### LF398峰值采样保持放大器的关键知识点 #### 一、概述 LF398是一种经典的采样保持（Sample and Hold, S/H）集成电路，由Philips Semiconductors生产并广泛应用于多种电子系统中。这类器件主要用于在信号处理过程中捕获瞬时信号值并在指定时间内保持该值不变，特别适用于模拟信号的采集和处理。 #### 二、关键技术特点 1. **超高的直流精度与快速获取信号能力**： - LF398采用高压离子注入JFET技术，确保了非常低的直流偏移电压和极快的信号获取速度。 - 在作为单位增益跟随器时，其直流增益精度典型值为0.002%，而获取时间最短可达6微秒至0.01%。 2. **低漂移率与低噪声性能**： - 使用P通道结型场效应管(JFET)与双极型晶体管结合的输出放大器，使得保持模式下的漂移率低至5mV/分钟（使用1μF保持电容）。 - JFET相较于先前设计中的MOS器件具有更低的噪声，并且不会表现出高温不稳定性。 3. **宽广的工作范围与兼容性**： - LF398可以在±5V到±18V的电源电压范围内工作。 - 逻辑输入端口完全差分，低输入电流特性允许直接与TTL、PMOS和CMOS等逻辑门电路连接。 - 典型保持步骤为0.5mV（CH=0.01μF），低输入偏移电压，以及0.002%的增益精度。 4. **高性能输入输出特性**： - 输入阻抗高达10^10Ω，可以使用高源阻抗而不降低准确性。 - 在保持模式下，输入特性不变，保持良好的性能。 - 高电源抑制比在采样或保持状态下都表现良好。 - 宽带宽特性使其能够在1MHz的运算放大器反馈环路中稳定运行，无需担心稳定性问题。 5. **封装形式**： - LF398提供8引脚塑料DIP、8引脚Cerdip和14引脚塑料SO封装形式。 #### 三、引脚配置 - **V+**: 正电源输入端。 - **OFFSET VOLTAGE ADJ**: 偏置电压调整端，用于调节输入偏移电压。 - **INPUT**: 输入端口，接收待采样的信号。 - **V-**: 负电源输入端。 - **NC (No Connect)**: 非连接端子。 - **LOGIC INPUT**: 逻辑控制输入端，控制采样和保持模式切换。 - **LOGIC REFERENCE**: 逻辑参考端，提供稳定的参考电压。 - **OUTPUT**: 输出端口，输出保持信号。 #### 四、应用领域 LF398广泛应用于需要精确采样和保持信号的应用场景中，例如： - 模拟数字转换器(ADC)前端。 - 数据采集系统。 - 波形发生器与波形合成系统。 - 信号处理与分析仪器。 - 测试与测量设备。 - 实时信号监控系统。 #### 五、设计与实现 在实际应用中，使用LF398设计峰值采样保持电路的具体步骤包括： 1. **选择合适的电源电压**：根据系统需求选择合适的电源电压范围。 2. **连接输入输出端口**：将待采样的信号连接到INPUT端口，通过OUTPUT端口读取保持后的信号。 3. **设置逻辑控制**：利用外部控制信号切换采样与保持模式。 4. **调节偏置电压**：通过OFFSET VOLTAGE ADJ端口调节输入偏移电压，提高整体精度。 5. **选择合适的保持电容**：根据应用场景选择合适容量的保持电容，以达到所需的保持时间。 6. **测试与调试**：进行综合测试，确保电路符合预期的设计要求。 LF398凭借其卓越的性能指标、广泛的兼容性和易于使用的特性，在采样保持电路设计中占有重要的地位，是许多精密信号处理系统不可或缺的关键组件。

