
【计】 sample-and-hold circuit
sampling
【化】 sampling; taking of samples; thief
【医】 sampling
maintain; carry through; hold out; keep; last; manage; preserve
【化】 make good
circuit; circuitry
【计】 electrocircuit
【化】 circuit; electric circuit
【医】 circuit
取样维持电路(Sample and Hold Circuit)是电子工程中用于精确捕获和保持模拟信号瞬时值的核心模块,英文直译为“Sampling and Holding Circuit”。其核心功能是在特定时间窗口内对连续变化的输入信号进行离散化采样,并将该电压值稳定存储至后续处理阶段。
从电路结构分析,典型取样维持电路由三部分组成:(1)高速模拟开关(如MOSFET或JFET)控制采样时序;(2)高阻抗运算放大器构成电压跟随器;(3)低泄漏电容器作为临时存储介质。当控制信号处于“采样”状态时,输入信号通过开关对电容器快速充电;切换至“保持”状态时,电容器与输入信号隔离,维持采样时刻的电压值。
该电路的关键技术指标包括采集时间(Acquisition Time)、孔径时间(Aperture Time)和电压衰减率(Droop Rate)。根据IEEE标准1241-2010对模数转换系统的规范,高性能取样维持电路的采集时间需小于10ns,电压保持精度需优于±0.01% 。实际应用中,该电路广泛应用于雷达系统、精密仪器仪表和高速数据采集系统,特别是在脉冲编码调制(PCM)和逐次逼近型ADC中起关键作用。
行业权威文献《电子电路设计与应用手册》(ISBN 978-0128116487)第15章详细论述了不同工艺下取样维持电路的噪声抑制策略,指出采用双层屏蔽布线技术和低温漂电容器可有效提升系统信噪比。美国国家仪器公司(National Instruments)的白皮书《高速数据采集系统设计要点》则强调,保持阶段电容器的介质吸收效应是影响长期精度的主要因素。
取样维持电路(又称采样保持电路)是一种用于信号处理的关键电子电路,主要用于在模数转换(A/D)过程中对模拟信号进行瞬时采样并保持电压值。以下是综合多个来源的详细解释:
取样维持电路的核心功能是在特定时间点采集模拟信号的瞬时值,并在后续处理阶段保持该值稳定。其工作分为两个阶段:
根据奈奎斯特采样定理,采样频率需满足: $$ fs > 2f{text{max}} $$ 其中$f_{text{max}}$为信号最高频率,实际工程中常取$fs = (7sim10)f{text{max}}$以提高保真度。
扩展说明:理想采样保持电路要求开关零延迟、无限断开阻抗,且电容电压无延迟跟踪输入信号。实际设计中需通过低介电吸收电容、高速开关器件等优化性能。更多技术细节可参考电子工程领域专业文献。
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