介绍

对于许多信号处理应用，在数据采集系统中需要采样和保持功能。对于处理系统来说，在准确的时间知道输入的准确值通常是至关重要的。在数字滤波器等DSP应用中，系统的可用带宽受到奈奎斯特频率的限制，采样和保持带宽只需要，并且通常有意限制为采样率的一半。然而，另一个应用领域需要不经常捕获相对较快的信号的瞬时值，有时被称为门控测量。在脉冲高度测量的极端情况下，只需要一个采样点。在这里，即使采样率很低，采样和保持带宽也应该尽可能高。

LTC1090在这两种环境中都表现出色。本笔记展示了LTC1090采样和保持如何与外部事件同步，并给出了两个简单的应用:带数字滤波的8通道数据采集系统和1mhz正弦波的门控测量。

LTC1090样品和保持

LTC1090提供了一个快速、准确的采样和保持，并且可以与外部事件同步。虽然采样率受A/D转换和数据传输速率限制在30kHz左右，但采样和保持的信号带宽超过1MHz。采集时间小于1µs ~ 0.1% (1LSB)。精度非常好，事实上，可以将所有样品和保持器的误差贡献(偏移，增益，保持步长，下降率等)包含到转换器规格中，并且仍然保持温度下±0.05%(±0.5LSB)的整体系统精度。

采样发生在LTC1090数据表中描述的最后一个数据传输时钟脉冲的故障边。图1显示了一个典型的应用，其中包括将采样同步到外部采样时钟f(S)的电路。

带数字滤波器的8通道数据采集系统

图1的电路包含一个LTC1090，提供多路复用、采样和保持、A/D转换和数据传输到微控制器(MCU)。使用MC68HC05C4作为控制器(使用专用DSP处理器可以实现更高的滤波性能)。单片机通过串行外设接口(SPI)与LTC1090通信，执行数字滤波算法，并在其输出端口提供滤波后的数据。DAC提供滤波波形的重建，以便在示波器或频谱分析仪上查看。74C74和74C00将ltc1090的采样同步到外部应用的采样时钟f(S)。

在图1中，MCU启动与LTC1090的双字节串行数据交换。这将为下一次转换配置ltc1090，同时回读之前的转换结果并重置74C74。当最后一个移位时钟(SCLK)脉冲失效时，tc1090将对输入进行采样，因此MCU必须通过使SCLK处于高状态来结束数据传输。这抑制了所选输入的采样。当采样时钟f(S)上升时，它将74C74时钟调高CS并降低SCLK。这个失败的SCLK导致采样并开始转换。在MCU感知到上升的采样时钟后，等待转换完成(44个ACLK周期)，然后启动另一次数据交换，为下一个采样做好准备。这样循环往复。

四阶椭圆滤波器

利用图1的电路，实现了一个四阶椭圆数字滤波器。输入输出数据字采用10位，系数采用14位，每个通道采用相同系数。直接II型IIR滤波器的实现公式如下:

D (n) =(7203·D (n - 1) - 19209·D (n - 2) + 6324·D (n - 3) - 4383·D (n - 4))×2 (-14)+ X (n)

Y (n) =(3069·D (n) + 5505·D (n - 1) + 7824·D (n - 2) + 5504·D (n - 3) + 3066·D (n - 4))×2 (-14)

地点:
X(n) =滤波器输入值
Y(n) =过滤器输出值
D(n) =延迟节点值

滤波器的频率响应如图2所示。截止频率为175Hz，是采样频率700Hz的四分之一。滤波器的截止频率可以通过改变采样时钟的频率来调谐。

图2、用于数据采集系统的四阶椭圆数字滤波器的频谱，f(C) = 175Hz。

由于68HC05的速度和指令集的限制，采样率受到单片机执行DSP算法的能力的限制。最大采样率被确定为700Hz的单通道滤波器和90Hz的八通道滤波器。使用高性能DSP将允许采样率接近LTC1090设置的一个通道30khz和所有8个通道3.7 khz的极限。希望这个简单的示例能够鼓励读者追求更高阶、更高性能的应用程序。

如果输入端存在大幅度、不需要的交流信号，可以使用线性滤波器(如LTC1062)去除它们，并防止系统动态范围的减小。

快速信号的门控测量

作为门控测量的一个例子，我们使用图1的电路，不加滤波，重复采样5V(P-P) 1MHz正弦波。波形以15khz采样(大约每67个1mhz波形周期采样一次)。由样品时钟触发的20ns脉冲应用于存储示波器的z轴输入，以照亮CRT上每个样品的一个点。允许样品在存储范围上累积，如图3所示。上面的波形是theLTC1090的采样输入，下面的波形是DAC的采样输出。(请记住，波形不是实时的:1mhz正弦波每67个周期才照亮一个点。)利用这种技术，确定了tc1090采样和保持器的信号带宽为2MHz。

使用LTC1090采样和保持器，可以实现高速电路，例如1MHz带宽的AC到DC转换器。由于采集时间小于1µs，因此也可以对窄至1µs的脉冲高度进行门控测量，精度为0.1%。