Схемы выборки и хранения играют решающую роль в приложениях аналого-цифрового преобразования и обработки сигналов. Эти схемы используются для захвата и хранения аналогового входного напряжения и преобразования его в дискретное цифровое представление. Производительность схемы выборки и хранения зависит от различных факторов, одним из которых является время апертуры. В этой статье мы раскроем тайну времени апертуры и рассмотрим различные методы оптимизации его производительности.
Понимание времени апертуры:
Время апертуры относится к продолжительности, в течение которой схема выборки и удержания позволяет входному напряжению проходить через конденсатор выборки. Он определяет, насколько точно схема может захватывать и удерживать входное напряжение перед преобразованием его в цифровое значение. Более короткое время апертуры обеспечивает более высокую точность, но может создавать проблемы с точки зрения проектирования схем и выбора компонентов.
Методы оптимизации времени диафрагмы:
-
Высокоскоростные переключатели. Использование высокоскоростных аналоговых переключателей с низким сопротивлением в открытом состоянии помогает минимизировать время, необходимое для зарядки и разрядки конденсатора выборки. Это уменьшает время апертуры и повышает точность схемы. Например, вы можете использовать быстрый передающий КМОП-воротник, такой как CD4066B.
-
Низкий входной импеданс. Разработка входного каскада схемы выборки и хранения с низким входным импедансом сокращает время, необходимое для зарядки конденсатора выборки. Этого можно добиться, используя на входе буферный усилитель или повторитель напряжения.
-
Увеличение скорости нарастания: скорость нарастания переключателей, используемых в схеме выборки и хранения, может влиять на время апертуры. Выбор переключателей с более высокой скоростью нарастания позволяет схеме быстрее реагировать на изменения входного напряжения, тем самым уменьшая время апертуры.
-
Методы компенсации: методы компенсации, такие как методы начальной загрузки и компенсации смещения, могут использоваться для минимизации эффектов инжекции заряда и напряжения смещения, которые могут ухудшить время апертуры и общую производительность схемы.
-
Передискретизация. Передискретизация предполагает дискретизацию входного сигнала с более высокой частотой, чем частота Найквиста. Этот метод обеспечивает лучшее разрешение и точность за счет уменьшения влияния ограничений по времени апертуры. Однако для этого требуются дополнительные методы обработки сигналов, такие как цифровая фильтрация.
Время апертуры — критический параметр в схемах выборки и хранения, который влияет на точность и производительность приложений аналого-цифрового преобразования и обработки сигналов. Используя такие методы, как использование высокоскоростных переключателей, низкое входное сопротивление, повышение скорости нарастания, методы компенсации и передискретизация, инженеры могут оптимизировать время апертуры и улучшить общую производительность своих схем.