция памяти состоит в хранении на запоминающем конденсаторе в течение некоторого времени мгновенного значения входного напряжения. Как правило, УВХ ставятся непосредственно перед АЦП и выполняют следующие функции:

  1. аналого-цифровое преобразование быстро-переменных сигналов на достаточно медленных АЦП (т.к. изменение входного сигнала во время преобразования может привести достаточно большой погрешности) См. также подраздел апертурная задержка.

  1. в режиме аналого-цифрового преобразования АЦП отключается от остальной схемы и подключен только к конденсатору УВХ, который в этом случае является еще и фильтрующим. Т.е. достигается лучшая помехозащищенность.

  1. если осуществлять выборку сигнала стробирующими импульсами постоянной длительностью, соизмеримой с временем RCхр, то это эквивалентно фильтрации входного сигнала фильтром с определенной передаточной характеристикой (по форме передаточная характеристика аналогична цифровым фильтрам).

Схема простейшего УВХ представлена на Рис. 1. В режиме выборки УВХ повторяет входной сигнал, а затем по команде запоминает его мгновенное значение и переходит в режим хранения. Режим выборки амплитудных детекторов имеет место, когда входное напряжение становится больше входного. Обычно переход от УВХ к амплитудному детектору осуществляется заменой управляемых ключей диодами.

Рис. 1 Схема простейшего УВХ

В режиме выборки (или слежения) выходной сигнал УВХ с максимально возможной скоростью достигает значения входного сигнала и затем отслеживает его до тех пор, пока не поступит команда на хранение. С этого момента УВХ будет хранить значение входного сигнала, которое было на выходе в момент поступления команды на хранение. Иногда УВХ называют устройствами слежения и хранения, если основную часть времени в их работе занимает режим выборки, т.е. слежения за изменениями входного сигнала.

Как видно из Рис. 1 в режиме выборки разница между входным и выходным напряжением УВХ определяется степенью неидеальности ключа и отличием от 0 входного сопротивления RВХ. В режиме хранения напряжение на запоминающем конденсаторе CХР изменяется из-за протекания тока утечки ключа, тока утечки конденсатора и тока через выходные цепи УВХ ( через нагрузку).

В зависимости от условий эксплуатации УВХ минимальный ток разряда конденсатора может быть получен при использовании МДП-транзистора, либо полевого транзистора с управляемым переходом. Ток утечки полевых транзисторов с управляемым переходом существенно возрастает при высокой температуре. Хотя у МДП-транзистора меньше чувствительность тока утечки к изменению температуры, однако величина этого тока больше, чем у полевого транзистора. Последнее объясняется наличием тока утечки между каналом и подложкой. Эти составляющие тока утечки протекают в цепь истока или затвора или в обе цепи в зависимости от напряжения смещения на электродах. Кроме того, МДП-транзисторы имеют значительный ток утечки между истоком и стоком. Обе составляющие тока утечки МДП-транзистора минимальны, если разность напряжений на его электродах близка к нулю. Поэтому некоторые схемы УВХ строят таким образом, чтобы в режиме хранения обеспечить разность потенциалов на ключе близкую к нулю.

Кроме того, из-за наличия емкости СЗИ или СЗС при переходе из режима выборки в режим хранения дополнительную энергию получает СХР. Увеличение напряжения на конденсаторе носит название коммутационной ошибки. Коммутационная ошибка обратнопропорциональна емкости конденсатора хранения. Т.е. при уменьшении емкости хранения коммутационная ошибка увеличивается. Причем коммутационная ошибка не может быть скомпенсирована ни регулировкой напряжения смещения ОУ, ни подачей на конденсатор компенсирующего напряжения. Это обусловлено тем, что емкости СЗС и СЗИ зависят от уровня входного сигнала ( если UВХ изменяется от -10В до +10В емкость СЗСЗИ изменяется в 2..3 раза). Для компенсации коммутационной ошибки, нужно использовать схемы в которых напряжения затвор-исток застабилизировано. Тогда коммутационная ошибка будет постоянна и её можно скомпенсировать, например, регулировкой напряжения смещения ОУ.

Также при переходе из режима выборки в режим хранения неидеальность конденсатора приводит к появлению погрешности, связанной с диэлектрической поляризацией.

Как правило, быстродействие и точность УВХ имеют противоположный характер зависимости от емкости запоминающего конденсатора. С одной стороны, конденсатор с меньшей емкостью можно быстрее зарядить, а с другой - конденсатор с большей емкостью более точно и более долго хранит напряжение. В каждой из известных схем УВХ достигнут определенный компромисс между точностью и быстродействием, отражающий степень совершенства самой структуры УВХ и правильности выбора параметров и режимов работы его элементов. Для определения наилучшей (при выдвинутых требованиях и реальных ограничениях) структуры необходимо знать предельные возможности каждой, что требует установления оптимальных параметров ее элементов.


Случайные файлы

Файл
82988.rtf
90688.rtf
94689.rtf
151486.rtf
17623-1.rtf




Чтобы не видеть здесь видео-рекламу достаточно стать зарегистрированным пользователем.
Чтобы не видеть никакую рекламу на сайте, нужно стать VIP-пользователем.
Это можно сделать совершенно бесплатно. Читайте подробности тут.