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采样保持电路

繁體：採樣保持電路

采样保持电路（S/H）是一种电子元件，在特定时刻对模拟输入信号进行采样，并在规定时间内保持采样值恒定。

技术定义与适配语境
典型 采样保持电路 会按材料、尺寸公差、适配关系和失效风险在 计算机、电子和光学产品制造 中评估。

采样保持电路（S/H）是一种电子元件，在特定时刻对模拟输入信号进行采样，并在规定时间内保持采样值恒定。它在模数转换器（ADC）中至关重要，可防止转换过程中的信号失真，确保ADC处理稳定的电压。该电路通常由开关、电容器和缓冲放大器组成，在精确的时序控制下工作，以准确捕获瞬态或变化信号。 该电路通过闭合开关（采样阶段）将输入信号连接到存储电容器，使其充电至输入电压。然后开关断开（保持阶段），隔离电容器以维持电压。缓冲放大器在采样期间提供高输入阻抗，在保持期间提供低输出阻抗，从而最小化负载效应，并为ADC保持信号完整性。

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组件规格

定义
采样保持电路（S/H）是一种电子元件，在特定时刻对模拟输入信号进行采样，并在规定时间内保持采样值恒定。它在模数转换器（ADC）中至关重要，可防止转换过程中的信号失真，确保ADC处理稳定的电压。该电路通常由开关、电容器和缓冲放大器组成，在精确的时序控制下工作，以准确捕获瞬态或变化信号。

该电路通过闭合开关（采样阶段）将输入信号连接到存储电容器，使其充电至输入电压。然后开关断开（保持阶段），隔离电容器以维持电压。缓冲放大器在采样期间提供高输入阻抗，在保持期间提供低输出阻抗，从而最小化负载效应，并为ADC保持信号完整性。
工作原理
The circuit operates by closing a switch (sampling phase) to connect an input signal to a storage capacitor, charging it to the input voltage. The switch then opens (hold phase), isolating the capacitor to maintain the voltage. Buffer amplifiers provide high input impedance during sampling and low output impedance during holding, minimizing loading effects and preserving the signal integrity for the ADC.
材料
半导体材料（例如用于MOSFET开关的硅）、电容器介电材料（例如陶瓷或聚丙烯）、用于互连的铜以及绝缘基板（例如用于PCB的FR4）。
Bandwidth
DC to 100 MHz
Hold Step
< 1 mV
Droop Rate
< 0.1 mV/µs
Power Supply
±15 V
Acquisition Time
10 ns to 100 µs
Input Voltage Range
±10 V
标准
ISO 9001IEC 60747JEDEC JESD22

行业分类与别名

采样保持电路 的常用贸易名称、技术标识和检索关键词。

sample-and-hold circuitS/H circuitanalog-to-digital converterADC componentsignal samplinghold capacitorindustrial electronics采样保持电路Sample-and-Hold Circuit计算机、电子和光学产品制造 采样保持电路

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模数转换器
将模拟信号转换为数字信号的电子元件
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模数转换器
将编码器输出的模拟信号转换为数字信号以供处理的电子元件
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模数转换器
一种将模拟信号转换为数字信号以供反馈控制系统处理的电子元件。
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模数转换器
一种将连续模拟电压信号转换为离散数字值以供数字系统处理的电子电路。
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模数转换器
一种将连续模拟信号转换为离散数字值以供数字系统处理的电子设备。
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ADC核心
模数转换器（ADC）中的中央处理单元，负责执行将模拟信号转换为数字数据的基本转换功能。
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FMEA · 风险与缓解

诱因 → 失效模式 → 工程缓解

Capacitor dielectric absorption or leakage->Voltage droop during hold phase, leading to ADC conversion errors->Use low-leakage capacitors (e.g., polypropylene), implement periodic calibration, and design with guard rings to minimize leakage paths.
Switch timing inaccuracies or jitter->Inconsistent sampling instants, causing signal aliasing or distortion->Employ precision clock sources, use low-jitter switches (e.g., MOSFET-based), and incorporate feedback control for timing alignment.
Temperature variations affecting component parameters->Drift in hold voltage or acquisition time, reducing system accuracy->Select temperature-stable materials, implement thermal compensation circuits, and operate within specified temperature ranges.

工业生态与工程逻辑

兼容对象
Analog-to-Digital Converters (ADCs)Data acquisition systemsOscilloscopesSignal processors
可替换件
Analog DevicesTexas InstrumentsMaxim IntegratedLinear Technology
0
Signal distortion due to capacitor leakage
1
Timing jitter in sampling switch
2
Temperature sensitivity affecting accuracy
3
Electromagnetic interference (EMI) from high-frequency operation

合规与检测

tolerance
Voltage accuracy within ±0.1% of full scale, timing tolerance < 1% of sampling period
test method
Testing per IEC 60747 standards using precision voltage sources, oscilloscopes for timing analysis, and environmental chambers for temperature validation.

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技术文档
4/5
制造能力
4/5
可检验性
5/5
供应商透明度
3/5

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常见问题

What is the primary function of a Sample-and-Hold Circuit?

To capture an analog voltage at a specific time and maintain it stable for accurate conversion by an Analog-to-Digital Converter (ADC), preventing errors from signal variations during the conversion process.

How does a Sample-and-Hold Circuit improve ADC performance?

By holding the input signal constant during the ADC's conversion cycle, it eliminates aperture error and reduces noise, ensuring higher resolution and accuracy in digital output.

What are common applications of Sample-and-Hold Circuits?

Used in data acquisition systems, digital oscilloscopes, communication devices, and industrial control systems where precise analog signal digitization is required.

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