采样保持电路原理 采样保持电路能够跟踪或者保持输入模拟信号的电平值。在理想状况下，当处于采样状态时，采样保持电路的输出信号跟随输入信号变化而变化；当处于保持状态时，采样保持电路的输出信号保持为接到保持命令的瞬间的输入信号电平值。当电路处于采样状态时开关导通，这时电容充电，如果电容值很小，电容可以在很短的时间内完成充放电，这时，输出端输出信号跟随输入信号的变化而变化；当电路处于保持状态时开关断开，这是由于开关断开，以及集成运放的输入端呈高阻状态，电容放电缓慢，由于电容一端接由集成运放构成的信号跟随电路，所以输出信号基本保持为断开瞬间的信号电平值。 采样保持电路图设计（一） 采样保持放大器SMP04用做多路输出选择器电路图。 如图所示为SMP04用做多路输出选择器，与解码器、D/A转换器构成的四路数字-模拟转换电路。数字信号输入模数转换器DAC8228，输出产生5～10V模拟电压送副SMP04，地址输入通道解码器，不同的地址解码后分别控制四路开关，以分别输出四模拟信号。采用DAC8228产生DAC电压输出可以使电路得以最大的简化。为了将输出电压干扰减小到最小，在采样信号被确认之前， 采样保持电路是一种在数据采集系统中至关重要的电路，它主要功能是捕获瞬时的模拟信号，并在后续处理期间保持该信号的电平不变。这种电路在数字化处理模拟信号时，尤其是模数转换（ADC）过程中，起到了关键的作用。在理想的采样保持电路中，当处于“采样”模式时，电路的输出会紧密跟随输入信号的变化；而当进入“保持”模式时，输出电压将保持在采样时刻的输入信号电平，即使输入信号随后发生变化。 采样保持电路的工作原理依赖于一个开关和一个电容。在采样阶段，开关打开，电容通过输入信号源充电，其电压跟随输入信号变化。电容的大小决定了充电速度，小电容能快速响应输入信号的改变。而在保持阶段，开关关闭，输入信号与电容断开，由于运放输入端的高阻抗特性，电容放电非常缓慢，因此输出电压几乎不变，持续反映采样时刻的信号电平。 在实际应用中，例如在图示的电路设计中，采样保持放大器SMP04被用作一个多路输出选择器。这里结合了解码器和D/A转换器（DAC），形成一个四路数字-模拟转换电路。数字信号首先输入到模数转换器DAC8228，生成5至10伏的模拟电压，然后馈送到SMP04。地址输入通过解码器控制四个开关，使得每个开关对应一路模拟信号的输出。使用DAC8228简化了电路设计，因为它可以直接产生所需的电压输出。 为了降低输出电压的干扰，确保在采样信号被确认前，电路需要有至少5微秒的电压建立时间，以保证输出电压稳定。此外，每个采样保持放大器必须定期刷新，通常每秒一次或更少，以防止输出电压下降速率超过10毫伏或1/2 LSB（最小有效位），从而保持精度。 另一个设计示例展示了SMP04与运算放大器OP490组合成一个增益为10的采样保持放大电路。SMP04的开关状态决定了是采样还是保持模式。在采样模式下，开关闭合，运放反馈回路接通，输出端输出放大后的采样电压。而在保持模式，开关断开，运放反馈回路中断，输出保持在电容上的先前采样电压，不受输入信号影响。为防止运放饱和，输出端的二极管1N914起到钳位作用。 采样保持电路在保证模拟信号的准确传输和稳定保持方面具有重要意义，其设计涉及到开关控制、电容充放电、反馈电路以及信号的精确控制等多个方面。通过巧妙地结合各种元器件，可以构建出满足特定需求的采样保持系统，以适应各种复杂的信号处理场景。

摘要摘要：AD7891是美国ADI公司推出的一种12位数据采集系统（DAS），它具有并行和串行两种工作模式，适合与各种微处理器接口。采用单电源工作，功耗低。内含

设计了一个用于13 bit 40 MS/s流水线ADC中的采样保持电路。该电路采用电容翻转结构，主运算放大器采用增益提高型折叠式共源共栅结构，以满足高速和高精度的要求。为减小与输入信号相关的非线性失真以获得良好的线性度，采用栅压自举开关。采用电源电压为3.3 V的TSMC 0.18 μm工艺对电路进行设计和仿真，仿真结果表明，在40 MHz的采样频率下,采用保持电路的SNDR达到84.8 dB，SFDR达到92 dB。

