第5章采样保持器ppt课件.ppt

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1、变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分数据采集与处理技术第第5章章 采样采样/保持器保持器变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分2微

2、型计算机数据采集系统微型计算机数据采集系统传感器传感器放大放大器器采采样样/保保持持器器传感器传感器传感器传感器传感器传感器A/D转转换换器器计计算算机机显示器显示器打印机打印机绘图机绘图机定时与逻辑控制定时与逻辑控制传感器传感器传感器传感器接接口口被被测测物物理理量量数字信号数字信号开关信号开关信号多路开关多路开关变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分3n5.1

3、 概述概述n5.2 采样/保持器的工作原理n5.3 类型和主要性能参数n5.4 采集速率与采样/保持器的关系n5.5 采样/保持器集成芯片n5.6 使用中应注意的问题第第5章章 采样采样/保持器保持器变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分4问题：问题：模拟信号进行模拟信号进行A/D转换时，从转换时，从启动转换到启动转换到转换结束转换结束输出数字量，输出数字量，需要

4、一定的转换时需要一定的转换时间间，在转换时间内，模拟信号必须保持不，在转换时间内，模拟信号必须保持不变，否则会造成转换误差。变，否则会造成转换误差。解决方法：解决方法：采用一种器件，在采用一种器件，在A/D转换时保持住输转换时保持住输入信号电平，在入信号电平，在A/D转换结束后跟踪输转换结束后跟踪输入信号的变化。入信号的变化。“模拟信号存储器模拟信号存储器”采样采样/保持器保持器：用于对模拟输入信号进行采样，然：用于对模拟输入信号进行采样，然后根据逻辑控制信号指令保持瞬态值，保证模数转后根据逻辑控制信号指令保持瞬态值，保证模数转换期间以最小的衰减保持信号的一种器件。换期间以最小的衰减保持信号的

5、一种器件。变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分5l模拟通道的结构形式模拟通道的结构形式A/D通道的结构形式通道的结构形式 单通道单通道 不带不带S/H直流或低频模拟信号直流或低频模拟信号 带带S/H高频变化的模拟信号高频变化的模拟信号 多通道多通道 每个通道有自己的每个通道有自己的S/H和和ADC并行多通道并行多通道 各通道有自己的各通道有自己的S/H, 共享共

6、享ADC 各通道共享各通道共享S/H和和ADC微机系统的微机系统的A/D通道通道变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分6变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统

7、接线组成中一个重要组成部分7n5.1 概述概述n5.2 采样采样/保持器的工作原保持器的工作原理理n5.3 类型和主要性能参数n5.4 采集速率与采样/保持器的关系n5.5 采样/保持器集成芯片n5.6 使用中应注意的问题第第5章章 采样采样/保持器保持器变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分8模拟信号模拟信号UiK驱动信号驱动信号ACH模拟地模拟地UO采样保持器

8、的一般结构形式采样保持器的一般结构形式采样采样/ /保持器是一种具有信号输入、信号输出保持器是一种具有信号输入、信号输出以及由外部指令控制的模拟门电路。以及由外部指令控制的模拟门电路。组成组成：模拟开关：模拟开关K、电容、电容CH和缓冲放大器和缓冲放大器A。UC变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分9UiK驱动信号驱动信号CH模拟地模拟地UOUCAt控控制制信信号

9、号t模模拟拟输输入入At采采样样输输出出跟踪跟踪t1A2t2A1t3保持保持A3t4A采样采样/保持器工作原理保持器工作原理跟踪跟踪保持保持跟踪跟踪u在在t1时刻前时刻前，控制电路的驱控制电路的驱动信号为高电平时，动信号为高电平时，模拟模拟开关开关K 闭合，模拟输入信闭合，模拟输入信号号Ui 通过模拟开关加到电通过模拟开关加到电容容CH 上，使得上，使得CH端电压端电压UC 跟随跟随Ui 变化而变化。变化而变化。工作原理如下：工作原理如下：u在在t1时刻，驱动信号为低时刻，驱动信号为低电平，模拟开关电平，模拟开关K断开断开，此时电容此时电容CH 上的电压上的电压UC 保持模拟开关断开瞬间的保持

