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采样电路

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  1 采样电路
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  采样电路
  采样电路
  ,具有一个模拟信号输入,一个控制信号输入和一个模拟信号输出。该电路的作用是在某个规定的时刻接收输入电压,并在输出端保持该电压直至下次采样开始为止。采样电路通常有一个模拟开关,一个保持电容和一个单位增益为1的同相电路构成。采样工作在采样状态和保持状态的两种状态之一。在采样状态下,开关接通,它尽可能快地跟踪模拟输入信号的电平变化,直到保持信号的到来;在保持状态下,开关断开,跟踪过程停止,它一直保持在开关断开前输入信号的瞬时值。
  单片80G/s采样电路原理
  安捷伦最新的90000X系列示波器采用磷化铟(InP)半导体材料设计示波器前端芯片,使得硬件带宽突破16GHz瓶颈,达到32GHz数量级,而且突破了未来示波器带宽发展的瓶颈。
  但是,我认为最重要的突破是采样电路技术,新的采样电路的设计使得样点间的精度由1ps以上提高到50fs,同时克服ADC带宽的限制和未来采样率发展的瓶颈。这才是关键之处。
  下图是90000X示波器的前端芯片,芯片内部集成了:32GHz前端放大器,22GHz触发器,80GSa/s采样保持电路。
  90000X的采样电路设计非常值得我们借鉴,尤其现在国内在开发ADC遇到比较大的瓶颈的情况下。
  这个采样电路把采样保持电路和数据转换分开,用磷化铟设计采样保持电路(主要由开关和存储/滤波组成),克服带宽的瓶颈,采样间隔的精度由延迟线来保证(所以达到50fs或更低的量级),而在前端芯片的外部用传统的ADC来做数据转换(瞬时直流信号的数据转换)。如下图所示。
  这样达到了高带宽、高精度和低成本的目的。
  实际的产品性能测量结果证明设计是非常好的,使用8bits的ADC可以达到40dB以上的无寄生动态范围。
  如果使用12bits的ADC呢?结果会超出我们的想象。
  所以国内完全可以借鉴这样的技术,使用一直研究的磷化铟做采样/开关保持/滤波电路,而使用低速的传统ADC做数据转换,这样可以达到:高带宽,高采样率,高位数的高精度模数转换产品。


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