使用采樣保持技術(shù)實現(xiàn)運算放大器建立時間測定
圖 5 建立時間測量測試裝置
本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/186055.htm
例如,我們對100 ns的建立時間進行測量。假設(shè)波形生成器經(jīng)過了編程,目的是不斷輸出50%占空比的方波,持續(xù)時間為200ns。標(biāo)記最初被設(shè)定在波形生成器輸出的降沿開端處。生成器持續(xù)工作(執(zhí)行許多個采樣和保持周期),而S/H電路對其輸出電壓求積分,以獲得一個穩(wěn)定的DC值。之后,由DMM記錄該值,然后測試工程師將標(biāo)記移至下一個位置,重復(fù)前面的周期,直到記錄完100 ns的數(shù)據(jù)為止。
圖6顯示了使用圖5所示測試裝置所得結(jié)果的波形圖。為了獲得建立時間誤差波形,對DC誤差進行補償,并對輸出進行輸入標(biāo)準(zhǔn)化。圖7顯示了所得結(jié)果。
圖 6 運算放大器輸入和輸出階躍波形
局限性與挑戰(zhàn)
需要時刻謹(jǐn)記的是,這里介紹的測試裝置存在一些局限性。如果有疑問,設(shè)計人員應(yīng)始終使用下列方程式:
I = CHOLD × dv/dt
使用該方程式時,應(yīng)根據(jù)下列3個因素選擇初始CHOLD的大?。?br />1、保持期間,OTA偏置電流會流入或者流出電容器,從而影響保持電壓的準(zhǔn)確性。
2、由于電容器會因偏置電流而出現(xiàn)壓降,應(yīng)根據(jù)測量應(yīng)達到的誤差百分比選擇三角接線電壓。
3、增量時間為采樣電壓保持的時間,不能長于要測量的計劃建立時間。
例如,下列條件下CHOLD不能小于50 pF:OTA偏置電流為0.5 µA;欲達到1-VPP信號0.1%以下的誤差;要測量的時長為100 ns。
其他考慮因素
采樣時間的長短會極大影響測量結(jié)果。保持期間,采樣電容器電壓始終會偏離于預(yù)計DC值,因為OTA要求偏置電流。之后,電壓被再調(diào)節(jié)回到采樣期間的預(yù)計DC值。因此,讀取S/H電路輸出的DMM必需使用這種三角波形的平均值。圖8描述了這種現(xiàn)象。要想減小這種誤差,需最小化保持時間,并最大化電容器尺寸。記住,采樣電容器越大,充電電荷積分獲得穩(wěn)定DC值所需的S/H周期(積分時間)也就越多。
圖 7 運算放大器標(biāo)準(zhǔn)化穩(wěn)定誤差
圖 8 采樣電容器的充電漏泄
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