Операция выборки и хранения входных сигналов аналого-цифровых преобразователей (АЦП) необходима при обработке быстроизменяющихся сигналов посредством средне- и низкоскоростных АЦП. С целью повышения точности операции выборки и хранения, нами разработано техническое решение устройства выборки и хранения (УВХ), направленное на улучшение его основных параметров: времени выборки и времени хранения [1].
Разработанное УВХ основано на одновременном снижении тока перезаряда и емкости конденсатора хранения УВХ за счет использования в качестве конденсатора хранения Cхр, искусственной емкости Сихр на базе конвертора положительного емкостного сопротивления (КПЕС) с коэффициентом конверсии 0<KK<1.
Важнейшими результатами применения КПЕС являются: Сихр=С/КК и IC=Iвх •КК. Причем, так как КК<1, то Сихр>С и IC<Iвх , где IC - величина емкостного тока (реально включенного в схему КПЕС конденсатора емкостью C), который в предлагаемом УВХ будет в 1/KK раз меньше, чем в типовых. Следовательно, опасность появления глитчей (пульсаций) будет существенно меньше и необходимость использования резистора ограничения, как в существующих УВХ, снижается. А значит, постоянная времени заряда имитационного конденсатора хранения 
определяющая время выборки:
(1)
будет значительно меньше, чем у типовых УВХ с Схр:
, (2)
вплоть до
(3)
так как 
, где RAK - проходное сопротивление замкнутого аналогового ключа; Rорг - сопротивление резистора ограничения в типовом УВХ. Что обеспечивает снижение времени выборки разработанного УВХ.
Второй важнейший параметр УВХ - время хранения - определяется скоростью разряда конденсатора (спадом выходного напряжения):
(4)
где 
- сумма токов утечки элементов схемы УВХ, значительную долю которого составляет ток утечки конденсатора хранения Iym.C (для микросхемы УВХ LF398 минимальный Iym.C равен 
А, то есть составляет 36% от ) [2].
В предлагаемом УВХ снижение тока утечки конденсатора хранения, а значит, увеличение времени хранения, возможно в силу снижения тока заряда IC, что влечет за собой снижение активной мощности рассеивания в диэлектрике конденсатора, а значит, и снижение температуры диэлектрика.
Для подтверждения результатов теоретического исследования, была проведена оценка степени улучшения параметров разработанного УВХ, с опорой на параметры типовой схемы УВХ LF398: Rорг=300 Ом; RAK=200 Ом; время выборки при погрешности 0,1%, 4 мкс (при Cхр=1000 пФ) и 20 мкс (при Cхр=0,01 мкФ); скорость разряда 5 мВ/мин.
Проведем сравнительную количественную оценку типового и разработанного устройств выборки и хранения, с учетом выполнения условия:
Cихр = Cхр. (5)
Согласно выражениям (1-3), отношение постоянных времени заряда конденсатора, то есть выигрыш во времени выборки 
в случае разработанного УВХ, определяется выражением:
. (6)
С учетом данных типового УВХ, зависимость (6) примет вид, показанный на рисунке 1.
Рис. 1. Зависимость выигрыша во времени выборки от величины коэффициента конверсии
Согласно выражению (4), выигрыш в скорости разряда конденсатора хранения (выигрыш во времени хранения) в случае разработанного УВХ определяется выражением:
. (7)
С учетом данных типового УВХ, зависимость (7) примет вид, показанный на рисунке 2.
Рис. 2. Зависимость выигрыша во времени хранения от величины коэффициента конверсии
Из анализа полученных результатов можно сделать вывод о том, что разработанное устройство выборки и хранения, в сравнении с типовым, обеспечивает одновременное уменьшение времени выборки и увеличение времени хранения порядка 1,5 раза. Что не только реально повышает точность операции выборки и хранения, но и исключает методическую составляющую погрешности, которая проявляется в типовых УВХ как невозможность одновременного улучшения времени выборки и времени хранения.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
- Пат. 63623 РФ, МПК8 H03К 17/60. Устройство выборки и хранения / Бондарь М.С., Хорольский В.Я. - № 2006146470/22; заявл. 25.12.06; опубл. 27.05.07, Бюл. № 15.
- Волович Г.И. Микросхемы АЦП и ЦАП / Г.И. Волович, В.Б. Ежов. - М.: Издательский дом «Додэка-XXI», 2005. - 432 с.