В электронике схема выборки и хранения (S&H) представляет собой аналоговое устройство, которое используется для измерения напряжения постоянно меняющегося аналогового сигнала и фиксирует его значение на стабильном уровне в течение определенного минимального периода времени. Эти схемы являются основными аналоговыми запоминающими устройствами. Обычно они используются в АЦП (аналого-цифровых преобразователях) для устранения различий во входном сигнале, которые могут повредить процессу изменения. Типичная схема образца и удержания сохраняет электрический заряд в конденсаторе и содержит по крайней мере одно переключающее устройство, такое как полевой транзистор переключатель и обычно один операционный усилитель (операционный усилитель) .
Для выборки i / p-сигнала переключатель соединяет конденсатор с o / p буферного усилителя. Этот усилитель усиливает конденсатор так, чтобы напряжение на конденсаторе было почти равно или пропорционально входному напряжению. В режиме удержания переключатель отделяет конденсатор от буфера. Конденсатор всегда разряжается собственными токами утечки и полезными токами нагрузки, что делает схему по существу нестабильной, но падение напряжения в течение определенного времени удержания остается в пределах приемлемой погрешности.
Что такое схема выборки и хранения?
Схема выборки и хранения - это Электронная схема который делает примеры напряжения, передаваемые ему в качестве информации, и с этого момента он удерживает эти образцы в течение положительного времени. Время, в течение которого схема выборки и хранения производит выборку i / p-сигнала, называется временем выборки. Соответственно, длительность цепи, в которой она удерживает дискретизированное значение, называется временем удержания.
Цепь выборки и хранения
Как правило, время выборки составляет от 1 до 14 мкс, в то время как время выдержки может принимать любое значение, если это необходимо в приложении. Не будет ошибкой заявить, что конденсатор является ядром схемы выборки и хранения. Это связано с тем, что конденсатор, представленный в нем, заряжается до своего пикового значения при размыкании переключателя, то есть во время отбора проб и удерживает проверяемое напряжение, когда переключатель закрыт.
Принципиальная схема выборки и хранения
На приведенной ниже схеме показана схема выборки и удержания с помощью операционного усилителя. Из принципиальной схемы ясно, что два операционных усилителя соединены переключателем. Когда переключатель заблокирован, на изображении появится метод выборки, а когда переключатель разблокирован, результат удержания будет там. Конденсатор, связанный со вторым операционным усилителем, является не чем иным, как удерживающим конденсатором.
Цепь выборки и хранения
Используя эту схему выборки и хранения, мы можем получить выборки аналогового сигнала, за которым следует конденсатор. Он хранит эти образцы в течение определенного времени. В результате получается стабильный сигнал, который можно преобразовать в цифровой с помощью АЦП (аналого-цифровые преобразователи) .
Работа схемы выборки и хранения
Работу этой схемы можно просто понять, используя ее компоненты. Основные компоненты для построения схемы выборки и хранения включают N-канальный MOSFET типа Enhancement, конденсатор и операционный усилитель высокой точности.
В качестве переключающего элемента используется N-канальный MOSFET с расширением. Входное напряжение подается через его вывод стока, а управляющее напряжение также подается через вывод затвора. Когда подается положительный импульс управляющего напряжения, МОП-транзистор будет активировано состояние. И он работает как замкнутый переключатель. Напротив, когда управляющее напряжение равно нулю, полевой МОП-транзистор будет деактивирован и работает как разомкнутый переключатель.
Схема выборки и хранения с использованием операционного усилителя
Когда полевой МОП-транзистор работает как замкнутый переключатель, аналоговый сигнал, подаваемый на него через вывод стока, будет подаваться на конденсатор. Тогда конденсатор зарядится до своего пикового значения. Когда переключатель отпускается, конденсатор перестает заряжаться. Из-за высокого импеданса операционного усилителя, подключенного на конце схемы, конденсатор будет иметь высокий импеданс, поэтому он не может разрядиться.
Это указывает на удержание заряда конденсатором в течение точного времени. Это можно назвать периодом удержания. А время, в течение которого производятся выборки напряжения i / p, называется периодом выборки. О / п обрабатывается операционным усилителем в течение всего периода удержания. Таким образом, период удержания имеет значение для операционных усилителей.
Формы входных и выходных сигналов
Формы сигналов схемы выборки и хранения показаны на следующей диаграмме. Из осциллограммы схемы видно, что в течение периода включения, какое будет напряжение на выходе из цепи. В течение периода выключения напряжение, которое существует на выходе ОУ.
Формы входных и выходных сигналов
Применения схем отбора проб и хранения
Применение схемы выборки и хранения включает следующее
- Стробоскопические осциллографы
- Система распределения данных
- Цифровые вольтметры
- Обработка аналогового сигнала
- Конструкционные фильтры сигналов
- Система преобразования данных
Таким образом, все дело в схеме выборки и хранения. Проще говоря, эта схема производит выборки аналогового i / p-сигнала и хранит самые последние выбранные значения для точного времени и реплицирует их в o / p. Мы надеемся, что вы лучше понимаете эту концепцию. Кроме того, любые вопросы относительно этой концепции или реализации каких-либо электрических проектов, пожалуйста, оставьте свой отзыв, комментируя в разделе комментариев ниже. Вот вам вопрос, какова функция схемы выборки и хранения?