10、模拟开关断开瞬间的Ui 值不变并等待值不变并等待A/D转换转换器转换器转换。u而在而在t2时刻，保持结束，时刻，保持结束，新一个跟踪时刻到来，新一个跟踪时刻到来，此时驱动信号又为高电此时驱动信号又为高电平，模拟开关平，模拟开关K重新闭合，重新闭合，CH 端电压端电压UC 又跟随又跟随Ui 变变化而变；化而变；ut3时刻，驱动信号为低时刻，驱动信号为低电平时，模拟开关电平时，模拟开关K断断开开，.。 变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连

11、接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分10采样采样/ /保持器是一种用逻辑电平控制其工作状保持器是一种用逻辑电平控制其工作状态的器件。态的器件。 它具有两个稳定的工作状态：它具有两个稳定的工作状态：跟踪状态：跟踪状态：在此期间它尽可能快地接收模在此期间它尽可能快地接收模拟输入信号，并精确地跟踪模拟输入信号，并精确地跟踪模拟输入信号的变化，一直到接拟输入信号的变化，一直到接到保持指令为止。到保持指令为止。 保持状态：保持状态：对接收到保持指令前一瞬间对接收到保持指令前一瞬间的模拟输入信号进行保持。的模拟输入信号进行保持。因此，采样因此，采样/ /保持器是在保持

12、器是在“保持保持”命令发出的瞬间进行命令发出的瞬间进行采样，而在采样，而在“跟踪跟踪”命令发出时，采样命令发出时，采样/ /保持器跟踪模保持器跟踪模拟输入量，为下次采样做准备。拟输入量，为下次采样做准备。变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分11采样采样/ /保持器主要起以下两种作用：保持器主要起以下两种作用：“稳定稳定” 快速变化的输入信号，以减少转换误差。快速

13、变化的输入信号，以减少转换误差。 用来储存模拟多路开关输出的模拟信号，以便模拟用来储存模拟多路开关输出的模拟信号，以便模拟多路开关切换下一个模拟信号。多路开关切换下一个模拟信号。电容电容CH对精度的影响：对精度的影响：如果电容值过大，则其时间常数大，当模拟信号频率如果电容值过大，则其时间常数大，当模拟信号频率高时，由于电容充放电时间长，将会影响电容对输入高时，由于电容充放电时间长，将会影响电容对输入信号的跟踪特性，而且在跟踪的瞬间，电容两端的电信号的跟踪特性，而且在跟踪的瞬间，电容两端的电压会与输入信号电压有一定的误差。压会与输入信号电压有一定的误差。如果电容值过小，在保持状态时，由于电容漏电

14、流如果电容值过小，在保持状态时，由于电容漏电流的存在或者负载内阻太小的影响，会引起保持信号的存在或者负载内阻太小的影响，会引起保持信号电平的变化。电平的变化。u 在选择电容时，容量大小要适宜，以保证其时间常在选择电容时，容量大小要适宜，以保证其时间常数适中，并选用泄露小的电容。数适中，并选用泄露小的电容。u 另外，一般在输入端和输出端均采用缓冲器，以减另外，一般在输入端和输出端均采用缓冲器，以减少信号源的输出阻抗，增加负载的输入阻抗。少信号源的输出阻抗，增加负载的输入阻抗。变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一

15、个重要组成部分变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分12n5.1 概述概述n5.2 采样采样/保持器的工作原理保持器的工作原理n5.3 类型和主要性能参数类型和主要性能参数n5.4 采集速率与采样/保持器的关系n5.5 采样/保持器集成芯片n5.6 使用中应注意的问题第第5章章 采样采样/保持器保持器变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接

16、，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分135.3.1 采样采样/保持器的类型保持器的类型 按结构分为两种类型：按结构分为两种类型： 1. 串联型采样串联型采样/保持器保持器Ui -+A1KUK -+A2CH模拟地模拟地UO串联型采样串联型采样/保持器的结构保持器的结构A1和和A2分别是输入和输出缓冲放大器，用以提高采样分别是输入和输出缓冲放大器，用以提高采样/保保持器的输入阻抗，减小输出阻抗，以便与信号源和负载连持器的输入阻抗，减小输出阻抗，以便与信号源和负载连接。接。变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站

17、的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分145.3.1 采样采样/保持器的类型保持器的类型 按结构分为两种类型：按结构分为两种类型： 1. 串联型采样串联型采样/保持器保持器Ui -+A1KUK -+A2CH模拟地模拟地UO串联型采样串联型采样/保持器的结构保持器的结构K是模拟开关，由控制信号电压是模拟开关，由控制信号电压UK控制其断开或闭合控制其断开或闭合。CH是保持电容器是保持电容器。 变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，

