Vzorek a podržte obvod

Sample and Hold Circuit odebírá vzorky z analogového vstupního signálu a zadržuje je po určitou dobu a poté vydává vzorkovanou část vstupního signálu. Tento obvod je užitečný pouze pro vzorkování několika mikrosekund vstupního signálu.

Obvod Sample and Hold se skládá ze spínacích zařízení, kondenzátoru a operačního zesilovače. Kondenzátor je srdcem Sample and Hold Circuit, protože je to ten, kdo drží vzorkovaný vstupní signál a poskytuje jej na výstupu podle vstupu příkazu. Tento obvod se většinou používá v analogově-digitálních převaděčích k odstranění určitých odchylek vstupního signálu, které mohou narušit proces převodu.

Níže je uvedeno typické blokové schéma obvodu Sample and Hold.

Obecně aplikovaný vstupní napěťový signál je nepřetržitě se měnící analogový signál. Příkazový vstup slouží ke spuštění vzorkování a zadržení vstupního signálu. Příkazový vstup není nic jiného než signál zapnutí / vypnutí pro spuštění / zastavení vzorkování vstupního signálu, obvykle je to PWM. Proces vzorkování a zadržení závisí na vstupu příkazu. Když je spínač sepnutý, je vzorkován signál a při jeho rozpojení obvod udržuje výstupní signál. Stav zapnutí / vypnutí spínače je řízen povelovým vstupem.

Ideální vstupní a výstupní průběh vzorkovacího a přidržovacího obvodu je uveden níže:

Z výše uvedeného diagramu lze jasně pochopit, že tento obvod odebírá vzorky vstupního signálu po dobu, po kterou je vstup příkazu vysoký, a replikuje stejný vzorek na výstupu. A když je příkazový vstup NÍZKÝ, udržuje poslední úroveň napětí vzorkovaného signálu.

Pokud simulujeme náš Sample and Hold Circuit, dostaneme výše uvedený průběh. Na konci je uveden kompletní simulační videozáznam a blokování obvodu.

Potřebný materiál

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

Kruhový diagram

Pro poskytování analogového signálu na vstupní svorce můžete použít transformátor 6-0-6 sestupný. A pro poskytování pulzního nebo PWM vstupu do tranzistoru můžete použít 555 časovač IC v astabilním režimu. Potřebujeme také stejnosměrné napájení pro poskytování Vcc pro operační zesilovač IC, které bude v rozsahu +5 až + 15V.

Práce obvodu vzorkování a zadržení

Jak můžete v schématu zapojení, použili jsme 2N4339 N-kanálový JFET, operační zesilovač a kondenzátor. Příkazový vstup (vstup PWM) je připojen ke svorce Gate tranzistoru 2N4339. Jak můžete v schématu zapojení, použili jsme 2N4339 N-kanálový JFET, operační zesilovač a kondenzátor. Příkazový vstup (vstup PWM) je připojen ke svorce Gate tranzistoru 2N4339. Dioda 1N4007 je také připojena mezi příkazový vstup a 2N4339 N-kanál JFET.

Otázkou nyní je, proč je dioda připojena v opačném stavu? Dovolte mi, abych vám krátce představil téma 2N4339. 2N4339 je N-kanálový JFET s nízkým šumem a vysokým ziskem. 2N4339 vede (zapíná) pouze v případě, že je napětí brány-zdroj v rozmezí -0,3 V až -50 V (max.) Nyní jsme nastavili počáteční napětí povelového vstupu na -15V a pulzní napětí na 15V. Kdykoli je tedy vstupní napětí příkazu záporné, dioda bude předpjatá dopředu, což způsobí zapnutí tranzistoru a naopak.

Jako zesilovač napětí se zde používá operační zesilovač 741, protože sledovač napětí má obecně vysokou vstupní impedanci a nízkou výstupní impedanci. Používá se, když je vstupní signál nízkého proudu, protože sledovač napětí může dodat dostatečný proud do dalšího stupně.

Takže kdykoli je povelový vstup VYSOKÝ, tranzistor funguje jako sepnutý spínač a v tomto okamžiku se kondenzátor začne nabíjet na svou špičkovou hodnotu a ukládá vzorek vstupního signálu pro časový tranzistor v zapnutém stavu. Nyní, když je příkazový vstup NÍZKÝ, tranzistor funguje jako otevřený spínač a kondenzátor bude mít vysokou impedanci, a proto se nemůže vybít a po určitou dobu drží náboj. Tato doba je známá jako Pozdržení. A čas, během kterého obvod vzorkuje vstupní signál, se nazývá období vzorkování.

Některé aplikace obvodu vzorkování a zadržení

• ADC (analogově-digitální převod)
• DAC (digitální na analogový převod)
• V analogovém demultiplexování
• V lineárních systémech
• V systému distribuce dat
• V digitálních voltmetrech
• V konstrukčních filtrech signálu