多路模似轉(zhuǎn)換器

1、12.2.2模擬I/O通道建立1. 模擬I/O通道概述1）模擬輸入通道微機(jī)系統(tǒng)的模擬輸入通道，就是微機(jī)用來對單個(gè)或多個(gè)模擬量進(jìn)行采集的A/D通道，有時(shí)也叫前向通道。 建立模擬輸入通道的目的，通常是為了進(jìn)行參數(shù)測量或數(shù)據(jù)采集。它的核心部件是A/D轉(zhuǎn)換器及其與微處理器的接口。但在許多情況下僅有它們還不夠，按照實(shí) 際模數(shù)轉(zhuǎn)換的四個(gè)步驟，常常還需要用到采樣保持器等電路；在需要采集或檢測多個(gè)模擬信號(hào)的A/D通道中，一般還需要用到模擬多路開關(guān)。2）模擬輸出通道微機(jī)系統(tǒng)的模擬輸出通道，則是微機(jī)用來發(fā)送單路或多路模擬信號(hào)的D/A通道，有時(shí)也叫后向通道。建立模擬輸出通道的目的，主要是為了對外部參數(shù)進(jìn)行控制或?qū)Ρ?/p>

2、采集的參數(shù)進(jìn)行形象的記錄顯示，如在X Y記錄儀上繪出曲線，在示波器上畫出波形等。模擬輸出通道的基本組成部分同樣有三種：D/A轉(zhuǎn)換器及其與 MPU的接口，這是不可少的核心部件；數(shù)字或模擬寄存器；模擬多路開關(guān)。具體組成取決于通道結(jié)構(gòu)的形式。2. 模擬輸入通道的結(jié)構(gòu)形式模擬輸入通道的結(jié)構(gòu)形式根據(jù)實(shí)際需要選定。粗分有單路通道和多路通道兩種；細(xì)分， 在單路、多路通道中又各有多種不同的形式。1）不帶采樣保持器的單路模擬輸入通道這種模擬輸入通道實(shí)際上就是第十一章講過的ADC及其與MPU的接口，結(jié)構(gòu)最簡單，如圖12.2所示。一般只采集一個(gè)點(diǎn)的直流或低頻信號(hào)時(shí)，可采用這種通道結(jié)構(gòu)。那么，信號(hào)的頻率低到什么程度可

3、以用它呢？要求模擬輸入電壓的最大變化率與A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換時(shí)間之間應(yīng)滿足下列關(guān)系：dviVFS ? 1IT max w 歹'TCON7其中：Vi模擬輸入電壓；VfsADC滿刻度電壓值；n ADC分辨率（位數(shù)）；TconvADC轉(zhuǎn)換時(shí)間。為了更便于理解，不妨將上面關(guān)系式變換一下：=dVLITTVfs =max max CONV= q Vidrw 2該式表明，在ADC的轉(zhuǎn)換時(shí)間內(nèi)，輸入電壓的最大變化 Vi max應(yīng)小于ADC的量化電平q。 例如，A/D轉(zhuǎn)換芯片的 Vfs=10V,n=10位，Tconv=0.1s,則要求輸入電壓的最大變化率不能超 過0.1V/S。如果超過這個(gè)值，在采用同樣A

4、DC芯片的情況下，就不能采用這種簡單的模入通道，而要采用帶采樣保持器的模入通道；如果還想采用這種簡單的模入通道，就必須改換速度更快或分辨率更高的 ADC芯片。2）帶采樣保持器的單路模擬輸入通道當(dāng)模擬輸入信號(hào)的變化率比較大時(shí)，逐次比較式ADC會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)大的非線性誤差，這是它的一個(gè)缺點(diǎn)。為了改善這種情況，一般需要在ADC前面增加一個(gè)采樣保持電路 （S/H）,使模擬輸入通道變?yōu)槿鐖D 12.3所示的形式。圖12.2不帶采樣保持器的單路模擬輸入通道圖12.3帶采樣保持器的單路模擬輸入通道上述兩種單路模擬輸入通道只能采集一個(gè)模擬信號(hào)。當(dāng)需要采集多個(gè)模擬信號(hào)時(shí)，就必須使用多路模擬輸入通道結(jié)構(gòu)。多路模擬輸入通