18、从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分15按结构分为两种类型：按结构分为两种类型： 1. 串联型采样串联型采样/保持器保持器Ui -+A1KUK -+A2CH模拟地模拟地UO串联型采样串联型采样/保持器的结构保持器的结构当开关当开关K闭合时，采样闭合时，采样/ /保持器为跟踪状态。由于保持器为跟踪状态。由于A1是高增益是高增益放大器，其输出电阻和开关放大器，其输出电阻和开关K K的导通电阻的导通电阻RON很小，输入信号很小，输入

19、信号Ui通过通过A1对对CH的充电速度很快，的充电速度很快，CH的电压将跟踪的电压将跟踪Ui的变化。的变化。 5.3.1 采样采样/保持器的类型保持器的类型 变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分16按结构分为两种类型：按结构分为两种类型： 1. 串联型采样串联型采样/保持器保持器Ui -+A1KUK -+A2CH模拟地模拟地UO串联型采样串联型采样/保持器的结构

20、保持器的结构当当K断开断开时，采样时，采样/ /保持器从跟踪状态变为保持状态，这保持器从跟踪状态变为保持状态，这时时CH没有充放电回路，在理想情况下，没有充放电回路，在理想情况下，CH的电压将一直的电压将一直保持在保持在K K断开瞬间断开瞬间Ui的最终值上。的最终值上。 5.3.1 采样采样/保持器的类型保持器的类型 变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分17优点

21、：优点：结构简单。结构简单。缺点：缺点： l其失调电压为两个运放失调电压其失调电压为两个运放失调电压之和，比较大，影响到采样之和，比较大，影响到采样/ /保持保持器的精度。器的精度。l跟踪速度也较低。跟踪速度也较低。按结构分为两种类型：按结构分为两种类型： 1. 串联型采样串联型采样/保持器保持器5.3.1 采样采样/保持器的类型保持器的类型 变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成

22、中一个重要组成部分18u其输出电压反馈到输入端，使其输出电压反馈到输入端，使A1和和A2共同组成一个跟随器。共同组成一个跟随器。 u开关开关K1和和K2有互补的关系：有互补的关系： K1闭合，闭合，K2断开断开; ;K1断开，断开，K2闭合闭合; ;反馈型采样反馈型采样/保持器的结构保持器的结构Ui -+A1- +eOS1 -+A2CH模拟地模拟地- +eOS2K1UKUCUORK22. 反馈型采样反馈型采样/保持器保持器A1的输入的输入失调电压失调电压A2的输入的输入失调电压失调电压5.3.1 采样采样/保持器的类型保持器的类型 变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连

23、接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分19反馈型采样反馈型采样/保持器的结构保持器的结构Ui -+A1- +eOS1 -+A2CH模拟地模拟地- +eOS2K1UKUCUORK2u 当当K1闭合，闭合，K2断开时，断开时，OS2OS1iCeeUU2. 反馈型采样反馈型采样/保持器保持器此时，保持电容此时，保持电容CH的端电压为：的端电压为： A1和和A2共同组成一个跟随器，采样共同组成一个跟随器，采样/ /保持器工作于跟踪状

24、态。保持器工作于跟踪状态。5.3.1 采样采样/保持器的类型保持器的类型 变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分205.3.1 采样采样/保持器的类型保持器的类型 反馈型采样反馈型采样/保持器的结构保持器的结构Ui -+A1- +eOS1 -+A2CH模拟地模拟地- +eOS2K1UKUCUORK2u 当当K1断开，断开，K2闭合时，闭合时，2. 反馈型采样反馈型

25、采样/保持器保持器此时，此时，CH的端电压保持在的端电压保持在K1断开瞬间断开瞬间UC的值上，则：的值上，则：采样采样/ /保持器工作于保持状态。保持器工作于保持状态。OS1iOS2CoeUeUU在保持状态，在保持状态，K2闭合，放大器闭合，放大器A1的的输出仍在跟踪输入，避免输出仍在跟踪输入，避免A1开环而开环而进入饱和，使得当采样进入饱和，使得当采样/保持器再次保持器再次转入跟踪状态时，转入跟踪状态时，A1能立即跟踪能立即跟踪U1.变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分变电站电气主接线是指变电

