Was ist der Zweck der ADC-Abtastzeit?

Ich versuche, die Verwendung der ADC-Abtastzeit zu verstehen.

Der ADC, den ich habe, hat eine programmierbare Abtastzeit von 100 ns / 500 ns und 1 uSec. Was ist der primäre Anwendungsfall einer längeren Abtastzeit? Warum würden Sie nicht 100 ns für jedes Signal verwenden?

[Ich höre auch manchmal, dass die Abtastzeit mit alternativen Namen aufgerufen wird. Ich interessiere mich für das Schaltungsmuster und die Haltezeit kurz vor der Konvertierung]

Zusätzliche Frage: Was passiert, wenn sich die Amplitude des Signals während der Abtastzeit ändert? Wenn es fällt oder steigt? Würde der ADC die letzte Position des Signals einnehmen oder erzeugt er eine Art Mittelwertbildung? Was ist die Grundlage dafür, wie funktioniert die Mittelwertbildung?

ADC-Eigenschaften:

Kondensator: min 4pF, max: tbd

Schaltwiderstand: 1,5 K min, 6 K max

Abtastzeit: 100 ns, 500 ns (es gibt längere Optionen, aber irrelevant)

Viele ADC-Eingangsschaltungen verbinden einen Kondensator mit einem unvorhersehbaren Ladezustand mit dem Eingang, den sie abtasten möchten. Wenn der Eingang eine Quelle mit sehr niedriger Impedanz ist und sich nicht "bewegt", ist dies kein Problem. Diese Kapazität entspricht schnell der Spannung am Eingang. Wenn der Eingang eine Quelle mit mittlerer Impedanz ist, aber eine sehr niedrige Kapazität aufweist, kann das Anschließen dieser Kapazität die Spannung am Eingang stören, aber die Spannung am Eingang kehrt relativ schnell zum richtigen Wert zurück. Wenn der Eingang eine Quelle mit hoher oder mittlerer Impedanz ist und eine große eigene Kapazität aufweist (z. B. bei einem 12-Bit-ADC übersteigt er die Abtastkapazität des ADC um einen Faktor von einigen Tausend), und wenn Ablesungen werden nicht zu häufig vorgenommen, der große Kondensator kann als niederohmige Quelle angesehen werden, die nicht "

Wenn der ADC zwischen dem Anschließen der Eingangskapazität und dem Ablesen lange genug wartet, wird sich wahrscheinlich jede Störung, die durch das Schalten der Eingangskapazität verursacht wird, beruhigen. Andererseits gibt es einige Situationen, in denen eine solche Einschwingzeit nicht benötigt wird, aber schnelle Ablesungen erforderlich sind. Durch die Programmierbarkeit der Erfassungszeit können beide Arten von Situationen berücksichtigt werden.

Ich nehme an, Sie sprechen von einem ADC mit einem Abtastkondensator (z. B. ADC mit sukzessiver Approximation, der am häufigsten verwendet wird).

Wenn Sie von einem ADC mit integriertem Multiplexer sprechen, ist die Abtastzeit sehr wichtig, da sich die Spannung am Abtastkondensator des ADC nach dem Umschalten vom vorherigen Kanal einstellen kann. (Mehr zu diesem Thema in einem Blogeintrag, den ich geschrieben habe .)

Wenn Sie von einem ADC mit einem einzelnen Kanal sprechen, ist die Abtastzeit immer noch wichtig, obwohl nur ein Signal abgetastet wird, da die Spannung am Abtastkondensator des ADC dieses Signal aufholen muss, wenn er wieder an den Eingang angeschlossen wird und von seiner vorherigen Spannung auf die neue Spannung aufgeladen. Wenn Sie ein Eingangssignal mit langsamer Bandbreite haben, ist dies keine große Sache. Wenn Sie jedoch ein sich relativ schnell änderndes Eingangssignal haben, müssen Sie sicherstellen, dass der Abtastkondensator es einholt, indem Sie eine ausreichende Abtastzeit einplanen.

Ein detaillierteres Beispiel für einen Einzelsignal-ADC:

Vergleichen Sie Ihre Signalfrequenzen mit der Abtastfrequenz. Angenommen, es sind 10-kHz-Sinuswellen über eine 100-kHz-Abtastfrequenz. Das ist eine Phasenverschiebung von 36 Grad zwischen den Proben. Im schlimmsten Fall geht Ihr Signal durch Null (genau wie sich die Tageslänge an den Äquinoktien und nicht zur Sonnenwende am schnellsten ändert). sin (+18 Grad) - sin (-18 Grad) = 0,618. Wenn Sie also eine Sinuswelle mit einer Amplitude von 1 V haben (z. B. -1 V bis + 1 V oder 0 bis 2 V, wenn versetzt), kann die Differenz zwischen den Abtastwerten 0,618 V betragen.

Zwischen dem Eingangspin und dem ADC-Abtastkondensator liegt ein Widerstand ungleich Null. Zumindest ist dies der Widerstand des Abtastschalters, er kann jedoch auch einen externen Widerstand enthalten, falls vorhanden. Aus diesem Grund sollten Sie fast immer mindestens einen lokalen Speicherkondensator am Eingang eines Abtast-ADC platzieren. Berechnen Sie diese RC-Zeitkonstante und vergleichen Sie sie mit der Abtastzeit, um den transienten Spannungsabfall nach erneuter Verbindung des Abtastkondensators mit der Eingangsspannung zu untersuchen. Angenommen, Ihre Abtastzeit beträgt 500 ns und die fragliche RC-Zeitkonstante beträgt 125 ns, dh Ihre Abtastzeit beträgt 4 Zeitkonstanten. 0,618 V * e ^ (- T / tau) = 0,618 V * e ^ (- 4) = 11 mV -> Die Spannung des ADC-Abtastkondensators ist immer noch 11 mV von ihrem Endwert entfernt. In diesem Fall würde ich sagen, dass die Abtastzeit zu kurz ist. Im Allgemeinen müssen Sie sich die ADC-Bitanzahl ansehen und etwa 8, 10 oder 12 Zeitkonstanten warten. Sie möchten, dass die transiente Spannung auf weniger als 1/2 LSB des ADC abfällt.

Ich hoffe, das hilft....