摘　要:介绍一种用于流水线ADC的采样保持电路。该电路选取电容翻转式电路结构,不仅提高整体的转换速度,而且减少因电容匹配引起的失真误差;同时使用栅压自举采样开关,有效地减少了时钟馈通和电荷注入效应;采用全差分运算放大器能有效的抑制噪声并提高整体的线性度。该采样保持电路的设计是在0. 5μm CMOS工艺下实现,电源电压为5 V,采样频率为10MHz,输入信号频率为1MHz时,输出信号无杂散动态范围( SFDR)为73. 4 dB,功耗约为20 mW。 　　随着通信技术、图像处理技术和多媒体技术的迅猛发展,数字信号处理中的ADC被广泛应用于各个领域,整机系统对ADC的性能提出了越来越高的要求。

引言 采样保持电路(S/H)是数据采集系统尤其是模数转换器(A/D)的一个重要组成部分。近几十年来无线通讯的迅速发展，使得数据的传输速率越来越快。复杂度不断提高的调制系统和电路使得模数转换器(ADC)的采样频率达到射频的数量级，与此同时，模数转换器的精度也超过12位以上。在这种高速度和高精度的要求下，采样保持电路的作用就越发显得重要，因为它可以消除模数转换器前端采样级的大部分动态错误。传统的开环采样保持电路只能达到8～10位的精度，主要由于开关的非理想特性，诸如电荷注入、时钟馈通、开关的非线性电阻等。 另一方面，高精度的闭环采样保持电路又受限于运算放大器的性能。无线通讯系统十分重视降低功

0  引言 　　流水线模数转换器(pipeline ADC)是中高精度(10～14 bit)高速(10～500 MS／s)ADC的主流实现结构，被广泛应用于通信系统、图像设备、视频处理等系统中。作为其前端最关键的模块，采样保持电路的性能直接决定了整个ADC的性能，在以上系统中对功耗的要求十分严格。本设计在实现高速高精度采样保持功能的同时，还实现了MDAC功能，这样既能降低ADC功耗又能减少芯片面积。 　　1  采样保持电路结构 　　传统流水线ADC的最前面为一级采样保持电路其后接MDAC级。采样保持电路能够较好地减小由于MDAC和子ADC之间的采样信号失配造成的孔径误差。由于采保电路位于

摘要：本文设计了一种全差分运算放大器，对运算放大器的AC 特性和瞬态特性进行了仿真分析和验证。该运放采用折叠式共源共栅结构、开关电容共模反馈（SC-CMFB）电路以及低压宽摆幅偏置电路，以实现在高稳定下的高增益和大输出摆幅。在Cadence 环境下，基于CSMC 0.6um 工艺模型，进行了仿真分析和验证。结果表明，运算放大器满足设计要求。 　　1 引 言 　　运算放大器是许多模拟系统和混合信号系统的一个完整部分，伴随着每一代CMOS 工艺，由于电源电压和晶体管沟道长度的减小，为运算放大器的设计不断提出新的挑战。在采样保持电路的设计中，运算放大器是关键的模块之一，其带宽，摆率，增益，噪声，

0 引言 　　采样／保持电路是模数转换器的重要组成部分，它的性能决定着整个A／D转换器的性能。随着科学技术的发展，系统对A／D转换器的速度和精度要求越来越高，因此，设计一个高性能的采样／保持电路就显得尤为重要。 　　一般的采样保持电路都是采用开关电容电路来实现的。由于MOS开关固有的电荷注入与时钟馈通效应，采样／保持电路一般难以得到理想的情况。尽管已经提出了许多技术和电路结构［1］但是电荷注人和时钟馈通效应所导致的非线性对电路性能的影响还是很大。 　　采样／保持电路的另外一个设计难点在于运算放大器的设计。采样／保持电路的精度决定于放大器的增益，高增益的运算放大器能够保证采样／保持电路达到

0  引言 　　随着CMOS技术的迅猛发展，CMOS图像传感器以其高集成度、低功耗、低成本等优点，已广泛用于超微型数码相机、手机等图像采集的领域。而流水线模数转换器以其高速、低功耗、中高精度而被广泛应用于图像传感器的芯片级和列级A／D转换器中。当前，流水线A／D转换器比较成熟的国际水平已达到14 bit 10 MHz。国内已流片成功的大多数是10 bit流水线A／D转换器，因此10 bit以上的高精度流水线A／D转换器还需要进一步研究。在A／D转换器中，采样保持电路作为其前端最关键的模块，它的性能直接决定了整个ADC的性能。 　　本文采用一种全差分电荷转移型结构的采样保持电路，这种结构可以