5、道結(jié)構(gòu)一般有兩類：各路獨(dú)立轉(zhuǎn)換的多路模入通道；各路分時(shí)轉(zhuǎn)換的多路模入通道。后者的結(jié)構(gòu)形式通常又有兩種：同時(shí)采樣、分時(shí)轉(zhuǎn)換型和分時(shí)采樣、分時(shí)轉(zhuǎn)換型。下面分述這幾種多路模擬輸入通道結(jié)構(gòu)。3) 各路獨(dú)立轉(zhuǎn)換的多路模擬輸入通道這種通道結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是各路模擬輸入信號(hào)都對應(yīng)有自己獨(dú)立的A/D轉(zhuǎn)換通道，因此可以允許對各路信號(hào)同時(shí)采樣、同時(shí)轉(zhuǎn)換，同時(shí)得到轉(zhuǎn)換結(jié)果，所以也叫同時(shí)采樣、同時(shí)轉(zhuǎn)換型多路模擬輸入通道，如圖12.4所示。這種結(jié)構(gòu)的采樣頻率可以達(dá)到幾乎與單路一樣高，特別適合于要求描述系統(tǒng)性能的各項(xiàng)參數(shù)必須是同一時(shí)刻數(shù)據(jù)的高速采集、控制系統(tǒng)。4) 同時(shí)采樣、分時(shí)轉(zhuǎn)換型多路模擬輸入通道這種結(jié)構(gòu)比前幾種多了一個(gè)模

6、擬多路開關(guān)(MUX Multiplexer)，以適應(yīng)分時(shí)轉(zhuǎn)換的需要，如圖12.5所示。多路開關(guān)在這里是起多路選擇的作用，通過它可對各路采樣保持器的 輸出模擬信號(hào)順序地或隨機(jī)地切換到一個(gè)公共的ADC進(jìn)行轉(zhuǎn)換。所以這種結(jié)構(gòu)的工作原理和特點(diǎn)是： 各路同時(shí)采樣、分時(shí)轉(zhuǎn)換，或叫并行采樣、串行轉(zhuǎn)換。圖12.4 各路獨(dú)立轉(zhuǎn)換的多路模擬輸入通道圖12.5同時(shí)采樣、分時(shí)轉(zhuǎn)換型多路模擬輸入通道這種結(jié)構(gòu)的模擬輸入通道，只用了一個(gè)ADC，與前一種結(jié)構(gòu)相比，其優(yōu)點(diǎn)是顯然的,即節(jié)省了硬件。但速度卻必然降低，精度也受到影響（多路開關(guān)會(huì)引入新誤差）。而且一般說來，多路傳輸?shù)男盘?hào)數(shù)目越多，采樣頻率就越低?？梢?，通過分時(shí)轉(zhuǎn)換來獲

7、得硬件上的簡化和成本的降低，是以犧牲一定的轉(zhuǎn)換速度和精度為代價(jià)的。所以多路信號(hào)分時(shí)共享ADC的結(jié)構(gòu)方案只是在總的系統(tǒng)的精度和速度允許壓縮的情況下才可以應(yīng)用。不過，在實(shí)際的測控系統(tǒng)中，被測信號(hào)的變化速度與目前ADC芯片所能達(dá)到的轉(zhuǎn)換速度相比，大多是很慢的。因此這種結(jié)構(gòu)在實(shí)際中，特別在多點(diǎn)參數(shù)的巡回檢測系統(tǒng)中，應(yīng)用非常廣泛。正因如此，為了適應(yīng)方便組成這種通道結(jié)構(gòu)的需要，集成電路生產(chǎn)廠家已推出了一些多通道型 ADC 芯片，如 ADC0808/0809（8位8通道）、ADC0816/0817（8位16通道）等。5）分時(shí)采樣、分時(shí)轉(zhuǎn)換型多路模擬輸入通道如圖12.6所示，這種模擬輸入通道結(jié)構(gòu)將各路分時(shí)共享

