Для устранения влияния нагрузки на разряд конденсатора можно использовать на выходе УВХ повторитель напряжения на ОУ, как показано на рис.15.5,б. В этой схеме нагрузка подключается к выходу ОУ, а к емкости хранения подключается вход ОУ, который имеет большое входное сопротивление.
Для снижения помех из цепи управления (коммутационных помех) в схеме рис.15.5,б введен транзистор VT2. Во время выборки транзистор VT2 заперт, а стабилитрон VD включен, и напряжение на затворе меньше напряжения на стоке на напряжение стабилитрона Uст. При этом транзистор VT1 открывается, и конденсатор хранения Схр заряжается до напряжения uвх.
Когда транзистор VT2 открывается, схема переводится в режим хранения. Перепад напряжения, запирающего транзистор VT1, равен Uст и не зависит от uвх. Поэтому сигнал помехи, поступающий через емкость затвора, будет постоянным и его можно скомпенсировать регулировкой смещения нулевого уровня ОУ. Кроме этого, напряжение между затвором и истоком uзи в режиме хранения равно нулю, и, следовательно, ток утечки затвора будет минимальным.
Схемы УВХ на двух ОУ приведены на рис.15.6. На рис.15.6,априведена схема УВХ с двумя повторителями напряжения на ОУ. Первый повторитель на ОУl устраняет влияние сопротивления источника сигнала на заряд Схр, а второй повторитель на ОУ2 устраняет влияние нагрузки на разряд Схр в режиме хранения. Однако при такой схеме включения остаются погрешности, обусловленные сопротивлением коммyтирующего транзистора VT1 и разрядом емкости хранения Схр за счет тока утечки транзистора VT1.
Для снижения этих погрешностей используют общую отрицательную обратную связь, как показано на рис.15.6,б. В режиме выборки транзистор VT1 открыт, а транзистор VT2 заперт. При этом включена общая отрицательная обратная связь с выхода ОУ2 на вход OУ1 через сопротивление R. Поскольку полное усиление в канале прямой передачи определяется усилителем ОУ1, то влияние сопротивления канала r0 транзистора VT1 значительно снижается.
Рис.15.6. Схема УВХ на двух ОУ с входным и выходным повторителями (а) и с общей обратной связью (б)
При переходе в режим хранения транзистор VТ1 запирается, а транзистор VТ2 отпирается. В результате усилитель ОУ1 переводится в режим повторителя напряжения, обеспечивая высокое сопротивление на входе и низкое сопротивление на выходе. Этим обеспечивается стабильность ОУ1 при размыкании обратной связи ключом VТ1.
Рис.15.7. Схема УВХ с ёмкостью хранения
в цепи обратной связи
Вместо транзистора VТ2 по рис.15.6 часто включают два встречно-параллельных диода, как показано на рис.15.7. В этом случае при размыкании обратной связи в режиме хранения отпирается один из диодов VD1 или VD2 и ОУ1 переводится в режим повторителя.
Кроме того, схема, изображенная на рис.15.7, имеет емкость хранения, включенную в цепь отрицательной обратной связи ОУ2, который в этом случае работает как интегратор. Особенностью этой схемы является то, что в результате действия обратной связи ключевой транзистор VТ1 работает в режиме короткого замыкания, что позволяет снизить перепад напряжения в схеме управления, уменьшить погрешность и увеличить скорость переключения.
Интегральные микросхемы УВХ. В настоящее время имеется серийный выпуск микросхем УВХ различного типа и с различными характеристиками. В табл.15.1 приведены основные характеристики некоторых микросхем УВХ.
Таблица 15.1
Основные характеристики микросхем УВХ
Тип микросхемы | Время выборки tв,мкс | Апертурная задержка tз, нс | Коэффици- ент переда- чи (усиле- ния) | Напряжение переноса заряда, мВ | Скорость изменения напряжения в режиме хранения, мВ/мкс |
КР1100СК2 КР1100СК3 | 105 | 0,5 0,5 | 0,2 0,1 |
На рис.15.8 приведена структурная схема микросхемы УВХ типа KPllOOCK2. Она содержит два операционных усилителя OУl и ОУ2, ключевой элемент S и схему управления ключом СУ. Емкость хранения-
Рис.15.8. Структурная схема
микросхемы УВХ типа КР1100СК2
внешняя и может включаться между выводом 6 и общей шиной или между выводами 6 и 8, т. е. в цепь обратной связи. В усилителе ОУ1 имеется цепь балансировки нулевого уровня.
На рис.15.9 приведена типовая схема включения микросхемы УВХ КР 11 ООСК2. В показанном на рис.15.9, а включении выборка производится подачей на вход 8 положительного импульса строба размахом около 5 В, а в режим хранения УВХ переводится подключением вывода 8 на общую шину. Зависимость времени выборки от емкости хранения приведена на рис.15.9, б. При типовой емкости Схр = 1 нФ время выборки составляет 5 мкс.
Рис.15.9. Типовая схема включения УВХ КР1100СК2 (а) и зависимость
времени выборки от ёмкости хранения (б)
Контрольные вопросы
1. Назначение и типы устройств выборки и хранения аналоговых сигналов?
2. Основные характеристики УВХ, принципы их построения?
3. Инвертирующие и неинвертирующие схемы построения УВХ, их работа, сравнительные параметры?
РАЗДЕЛ 6. ИСТОЧНИКИ ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ
ЭЛЕКТРОННЫХ УСТРОЙСТВ
Лекция 16. Принципы построения