采样保持电路做什么
芯片内部的三段：开关、保持电容、输出放大器
单片采样保持芯片把开关和放大器做在一颗片子里。保持电容有两种做法：LF398引出Ch脚由用户外接，电容值和介质由设计者决定；HA-5320、HA-5340在片内集成MOS保持电容，也允许外加电容换取更低的下降率。[1][3][5]
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| 部件 | 作用 | 材料与配置 |
|---|---|---|
| 采样开关及逻辑控制 | 按逻辑命令接通或断开输入与保持电容。LF398的逻辑输入为全差分，差分阈值1.4 V，可直接接TTL、PMOS、CMOS；保持电容前还串有片内约300 Ω电阻，快变信号下电容电压会略滞后于输出。[1] HA-5320的开关负载为虚地，注入电荷恒定。[3] | 单片集成电路内的半导体开关。LF398采用BI-FET工艺；HA-5320采用Intersil介质隔离工艺，以减小杂散电容并避免闩锁。[1][3] |
| 保持电容 | 保持阶段存储采样电压。电容值是采集时间、下降率和保持步进三者的折中，尺寸和成本在大容量时也要考虑。[1] | LF398为外接电容，TI推荐聚苯乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯，或125 °C用的NPO/C0G陶瓷；HA-5320片内为100 pF MOS电容，HA-5340片内为135 pF MOS电容。[1][3][5] |
| 输入与输出放大器（缓冲级） | 输入级提供高输入阻抗和充电电流，输出级以低阻抗驱动ADC。LF398输入阻抗为10¹⁰ Ω，可接高源阻抗；HA-5320输出电路没有短路保护，因而高频下输出阻抗仍然很低，能吸收ADC转换时的负载电流突变。[1][3] | LF398输出放大器把P沟道结型场效应管与双极器件结合，输入级为双极型；HA-5320为跨导输入级加积分输出放大器。[1][3] |
LF398、HA-5320、HA-5340的实测值连同测试条件
下表数值来自TI LF398系列数据表（SNOSBI3C）和Renesas HA-5320（FN2857 Rev 10.00）、HA-5340（FN2859 Rev 5.00）数据表；未注明时为25 °C、±15 V供电的典型值。采集时间、下降率、保持步进都随保持电容变化，引用时要连同电容值一起写。
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| 参数 | 资料与范围 | 选型含义 |
|---|---|---|
| 采集时间 | LF398-N：10 V阶跃到0.1%，Ch=1000 pF时4 µs，Ch=0.01 µF时20 µs；到0.01%低至6 µs。[1] HA-5320（片内100 pF）：到0.01%典型1.0 µs、最大1.5 µs。[3] HA-5340（片内135 pF）：到0.01%典型700 ns。[5] | 采集时间是采样命令后输出进入规定误差带所需的最短采样时间，包含开关延迟、压摆和建立。[3] 按ADC要求的精度（0.1%还是0.01%）和实际电容值对照。 |
| 孔径时间与有效孔径延迟 | HA-5320：孔径时间25 ns（仿真值），有效孔径延迟典型−25 ns（−50～0 ns）。[3] HA-5340：有效孔径延迟典型−15 ns。[5] | 有效孔径延迟为负时，保持输出对应的是保持命令之前的输入值。[3] 在系统时序里可用提前或推迟保持命令来补偿。 |
| 孔径不确定度（孔径抖动） | HA-5320典型0.3 ns，HA-5340典型0.2 ns。[3][5] | 孔径不确定度是有效孔径延迟的变化范围，限定了用采样数据重建波形的精度。[3] 输入频率越高、斜率越大，同样的抖动带来的电压误差越大。 |
| 保持电容 | LF398外接，数据表示例覆盖1000 pF、0.01 µF到1 µF。[1] HA-5320片内100 pF，HA-5340片内135 pF，两者都可在指定引脚间外加电容。[3][5] | 外加电容降低下降率和保持步进，代价是采集时间变长；HA-5320外接CEXT时还建议在积分带宽脚接0.1×CEXT的电容到地。[3] |