8、的范圍擴(kuò)大到全套通道設(shè)備，通過多路開關(guān)將各路模擬輸入信號(hào)分時(shí)輸入到采樣保持器，經(jīng)采樣保持后進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。這種通道結(jié)構(gòu)在精度上與上一種結(jié)構(gòu)差不多，速度更慢些，但進(jìn)一步節(jié)省了硬件，降低了成本。所以在實(shí)際的巡回檢測系統(tǒng)中比上一種結(jié)構(gòu)用得還多。上面只是介紹了幾種常見的模擬輸入通道結(jié)構(gòu)，要想使各種結(jié)構(gòu)的模擬輸入通道正常地工作，關(guān)鍵是從硬件和軟件兩方面設(shè)計(jì)好通道接口。比如對于圖12.6所示的多路模擬輸入通道，其接口起碼應(yīng)完成以下幾項(xiàng)工作：（1）向MUX發(fā)出通道切換控制信號(hào)（順序或隨機(jī)切換）。（2）向采樣保持器發(fā)出控制信號(hào)。（3）向ADC發(fā)出啟動(dòng)轉(zhuǎn)換信號(hào)。（4）向MPU傳送A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)。（5） 將A

9、/D轉(zhuǎn)換結(jié)果送到 MPU的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)。并且，前三種設(shè)備控制信號(hào)必須滿足正確的時(shí)序關(guān)系。3. 模擬輸出通道的結(jié)構(gòu)形式和模擬輸入通道一樣，同樣有單路、多路之分。1）單路模擬輸出通道這實(shí)際上就是第一章講過的DAC及其與MPU的接口，如圖12.7所示。圖12.6分時(shí)采樣、分時(shí)轉(zhuǎn)換型多路模擬輸入通道卜。U 卜心卜圖12.7單路模擬輸出通道2）多路模擬輸出通道多路模擬輸出通道主要是解決數(shù)據(jù)如何分配或數(shù)據(jù)如何存儲(chǔ)的問題。目前使用的數(shù)據(jù)分配方法主要有數(shù)字分配和模擬分配兩種。（1）數(shù)字分配型多路模擬輸出通道這種通道的結(jié)構(gòu)形式其實(shí)又有兩種。圖12.8給出的是其中之一。每個(gè)通道都有一個(gè)DAC 和一個(gè)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)寄存器。

10、MPU按程序安排以順序或隨機(jī)形式把數(shù)據(jù)分配給各個(gè)數(shù)據(jù)寄存器， 再經(jīng)各個(gè)DAC轉(zhuǎn)換，得到多路模擬輸出。這里各個(gè)寄存器是起保持各路輸出數(shù)據(jù)的作用， 但保持的不是 D/A轉(zhuǎn)換后的模擬量，而是 D/A轉(zhuǎn)換前的數(shù)字量。相當(dāng)于 MPU將表示各個(gè) 輸出數(shù)據(jù)的數(shù)字量分配給相應(yīng)通道，所以叫做數(shù)字分配型多路模擬輸出通道。數(shù)字分配的任務(wù)是由MPU分時(shí)地給出各個(gè)寄存器輸入控制信號(hào)來完成的，而這些寄存器輸入控制信號(hào)實(shí) 際上就是各寄存器的端口地址譯碼信號(hào)。這種通道結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是：各路通道分時(shí)送數(shù)，分時(shí) D/A轉(zhuǎn)換，分時(shí)輸出模擬量。圖12.8中每個(gè)模擬輸出通道上的寄存器和 DAC，其實(shí)可以用一片帶輸入緩存器的 DAC芯 片來

11、代替，就是說，如果DAC芯片上含有輸入緩存器（大多數(shù)DAC芯片都是如此），則圖中 的各個(gè)數(shù)據(jù)寄存器不必另加。數(shù)字分配型多路模擬輸出通道的另一種結(jié)構(gòu)形式如圖12.9所示。每個(gè)通道上比圖 12.8中多了一級寄存器。各路數(shù)字量由MPU分時(shí)送入相應(yīng)的緩沖寄存器，然后同時(shí)打入各自的DAC輸入寄存器，使各路同時(shí)進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換，同時(shí)輸出轉(zhuǎn)換結(jié)果?？梢姡@種通道結(jié)構(gòu)的工作特點(diǎn)是：各通道分時(shí)送數(shù)，同時(shí)轉(zhuǎn)換，同時(shí)輸出模擬量。因此很適合于用在對描述系統(tǒng)性能的各項(xiàng)參數(shù)數(shù)據(jù)需要同時(shí)更新的實(shí)時(shí)控制等場合。圖12.8數(shù)字分配型多路模擬輸出通道結(jié)構(gòu)之一圖12.9數(shù)字分配型多路模擬輸出通道結(jié)構(gòu)之同樣，如果DAC芯片內(nèi)集成了兩級

