- Potreben material
- Shema vezja
- Delovanje vzorčnega in zadrževalnega kroga
- Nekaj aplikacij vzorčnega in zadrževalnega kroga
Circuit Sample and Hold Circuit vzame vzorce iz analognega vhodnega signala in jih zadrži določeno časovno obdobje, nato pa odda vzorčeni del vhodnega signala. To vezje je uporabno le za vzorčenje nekaj mikrosekund vhodnega signala.
Vezje za vzorčenje in zadrževanje je sestavljeno iz preklopnih naprav, kondenzatorja in operativnega ojačevalnika. Kondenzator je srce vzorčnega in zadrževalnega krogotoka, ker je tisti, ki zadrži vzorčeni vhodni signal in ga odda na izhodu glede na vnos ukaza. To vezje se večinoma uporablja v analogno-digitalnih pretvornikih za odstranjevanje nekaterih sprememb vhodnega signala, kar lahko poškoduje postopek pretvorbe.
Tipični blokovni diagram vzorčnega in zadrževalnega vezja je omenjen spodaj:
Običajno uporabljen signal vhodne napetosti je analogni signal, ki se nenehno spreminja. Vhodni ukaz je na voljo za sprožitev vzorčenja in zadrževanja vhodnega signala. Ukazni vhod ni nič drugega kot signal za vklop / izklop za začetek / zaustavitev vzorčenja vhodnega signala, običajno je PWM. Postopek vzorčenja in hrambe je odvisen od vnosa ukaza. Ko je stikalo zaprto, se signal vzorči in ko je odprt, vezje zadrži izhodni signal. Stanje vklopa / izklopa stikala nadzira vnos ukaza.
Idealna vhodna in izhodna valovna oblika vzorčnega in zadrževalnega vezja je podana spodaj:
Iz zgornjega diagrama je jasno razvidno, da to vezje vzame vzorce vhodnega signala za čas, ko je vnos ukaza visok in na izhodu ponovi isti vzorec. In ko je vhod ukaza LOW, ohrani zadnjo napetost vzorčenega signala.
Če simuliramo vezje vzorčenja in zadrževanja, bomo dobili zgornjo valovno obliko. Na koncu je podan celoten videoposnetek simulacije vzorca in zadrževanja.
Potreben material
- uA741 Op-Amp IC
- 2N4339 N-kanalni JFET
- Generator analognega vhoda in impulznega vhoda
- Upor (10k, 10M)
- Dioda (1N4007)
- Kondenzator (0,1uf - 1nos)
Shema vezja
Za zagotavljanje analognega signala na vhodnem terminalu lahko uporabite 6-0-6 transformator. Za oddajanje impulznega ali PWM vhoda na tranzistor lahko uporabite 555 IC timer v nespremenljivem načinu. Potrebujemo tudi enosmerno napajanje za zagotavljanje Vcc na op-amp IC, ki bo v območju od +5 do + 15V.
Delovanje vzorčnega in zadrževalnega kroga
Kot lahko vidite v vezju, smo uporabili 2N4339 N-kanalni JFET, op-amp in kondenzator. Na vhodni terminal tranzistorja 2N4339 je povezan ukazni vhod (vhod PWM). Kot lahko vidite v vezju, smo uporabili 2N4339 N-kanalni JFET, op-amp in kondenzator. Na vhodni terminal tranzistorja 2N4339 je povezan ukazni vhod (vhod PWM). Med vhodom ukaza in N-kanalom JFET 2N4339 je povezana tudi dioda 1N4007.
Zdaj je vprašanje, zakaj je dioda priključena v obratnem stanju? Naj vam na kratko predstavim 2N4339. 2N4339 je N-kanalni JFET z nizkim šumom in velikim ojačanjem. 2N4339 izvaja (vklopi) samo, če je napetost od vrat do vira v območju od -0,3 do 50 V (največ). Zdaj smo nastavili začetno napetost vhodnega ukaza na -15V in impulzno napetost na 15V. Torej, kadar je vhodna napetost ukaza negativna, bo dioda usmerjena naprej, kar povzroči, da se tranzistor vklopi in obratno.
Op-amp 741 se tukaj uporablja kot napetostni sledilnik, ker ima napetostni sledilnik običajno visoko vhodno in nizko izhodno impedanco. Uporablja se, kadar je vhodni signal nizkotokovne, ker lahko sledilnik napaja dovolj toka v naslednjo stopnjo.
Torej, kadar je ukazni vhod VISOK, tranzistor deluje kot zaprto stikalo in v tem trenutku se kondenzator začne polniti do svoje najvišje vrednosti in shrani vzorec vhodnega signala za čas, ko je tranzistor v stanju pripravljenosti. Ko je vhod za ukaz LOW, tranzistor deluje kot odprto stikalo in kondenzator bo imel visoko impedanco, zaradi česar se ne bo lahko izpraznil in zadrževal polnjenje za določeno časovno obdobje. Ta čas je znan kot obdobje zadrževanja. In čas, v katerem vezje vzorči vhodni signal, se imenuje obdobje vzorčenja.
Nekaj aplikacij vzorčnega in zadrževalnega kroga
- ADC-ji (analogno-digitalna pretvorba)
- DAC-ji (digitalno-analogna pretvorba)
- V analognem demultipleksiranju
- V linearnih sistemih
- V sistemu za distribucijo podatkov
- V digitalnih voltmetrih
- V Signalni konstrukcijski filtri