Motorola元件库的ADC采样保持电路设计.docx

更新时间：2026-09-15 15:31:54 大小：38K 上传用户：潇潇江南查看TA发布的资源 标签：ADC 采样保持电路 Motorola SNR优化输入驱动放大器 下载积分：2分评价赚积分（如何评价?）打赏收藏评论(0) 举报

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148 Motorola 元件库的 ADC 采样保持电路设计

采样孔径时间、输入驱动放大器选型与 SNR 优化

一、概述

模数转换器的采样保持电路在采样开关闭合的短时间内，将外部模拟信号的电压值采集并存储在采样电容上。采样保持电路的精度直接决定了整个 ADC 的有效位数。Motorola MCU 内置 ADC 的库参数中标注了采样时间 t_acq、采样电容 Csh 的值及输入开关电阻 Ron。这些参数指导外部驱动放大器的选型。如果驱动放大器的输出阻抗过高或带宽不足，采样电容在采样时间内无法充至最终值，产生采样误差。

二、采样保持电路的误差来源

1. 采样时间不足：ADC 内部的采样开关导通电阻 Ron 与采样电容 Csh 构成一个 RC 低通滤波器，时间常数 τ = Ron × Csh。设 ADC 分辨率为 N 位，则所需的最小采样时间为 t_acq ≥ (N+1) × τ × ln2。若 N=12、Ron=5kΩ、Csh=10pF，则 τ=50ns，t_acq_min=13×50×0.693≈450ns。当外部信号源阻抗 Rs 较高时，总时间常数增加至 τ_total = (Ron+Rs) × Csh，采样时间需相应延长。

2. 电荷注入与时钟馈通：采样开关关断时，沟道电荷注入到采样电容，引起采样电压偏移。该偏移在差分 ADC 中可通过共模抑制抵消，但在单端 ADC 中表现为直流失调。

3. 孔径抖动（Aperture Jitter）：采样时钟的边沿位置的不确定性导致采样时刻的随机偏差，对高频输入信号的影响尤为显著。孔径抖动 tj 与输入信号频率 fin 共同决定了可达到的 SNR：SNR = -20×log(2π×fin×tj)。fin=100kHz、tj=10ps 时，SNR 上限约 70dB。MCU内置 ADC 的时钟抖动通常在几十皮秒量级。

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