26、站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分21优点：优点： 采样采样/ /保持精度高：保持精度高：原因是只有原因是只有eOS1影响精度。影响精度。跟踪速度快：跟踪速度快：因为是全反馈，直接把输出因为是全反馈，直接把输出U0与与输入输入Ui比较，如果比较，如果U0Ui，则其，则其差被差被A1放大，迅速对放大，迅速对CH充电。充电。缺点：缺点：u 结构复杂。结构复杂。2. 反馈型采样反馈型采样/保持器保持器u u 5.3.1 采样采样/保持器的类型保持器的类型 变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从

27、而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分22孔径时间孔径时间tAP：保持：保持指令给出瞬间到模指令给出瞬间到模拟开关有效切断所拟开关有效切断所经历的时间。经历的时间。 5.3.2 采样采样/保持器的主要性能参数保持器的主要性能参数1. 孔径时间孔径时间tAPu 模拟开关从闭合到完模拟开关从闭合到完全断开需要一定时间，全断开需要一定时间，当接到保持指令时，采当接到保持指令时，采样样/保持器的输出并不保保持器的输出并不保持在指令发出瞬时

28、的输持在指令发出瞬时的输入值上，而是会跟着输入值上，而是会跟着输入变化一段时间；入变化一段时间；tU孔径误差孔径误差保持保持跟踪跟踪保持指令发出时刻保持指令发出时刻tAPtST保持保持采样保持全过程采样保持全过程变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分235.3.2 采样采样/保持器的主要性能参数保持器的主要性能参数保持建立时间保持建立时间tSTu 在在tAP后的输

29、出还有后的输出还有一段波动，经过一一段波动，经过一定时间后才保持稳定时间后才保持稳定。定。tST：由：由t tAPAP开始，到开始，到输出在规定的误差输出在规定的误差带内达到稳定所需带内达到稳定所需要的时间；要的时间；u 由于孔径时间的存由于孔径时间的存在，采样在，采样/保持器实际保保持器实际保持的输出值与希望的输持的输出值与希望的输入值之间存在一定的误入值之间存在一定的误差，该误差称为差，该误差称为孔径误孔径误差差；tU孔径误差孔径误差保持保持跟踪跟踪保持指令发出时刻保持指令发出时刻tAPtST保持保持采样保持全过程采样保持全过程变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连

30、接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分245.3.2 采样采样/保持器的主要性能参数保持器的主要性能参数u 为了量化的准确，为了量化的准确，应在发出保持指令应在发出保持指令后延迟一段时间，后延迟一段时间，再启动再启动A/D转换。转换。u 孔径时间只是使采样孔径时间只是使采样时刻延迟，如果每次采时刻延迟，如果每次采样的延迟时间都相同，样的延迟时间都相同，则对总的采样结果的精则对总的采样结果的精确性不会有影响。改变确性不会有影响

31、。改变保持指令发出时间，即保持指令发出时间，即可消除孔径时间。可消除孔径时间。tU孔径误差孔径误差保持保持跟踪跟踪保持指令发出时刻保持指令发出时刻tAPtST保持保持采样保持全过程采样保持全过程变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分25孔径不定孔径不定tAP：孔径：孔径时间的变化范围。时间的变化范围。 2. 孔径不定孔径不定tAP采样保持全过程采样保持全过程tU孔

32、径误差孔径误差保持保持跟踪跟踪保持指令发出时刻保持指令发出时刻tAPtST保持保持tAPu 若孔径时间在变化，若孔径时间在变化，则对精度会造成影则对精度会造成影响；响；u 尤其，在高速采集尤其，在高速采集系统中孔径时间的系统中孔径时间的变化影响很大。变化影响很大。5.3.2 采样采样/保持器的主要性能参数保持器的主要性能参数变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分2

33、6tAC：指当采样：指当采样/ /保保持器从保持状态转持器从保持状态转到跟踪状态时，输到跟踪状态时，输出电压开始跟踪输出电压开始跟踪输入电压，并达到误入电压，并达到误差范围内所需要的差范围内所需要的最小时间。最小时间。3. 捕捉时间捕捉时间tACtU孔径误差孔径误差保持保持跟踪跟踪保持指令发出时刻保持指令发出时刻tAPtST保持保持采样保持全过程采样保持全过程tAPtACu tAC与规定误差范与规定误差范围、保持电容围、保持电容CH的大小有关。的大小有关。5.3.2 采样采样/保持器的主要性能参数保持器的主要性能参数变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配

