V elektronike je obvod vzorkovania a zadržania (S&H) analógové zariadenie, ktoré sa používa na snímanie napätia neustále sa meniaceho analógového signálu a na určitú najmenšiu dobu blokuje jeho hodnotu na stabilnej úrovni. Tieto obvody sú základnými analógovými pamäťovými zariadeniami. Spravidla sa používajú v ADC (analógovo-digitálne prevodníky) na odstránenie rozdielov vo vstupnom signáli, ktoré môžu poškodiť proces zmeny. Typický obvod vzorky a zadržania uchováva elektrický náboj v kondenzátore a obsahuje najmenej jedno spínacie zariadenie ako a tranzistor s efektom poľa prepínač a zvyčajne jeden operačný zosilňovač (operačný zosilňovač) .
Na vzorkovanie i / p signálu prepínač spája kondenzátor s o / p medzipamäťového zosilňovača. Toto zosilňovač zosilňuje kondenzátor tak, aby napätie na kondenzátore bolo takmer rovnaké alebo proporcionálne k vstupnému napätiu. V pozdržanej forme prepínač oddeľuje kondenzátor od vyrovnávacej pamäte. Kondenzátor je vždy vybitý vlastnými odtokovými prúdmi a pomocnými prúdmi záťaže, čo robí obvod v podstate nestabilným, ale pokles napätia v konkrétnom čase zadržania zostáva vo vhodnej miere chyby.
Čo je to obvod vzorkovania a zadržania?
Obvod vzorkovania a zadržania je elektronický obvod ktorý robí príklady napätia, ktoré sa mu dávajú ako informácia, a od tohto bodu uchováva tieto vzorky po kladný čas. Čas, v ktorom obvod vzorkovania a zadržania produkuje vzorku signálu i / p, sa nazýva čas vzorkovania. Zodpovedajúcim spôsobom sa časová dĺžka obvodu, v ktorom je uložená vzorkovaná hodnota, nazýva udržiavacia doba.
Ukážte a podržte obvod
Spravidla je čas vzorkovania medzi 1 µs - 14 µs, zatiaľ čo čas zdržania môže v aplikácii očakávať akúkoľvek potrebnú hodnotu. Nebude chybné tvrdiť, že kondenzátor je jadrom obvodu vzorkovania a zadržania. Je to preto, že kondenzátor sa v ňom nabíja na svoju špičkovú hodnotu, keď je spínač otvorený, to znamená počas vzorkovania, a udržuje kontrolované napätie, keď je spínač zatvorený.
Vzorový a zadržaný obvodový diagram
Nasledujúca schéma zapojenia zobrazuje obvod zapojenia a zadržania pomocou Op-Amp. Z obvodovej schémy je zrejmé, že dva operačné zosilňovače sú prepojené prepínačom. Keď je spínač uzamknutý, do obrazu sa dostane metóda vzorkovania a keď je spínač odomknutý, bude tam výsledok držania. Kondenzátor spojený s druhým operačným zosilňovačom nie je nič iné ako zadržovací kondenzátor.
Ukážte a podržte obvod
Použitím tohto obvodu vzorkovania a zadržania môžeme získať vzorky analógového signálu nasledované kondenzátorom. Tieto vzorky uchováva určitý čas. Vďaka tomu sa vytvorí stabilný signál, ktorý sa dá pomocou zmeniť na digitálny signál ADC (analógovo-číslicové prevodníky) .
Obvod vzorkovania a zadržania funguje
Fungovanie tohto obvodu je možné ľahko pochopiť pomocou fungovania jeho komponentov. Medzi hlavné komponenty na zostavenie obvodu vzorkovania a zadržania patrí zosilňovač N-kanálového typu MOSFET, kondenzátor a vysoko presný operačný zosilňovač.
Ako spínací prvok sa používa N-kanálový vylepšený MOSFET. Vstupné napätie sa dodáva cez jeho odtokovú svorku a riadiace napätie sa dodáva aj cez jej hradlovú svorku. Keď sa použije kladný impulz riadiaceho napätia, MOSFET bude aktivovaný stav. A funguje ako uzavretý spínač. Na opačnej strane, keď riadiace napätie nie je nič, potom bude MOSFET deaktivovaný a funguje ako otvorený spínač.
Vzorka a zadržanie obvodu pomocou Op-Amp
Keď MOSFET funguje ako uzavretý spínač, analógový signál, ktorý sa mu odovzdá cez odtokovú svorku, sa privádza do kondenzátora. Potom sa kondenzátor nabije na svoju špičkovú hodnotu. Po uvoľnení spínača kondenzátor preruší nabíjanie. Kvôli vysokej impedancii operačného zosilňovača pripojeného na konci obvodu bude kondenzátor poznať vysokú impedanciu, kvôli ktorej sa nebude môcť vybiť
To smeruje k držaniu náboja kondenzátorom na presný čas. Môže sa to označovať ako obdobie držby. A čas, v ktorom sa vytvárajú vzorky i / p napätia, sa nazýva vzorkovacia doba. O / p spracované operačným zosilňovačom počas celej doby držania. Doba zadržania má teda dôsledok pre operačné zosilňovače.
Vstupné a výstupné krivky
Krivky vzorkovacieho a udržiavacieho obvodu, ako je vysvetlené v nasledujúcej schéme. Z priebehu vlny obvodu je zrejmé, že počas doby ZAPNUTIA aké bude napätie pri o / p. Počas periódy OFF napätie, ktoré existuje pri o / p operačného zosilňovača.
Vstupné a výstupné krivky
Ukážky a zadržanie obvodových aplikácií
Medzi aplikácie okruhu vzorkovania a zadržania patrí nasledovné
- Odber vzoriek osciloskopov
- Systém distribúcie údajov
- Digitálne voltmetre
- Spracovanie analógového signálu
- Konštrukčné filtre signálu
- Systém na prevod údajov
Toto je teda všetko o obvode vzorkovania a zadržania. Zjednodušene povedané, tento obvod produkuje vzorky analógového i / p signálu a uchováva najnovšie vzorkované hodnoty na presný čas a replikuje ich pri o / p. Dúfame, že ste tomuto konceptu lepšie porozumeli. Ďalej, akékoľvek otázky týkajúce sa tohto konceptu alebo implementácie akýchkoľvek elektrotechnických projektov, nám poskytnite svoje pripomienky prostredníctvom komentárov v sekcii komentárov nižšie. Tu je otázka, aká je funkcia obvodu vzorkovania a zadržania?
