À quoi sert le temps d'échantillonnage ADC?

J'essaie de comprendre l'utilisation du temps d'échantillonnage ADC?

L'ADC que j'ai possède un temps d'échantillonnage programmable de 100 ns / 500 ns et 1 µs. Quel est le principal cas d'utilisation d'un temps d'échantillonnage plus long, pourquoi ne pas utiliser 100 ns pour chaque signal?

[J'entends aussi parfois que la période d'échantillonnage est appelée avec des noms alternatifs. Je suis intéressé par l'échantillon de circuits et le temps d'attente juste avant la conversion]

Question supplémentaire: que se passe-t-il si le signal change d'amplitude pendant la période d'échantillonnage? S'il baisse ou augmente? L'ADC prendrait-il la dernière position du signal ou produit-il une sorte de moyenne? Si la moyenne, quelle est la base de cela, comment ça marche?

Caractéristiques ADC:

Condensateur: min 4pF, max: tbd

résistance de commutation: 1,5 K min, 6 k max

temps d'échantillonnage: 100 ns, 500 ns (il existe des options plus longues mais non pertinentes)

De nombreux circuits d'entrée ADC connectent un condensateur dont l'état de charge est imprévisible à l'entrée qu'ils sont sur le point d'échantillonner. Si l'entrée est une source à très faible impédance et ne "bouge" pas, cela ne posera pas de problème; cette capacité correspondra rapidement à la tension sur l'entrée. Si l'entrée est une source à impédance modérée mais a une capacité très faible, la connexion de cette capacité peut perturber la tension sur l'entrée, mais la tension sur l'entrée reviendra relativement rapidement à la valeur correcte. Si l'entrée est une source à impédance élevée ou modérée et possède une énorme capacité propre (par exemple pour un ADC 12 bits, elle dépasse la capacité d'échantillonnage de l'ADC d'un facteur de quelques milliers), et si les mesures ne sont pas prises trop fréquemment, le gros condensateur peut être considéré comme une source à faible impédance qui ne sera pas "

Si le CAN attend assez longtemps entre la connexion de la capacité d'entrée et la lecture, toute perturbation causée par la commutation de la capacité d'entrée se dissipera probablement. D'un autre côté, dans certaines situations, un tel temps de stabilisation n'est pas nécessaire, mais des lectures rapides le sont. Rendre le temps d'acquisition programmable permet de s'adapter aux deux types de situations.

Je suppose que vous parlez d'un ADC qui a un condensateur d'échantillonnage (par exemple, un ADC d'approximation successive, qui est le type le plus courant).

Si vous parlez d'un ADC avec un multiplexeur intégré, le temps d'échantillonnage est très important, car il permet à la tension sur le condensateur d'échantillonnage de l'ADC de s'installer après la commutation du canal précédent. (Plus d'informations sur ce problème dans une entrée de blog que j'ai écrite .)

Si vous parlez d'un ADC avec un seul canal, le temps d'échantillonnage est toujours important, même s'il n'échantillonne qu'un seul signal, car la tension sur le condensateur d'échantillonnage de l'ADC doit rattraper ce signal lorsqu'il est reconnecté à l'entrée , et chargé de sa tension précédente à la nouvelle tension. Si vous avez un signal d'entrée à bande passante lente, ce n'est pas si grave, mais si vous avez un signal d'entrée à changement relativement rapide, vous devez vous assurer que le condensateur d'échantillonnage le rattrape, en accordant un temps d'échantillonnage suffisant.

Un exemple plus détaillé pour l'ADC à signal unique:

Comparez vos fréquences de signal à la fréquence d'échantillonnage. Disons que ce sont des ondes sinusoïdales de 10 kHz via une fréquence d'échantillonnage de 100 kHz. C'est un décalage de phase de 36 degrés entre les échantillons. Le pire des cas est lorsque votre signal passe par zéro (tout comme la durée du jour change le plus rapidement aux équinoxes plutôt qu'au solstice); sin (+18 degrés) - sin (-18 degrés) = 0,618. Donc, si vous avez une onde sinusoïdale d'amplitude 1V (par exemple -1V à + 1V, ou 0 à 2V si décalé), la différence entre les échantillons pourrait être élevée jusqu'à 0,618V.

Il y a une résistance non nulle entre la broche d'entrée et le condensateur d'échantillonnage ADC - au minimum, c'est la résistance du commutateur d'échantillonnage, mais elle peut également inclure une résistance externe si vous en avez; c'est pourquoi vous devez presque toujours placer au moins un condensateur de stockage local à l'entrée de tout ADC d'échantillonnage. Calculez cette constante de temps RC et comparez-la au temps d'échantillonnage pour observer la chute de tension transitoire après avoir reconnecté le condensateur d'échantillonnage à la tension d'entrée. Supposons que votre temps d'échantillonnage soit de 500 ns et que la constante de temps RC en question soit de 125 ns, c'est-à-dire que votre temps d'échantillonnage soit de 4 constantes de temps. 0,618 V * e ^ (- T / tau) = 0,618 V * e ^ (- 4) = 11 mV -> la tension du condensateur d'échantillonnage ADC est toujours à 11 mV de sa valeur finale. Dans ce cas, je dirais que le temps d'échantillonnage est trop court. En général, vous devez regarder le nombre de bits ADC et attendre quelque chose comme 8 ou 10 ou 12 constantes de temps. Vous voulez que toute tension transitoire diminue jusqu'à moins de 1/2 LSB de l'ADC.

J'espère que cela pourra aider....