八通道采樣保持器SMP18：設(shè)計(jì)與應(yīng)用全解析

在電子工程師的日常工作中，采樣保持器是一種常見且關(guān)鍵的器件。今天我們就來深入探討一款高性能的八通道采樣保持器——SMP18。

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一、SMP18的特性與亮點(diǎn)

（一）卓越特性

SMP18是一款高速的八通道采樣保持器，具有眾多出色的特性。它內(nèi)部集成了八個(gè)緩沖放大器、輸入多路復(fù)用器以及內(nèi)部保持電容，采用先進(jìn)的氧化物隔離CMOS技術(shù)制造，能夠?qū)崿F(xiàn)高精度、低下垂率和快速采集時(shí)間。其典型線性誤差僅為0.01%，可以在不到2.5微秒的時(shí)間內(nèi)準(zhǔn)確采集10位輸入信號(hào)至±1/2 LSB。而且，無論是單電源還是雙電源工作模式，其輸出擺幅都能包含負(fù)電源。

（二）獨(dú)特優(yōu)勢(shì)

該器件具備低下垂率、TTL/CMOS兼容邏輯輸入、單或雙電源操作、先斷后通的通道尋址方式以及與CD4051引腳兼容等特點(diǎn)，成本低廉。這些優(yōu)勢(shì)使得它在眾多應(yīng)用場(chǎng)景中表現(xiàn)出色，相比分立設(shè)計(jì)，能顯著降低成本和減小尺寸。

二、應(yīng)用領(lǐng)域廣泛

SMP18的應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，涵蓋了自動(dòng)測(cè)試設(shè)備（ATE）的多路徑定時(shí)校準(zhǔn)、內(nèi)存編程器、質(zhì)量流量/過程控制系統(tǒng)、多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、機(jī)器人和控制系統(tǒng)、醫(yī)療和分析儀器、事件分析、舞臺(tái)照明控制等多個(gè)領(lǐng)域。例如在多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，它能夠高效地對(duì)多個(gè)通道的數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣和保持，為后續(xù)的數(shù)據(jù)處理提供穩(wěn)定可靠的信號(hào)。

三、電氣特性剖析

（一）不同電源條件下的特性

文檔給出了SMP18在不同電源條件下（如(V{DD}= +5V)，(V{SS}= -5V)和(V{DD}= +12V)，(V{SS}= 0V)）的電氣特性。在不同電源條件下，其各項(xiàng)參數(shù)如線性誤差、緩沖偏移電壓、保持階躍等會(huì)有所不同。例如，在(V{DD}= +5V)，(V{SS}= -5V)時(shí)，線性誤差在–3 V ≤ VIN ≤ +3 V 條件下典型值為0.01%；而在(V{DD}= +12V)，(V{SS}= 0V)時(shí)，線性誤差在60 mV ≤ VIN ≤ 10 V條件下典型值同樣為0.01%。

（二）邏輯與動(dòng)態(tài)性能

邏輯特性方面，邏輯輸入高電壓、低電壓和輸入電流等都有明確的規(guī)定。動(dòng)態(tài)性能參數(shù)包括采集時(shí)間、保持模式建立時(shí)間、通道選擇時(shí)間等，這些參數(shù)對(duì)于系統(tǒng)的整體性能至關(guān)重要。例如，在(T_{A}= +25°C)，–3 V到 +3 V到0.1%的條件下，采集時(shí)間典型值為3.5微秒。

（三）電源特性

電源特性包括電源抑制比（PSRR）和電源電流等。在不同的電源電壓和溫度范圍內(nèi)，這些參數(shù)也會(huì)發(fā)生變化。如在(V{SS}= ± 5V)到 ± 6V，(T{A}= +25°C)時(shí)，PSRR典型值為75 dB。

四、使用注意事項(xiàng)

（一）絕對(duì)最大額定值

使用時(shí)需要注意SMP18的絕對(duì)最大額定值，如(V_{DD})到DGND的電壓范圍為 -0.3 V到17 V等。超出這些額定值可能會(huì)對(duì)器件造成永久性損壞。

（二）ESD防護(hù)

SMP18是靜電放電（ESD）敏感器件，盡管它具有專有的ESD保護(hù)電路，但高能量的靜電放電仍可能導(dǎo)致器件永久損壞。因此，在操作過程中必須采取適當(dāng)?shù)腅SD預(yù)防措施，比如使用防靜電手環(huán)、在防靜電工作臺(tái)上操作等，以避免性能下降或功能喪失。

（三）電源相關(guān)注意事項(xiàng)

在電源方面，SMP18可以單電源或雙電源工作，電壓范圍為7到15伏。不同的電源選擇會(huì)影響輸出電壓范圍。需要注意的是，當(dāng)電源電壓低于7 V時(shí)，一些規(guī)格參數(shù)（如采集時(shí)間、偏移和輸出電壓兼容性）會(huì)變差。如果使用雙電源，負(fù)電源應(yīng)通過一個(gè)0.1 μF電容和一個(gè)10 μF電容并聯(lián)接地進(jìn)行旁路；在單電源應(yīng)用中，(V{ss})（負(fù)電源）引腳必須連接到干凈的地，并且電路板上的模擬和數(shù)字地走線應(yīng)物理分開，以減少數(shù)字開關(guān)噪聲對(duì)模擬電路的影響。同時(shí)，(V{DD})應(yīng)在邏輯輸入信號(hào)之前施加到SMP18上。

五、典型應(yīng)用案例

以8通道多路復(fù)用D/A轉(zhuǎn)換器為例，SMP18可用于對(duì)來自D/A轉(zhuǎn)換器的八個(gè)不同數(shù)字代碼對(duì)應(yīng)的輸出電壓進(jìn)行采樣和保持。由于其下垂率為40 mV/s，對(duì)于不同位數(shù)的DAC，需要不同的刷新頻率來保證電壓精度。如對(duì)于8位DAC，每250 ms需要刷新一次；對(duì)于10位DAC，刷新頻率必須小于60 ms；對(duì)于12位系統(tǒng)，則需要15 ms。與使用多個(gè)DAC相比，這種實(shí)現(xiàn)方式在輸出通道數(shù)量增加時(shí)具有很高的成本效益。

SMP18作為一款高性能、低成本的八通道采樣保持器，在眾多電子系統(tǒng)中具有重要的應(yīng)用價(jià)值。電子工程師們?cè)谠O(shè)計(jì)過程中，充分了解其特性、注意事項(xiàng)和應(yīng)用案例，能夠更好地發(fā)揮其性能，設(shè)計(jì)出更優(yōu)秀的電子系統(tǒng)。大家在實(shí)際應(yīng)用中是否也遇到過類似的采樣保持器呢？它們又有哪些獨(dú)特之處呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。