| 下降率 | LF398：用1 µF保持电容时低至5 mV/min。[1] HA-5320：25 °C典型0.08 µV/µs、最大0.5 µV/µs；全温度范围内-2档典型17 µV/µs。[3] HA-5340：片内电容、25 °C典型0.1 µV/µs（即0.1 V/s）。[5] | 下降率≈泄漏电流÷保持电容。按LF398的30 pA典型泄漏换算，0.01 µF约3 mV/s，1 µF约0.03 mV/s。[1] 要按最高工作温度取值。 |
| 输入失调电压 | LF198-N/LF298：典型1 mV、最大3 mV；LF398-N：典型2 mV、最大7 mV，全温度最大10 mV。[1] HA-5320-2典型0.2 mV，HA-5340最大1.5 mV。[3][5] | LF398用单个OFFSET ADJUST脚调零，调零不会恶化失调漂移。[1] |
| 增益误差 | LF198-N/LF298：典型0.002%、最大0.005%；LF398-N：典型0.004%、最大0.01%，全温度最大0.02%（RL=10 kΩ）。[1] | LF398作单位增益跟随器使用时给出此值；接成有增益的电路时，按外部运放和电阻另算。[1] |
| 电源电压 | LF398：±5 V到±18 V，推荐±15 V。[1] HA-5320：典型供电范围13.5～20 V，测试条件±15 V。[3] HA-5340：典型12～18 V，测试条件±15 V。[5] | 电气表均基于±15 V。 |
| 功耗（以供电电流表示） | LF398-N供电电流典型4.5 mA、最大6.5 mA；封装限制的最大功耗为500 mW。[1] HA-5320正、负电源电流各典型11 mA，保持状态差分输入增大时可升到约46 mA（20 V）。[3] HA-5340正、负各典型19 mA。[5] | 按供电电流乘以总电源电压估算：LF398-N在±15 V下约4.5 mA×30 V≈135 mW。快速重复采样时电容充电电流还会让芯片升温。[1] |
| 工作温度范围 | LF198-N：−55～125 °C；LF298：−25～85 °C；LF398-N：0～70 °C。[1] HA-5320-2：−55～125 °C，HA-5320-5：0～75 °C。[3] HA-5340-5：0～75 °C。[5] | 型号后缀要和环境温度对应。 |
| 输入电压范围 | LF398电气表适用于−VS+3.5 V≤VIN≤+VS−3.5 V，±15 V供电时约±11.5 V。[1] HA-5320、HA-5340为±10 V。[3][5] | ADC满量程要落在这个范围内。 |
| 输出电压范围 | HA-5320输出±10 V、输出电流10 mA；HA-5340输出±10 V、±10 mA。[3][5] LF398以单位增益跟随器工作，输出跟随输入。[1] | 输出范围要覆盖ADC满量程。 |
| 输入阻抗 | LF398：10¹⁰ Ω（10 GΩ）。[1] HA-5320：输入电阻最小1 MΩ、典型5 MΩ；HA-5340：1 MΩ（仿真值）。[3][5] | 源阻抗高时选FET输入结构，负载效应更小。 |
| 保持状态输出阻抗 | LF198-N/LF298：典型0.5 Ω、最大2 Ω；LF398-N：典型0.5 Ω、最大4 Ω，全温度6 Ω。[1] HA-5320典型1.0 Ω；HA-5340典型0.05 Ω、最大0.1 Ω。[3][5] | 驱动逐次逼近ADC时，输出阻抗越低，转换期间负载电流跳变造成的电压误差越小。[3] |
| 保持建立时间 | HA-5320：进入保持后到0.01%典型165 ns、最大350 ns。[3] HA-5340：到1 mV典型200 ns、最大300 ns。[5] LF398以曲线给出保持命令后输出到1 mV的建立时间。[1] | ADC在保持建立完成后再启动转换。 |
| 保持电容泄漏电流 | LF198-N/LF298：典型30 pA、最大100 pA；LF398-N：典型30 pA、最大200 pA（结温25 °C）。[1] HA-5320漂移电流25 °C典型8 pA、最大50 pA。[3] | LF398数据表说明：芯片温度每升高11 °C，泄漏按25 °C值翻一倍。[1] 结温升高33 °C即约为8倍。 |
