Eșantionează și menține circuitul

Circuitul de eșantionare și reținere preia eșantioane de la semnalul de intrare analogic și le menține pentru o anumită perioadă de timp și apoi transmite partea eșantionată a semnalului de intrare. Acest circuit este util numai pentru eșantionarea câtorva microsecunde de semnal de intrare.

Un circuit Sample and Hold constă din dispozitive de comutare, condensator și un amplificator operațional. Condensatorul este inima circuitului de eșantionare și reținere, deoarece este cel care deține semnalul de intrare eșantionat și îl furnizează la ieșire conform intrării de comandă. Acest circuit este utilizat în cea mai mare parte în convertoarele analogice în digitale pentru a elimina anumite variații ale semnalului de intrare, care pot deteriora procesul de conversie.

O diagramă bloc tipică a circuitului de eșantionare și menținere este menționată mai jos:

Semnalul de tensiune de intrare aplicat în general este un semnal analogic în continuă schimbare. Intrarea de comandă este furnizată pentru a declanșa eșantionarea și menținerea semnalului de intrare. Intrarea de comandă nu este altceva decât un semnal de pornire / oprire pentru a porni / opri eșantionarea semnalului de intrare, în general este PWM. Procesul de eșantionare și păstrare depinde de intrarea comenzii. Când comutatorul este închis, semnalul este eșantionat și când este deschis circuitul deține semnalul de ieșire. Starea On / OFF a comutatorului este controlată de intrarea comenzii.

Forma de undă ideală de intrare și ieșire a circuitului de eșantionare și menținere este dată mai jos:

Din diagrama de mai sus se poate înțelege clar că acest circuit preia mostre de semnal de intrare pentru timpul de intrare de comandă este mare și replică același eșantion la ieșire. Și când intrarea de comandă este LOW, păstrează ultimul nivel de tensiune al semnalului eșantionat.

Dacă simulăm circuitul nostru de eșantionare și reținere, vom obține forma de undă de mai sus. Completă probă și simulare de circuit așteptare video de este dat la sfârșitul anului.

Material necesar

• uA741 Op-Amp IC
• 2N4339 N-canal JFET
• Generator de intrare analogică și impuls de intrare
• Rezistor (10k, 10M)
• Diodă (1N4007)
• Condensator (0.1uf - 1nos)

Diagrama circuitului

Pentru furnizarea semnalului analogic la terminalul de intrare puteți utiliza transformatorul cu descărcare 6-0-6. Și, pentru a da o intrare de impuls sau PWM tranzistorului, puteți utiliza 555 timer IC în modul astabil. De asemenea, avem nevoie de o sursă de curent continuu pentru furnizarea Vcc la IC-ul amplificator op, care va fi în domeniul de la +5 la + 15V.

Funcționarea circuitului de eșantionare și reținere

După cum puteți vedea în schema de circuite, am folosit 2N4339 N-channel JFET, un op-amp și un condensator. O intrare de comandă (o intrare PWM) este conectată la terminalul Gate al tranzistorului 2N4339. După cum puteți vedea în schema de circuite, am folosit 2N4339 N-channel JFET, un op-amp și un condensator. O intrare de comandă (o intrare PWM) este conectată la terminalul Gate al tranzistorului 2N4339. O diodă 1N4007 este, de asemenea, conectată între intrarea comenzii și 2N4339 N-channel JFET.

Acum, întrebarea este de ce dioda este conectată în stare inversă? Permiteți-mi să vă fac o scurtă introducere despre 2N4339. 2N4339 este un JFET cu canal N cu zgomot redus și câștig ridicat. 2N4339 conduce (pornește) numai atunci când tensiunea de la poartă la sursă este în intervalul -0,3v până la -50v (max). Acum, am setat tensiunea inițială a intrării comenzii la -15V și tensiunea pulsată la 15V. Deci, ori de câte ori tensiunea de intrare a comenzii este negativă, dioda va fi polarizată înainte, ceea ce face ca tranzistorul să se aprindă și invers.

Op-amp 741 este utilizat aici ca urmăritor de tensiune, deoarece adeptul de tensiune are, în general, o impedanță de intrare ridicată și o impedanță de ieșire scăzută. Acesta este utilizat atunci când semnalul de intrare este de curent scăzut deoarece adeptul de tensiune poate furniza suficient curent etapei următoare.

Deci, ori de câte ori intrarea de comandă este ÎNALTĂ, tranzistorul funcționează ca întrerupător închis și în acest moment condensatorul începe să se încarce la valoarea sa maximă și stochează eșantionul de semnal de intrare pentru timpul în care tranzistorul este în stare. Acum, când intrarea de comandă este LOW, tranzistorul funcționează ca întrerupător deschis și condensatorul va avea o impedanță ridicată și, din această cauză, nu se poate descărca și reține încărcarea pentru o anumită perioadă de timp. Acest timp este cunoscut sub numele de Perioadă de deținere. Și, timpul în care circuitul eșantionează semnalul de intrare este numit Perioada de eșantionare.

Unele aplicații ale circuitului de eșantionare și reținere

• ADC (conversie analog-digital)
• DAC (conversie digital-analog)
• În Demultiplexarea analogică
• În sistemele liniare
• În sistemul de distribuție a datelor
• În voltmetre digitale
• În filtrele de construcție a semnalului