Ukážte a podržte obvod

Sample and Hold Circuit odoberá vzorky z analógového vstupného signálu a uchováva ich po určitú dobu a potom na výstup privádza vzorkovanú časť vstupného signálu. Tento obvod je užitočný iba na vzorkovanie niekoľkých mikrosekúnd vstupného signálu.

Obvod vzorkovania a zadržania pozostáva zo spínacích zariadení, kondenzátora a operačného zosilňovača. Kondenzátor je srdcom obvodu vzorkovania a zadržania, pretože je to ten, kto drží vzorkovaný vstupný signál a poskytuje ho na výstupe podľa príkazového vstupu. Tento obvod sa väčšinou používa v analógovo-digitálnych prevodníkoch na odstránenie určitých variácií vstupného signálu, ktoré môžu narušiť proces premeny.

Typická bloková schéma zapojeného a zadržaného obvodu je uvedená nižšie:

Všeobecne používaný vstupný napäťový signál je neustále sa meniaci analógový signál. Príkazový vstup slúži na spustenie vzorkovania a zadržania vstupného signálu. Príkazový vstup nie je nič iné ako signál zapnutia / vypnutia na spustenie / zastavenie vzorkovania vstupného signálu, zvyčajne ide o PWM. Proces vzorkovania a zadržania závisí od vstupu príkazu. Keď je spínač zatvorený, signál sa vzorkuje a pri jeho otvorení obvod drží výstupný signál. Stav zapnutia / vypnutia spínača je riadený príkazovým vstupom.

Ideálny vstupný a výstupný priebeh vlny vzorkovacieho a zadržovacieho obvodu je uvedený nižšie:

Z vyššie uvedeného diagramu je zrejmé, že tento obvod odoberá vzorky vstupného signálu po dobu, keď je vstup príkazu vysoký, a replikuje rovnakú vzorku na výstupe. A keď je príkazový vstup LOW, udržuje poslednú úroveň napätia vzorkovaného signálu.

Ak simulujeme náš Sample and Hold Circuit, dostaneme vyššie uvedený priebeh. Na konci je uvedené úplné simulačné video s obvodom vzorkovania a zadržania.

Potrebný materiál

• uA741 Op-Amp IC
• 2N4339 N-kanálový JFET
• Generátor analógového vstupu a impulzného vstupu
• Rezistor (10k, 10M)
• Dióda (1N4007)
• Kondenzátor (0,1uf - 1nos)

Schéma zapojenia

Na zabezpečenie analógového signálu na vstupnej svorke môžete použiť transformátor 6-0-6. A na dodanie impulzu alebo PWM vstupu do tranzistora môžete použiť 555 časovača IC v astabilnom režime. Potrebujeme tiež jednosmerný zdroj na napájanie Vcc na integrovaný obvod zosilňovača, ktorý bude v rozmedzí od +5 do + 15V.

Pracovanie obvodu vzorkovania a zadržania

Ako môžete vidieť na schéme zapojenia, použili sme NF-kanál 2N4339 JFET, operačný zosilňovač a kondenzátor. Príkazový vstup (vstup PWM) je pripojený k terminálu Gate tranzistora 2N4339. Ako môžete vidieť na schéme zapojenia, použili sme NF-kanál 2N4339 JFET, operačný zosilňovač a kondenzátor. Príkazový vstup (vstup PWM) je pripojený k terminálu Gate tranzistora 2N4339. Dióda 1N4007 je tiež pripojená medzi príkazový vstup a 2N4339 N-kanálový JFET.

Teraz je otázkou, prečo je dióda pripojená v opačnom stave? Dovoľte mi, aby som vám stručne predstavil tému 2N4339. 2N4339 je N-kanálový JFET s nízkym šumom a vysokým ziskom. 2N4339 vedie (zapína sa) iba vtedy, keď je napätie medzi zdrojom a zdrojom v rozsahu -0,3 V až -50 V (max.). Teraz sme nastavili počiatočné napätie príkazového vstupu na -15V a impulzné napätie na 15V. Takže vždy, keď je vstupné napätie príkazu záporné, dióda bude predpätá dopredu, čo spôsobí, že tranzistor sa zapne a naopak.

Ako zosilňovač napätia sa tu používa operačný zosilňovač 741, pretože sledovač napätia má všeobecne vysokú vstupnú impedanciu a nízku výstupnú impedanciu. Používa sa, keď je vstupný signál nízkoprúdový, pretože sledovač napätia môže dodávať dostatočný prúd do ďalšieho stupňa.

Takže kedykoľvek je príkazový vstup VYSOKÝ, tranzistor funguje ako uzavretý spínač a v tomto okamihu sa kondenzátor začne nabíjať na svoju špičkovú hodnotu a uloží vzorku vstupného signálu pre časový tranzistor v zapnutom stave. Teraz, keď je príkazový vstup NÍZKY, tranzistor funguje ako otvorený spínač a kondenzátor bude mať vysokú impedanciu, a preto sa nemôže vybiť a udržiava náboj po určitú dobu. Tento čas je známy ako obdobie držania. A čas, počas ktorého obvod vzorkuje vstupný signál, sa nazýva vzorkovacia doba.

Niektoré aplikácie obvodu vzorkovania a zadržania

• ADC (analógovo-digitálna konverzia)
• DAC (digitálno-analógový prevod)
• V analógovom demultiplexovaní
• V lineárnych systémoch
• V systéme distribúcie údajov
• V digitálnych voltmetroch
• V časti Signálne konštrukčné filtre