基于LF3 9 8的采样保持放大电路的设计要点

引言
    LF398是一种常用的采样保持器，但是对于采样保持放大电路的连接．输出信号的放大处理，很多电路设计的不够合理，本文针对这些问题的要点做出了详尽的阐述。

1 LF398的特性
    LF398采样保持器，由双极性绝缘栅场效应管组成，它具有采样速度快、保持下降速度慢、精度高等特点，采样时间小于6μs时精度可达O.01％；采用双极性输入状态可获得低偏置电压和宽频带；抗干扰能力强，不易受温度影响；芯片上的逻辑输入端均为具有低输入电流的差动输入，允许直接与TTL、PMOS和CMOS相连，差动门限为1.4 V，电源电压可在士5 V和±18 V之间变化．引脚排列如图1所示。

    图1中1NPUT和OUTPUT分别为模拟量输入和输出，OFFSET VOLTAGE为偏置调整引脚，Ch为外界保持电容引脚，V+和V一为电路电源；LOGIC和LOGIC REFER—ENCE分别为逻辑电平和逻辑参考电平，用于控制其工作方式；当LOGIC为低电平时．开关K闭合，电路工作在采样状态，反之，K断开，电路工作在保持状态。

2 采样保持电路的典型连接图
    LF398采样保持电路典型的电路连接如图2所示。第8引脚与单片机的P1．3引脚相连，用来控制电路的工作状态。第2引脚可以连接成直流调零电路，也可以连接成交流调零电路，图2所示为直流调零电路．调节电位器，使通过其电流约为O．6 mA左右，并使Vin=O V时。输出电压vout=O V。电阻R50、电位器R52和外界保持电容C36的典型值的大小如图2所示。

3 放大保护电路的设计
    由于模数转换器件的输入电压范围一般为O V～5 V，而模拟信号电压一般在1V以下，与A／D器件的输入电压范围相比,范围过小，影响模数转换的精度．所以在采样保持器之后，在进行A／D转换之前需要把模拟信号电压最大电压放大到接近模数转换器件的VREF+。
    本放大电路采用OP_07作为运算放大电路主要器件，由于OP-07运算放大器输出端的电压在-15 V～+15 V变化．远远超过模数转换器信号电压输入范围。很容易烧坏模数转换器，因此在放大电路之后要接保护电路，然后信号才能进入A／D转换器进行模数转换。
    放大保护电路的设计如图3所示。

    从式(1)可看出，Vinad不会超过A／D转换器的VREF+的值。反向接二级管的作用是当运放的输出端输出负电压时，形成了从地流向运算放大器的电流，避免了A／D转换器的输入电流为负电压而损坏A／D转换器的情况。

4 放大保护电路设计要点
4．1 保护电路采用电阻分压
    图3中采用电阻分压的办法使进入A／D转换器的输入信号电压控制在0 V～5 V之间，如果这里采用5 V的稳压二极管也可以起到保护A／D的作用。但是信号的线性增大不能通过A／D转换器体现出来，所以这里的保护电路采用电阻分压更合理。
4．2 运放电路抑制零点漂移的设计
    不同的运算放大器抑制失调和漂移的性能是不同的，本电路中虽然选取了低失调低漂移的运算放大器OP-07，但实际使用中我们发现仍然存在失调和漂移。为了提高放大信号的精度，因此在电路中要设计凋零电路．图3中由J4和RP1组成了调零电路。当采用调线端子使反相输入端和同相输入端短路时认为输入信号为0 V，则调节电位器RP1，使输出端6的Vo=0 V。
4．3 补偿电阻的计算和选取
    图3采用的同相比例放大电路，图中补偿电阻R1的值为：R1=R2//R9=3．8 k，在实际选取电阻时通常使R1=R2，特别当反馈电阻R9>>R2时，这种选取更精确一些。此电路经过实际运用，漂移调零电路电位器调节灵敏。保护电路的设计对于模数转换器起到了保护作用，不存在烧坏芯片的现象。