เวลาในการสุ่มตัวอย่าง ADC คืออะไร

ฉันกำลังพยายามที่จะเข้าใจการใช้เวลาการสุ่มตัวอย่าง ADC หรือไม่

ADC ฉันมีเวลาสุ่มตัวอย่างโปรแกรมได้ที่ 100nsec / 500nsec และ 1uSec กรณีการใช้งานหลักของเวลาสุ่มตัวอย่างนานขึ้นทำไมคุณไม่ใช้ 100nsec สำหรับสัญญาณทุกตัว

[ฉันยังได้ยินบางครั้งเวลาการสุ่มตัวอย่างเรียกชื่ออื่นด้วย ฉันสนใจในตัวอย่างวงจรและถือเวลาก่อนการแปลง]

คำถามเพิ่มเติม: จะเกิดอะไรขึ้นหากสัญญาณมีการเปลี่ยนแปลงในช่วงกว้างในช่วงเวลาการสุ่มตัวอย่าง? ถ้ามันลดลงหรือเพิ่มขึ้น? ADC จะใช้ตำแหน่งสุดท้ายของสัญญาณหรือมันสร้างค่าเฉลี่ยบางอย่างหรือไม่? หากค่าเฉลี่ยเป็นพื้นฐานสำหรับสิ่งนี้มันทำงานอย่างไร

ลักษณะของ ADC:

ตัวเก็บประจุ: ขั้นต่ำ 4pF, สูงสุด: tbd

ความต้านทานสวิตช์: 1.5K นาที 6k สูงสุด

เวลาการสุ่มตัวอย่าง: 100nsec, 500nsec (มีตัวเลือกที่ยาวกว่า แต่ไม่เกี่ยวข้อง)

วงจรอินพุต ADC จำนวนมากจะเชื่อมต่อตัวเก็บประจุกับสถานะประจุที่ไม่สามารถคาดการณ์ได้กับอินพุตที่พวกมันกำลังจะทำการสุ่มตัวอย่าง หากอินพุตเป็นแหล่งความต้านทานต่ำมากและจะไม่ "เคลื่อนที่" สิ่งนี้จะไม่เกิดปัญหา ความจุนั้นจะจับคู่แรงดันไฟฟ้ากับอินพุตได้อย่างรวดเร็ว หากอินพุตเป็นแหล่งความต้านทานปานกลาง แต่มีความจุต่ำมากการเชื่อมต่อที่ตัวเก็บประจุอาจรบกวนแรงดันไฟฟ้าที่ป้อนเข้า แต่แรงดันไฟฟ้าที่ป้อนเข้าจะค่อนข้างเร็วกลับไปเป็นค่าที่ถูกต้อง หากอินพุตเป็นแหล่งความต้านทานสูงหรือปานกลางและมีความจุจำนวนมากของตัวเอง (เช่นสำหรับ ADC แบบ 12 บิตจะเกินความสามารถในการสุ่มตัวอย่างของ ADC โดยปัจจัยสองสามพัน) และถ้า การอ่านไม่ได้ใช้บ่อยเกินไปตัวเก็บประจุขนาดใหญ่อาจถูกพิจารณาว่าเป็นแหล่งความต้านทานต่ำที่จะไม่ "

หาก ADC รอนานพอสมควรระหว่างการเชื่อมต่ออินพุตความจุและการอ่านการรบกวนใด ๆ ที่เกิดขึ้นจากการสลับความจุอินพุตมีแนวโน้มที่จะเกิดขึ้น ในอีกด้านหนึ่งมีบางสถานการณ์ที่ไม่จำเป็นต้องใช้เวลาในการตั้งถิ่นฐาน แต่ต้องอ่านอย่างรวดเร็ว การตั้งโปรแกรมเวลาในการซื้อช่วยให้สามารถรองรับสถานการณ์ทั้งสองประเภท

ฉันสมมติว่าคุณกำลังพูดถึง ADC ที่มีตัวเก็บประจุตัวอย่าง (เช่นการประมาณต่อเนื่อง ADC ซึ่งเป็นประเภทที่พบบ่อยที่สุด)

