Sample en houd circuit

Sample en Hold Circuit neemt monsters van het analoge ingangssignaal en houdt ze gedurende een bepaalde tijdsperiode vast en voert vervolgens het bemonsterde deel van het ingangssignaal uit. Deze schakeling is alleen bruikbaar voor het bemonsteren van enkele microseconden ingangssignaal.

Een Sample and Hold-circuit bestaat uit schakelinrichtingen, condensator en een operationele versterker. Condensator is het hart van het sample- en hold-circuit omdat het degene is die het bemonsterde ingangssignaal vasthoudt en het aan de uitgang levert volgens de opdrachtinvoer. Dit circuit wordt meestal gebruikt in analoog naar digitaal converters om bepaalde variaties in het ingangssignaal te verwijderen, die het conversieproces kunnen verstoren.

Een typisch blokschema van Sample and Hold-schakeling wordt hieronder vermeld:

Het algemeen toegepaste ingangsspanningssignaal is een continu veranderend analoog signaal. Commando-invoer is bedoeld om het bemonsteren en vasthouden van het invoersignaal te activeren. Commando-invoer is niets anders dan een aan / uit-signaal om het bemonsteren van het invoersignaal te starten / stoppen, het is over het algemeen PWM. Het bemonsterings- en vasthoudproces is afhankelijk van de invoer van het commando. Wanneer de schakelaar gesloten is, wordt het signaal bemonsterd en wanneer deze open is, houdt het circuit het uitgangssignaal vast. De aan / uit-toestand van de schakelaar wordt geregeld door opdrachtinvoer.

De ideale ingangs- en uitgangsgolfvorm van het sample- en hold-circuit wordt hieronder gegeven:

Uit het bovenstaande diagram kan duidelijk worden opgemaakt dat dit circuit monsters van het ingangssignaal neemt zolang de Commando-invoer hoog is en hetzelfde monster aan de uitgang repliceert. En wanneer de opdrachtinvoer LAAG is, behoudt het het laatste spanningsniveau van het bemonsterde signaal.

Als we ons Sample and Hold Circuit simuleren, krijgen we de bovenstaande golfvorm. De integrale bemonster- en houdschakeling simulatie video wordt aan het eind.

Materiaal vereist

• uA741 Op-Amp IC
• 2N4339 N-kanaal JFET
• Analoge ingang en pulsingangsgenerator
• Weerstand (10k, 10M)
• Diode (1N4007)
• Condensator (0.1uf - 1nos)

Schakelschema

Voor het leveren van een analoog signaal op de ingangsklem kunt u een 6-0-6 step-down transformator gebruiken. En voor het geven van puls- of PWM-invoer aan de transistor kunt u de 555 timer-IC in astabiele modus gebruiken. We hebben ook een DC-voeding nodig voor het leveren van Vcc aan de Op-amp IC, die in het bereik van +5 tot + 15V ligt.

Werking van Sample en Hold Circuit

Zoals je kunt in het schakelschema, hebben we 2N4339 N-kanaal JFET, een op-amp en een condensator gebruikt. Een commando-ingang (een PWM-ingang) is verbonden met de Gate-aansluiting van de 2N4339-transistor. Zoals je kunt in het schakelschema, hebben we 2N4339 N-kanaal JFET, een op-amp en een condensator gebruikt. Een commando-ingang (een PWM-ingang) is verbonden met de Gate-aansluiting van de 2N4339-transistor. Een diode 1N4007 is ook aangesloten tussen de commando-ingang en 2N4339 N-kanaal JFET.

Nu is de vraag waarom de diode in omgekeerde toestand is aangesloten? Laat me je een korte introductie geven over 2N4339. 2N4339 is een N-kanaal JFET met weinig ruis en hoge versterking. 2N4339 geleidt (zet AAN) alleen als de gate-to-source-spanning binnen het bereik van -0,3 V tot -50 V (max) ligt. Nu hebben we de initiële spanning van de opdrachtingang ingesteld op -15V en de gepulseerde spanning op 15V. Dus wanneer de ingangsspanning van het commando negatief is, zal de diode voorwaarts voorgespannen zijn, waardoor de transistor wordt ingeschakeld en vice versa.

De Op-amp 741 wordt hier als spanningsvolger gebruikt, omdat spanningsvolger doorgaans een hoge ingangsimpedantie en een lage uitgangsimpedantie heeft. Dit wordt gebruikt wanneer het ingangssignaal een lage stroomsterkte heeft, omdat de spanningsvolger voldoende stroom kan leveren aan de volgende trap.

Dus wanneer de commando-invoer HOOG is, werkt de transistor als een gesloten schakelaar en op dit moment begint de condensator zijn piekwaarde op te laden en slaat het monster van het ingangssignaal op voor de tijd dat de transistor aan staat. Als de commando-ingang nu LAAG is, werkt de transistor als een open schakelaar en zal de condensator een hoge impedantie ervaren en hierdoor kan hij niet ontladen worden en houdt de lading gedurende een bepaalde tijd vast. Deze tijd staat bekend als Holding Period. En de tijd gedurende welke het circuit het ingangssignaal bemonstert, wordt de bemonsteringsperiode genoemd.

Enkele toepassingen van Sample en Hold Circuit

• ADC's (analoog-naar-digitaal conversie)
• DAC's (digitaal-naar-analoog conversie)
• Bij analoog demultiplexen
• In lineaire systemen
• In datadistributiesysteem
• In digitale voltmeters
• In constructiefilters voor signalen