原標(biāo)題：如何解決電荷注入，導(dǎo)致我們的工業(yè)控制系統(tǒng)出現(xiàn)輸出電壓錯誤

電荷注入在工業(yè)控制系統(tǒng)中可能導(dǎo)致輸出電壓錯誤，這通常與多路復(fù)用器、MOSFET等開關(guān)元件的工作特性有關(guān)。為了解決這個問題，可以采取以下幾種策略：

一、選擇低電荷注入的元件

1. 選擇低電荷注入的多路復(fù)用器：

• 多路復(fù)用器的電荷注入性能直接影響輸出電壓的穩(wěn)定性。選擇具有非常低電荷注入特性的多路復(fù)用器可以顯著降低電荷注入對輸出電壓的影響。例如，某些高精度模擬多路復(fù)用器（如TMUX6104）采用了特殊的電荷注入抵消電路，能夠在全信號范圍內(nèi)保持極低的電荷注入。

2. 使用低導(dǎo)通電容的MOSFET：

• MOSFET的柵-源極電容和柵-漏極電容（Cgs和Cgd）會影響電荷注入量。選擇具有較低導(dǎo)通電容的MOSFET有助于減少電荷注入。

二、優(yōu)化電路設(shè)計

1. 增加負載電容（C_L）：

• 在一定范圍內(nèi)增加負載電容可以減小電荷注入對輸出電壓的影響，因為較大的C_L會使多路復(fù)用器輸出端的電荷注入影響最小化。但需要注意的是，這可能會限制輸入信號的帶寬，因為多路復(fù)用器的3-dB截止頻率與C_L成反比。

2. 采用全差分電路結(jié)構(gòu)：

• 設(shè)計全差分電路結(jié)構(gòu)可以使差分兩端的電荷注入完全對稱，從而在差分兩端引起的電壓誤差大小相同，經(jīng)過作差之后就可以基本消除電荷注入的影響。這是ADC電路設(shè)計中常用的一種方法。

三、采用補償技術(shù)

1. 電荷注入補償電路：

• 在某些情況下，可以通過設(shè)計專門的電荷注入補償電路來抵消電荷注入的影響。這些電路可以監(jiān)測并補償由于電荷注入引起的電壓變化。

2. 運放鉗位技術(shù)：

• 在開關(guān)斷開時，通過運放鉗位技術(shù)使電流源漏端的電壓與控制電壓相同，從而在開關(guān)重新導(dǎo)通后避免電荷重新分配的問題。這種方法可以應(yīng)用于需要消除電荷共享效應(yīng)的場合。

四、改善開關(guān)控制策略

1. 優(yōu)化開關(guān)時序：

• 合理安排開關(guān)的切換時序，避免在信號穩(wěn)定前進行采樣，可以減少電荷注入對輸出電壓的影響。

2. 使用互補時鐘信號：

• 如果可能的話，使用互補的時鐘信號來控制NMOS和PMOS開關(guān)的切換，可以在一定程度上抵消電荷注入效應(yīng)。因為NMOS和PMOS注入的電荷類型相反（電子和空穴），當(dāng)它們完全對稱時，電荷注入效應(yīng)可以相互抵消。

五、其他注意事項

1. 定期檢查和維護：

• 定期檢查工業(yè)控制系統(tǒng)中的開關(guān)元件和電路連接，確保它們處于良好狀態(tài)。及時更換老化或損壞的元件，避免因此導(dǎo)致的電荷注入問題。

2. 培訓(xùn)和意識提升：

• 對操作和維護人員進行相關(guān)培訓(xùn)，提高他們對電荷注入問題的認識和應(yīng)對能力。確保他們了解如何正確操作和維護系統(tǒng)以減少電荷注入的影響。

綜上所述，解決電荷注入導(dǎo)致的工業(yè)控制系統(tǒng)輸出電壓錯誤問題需要從選擇低電荷注入的元件、優(yōu)化電路設(shè)計、采用補償技術(shù)、改善開關(guān)控制策略以及定期檢查和維護等多個方面入手。通過綜合應(yīng)用這些方法，可以顯著降低電荷注入對工業(yè)控制系統(tǒng)的影響，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。