¿Cuál es el propósito del tiempo de muestreo de ADC?

Estoy tratando de entender el uso del tiempo de muestreo ADC?

El ADC que tengo tiene un tiempo de muestreo programable de 100nsec / 500nsec y 1uSec. ¿Cuál es el caso de uso principal de un tiempo de muestreo más largo, por qué no usaría 100nsec para cada señal?

[También escucho que a veces el tiempo de muestreo se llama con nombres alternativos. Estoy interesado en la muestra de circuitos y el tiempo de espera justo antes de la conversión]

Pregunta adicional: ¿qué sucede si la señal cambia de amplitud durante el tiempo de muestreo? Si está cayendo o subiendo? ¿El ADC tomará la última posición de la señal o producirá algún tipo de promedio? Si promedia, ¿cuál es la base para esto, cómo funciona?

Características del ADC:

Condensador: min 4pF, max: tbd

resistencia del interruptor: 1.5K min, 6k max

tiempo de muestreo: 100nsec, 500nsec (hay opciones más largas pero irrelevantes)

Muchos circuitos de entrada ADC conectarán un condensador con un estado de carga impredecible a la entrada que están a punto de muestrear. Si la entrada es una fuente de muy baja impedancia y no se "mueve", esto no representará un problema; esa capacitancia coincidirá rápidamente con el voltaje en la entrada. Si la entrada es una fuente de impedancia moderada pero tiene una capacitancia muy baja, conectar esa capacitancia puede alterar el voltaje en la entrada, pero el voltaje en la entrada volverá relativamente rápido al valor correcto. Si la entrada es una fuente de impedancia alta o moderada y tiene una gran capacidad propia (por ejemplo, para un ADC de 12 bits, excede la capacidad de muestreo del ADC en un factor de unos pocos miles), y si las lecturas no se toman con demasiada frecuencia, el gran condensador puede considerarse una fuente de baja impedancia que no "

Si el ADC espera el tiempo suficiente entre conectar la capacitancia de entrada y tomar una lectura, cualquier perturbación causada por cambiar la capacitancia de entrada probablemente se resolverá. Por otro lado, hay algunas situaciones en las que no se necesita ese tiempo de establecimiento, pero sí lecturas rápidas. Hacer que el tiempo de adquisición sea programable permite acomodar ambos tipos de situaciones.

Supongo que está hablando de un ADC que tiene un condensador de muestreo (por ejemplo, ADC de aproximación sucesiva, que es el tipo más común).

Si está hablando de un ADC con un multiplexor incorporado, el tiempo de muestreo es muy importante, ya que permite que el voltaje en el condensador de muestreo del ADC se estabilice después de cambiar del canal anterior. (Más información sobre este tema en una entrada de blog que escribí ).

Si está hablando de un ADC con un solo canal, el tiempo de muestreo sigue siendo importante, aunque solo muestrea una señal, porque el voltaje en el condensador de muestreo del ADC necesita alcanzar esa señal cuando se vuelve a conectar a la entrada y cargado desde su voltaje anterior al nuevo voltaje. Si tiene una señal de entrada de ancho de banda lento, esto no es un gran problema, pero si tiene una señal de entrada de cambio relativamente rápido, debe asegurarse de que el capacitor de muestreo lo alcance, permitiendo suficiente tiempo de muestreo.

Un ejemplo más detallado para ADC de señal única:

Compare las frecuencias de su señal con la frecuencia de muestreo. Digamos que son ondas sinusoidales de 10 kHz a través de una frecuencia de muestreo de 100 kHz. Eso es un cambio de fase de 36 grados entre muestras. El peor de los casos es cuando su señal pasa por cero (así como la duración del día cambia más rápido en los equinoccios en lugar de en el solsticio); sin (+18 grados) - sin (-18 grados) = 0.618. Entonces, si tiene una onda sinusoidal de amplitud de 1V (por ejemplo, -1V a + 1V, o 0 a 2V si está desplazada), la diferencia entre las muestras podría ser tan alta como 0.618V.

Hay una resistencia distinta de cero entre el pin de entrada y el condensador de muestreo ADC: como mínimo, es la resistencia del interruptor de muestreo, pero también puede incluir resistencia externa si tiene alguna; Es por eso que casi siempre debe colocar al menos un condensador de almacenamiento local en la entrada de cualquier ADC de muestreo. Calcule esa constante de tiempo RC y compárela con el tiempo de muestreo para observar la caída de voltaje transitoria después de volver a conectar el condensador de muestreo al voltaje de entrada. Suponga que su tiempo de muestreo es 500nsec y la constante de tiempo RC en cuestión es 125nsec, es decir, su tiempo de muestreo es 4 constantes de tiempo. 0.618V * e ^ (- T / tau) = 0.618V * e ^ (- 4) = 11mV -> el voltaje del condensador de muestreo ADC todavía está a 11mV de su valor final. En este caso, diría que el tiempo de muestreo es demasiado corto. En general, debe mirar el recuento de bits ADC y esperar algo así como 8 o 10 o 12 constantes de tiempo. Desea que cualquier voltaje transitorio disminuya a menos de 1/2 LSB del ADC.

Espero que ayude....