12、輸入緩沖寄存器，構(gòu)成這種通道結(jié)構(gòu)就很方便，不 必外加圖中兩級寄存器，比如用前面講過的DAC0832或DAC1210即可直接構(gòu)成這種多路模擬輸出通道。（2）模擬分配型多路模擬輸出通道這種通道的結(jié)構(gòu)形式一般如圖12.10所示。這種結(jié)構(gòu)，各路輸出通道共用一個(gè)DAC ,各用一個(gè)保持器。MPU輸出數(shù)據(jù)經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換后得到模擬電壓，然后由模擬多路開關(guān)將模擬 電壓分配到相應(yīng)通道的保持器去再輸出。模擬多路開關(guān)在這里起的是多路采樣器或者多路分配器的作用，而且分配的是多路模擬信號(hào)，所以稱這種結(jié)構(gòu)為模擬分配型多路模擬輸出通道 結(jié)構(gòu)。如果改從保持器的角度看，它們起的是存儲(chǔ)各路模擬輸出量的作用，所以又把這種結(jié)構(gòu)稱為模擬存

13、儲(chǔ)型多路模擬輸出通道。要是將圖12.10中各個(gè)保持器都改成采樣保持器，則多路模擬開關(guān)可以取消，從而可得到另一種形式的模擬分配型多路模擬輸出通道結(jié)構(gòu)，如圖12.11所示。圖12.10模擬分配型多路模擬輸出通道結(jié)構(gòu)之一圖12.11模擬分配型多路模擬輸出通道結(jié)構(gòu)之圖12.11和圖12.10兩種通道結(jié)構(gòu)本質(zhì)上是一樣的。但當(dāng)通道數(shù)目較多時(shí)，前者比后者 的造價(jià)要高得多，因?yàn)橐粋€(gè)通用采樣保持電路芯片比一個(gè)簡單的保持器芯片要貴很多。實(shí)際上，無論采用模擬多路開關(guān)加保持器，還是采用采樣保持器，都是依靠電容記憶的功能來保持模擬信息，而這種保持的作用由于電容存在著漏電而不可能長久不變，隨著時(shí)間的延長， 保持的電壓會(huì)偏

14、離開關(guān)剛斷開時(shí)的值。所以在實(shí)際中當(dāng)需要將模擬輸出信號(hào)保持很長時(shí)間 時(shí)，必須通過軟件來定時(shí)刷新數(shù)據(jù)，刷新方法是編制程序，使輸入到DAC的數(shù)字量在一個(gè)輸出周期內(nèi)不斷循環(huán)更新。4. 模擬多路開關(guān)與采樣保持器從前述模擬I/O通道的各種結(jié)構(gòu)形式中可看出，模擬I/O通道除了以第十一章介紹的ADC和DAC為核心部件外，還常常需要使用模擬多路開關(guān)和采樣保持器等部件?，F(xiàn)將這兩種模擬器件作一簡介。人MUX1）模擬多路開關(guān) AMUX（Analog Multiplexer）能夠分時(shí)地將多個(gè)模擬信號(hào)接通至一根線上的部件叫做模擬多路開關(guān)，如圖12.12所示。可以看出，模擬多路開關(guān)實(shí)際上是由多個(gè)模擬開關(guān)加上通道選擇譯碼電路

