- Materiale richiesto
- Schema elettrico
- Funzionamento del circuito Sample and Hold
- Alcune applicazioni del circuito Sample and Hold
Il circuito Sample and Hold preleva campioni dal segnale di ingresso analogico e li mantiene per un determinato periodo di tempo e quindi emette la parte campionata del segnale di ingresso. Questo circuito è utile solo per campionare pochi microsecondi di segnale in ingresso.
Un circuito Sample and Hold è costituito da dispositivi di commutazione, condensatore e un amplificatore operazionale. Il condensatore è il cuore del circuito Sample and Hold perché è colui che trattiene il segnale di ingresso campionato e lo fornisce in uscita in base all'ingresso di comando. Questo circuito viene utilizzato principalmente nei convertitori da analogico a digitale per rimuovere alcune variazioni nel segnale di ingresso, che potrebbero danneggiare il processo di conversione.
Di seguito è riportato un tipico schema a blocchi del circuito Sample and hold:
Il segnale di tensione di ingresso generalmente applicato è un segnale analogico in continua evoluzione. L'ingresso di comando è fornito per attivare il campionamento e il mantenimento del segnale di ingresso. L'ingresso di comando non è altro che un segnale on / off per avviare / arrestare il campionamento del segnale di ingresso, generalmente è PWM. Il processo di campionamento e mantenimento dipende dall'input del comando. Quando l'interruttore è chiuso il segnale viene campionato e quando è aperto il circuito trattiene il segnale di uscita. La condizione di accensione / spegnimento dell'interruttore è controllata dall'ingresso di comando.
Di seguito viene fornita la forma d'onda di ingresso e uscita ideale del circuito di campionamento e mantenimento:
Si può chiaramente capire dal diagramma sopra che questo circuito preleva campioni del segnale di ingresso per il tempo in cui l'ingresso di comando è alto e replica lo stesso campione all'uscita. E quando l'ingresso di comando è BASSO, mantiene l'ultimo livello di tensione del segnale campionato.
Se simuliamo il nostro circuito Sample and Hold, otterremo la forma d'onda sopra. Alla fine viene fornito il video completo della simulazione del circuito sample and hold.
Materiale richiesto
- uA741 Op-Amp IC
- 2N4339 JFET canale N
- Generatore di ingressi analogici e ingressi a impulsi
- Resistore (10k, 10M)
- Diodo (1N4007)
- Condensatore (0.1uf - 1nos)
Schema elettrico
Per fornire il segnale analogico al terminale di ingresso è possibile utilizzare il trasformatore step-down 6-0-6. E, per fornire un ingresso a impulsi o PWM al transistor, è possibile utilizzare il timer IC 555 in modalità stabile. Abbiamo anche bisogno di un'alimentazione CC per fornire Vcc all'IC dell'amplificatore operazionale che sarà nell'intervallo da +5 a + 15V.
Funzionamento del circuito Sample and Hold
Come puoi nello schema del circuito, abbiamo usato il JFET a canale N 2N4339, un amplificatore operazionale e un condensatore. Un ingresso di comando (un ingresso PWM) è collegato al terminale Gate del transistor 2N4339. Come puoi nello schema del circuito, abbiamo usato il JFET a canale N 2N4339, un amplificatore operazionale e un condensatore. Un ingresso di comando (un ingresso PWM) è collegato al terminale Gate del transistor 2N4339. Un diodo 1N4007 è anche collegato tra l'ingresso di comando e il JFET a canale N 2N4339.
Ora, la domanda è: perché il diodo è collegato in condizioni inverse? Lascia che ti dia una breve introduzione su 2N4339. 2N4339 è un JFET a canale N con basso rumore e alto guadagno. 2N4339 conduce (si accende) solo quando la tensione gate-to-source è compresa tra -0,3 V e -50 V (max). Ora, abbiamo impostato la tensione iniziale dell'ingresso di comando a -15 V e la tensione pulsata a 15 V. Quindi, ogni volta che la tensione di ingresso del comando è negativa, il diodo sarà polarizzato in avanti, il che farà sì che il transistor si accenda e viceversa.
L'amplificatore operazionale 741 viene utilizzato come inseguitore di tensione qui, perché l'inseguitore di tensione ha generalmente un'impedenza di ingresso elevata e una impedenza di uscita bassa. Viene utilizzato quando il segnale di ingresso è di bassa corrente poiché il seguace di tensione può fornire corrente sufficiente allo stadio successivo.
Quindi, ogni volta che l'ingresso di comando è ALTO, il transistor funziona come un interruttore chiuso e in questo momento il condensatore inizia a caricarsi al suo valore di picco e memorizza il campione del segnale di ingresso per il tempo in cui il transistor è in stato on. Ora, quando l'ingresso di comando è BASSO, il transistor funziona come interruttore aperto e il condensatore sperimenterà un'impedenza elevata e per questo motivo non può scaricarsi e mantiene la carica per un determinato periodo di tempo. Questa volta è noto come periodo di detenzione. Inoltre, il tempo durante il quale il circuito campiona il segnale in ingresso viene chiamato periodo di campionamento.
Alcune applicazioni del circuito Sample and Hold
- ADC (conversione da analogico a digitale)
- DAC (conversione da digitale ad analogico)
- In demultiplex analogico
- Nei sistemi lineari
- Nel sistema di distribuzione dei dati
- In voltmetri digitali
- Nei filtri di costruzione del segnale