使用采樣保持技術(shù)實(shí)現(xiàn)運(yùn)算放大器建立時(shí)間測(cè)定

例如，我們對(duì)100 ns的建立時(shí)間進(jìn)行測(cè)量。假設(shè)波形生成器經(jīng)過(guò)了編程，目的是不斷輸出50%占空比的方波，持續(xù)時(shí)間為200ns。標(biāo)記最初被設(shè)定在波形生成器輸出的降沿開(kāi)端處。生成器持續(xù)工作（執(zhí)行許多個(gè)采樣和保持周期），而S/H電路對(duì)其輸出電壓求積分，以獲得一個(gè)穩(wěn)定的DC值。之后，由DMM記錄該值，然后測(cè)試工程師將標(biāo)記移至下一個(gè)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(cè)試裝置所得結(jié)果的波形圖。為了獲得建立時(shí)間誤差波形，對(duì)DC誤差進(jìn)行補(bǔ)償，并對(duì)輸出進(jìn)行輸入標(biāo)準(zhǔn)化。圖7顯示了所得結(jié)果。
圖 6 運(yùn)算放大器輸入和輸出階躍波形


局限性與挑戰(zhàn)

需要時(shí)刻謹(jǐn)記的是，這里介紹的測(cè)試裝置存在一些局限性。如果有疑問(wèn)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)始終使用下列方程式：

I = C_HOLD × dv/dt
使用該方程式時(shí)，應(yīng)根據(jù)下列3個(gè)因素選擇初始C_HOLD的大小：
1、保持期間，OTA偏置電流會(huì)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(huì)因偏置電流而出現(xiàn)壓降，應(yīng)根據(jù)測(cè)量應(yīng)達(dá)到的誤差百分比選擇三角接線電壓。
3、增量時(shí)間為采樣電壓保持的時(shí)間，不能長(zhǎng)于要測(cè)量的計(jì)劃建立時(shí)間。

例如，下列條件下C_HOLD不能小于50 pF：OTA偏置電流為0.5 µA；欲達(dá)到1-V_PP信號(hào)0.1%以下的誤差；要測(cè)量的時(shí)長(zhǎng)為100 ns。

其他考慮因素

采樣時(shí)間的長(zhǎng)短會(huì)極大影響測(cè)量結(jié)果。保持期間，采樣電容器電壓始終會(huì)偏離于預(yù)計(jì)DC值，因?yàn)镺TA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(jì)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(shí)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(shí)間）也就越多。

圖 7 運(yùn)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