15、所組成。這和數(shù)字電路中的多路選擇器、多路分配器是相似的，差別只在于那里接通（選擇或分配）的是數(shù)字信號(hào)，而這里接通的是模擬信號(hào)。模擬多路開關(guān)按被接通模擬信號(hào)的傳輸方向分，有單向和雙向兩種。 單向模擬多路開關(guān)一般只能用于“多到一”分時(shí)切換，相當(dāng)于數(shù)字多路選擇器的功能；雙向模擬多路開關(guān)則既能用于“多到一”切換（選擇），又可用于“一到多”切換 （分配），兼具有類似數(shù)字多路選擇 器和多路分配器的功能。圖12.12所示的是單向開關(guān)。模擬多路開關(guān)按一次所能接通的模擬信號(hào)端數(shù)的不同，有單端輸入和雙端輸入之分。雙端輸入的多路開關(guān)特別適合于轉(zhuǎn)接、切換差動(dòng)輸入的模擬信號(hào)。圖12.12示出的是單端輸入的n路模擬開關(guān)。

16、如圖中增加一套相同的 n路模擬開關(guān)，但開關(guān)的選擇控制仍共用原有的通 道譯碼器，則變成了雙端輸入的n路模擬開關(guān)，簡稱為雙n路模擬開關(guān)或雙n通道模擬開關(guān)。模擬多路開關(guān)的通道數(shù) n般取2i值，而在通常所見的實(shí)際模擬開關(guān)器件中，以n=4,8,16居多。面介紹幾種常用的美國AD公司生產(chǎn)的多通道模擬開關(guān)器件。1）AD7501/AD7503AD7501/AD7503是8通道單端輸入模擬開關(guān)，這個(gè)CMOS器件的方框圖和引腳如圖12.13所示，由Ao、A1、A2三根地址線和允許輸出線EN的狀態(tài)決定SoS7中的一個(gè)輸入接通到OUT輸出。AD7503與AD7501不同之處是EN控制邏輯相反，它們的通道選擇真值表如表

17、12.1所示。EN A.J A j A 材OUT So - S7（h）引腳圖圖 12.13 AD7501/7503(2) AD7502AD7502是雙四通道模擬開關(guān)，由 Ai和Ao地址線及EN決定8個(gè)輸入中的兩個(gè)輸入同 兩個(gè)輸出端UTo3和 OUT47接通，它適于雙端輸入時(shí)的情況。圖 12.14示出了方框圖和引 腳圖，表12.2列出了通道選擇真值表。EN A|TTL到CMOS堪平轉(zhuǎn)換OUTgOUT"(a)圖 12.14AD7502(b)引腳圖表12.1AD7501/AD7503通道選擇真值表AD7501AD7503A2A1AoEN“ON ”A2A1AoEN“ON”0001000000

18、0011100101010120100201113011031001410004101151010511016110061111711107XXX0無XXX1無表12.2 AD7502通道選擇真值表A1A0EN“ON ”0010、40111、51012、61113、7XX0無(3) AD7506 和 AD7507AD7506和AD7507都是有16個(gè)輸入端的CMOS模擬開關(guān)，28腳封裝。兩者不同之處是AD7506為16通道單端輸入，AD7507為8通道雙端輸入雙端輸出。圖12.15和圖12.16分別示出了它們的方框圖和引腳圖，表12.3列出了它們的真值表。:TTL到CMOS電平轉(zhuǎn)換 orOUT

19、 So & EA A A(a)方框圖圖 12.15AD7506(b)引腳圖Vdd 1 28()門1二vssNC 一s7S<5 AD*7507 書21*R% ENJti %NC A,NC -1415a2(a)方框圖fb)引腳圖圖 12.16AD7507表12.3 AD7506/7507通道選擇真值表AD7506AD7507A 3A2A1A0EN“ON ”A2A1A0EN“ON”00001000010,800011100111,900101201012,1000111301113,1101001410014,1201011510115,1301101611016,1401111711

20、117,15100018XXX1無100119101011010111111100112110111311101141 1 1 1 115XXXX0無上述這幾種AD公司的開關(guān)器件使用的最大范圍是： Vdd電壓+17V。 Vss電壓-17V。 開關(guān)端點(diǎn)之間電壓 25V。 輸入電壓范圍0Vdd。 開關(guān)電流20mA（連續(xù)使用）。 工作溫度0+70C（塑料封裝的產(chǎn)品）。需注意的是，不要在任何引腳上接高于 Vdd或低于VSS的電壓。特別是當(dāng)Vss=Vdd=0V 時(shí)，所有引腳也應(yīng)為 0V。另外，上述這幾種多路開關(guān)器件一般都是作為多到一電壓信號(hào)選擇器而單向使用的，即從多個(gè)輸入電壓信號(hào)中選擇一個(gè)輸出。然而，我