| 电荷注入（保持步进） | HA-5320：电荷转移典型0.5 pC、最大1.1 pC，对应片内100 pF下保持步进典型5 mV、最大11 mV。[3] LF198-N/LF298在Ch=0.01 µF时保持步进典型0.5 mV，LF398-N典型1 mV、最大2.5 mV。[1] | 保持步进=电荷转移÷保持电容，与电容值成反比。[3][1] HA-5320外加电容到约1100 pF总值时，按同一公式约0.45 mV。 |
| 封装 | LF298、LF398-N：14脚SOIC；LF398-N：8脚PDIP；LFx98x：8脚TO-99。[1] HA-5320：14脚CERDIP（-2档）、16脚SOIC（-5Z档）；HA-5340：16脚SOIC。[3][5] | SOIC-14与PDIP-8引脚号不同，换封装要按引脚表重画。[1] |
| 温度对保持误差的影响 | 按最高芯片温度选取泄漏和下降率：LF398泄漏每11 °C翻倍；HA-5320-2下降率从25 °C的0.08 µV/µs升到全温度的17 µV/µs。[1][3] | HA-5320两个温度点相差200倍以上，保持时间要在最热工况下核算。 |
| 供电与逻辑电平条件 | LF398正常工作时，两个逻辑脚中至少有一个要比正电源低2 V以上、比负电源高3 V以上；逻辑脚的共模电压可以等于电源电压而不损坏电路。[1] HA-5320、HA-5340的采样为VIL≤0.8 V，保持为VIH≥2.0 V。[3][5] | 按控制器的逻辑电平和供电轨核对，混用3.3 V逻辑时先看阈值。 |
| 输入信号频率 | 按信号最大斜率与时序误差相乘估算：TI示例中20 Vp-p、10 kHz正弦最大斜率0.6 V/µs，100 ns逻辑延迟对应约60 mV误差。[1] HA-5340在200 kHz、5 Vp-p输入、450 kHz采样时，保持态失真为−72 dBc。[5] | 快变信号下模拟相位延迟与逻辑延迟方向相反，二者部分抵消；TI示例中合计约−36 mV。[1] |
| 输入信号幅度 | 按器件输入范围和失真要求选定。HA-5340在200 kHz、450 kHz采样时，保持态总谐波失真为5 Vp-p下−72 dBc、10 Vp-p下−66 dBc、20 Vp-p下−56 dBc。[5] | 按实际峰峰值查失真表。 |
| 保持时间 | 由允许的下降误差和下降率反推：保持时间≈允许误差÷下降率。LF398用0.01 µF、30 pA泄漏时约3 mV/s，保持1 ms约3 µV。[1] | 保持时间还受电容介质吸收影响；TI指出聚丙烯的回复时间常数为10～50 ms，在1 ms内完成转换可把这部分误差降到约十分之一。[1] |
同一颗LF398，换一只保持电容，三项指标一起变
TI把保持步进、采集时间和下降率列为选择保持电容值的三项主要折中，大容量时还要算上体积和成本。[1] 下表用LF398数据表的数值和两个公式推算：下降率≈泄漏电流÷电容，保持步进与电容成反比。[1]
1 µF一行的采集时间在电气表中未列出，按TI给出的曲线读取；采集时间会随电容增大而延长，适合慢信号和长保持。[1]
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保持电容用哪种介质：看介质吸收和绝缘电阻
介质吸收是电容长时间充电后放电，几秒到几分钟内端子上又回升出一小段电压的现象，WIMA指出它对采样保持应用尤其不利。按MIL-C-19978方法：充电15分钟，经50 Ω放电10 s，再隔15分钟用内阻大于10000 MΩ的毫伏表测回升电压，回升电压与充电电压之比即介质吸收。[6]
TI的说法更具体：聚酯（mylar）电容在电压快速变化后可回升0.2%；聚苯乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯的回滞很低，云母和聚碳酸酯差得多，多数陶瓷电容回滞大于1%而难以使用，NPO/C0G陶瓷例外。聚丙烯比聚苯乙烯的优势是最高环境温度从85 °C提高到100 °C。[1] WIMA也把采样保持列为聚丙烯电容的应用领域。[7]
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保持命令发出那一刻：逻辑沿、孔径和动态误差
LF398要求进入逻辑端的信号斜率至少1.0 V/µs，过慢会产生过大的保持步进；如果用RC网络做延时，要在阈值点核算波形斜率。[1]
