Projektowanie obwodu próbkowania i podtrzymania przy użyciu wzmacniacza operacyjnego

Projektowanie obwodu próbkowania i podtrzymania przy użyciu wzmacniacza operacyjnego

W elektronice obwód próbkowania i podtrzymania (S&H) jest urządzeniem analogowym, które służy do pobierania napięcia stale zmieniającego się sygnału analogowego i blokuje jego wartość na stabilnym poziomie przez określony najmniejszy okres czasu. Obwody te są podstawowymi urządzeniami pamięci analogowej. Są one zwykle używane w ADC (przetwornikach analogowo-cyfrowych), aby pozbyć się różnic w sygnale wejściowym, które mogą uszkodzić proces zmiany. Typowy obwód próbki i uchwytu przechowuje ładunek elektryczny w kondensatorze i zawiera co najmniej jedno urządzenie przełączające, takie jak tranzystor polowy przełącznik i zwykle jeden wzmacniacz operacyjny (wzmacniacz operacyjny) .



Aby próbkować sygnał i / p, przełącznik łączy kondensator z o / p wzmacniacza buforowego. To wzmacniacz wzmacnia kondensator tak, że napięcie na kondensatorze jest prawie równe lub proporcjonalne do napięcia wejściowego. W formie wstrzymania przełącznik oddziela kondensator od bufora. Kondensator jest zawsze rozładowywany własnymi prądami odpływowymi i pomocnymi prądami obciążenia, co powoduje, że obwód jest zasadniczo niestabilny, ale spadek napięcia w określonym czasie utrzymywania pozostaje w odpowiednim marginesie błędu.


Co to jest obwód próbkowania i wstrzymywania?

Obwód próbkowania i wstrzymania to obwód elektryczny co podaje przykłady napięcia podawanego mu jako informacja i od tego momentu przechowuje te próbki przez czas dodatni. Czas, w którym obwód próbkujący i utrzymujący wytwarza próbkę sygnału i / p, nazywany jest czasem próbkowania. Odpowiednio, długość czasu obwodu, w którym utrzymuje próbkowaną wartość, nazywana jest czasem utrzymywania.





Obwód próbkowania i utrzymywania

Obwód próbkowania i utrzymywania

Ogólnie, czas próbkowania wynosi od 1 µs do 14 µs, podczas gdy czas utrzymywania może wymagać dowolnej wartości, jaka jest wymagana w aplikacji. Nie będzie błędem stwierdzenie, że kondensator jest rdzeniem obwodu próbkowania i podtrzymania. Dzieje się tak, ponieważ kondensator w nim się ładuje do wartości szczytowej, gdy przełącznik jest otwarty, tj. Podczas próbkowania i utrzymuje badane napięcie, gdy przełącznik jest zamknięty.



Schemat obwodu próbkowania i utrzymywania

Poniższy schemat obwodu przedstawia przykładowy i podtrzymujący obwód za pomocą wzmacniacza operacyjnego. Ze schematu obwodu jasno wynika, że ​​dwa wzmacniacze operacyjne są połączone za pomocą przełącznika. Gdy przełącznik jest zablokowany, na obraz pojawi się metoda próbkowania, a gdy przełącznik zostanie odblokowany, wynik wstrzymania będzie widoczny. Kondensator powiązany z drugim wzmacniaczem operacyjnym jest niczym innym jak kondensatorem podtrzymującym.

Obwód próbkowania i utrzymywania

Obwód próbkowania i utrzymywania

Korzystając z tego obwodu próbkującego i podtrzymującego, możemy pobrać próbki sygnału analogowego, po których następuje kondensator. Przechowuje te próbki przez określony czas. W wyniku tego powstaje stabilny sygnał, który można zmienić na sygnał cyfrowy za pomocą ADC (przetworniki analogowo-cyfrowe) .


Obwód próbny i podtrzymujący

Działanie tego obwodu można po prostu zrozumieć, używając jego elementów. Główne komponenty do budowy obwodu próbkowania i utrzymywania obejmują N-kanałowy wzmacniacz MOSFET, kondensator i wzmacniacz operacyjny o wysokiej dokładności.

Jako element przełączający stosowany jest N-kanałowy wzmacniacz MOSFET. Napięcie wejściowe jest podawane przez zacisk spustowy, a napięcie sterujące jest również podawane przez zacisk bramki. Po przyłożeniu impulsu + ve napięcia sterującego, MOSFET zostanie aktywowany stan. I działa jako zamknięty przełącznik. Z drugiej strony, gdy napięcie sterujące jest zerowe, MOSFET zostanie dezaktywowany i działa jako przełącznik otwarty.

Próbkuj i utrzymuj obwód za pomocą wzmacniacza operacyjnego

Próbkuj i utrzymuj obwód za pomocą wzmacniacza operacyjnego

Gdy tranzystor MOSFET działa jako zamknięty przełącznik, sygnał analogowy podawany mu przez zacisk spustowy zostanie doprowadzony do kondensatora. Następnie kondensator ładuje się do wartości szczytowej. Po zwolnieniu wyłącznika kondensator przerywa ładowanie. Ze względu na wysoką impedancję wzmacniacza operacyjnego podłączonego na końcu obwodu, kondensator będzie wiedział o wysokiej impedancji, z tego powodu nie może zostać rozładowany

To kieruje do utrzymywania ładunku przez kondensator przez określony czas. Można to określić jako okres utrzymywania. A czas, w którym wytwarzane są próbki napięcia i / p, nazywa się okresem próbkowania. O / p przetwarzane przez wzmacniacz operacyjny przez cały okres utrzymywania. Tak więc okres utrzymywania ma wpływ na wzmacniacze operacyjne.

Przebiegi wejściowe i wyjściowe

Przebiegi próbki i obwodu podtrzymującego, jak wyjaśniono na poniższym schemacie. Z przebiegu obwodu jasno wynika, że ​​w okresie załączenia jakie będzie napięcie na o / p. Przez cały okres wyłączenia napięcie, które występuje na o / p wzmacniacza operacyjnego.

Formy fal wejściowych i wyjściowych

Przebiegi wejściowe i wyjściowe

Aplikacje próbkowania i utrzymywania obwodu

Zastosowania układu próbkowania i utrzymywania obejmują następujące elementy

  • Oscyloskopy próbkujące
  • System dystrybucji danych
  • Woltomierze cyfrowe
  • Przetwarzanie sygnału analogowego
  • Filtry konstrukcyjne sygnału
  • System konwersji danych

Tak więc chodzi o obwód próbkowania i podtrzymania. Mówiąc prościej, ten obwód wytwarza próbki analogowego sygnału i / p i przechowuje najnowsze próbkowane wartości przez dokładny czas i powiela je w o / p. Mamy nadzieję, że lepiej zrozumieliście tę koncepcję. Ponadto wszelkie pytania dotyczące tej koncepcji lub realizacji jakichkolwiek projektów elektrycznych prosimy o wyrażenie opinii, komentując w sekcji komentarzy poniżej. Oto pytanie do Ciebie, jaka jest funkcja obwodu próbkowania i podtrzymania?