21、們的使用實(shí)踐證明，它們不僅可作為電壓切換開關(guān)，也可作為電流切換開關(guān)；不僅可作為多路選擇器正向使用，也可作為多路分配器反向使用，即以輸出端 OUT作為輸入，而以輸入端 S。Sn作為輸出。比如我們在一個(gè)制冷壓 縮機(jī)試驗(yàn)的微機(jī)控制系統(tǒng)中，就曾以AD7506用作多路電流信號(hào)分配器和多路電壓信號(hào)選擇器，系統(tǒng)運(yùn)行多年，工作一直正?？煽?。下面再介紹幾種實(shí)際中也很常用的、價(jià)格便宜得多的美國RCA公司的雙向多通道模擬開關(guān)器件 CD4051A/CD4052A 和 CD4067B/CD4097B。 CD4051A/CD4052ADD、CD4051A的方框圖和引腳如圖 12.17所示。INH是允許或禁止輸出控制端，它

22、的邏輯 電平控制是，當(dāng)INH=0即INH=V ss時(shí)，允許輸出；當(dāng) INH=1即INH=V dd時(shí)，禁止輸出。 輸入信號(hào)Vi的范圍是VddVee，所以用戶可以根據(jù)自己的輸入信號(hào)范圍和數(shù)字控制信號(hào)的 邏輯電平來選擇 Vdd、Vee電壓。該芯片允許 Vdd Vss和Vdd Vee在-0.5V到+ 15V范圍內(nèi)。 一般使用時(shí)，數(shù)字控制信號(hào)邏輯“1”電平可從3V到15V，模擬信號(hào)可達(dá)15p-p。IN OIJT通道A止的二進(jìn)制C16邏輯電平帶冇禁50I'G ITG圖12.17CD4051A方框圖和引腳圖CD4052A的方框圖和引腳如圖 12.18所示。它和 CD4051A不同之處是可雙端輸入、雙

23、端輸出，其X、Y通道可由A、B選擇。CD4051A和CD4052A的通道選擇真值表一起示于 表12.4中。X 通道 1N/OUTNilY通道IN OUT 圖12.18CD4052A方框圖及引腳圖公旅XOUT'IN公共¥OUT/JN表12.4CD4051A/CD4052A 通道選擇真值表輸入狀態(tài)選中的通道INHCBACD4051ACD4052A000000X,0Y000111X,1Y001022X,2Y001133X,3Y010040X,0Y010151X,1Y011062X,2Y011173X,3Y1XXX沒有沒有(5) CD4067B/CD4097BCD4067B是16通道

24、雙向多/1模擬開關(guān)，CD4097B是雙輸入、雙輸出 8路多/1模擬開 關(guān)，它們有 Vdd和Vss兩種電源。Vdd相對于Vss可從-0.5V到+18V之間選擇。所有輸入信 號(hào)范圍是VssvviVVdd。OUT.'IN 一1232A23VDDK、r ?通道.121INOLTT:¥5CD20:>&4067B197耳IT5 916序丿A 一1015INHB 一5S -H12冷13二iliaIN<>! I124%f 7 223一0322421咒通迫IN OUT :520-:>b1971R-8179167A 1015d丿B II14C3怎一1213Y通道I

25、N OU1YOLTT/IN圖 12.19CD4067B/4097B 引腳排列CD4067B和CD4097B的外部引腳如圖12.19所示。它們的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理與前幾 種芯片類似。CD4067B的通道選擇由INH和A、B、C、D輸入端決定。CD4097B的通道 選擇由INH和A、B、C輸入端決定，其XOUT/IN和YOUT/IN為公共輸出或輸入端， X通 道IN/OUT和Y通道IN/OUT為信號(hào)輸入或輸出的通道。具體通道選擇真值表與表12.8所示的CD4051A/CD4052A 相似，CD4067B對應(yīng)于 CD4051A，只是輸入狀態(tài)為 C、D、B、A 決定的16種，分別選中015通道；CD4

