Prøve og hold kredsløb

Sample and Hold Circuit tager prøver fra det analoge indgangssignal og holder dem i en bestemt tidsperiode og udsender derefter den samplede del af indgangssignalet. Dette kredsløb er kun nyttigt til sampling af få mikrosekunder af indgangssignalet.

Et prøve- og holdkredsløb består af omskifterenheder, kondensator og en operationsforstærker. Kondensator er hjertet i prøve- og holdekredsløbet, fordi det er den, der holder det samplede indgangssignal og leverer det ved output i henhold til kommandoindgangen. Dette kredsløb bruges hovedsagelig i analoge til digitale konvertere til at fjerne visse variationer i indgangssignalet, hvilket kan ødelægge konverteringsprocessen.

Et typisk blokdiagram over prøve- og holdekredsløb er nævnt nedenfor:

Generelt anvendt indgangsspændingssignal er et konstant skiftende analogt signal. Kommandoindgang leveres til at udløse sampling og tilbageholdelse af indgangssignal. Kommandoindgang er intet andet end et tænd / sluk-signal til start / stop-sampling af indgangssignal, det er generelt PWM. Samplings- og tilbageholdelsesprocessen afhænger af kommandoindgangen. Når kontakten er lukket, samples signalet, og når det er åbent, holder kredsløbet udgangssignalet. On / OFF-tilstanden for kontakten styres af kommandoindgang.

Den ideelle indgangs- og udgangsbølgeform for prøve- og holdekredsløbet er angivet nedenfor:

Det kan forstås klart fra ovenstående diagram, at dette kredsløb tager prøver af indgangssignalet i den tid, kommandoindgangen er høj og replikerer den samme prøve ved udgangen. Og når kommandoindgangen er LAV, holder den det sidste spændingsniveau for det samplede signal.

Hvis vi simulerer vores prøve- og holdekredsløb, får vi ovenstående bølgeform. Hele prøven og hold kredsløb simulering video gives i slutningen.

Nødvendigt materiale

• uA741 Op-Amp IC
• 2N4339 N-kanal JFET
• Analog indgang og pulsindgangsgenerator
• Modstand (10k, 10M)
• Diode (1N4007)
• Kondensator (0.1uf - 1nos)

Kredsløbsdiagram

For at levere analogt signal på indgangsterminalen kan du bruge 6-0-6 step-down transformer. Og for at give puls- eller PWM-indgang til transistoren kan du bruge 555 timer IC i astabel tilstand. Vi har også brug for en jævnstrømsforsyning til levering af Vcc til Op-amp IC, som vil være i området fra +5 til + 15V.

Arbejd af prøve- og holdekredsløb

Som du kan i kredsløbsdiagrammet, har vi brugt 2N4339 N-kanal JFET, en op-amp og en kondensator. En kommandoindgang (en PWM-indgang) er forbundet til portterminalen på 2N4339-transistoren. Som du kan i kredsløbsdiagrammet, har vi brugt 2N4339 N-kanal JFET, en op-amp og en kondensator. En kommandoindgang (en PWM-indgang) er forbundet til portterminalen på 2N4339-transistoren. En diode 1N4007 er også forbundet mellem kommandoindgang og 2N4339 N-kanal JFET.

Nu er spørgsmålet, hvorfor dioden er forbundet i omvendt tilstand? Lad mig give dig en kort introduktion om 2N4339. 2N4339 er en N-kanal JFET med lav støj og høj forstærkning. 2N4339 udfører (tændes kun), når gate-til-kilde spænding er i området fra -0,3v til -50v (max). Nu har vi indstillet den indledende spænding for kommandoindgang til -15V og pulsspænding til 15V. Så når kommandoindgangsspændingen er negativ, vil dioden være forspændt fremad, hvilket får transistoren til at tænde og omvendt.

Op-amp 741 bruges her som en spændingsfølger, fordi spændingsfølger generelt har en høj indgangsimpedans og en lav udgangsimpedans. Dette bruges, når indgangssignalet er af lav strøm, da spændingsfølger kan levere tilstrækkelig strøm til næste trin.

Så når kommandoindgangen er HØJ, fungerer transistoren som lukket switch, og i dette øjeblik begynder kondensatoren at oplade til sin maksimale værdi og gemmer prøven af ​​indgangssignalet, når transistoren er i tilstand. Nu når kommandoindgangen er LAV fungerer transistoren som åben kontakt, og kondensatoren vil opleve høj impedans, og på grund af dette kan den ikke aflades og holder opladningen i en bestemt periode. Denne gang er kendt som holdeperiode. Og den tid, hvorunder kredsløbet sampler indgangssignalet, kaldes samplingsperioden.

Nogle anvendelser af prøve- og holdekredsløb

• ADC'er (analog-til-digital konvertering)
• DAC'er (Digital-til-analog konvertering)
• I analog demultiplexing
• I lineære systemer
• I datadistributionssystem
• I digitale voltmetre
• I signalkonstruktionsfiltre