34、电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分273. 捕捉时间捕捉时间tACu 捕捉时间不影响采样捕捉时间不影响采样精度，但对采样频率精度，但对采样频率的提高有影响；的提高有影响；tU孔径误差孔径误差保持保持跟踪跟踪保持指令发出时刻保持指令发出时刻tAPtST保持保持采样保持全过程采样保持全过程tAPtACu 如果在保持状态时的如果在保持状态时的输出为输出为-FSR，而在，而在保持状态结束时输入保持状态结束时输入已变至已变至+FSR，则所，则所需

35、的捕捉时间最长。需的捕捉时间最长。而这就是产品手册上而这就是产品手册上给出的给出的tAC值。值。5.3.2 采样采样/保持器的主要性能参数保持器的主要性能参数变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分28当采样当采样/ /保持器处在保持器处在保持状态时，由于保持状态时，由于漏电流使保持电压漏电流使保持电压值下降，下降值随值下降，下降值随保持时间增大而增保持时间增大而增

36、加，常用保持电压加，常用保持电压的下降率来表示。的下降率来表示。4. 保持电压的下降保持电压的下降5.3.2 采样采样/保持器的主要性能参数保持器的主要性能参数tU孔径误差孔径误差保持保持跟踪跟踪保持指令发出时刻保持指令发出时刻tAPtST保持保持采样保持全过程采样保持全过程tAPtACtACUt保持电压保持电压的下降的下降变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分2

37、9当采样当采样/ /保持器处在保持状态时，由于漏电流使保持电压值下保持器处在保持状态时，由于漏电流使保持电压值下降，下降值随保持时间增大而增加，常用保持电压的下降率降，下降值随保持时间增大而增加，常用保持电压的下降率来表示。来表示。4. 保持电压的下降保持电压的下降)pF()pA()s/V(HCITU保持电压的保持电压的下降率：下降率：保持电容保持电容CH的漏电流的漏电流u 为了使保持状态的保持电压的变化率不超为了使保持状态的保持电压的变化率不超过允许范围，须选用优质电容。过允许范围，须选用优质电容。u 增加增加CH的值可使保持电压的变化率不大，的值可使保持电压的变化率不大，但将使跟踪的速度下

38、降。但将使跟踪的速度下降。5.3.2 采样采样/保持器的主要性能参数保持器的主要性能参数变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分30馈送馈送：指在保持状态时，输入电压：指在保持状态时，输入电压Ui的交流分的交流分量通过开关量通过开关K的寄生电容的寄生电容CS加到加到CH上，使得上，使得Ui的变化引起输出电压的变化引起输出电压UO的微小变化。的微小变化。5. 馈送馈送

39、(Feed through)馈送的通路Ui -+A2CHUOCSKUC增大保持电容器增大保持电容器CH有利于减少馈送，但不利于采样频有利于减少馈送，但不利于采样频率的提高。率的提高。5.3.2 采样采样/保持器的主要性能参数保持器的主要性能参数变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分31跟踪到保持的偏差跟踪到保持的偏差：跟：跟踪最终值与建立保持状踪最终值与建立保持状

40、态时的保持值之间的偏态时的保持值之间的偏差电压。差电压。该误差与输入信号有该误差与输入信号有关，是一个不可预估关，是一个不可预估的误差。的误差。 6. 跟踪到保持的偏差跟踪到保持的偏差tU保持保持跟踪跟踪保持指令发出时刻保持指令发出时刻tAPtST保持保持tAP跟踪到保跟踪到保持的偏差持的偏差5.3.2 采样采样/保持器的主要性能参数保持器的主要性能参数变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系

41、统接线组成中一个重要组成部分327. 电荷转移偏差电荷转移偏差 在保持状态时，电荷通过开关在保持状态时，电荷通过开关K的寄生的寄生电容转移到保持电容器上引起的误差。电容转移到保持电容器上引起的误差。采样采样/保持器的开关为场效应管，栅、漏极间存在寄生电容。保持器的开关为场效应管，栅、漏极间存在寄生电容。在保持指令发出时，栅极电位有一个大的变化，使一个显在保持指令发出时，栅极电位有一个大的变化，使一个显著的电荷通过寄生电容转移到保持电容器上。著的电荷通过寄生电容转移到保持电容器上。 增大增大CH有利于减少电荷有利于减少电荷转移偏差，但也增大了转移偏差，但也增大了响应时间。响应时间。5.3.2 采

42、样采样/保持器的主要性能参数保持器的主要性能参数变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分33由以上讨论可以看出，由以上讨论可以看出，采样采样/ /保持器的性能保持器的性能在很大在很大程度上取决于程度上取决于保持电容器的质量保持电容器的质量。因此，应该选择。因此，应该选择优质电容器。优质电容器。选择保持电容器，重点考虑：选择保持电容器，重点考虑：u 绝缘电阻绝缘电阻：