跟踪快变信号时，输出与输入之间本来就有相位延迟，片内300 Ω串联电阻还让保持电容电压再滞后一点。TI的算例：20 Vp-p、10 kHz正弦最大斜率0.6 V/µs，100 ns逻辑延迟带来约60 mV误差；1 MHz模拟环路带宽对应约160 ns相位延迟，带来约−96 mV；两者相抵后约−36 mV。模拟延迟随保持电容成比例变化，逻辑延迟保持不变。[1]
Renesas把数字延迟与模拟传播时间之差称为有效孔径延迟，可正可负，其变化范围即孔径不确定度。[3]
外接电容的LF398，和内置电容的HA-5320、HA-5340
三款芯片的取舍在于速度和直流精度。LF398靠外接电容在慢速、长保持场合取得极低下降率；HA-5320和HA-5340用片内小电容把采集时间压到1 µs以内，适合逐次逼近ADC前端，它们的保持步进都可用失调调节电位器调零，数据表称可配合ADC得到12位精度输出。[1][3][5] Renesas官网把HA-5320列在高可靠性（Hi-Rel）采样保持放大器类别，状态为Active。[4]
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保持电容周围的布线，以及下单前要拿到的数据
保持步进对逻辑信号与保持电容之间的杂散耦合很敏感：LF398数据表举例，1 pF杂散电容在5 V逻辑摆幅、0.01 µF保持电容下会额外产生0.5 mV台阶。[1] 布板时让逻辑线尽量远离模拟输入和Ch脚，Ch周围加保护环并接到输出；高阻源驱动时输入线外也可加接地保护线，把逻辑摆幅降到2.5 V也有帮助。[1] HA-5320、HA-5340的保持电容脚处于虚地电位，走线要短并由地平面包围。[3][5]
电源每脚就近接约0.1 µF陶瓷电容，并配一只不小于10 µF的钽或陶瓷电容。[1] HA-5320输出没有短路保护，瞬时对地短路可以承受，长时间短路会损坏输出级。[3]
询价时把下列条件一次给齐，并请供货方按这些条件提供数据：输入范围与源阻抗；要求的采集时间及精度（0.1%或0.01%）；最长保持时间与允许下降；允许的保持步进与馈通；计划使用的保持电容值和介质；逻辑电平与供电轨；温度档、封装和数量；以及最高工作温度下的泄漏或下降率数据。
关联的应用系统与部件
以下入口来自产品关系，用于继续查阅；具体机型的装配和兼容性仍需对应型号资料。
应用系统
关联部件
资料来源与适用范围
核对日期：2026-10-17。器件数据取自TI与Renesas的原厂数据表和产品页，电容介质数据取自薄膜电容厂WIMA的技术资料。表中标“约”“推算”的数值是按数据表公式换算的结果，供估算量级使用。
- Texas Instruments — LFx98x Monolithic Sample-and-Hold Circuits 数据表（SNOSBI3C，2018年10月修订）读第1–7页特性与电气特性表、第14–16页工作模式、保持电容、逻辑沿和动态误差、第26–27页电源与布板；用于全页大部分器件数据。
- 德州仪器 TI.com.cn — LF398-N 产品页确认中文类别名“采样保持放大器”、产品名“单片采样保持电路”、状态正在供货及0～70 °C温度档与封装；用于定义和标题用词。
- Renesas — HA-5320 1 Microsecond Precision Sample and Hold Amplifier 数据表（FN2857 Rev 10.00，2015年8月）读电气规格表、保持电容与布板说明、术语表；用于原理、孔径、下降率、电荷转移等参数和对比表。
- Renesas — HA-5320 产品页确认产品列于Hi-Rel Sample & Hold Amplifiers类别、状态Active；用于对比一节。
- Renesas — HA-5340 700ns Low Distortion Precision Sample and Hold Amplifier 数据表（FN2859 Rev 5.00，2003年6月）读特性、电气规格（采集、下降、保持步进、失真、孔径）和保持电容说明；用于参数表和对比表。
- WIMA — Basic technical data of capacitors（知识库）读介质吸收定义、MIL-C-19978测量步骤与23 °C典型值；用于电容介质一节。
- WIMA — Dielectric（知识库，塑料薄膜与其它介质特性对比）读绝缘电阻×电容（25 °C/85 °C）行和聚丙烯电容应用领域；用于电容介质一节。