26、097B對應(yīng)于CD4052A，選中的通道為 Xo/YoX7/Y7, 分別由C、B、A的8種控制狀態(tài)決定。模擬多路開關(guān)的性能好壞，也是由一些參數(shù)來說明的。模擬開關(guān)的主要參數(shù)有開關(guān)接通 后的導(dǎo)通電阻 Ron,所有開關(guān)斷開時(shí)的輸出端漏電流IOUT，輸入端漏電流IS,開關(guān)接通時(shí)間延遲Toff,通道切換時(shí)間Topen等。這些參數(shù)值直接影響模擬開關(guān)所在A/D、D/A通道的精度和速度。2)采樣保持電路(S/H,Sample Hold Circuits)控制信號(hào)圖亦0采樣保持電路組成采樣保持電路的作用和基本原理在11.2.1節(jié)已討論。它通常由保持電容器、輸入/輸出緩沖放大器、模擬開關(guān)及其控制邏輯組成，如圖12

27、.20所示。圖中A1、A2運(yùn)算放大器接成單位增益電壓跟隨器。由于它們具有高輸入阻抗，所以A1輸入端可接高阻抗模擬信號(hào)源，而對信號(hào)源無多大影響。采樣期間，控制模擬開關(guān)S接通，A1輸出給保持電容器 Ch快速充電；當(dāng)模擬開關(guān)斷開時(shí)，由于A2運(yùn)算放大器的高輸入阻抗，保持電容Ch上的電壓幾乎不變。一般選擇漏電流小的聚苯乙烯或聚四氟乙烯電容作保持電 容，其大小由用戶自己選擇外接。(1)采樣保持電路的主要參數(shù) 孔徑時(shí)間Tap。指該電路接到保持命令后，開關(guān)由導(dǎo)通變成斷開所需的時(shí)間。由于這個(gè)時(shí)間的存在，實(shí)際采樣時(shí)間被延遲了。如果保持命令和A/D轉(zhuǎn)換命令同時(shí)發(fā)出，由于孔徑時(shí)間的存在，所轉(zhuǎn)換的值將不是保持值，而是在

28、Tap時(shí)間內(nèi)的一個(gè)輸入信號(hào)的變化值，這樣影響轉(zhuǎn)換精度。 捕捉時(shí)間Tac，或叫采樣時(shí)間。指該電路處于保持模式時(shí)，從接到采樣命令到采樣保持器輸出跟蹤上當(dāng)前輸入信號(hào)值所需的時(shí)間。它包括邏輯輸入控制開關(guān)的延時(shí)時(shí)間Tsmd，達(dá)到穩(wěn)定值的建立時(shí)間 Tset,以及保持值到終值的跟蹤時(shí)間Tsl等。這個(gè)時(shí)間影響采樣速度，但對轉(zhuǎn)換精度無影響。?V 保持電壓衰減率 ？T (V/s)。由于漏電，導(dǎo)致保持的電壓要下降，它反映了下降的速 度。 饋送。在保持模式時(shí)，由于寄生電容，輸入電壓變化引起的輸出電壓的微小變化。 直流偏差。采樣期間將信號(hào)輸入端(Vi端)接到地電平時(shí)的輸出電壓值。直流偏差可通過附加補(bǔ)償電阻進(jìn)行調(diào)整。此外，還有反映模擬輸入特性的一些參數(shù)和控制信號(hào)，即數(shù)字輸入特性的參數(shù)等，詳細(xì)情況可參閱產(chǎn)品說明書和有關(guān)芯片手冊。(2)采樣保持器集成芯片舉例采樣保持器集成芯片種類很多。常用的有AD582、AD583、LF198、LF398等；高速采樣保持器集成芯片有 THC系列的0025、0060、0300等；高分辨率的有 ADC1130等。其中以LF398 應(yīng)用更普遍，因此下面我們僅以它為例作一簡介。LF398是美國國家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的一種廉價(jià)采樣保持器芯片，其功能框圖及典型接線如圖12.21所示。其供電電壓 V+、V-可在土 5