43、减少电容漏电流；：减少电容漏电流；u 介质吸收介质吸收：对保持电压有影响。：对保持电压有影响。如果对一个电容器充电到一定电压如果对一个电容器充电到一定电压Ue，然后对它短路放电一定时间后再开路，然后对它短路放电一定时间后再开路，电容器上的电压将从零往电容器上的电压将从零往Ue方向缓变。方向缓变。电容器表现出来的电容器表现出来的“电压记忆电压记忆”特性特性称为电容器的称为电容器的介质吸收介质吸收。0U5V-5V保持保持 跟踪跟踪 保持保持介质吸收介质吸收误差误差电容器的介质吸收电容器的介质吸收5.3.2 采样采样/保持器的主要性能参数保持器的主要性能参数变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线

44、路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分34在选择电容时，容量大小要适宜，以保证在选择电容时，容量大小要适宜，以保证其时间常数适中，并选用泄漏小的电容。其时间常数适中，并选用泄漏小的电容。综上所述综上所述: :保持电容器电容量的大小它不是一个定保持电容器电容量的大小它不是一个定值值, ,它可以在一定范围内取值。其电容量的大小确它可以在一定范围内取值。其电容量的大小确定可以根据实践经验通过实验来确定。一般选定

45、可以根据实践经验通过实验来确定。一般选100pF-1000pF之间。电容选聚四氟乙烯电容或聚之间。电容选聚四氟乙烯电容或聚苯乙烯电容，绝缘阻抗高，漏电流小。苯乙烯电容，绝缘阻抗高，漏电流小。5.3.2 采样采样/保持器的主要性能参数保持器的主要性能参数变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分35n5.1 概述概述n5.2 采样采样/保持器的工作原理保持器的工作原理n

46、5.3 类型和主要性能参数类型和主要性能参数n5.4 采集速率与采样采集速率与采样/保持保持器的关系器的关系n5.5 采样/保持器集成芯片n5.6 使用中应注意的问题第第5章章 采样采样/保持器保持器变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分36直接用直接用A/D转换器对模拟信号进行转换：转换器对模拟信号进行转换：如果模拟信号不经过采样如果模拟信号不经过采样/保持器而

47、直接输入保持器而直接输入A/D转换器，系统转换器，系统允许该模拟信号的变化率就得降低。要保证允许该模拟信号的变化率就得降低。要保证A/D转换的精度转换的精度,必必须确保须确保A/D转换过程中模拟信号的变化量不得大于转换过程中模拟信号的变化量不得大于LSB/2。任何一种任何一种A/D转换器都需要转换器都需要一定的转换时间来完成量化一定的转换时间来完成量化和编码等过程。设转换时间和编码等过程。设转换时间为为tCONV 。如果在转换时间内，。如果在转换时间内，输入的模拟信号仍在变化，输入的模拟信号仍在变化，此时进行量化就会产生一定此时进行量化就会产生一定误差。误差。对正弦信号对正弦信号 采样：采样：

48、Ui=Um2sinttUUi=Um2sintUm2变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分37直接用直接用A/D转换器对模拟信号进行转换转换器对模拟信号进行转换:tUm2tUU正弦信号的最大变化率正弦信号的最大变化率Ui=Um2sint模拟信号电压的最大变化率模拟信号电压的最大变化率发生在正弦信号过零时：发生在正弦信号过零时：在过零处tUtUcos21ddmmaxi

49、由于在正弦信号过零时由于在正弦信号过零时， 所以：所以：mmmaxi21ddUfUtU,|cos()| 1tnn 变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分38tUm2tUU正弦信号的最大变化率正弦信号的最大变化率Ui=Um2sint而在而在A/D转换时间转换时间tCONV内内，输入的正弦信号电压最大变化率输入的正弦信号电压最大变化率可能为：可能为：iiCONVmax

50、CONVmddUUtttf U由此可得出：由此可得出： CONVmitfUU直接用直接用A/D转换器对模拟信号进行转换转换器对模拟信号进行转换:变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分39tUm2tUU正弦信号的最大变化率正弦信号的最大变化率Ui=Um2sint如果一个如果一个n位的位的A/D转换器，满量程电压为转换器，满量程电压为FSR=Um，则它，则它的的“量化