หากคุณกำลังพูดถึง ADC ที่มีมัลติเพล็กเซอร์ในตัวเวลาการสุ่มตัวอย่างมีความสำคัญมากเพราะจะช่วยให้แรงดันไฟฟ้าของตัวเก็บประจุการสุ่มตัวอย่างของ ADC สามารถปรับเปลี่ยนหลังจากเปลี่ยนจากช่องก่อนหน้า (เพิ่มเติมเกี่ยวกับปัญหานี้ในรายการบล็อกที่ฉันเขียน )

หากคุณกำลังพูดถึง ADC ที่มีช่องสัญญาณเดียวเวลาในการสุ่มตัวอย่างยังคงมีความสำคัญแม้ว่าจะทำการสุ่มตัวอย่างสัญญาณเดียวเท่านั้นเนื่องจากแรงดันไฟฟ้าของตัวเก็บประจุการสุ่มตัวอย่างของ ADC นั้นจำเป็นต้องติดตามสัญญาณนั้นเมื่อเชื่อมต่อกับอินพุตอีกครั้ง และชาร์จจากแรงดันไฟฟ้าก่อนหน้านี้ไปยังแรงดันไฟฟ้าใหม่ หากคุณมีสัญญาณอินพุทแบนด์วิธที่ช้านี่ไม่ใช่เรื่องใหญ่ แต่ถ้าคุณมีสัญญาณอินพุตที่เปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วคุณต้องแน่ใจว่าตัวเก็บประจุการสุ่มตัวอย่างจับมันได้โดยให้เวลาการสุ่มตัวอย่างเพียงพอ

ตัวอย่างที่มีรายละเอียดเพิ่มเติมสำหรับ ADC สัญญาณเดียว:

เปรียบเทียบความถี่สัญญาณของคุณกับความถี่การสุ่มตัวอย่าง สมมติว่าเป็นคลื่นไซน์ 10kHz ผ่านความถี่การสุ่มตัวอย่าง 100kHz นั่นคือการเปลี่ยนเฟส 36 องศาระหว่างตัวอย่าง กรณีที่เลวร้ายที่สุดคือเมื่อสัญญาณของคุณผ่านศูนย์ (เช่นเดียวกับความยาวของวันที่เปลี่ยนแปลงเร็วที่สุดที่ Equinoxes มากกว่าที่ Solstice) sin (+18 องศา) - sin (-18 องศา) = 0.618 ดังนั้นหากคุณมีคลื่นไซน์ 1V (เช่น -1V ถึง + 1V หรือ 0 ถึง 2V หากออฟเซ็ต) ความแตกต่างระหว่างตัวอย่างอาจสูงถึง 0.618V

มีความต้านทานไม่เป็นศูนย์ระหว่างอินพุตพินและตัวเก็บประจุการสุ่มตัวอย่าง ADC - อย่างน้อยก็คือความต้านทานสวิทช์การสุ่มตัวอย่าง แต่สามารถรวมความต้านทานภายนอกได้หากคุณมี นั่นเป็นเหตุผลที่คุณควรวางตัวเก็บประจุภายในอย่างน้อยก็บางตัวที่อินพุทของการสุ่มตัวอย่าง ADC คำนวณค่าคงที่เวลา RC และเปรียบเทียบกับเวลาการสุ่มตัวอย่างเพื่อดูการลดลงของแรงดันไฟฟ้าชั่วคราวหลังจากเชื่อมต่อตัวเก็บประจุการสุ่มตัวอย่างเข้ากับแรงดันไฟฟ้าอินพุตอีกครั้ง สมมติว่าเวลาสุ่มตัวอย่างของคุณคือ 500nsec และค่าคงที่เวลา RC ในคำถามคือ 125nsec นั่นคือเวลาสุ่มตัวอย่างของคุณคือค่าคงที่ 4 ครั้ง 0.618V * e ^ (- T / tau) = 0.618V * e ^ (- 4) = 11mV -> แรงดันไฟฟ้าตัวเก็บประจุแบบสุ่มของ ADC ยังคงเป็น 11mV จากค่าสุดท้าย ในกรณีนี้ฉันจะบอกว่าเวลาการสุ่มตัวอย่างสั้นเกินไป โดยทั่วไปคุณต้องดูจำนวนบิตของ ADC แล้วรอประมาณ 8 หรือ 10 หรือ 12 ครั้ง คุณต้องการให้แรงดันชั่วขณะใด ๆ ลดลงเหลือน้อยกว่า 1/2 LSB ของ ADC

หวังว่าจะช่วย ....