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

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 impedancia muy baja y no se "mueve", esto no supondrá 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, la conexión de esa capacitancia puede perturbar el voltaje en la entrada, pero el voltaje en la entrada volverá relativamente rápidamente al valor correcto. Si la entrada es una fuente de impedancia alta o moderada y tiene una gran cantidad de capacitancia propia (por ejemplo, para un ADC de 12 bits, excede la capacitancia de muestreo del ADC en un factor de unos pocos miles), y si las lecturas no se toman con demasiada frecuencia, el condensador grande se puede considerar una fuente de baja impedancia que no "cede". Sin embargo, si la entrada tiene una capacitancia que es, por ejemplo, 50 veces la tapa de muestreo de entrada, luego la conexión de la tapa de muestreo puede alterar el voltaje de entrada en 1/50 de la escala completa (una gran perturbación), pero la capacitancia aumentada puede aumentar 50 veces la constante de tiempo RC para que regrese a la normalidad.

Si el ADC espera el tiempo suficiente entre la conexión de la capacitancia de entrada y la lectura, es probable que se solucione cualquier perturbación causada por el cambio de la capacitancia de entrada. Por otro lado, hay algunas situaciones en las que no se necesita ese tiempo de establecimiento, sino las 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 la tensión en el condensador de muestreo del ADC se estabilice después de cambiar del canal anterior. (Más información sobre este problema 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 muestree solo una señal, porque el voltaje en el capacitor de muestreo del ADC necesita alcanzar esa señal cuando se reconecta. a la entrada, y cargado de su voltaje anterior al nuevo voltaje. Si tiene una señal de entrada de ancho de banda lento, esto no es tan importante, pero si tiene una señal de entrada con un cambio relativamente rápido, debe asegurarse de que el capacitor de muestreo lo alcance, permitiendo un tiempo de muestreo suficiente.

Un ejemplo más detallado para ADC de una sola señal:

Compare sus frecuencias de 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 las muestras. El peor de los casos es cuando su señal pasa por cero (al igual que la duración del día cambia más rápidamente en los equinoccios en lugar de en el solsticio); sin (+18 grados) - sin (-18 grados) = 0.618. Por lo tanto, si tiene una onda sinusoidal de amplitud de 1 V (por ejemplo, -1 V a + 1 V, o de 0 a 2 V si está desplazada), la diferencia entre las muestras podría ser de 0,618 V.

Hay una resistencia distinta de cero entre el pin de entrada y el condensador de muestreo del 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 algún 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 la tensión transitoria después de volver a conectar el condensador de muestreo a la tensión de entrada. Supongamos que su tiempo de muestreo es 500 ns y la constante de tiempo RC en cuestión es 125 ns, es decir, su tiempo de muestreo es 4 constantes de tiempo. 0.618V * e ^ (- T / tau) = 0.618V * e ^ (- 4) = 11mV - > el voltaje del capacitor de muestreo ADC aún está a 11 mV de su valor final. En este caso, diría que el tiempo de muestreo es demasiado corto. En general, debe mirar el recuento de bits de ADC y esperar algo 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 ....