Вземете проба и задръжте верига

Схемата за вземане на проби и задържане взема проби от аналоговия входен сигнал и ги задържа за определен период от време и след това извежда дискретизираната част от входния сигнал. Тази схема е полезна само за вземане на проби от няколко микросекунди входен сигнал.

Схемата за вземане на проби и задържане се състои от превключващи устройства, кондензатор и операционен усилвател. Кондензаторът е сърцето на схемата за вземане на проби и задържане, тъй като той е този, който задържа извадковия входен сигнал и го предоставя на изхода според командния вход. Тази схема се използва най-вече в аналогово-цифрови преобразуватели за премахване на определени вариации на входния сигнал, които могат да повредят процеса на преобразуване.

Типична блок-схема на проба и задържане е посочена по-долу:

Обикновено приложен сигнал за входно напрежение е непрекъснато променящ се аналогов сигнал. Предоставя се команден вход за задействане на вземането на проби и задържане на входния сигнал. Командният вход не е нищо друго освен сигнал за включване / изключване за стартиране / спиране на вземането на проби от входния сигнал, обикновено е ШИМ. Процесът на вземане на проби и задържане зависи от входа на командата. Когато ключът е затворен, сигналът се взема проба и когато е отворен, веригата задържа изходния сигнал. Състоянието за включване / изключване на превключвателя се контролира от командния вход.

Идеалната входна и изходна форма на вълната на пробата и задържащата верига е дадена по-долу:

От горната диаграма може да се разбере ясно, че тази схема взема проби от входния сигнал за времето, когато командният вход е висок и възпроизвежда същата проба на изхода. И когато командният вход е LOW, той запазва последното ниво на напрежение на дискретизирания сигнал.

Ако симулираме нашата схема за вземане на проби и задържане, ще получим горната форма на вълната. Пълното видео за симулация на верига за проби и задържане е дадено в края.

Необходим материал

• uA741 Op-Amp IC
• 2N4339 N-канален JFET
• Генератор за аналогов вход и импулсен вход
• Резистор (10k, 10M)
• Диод (1N4007)
• Кондензатор (0.1uf - 1nos)

Електрическа схема

За осигуряване на аналогов сигнал на входния терминал можете да използвате понижаващ трансформатор 6-0-6. И за даване на импулсен или ШИМ вход към транзистора можете да използвате 555 IC таймер в нестабилен режим. Също така се нуждаем от DC захранване за осигуряване на Vcc към Op-amp IC, което ще бъде в диапазона от +5 до + 15V.

Работа на верига за проби и задържане

Както можете в схемата, ние използвахме 2N4339 N-канален JFET, операционен усилвател и кондензатор. Команден вход (PWM вход) е свързан към Gate терминала на транзистора 2N4339. Както можете в схемата, ние използвахме 2N4339 N-канален JFET, операционен усилвател и кондензатор. Команден вход (PWM вход) е свързан към Gate терминала на транзистора 2N4339. Диод 1N4007 също е свързан между командния вход и 2N4339 N-канален JFET.

Сега въпросът е защо диодът е свързан в обратно състояние? Позволете ми да ви дам кратко въведение за 2N4339. 2N4339 е N-канален JFET с ниско ниво на шум и голяма печалба. 2N4339 провежда (ВКЛЮЧВА) само когато напрежението от порта към източника е в диапазона от -0,3v до -50v (макс.). Сега сме задали първоначалното напрежение на командния вход на -15V и импулсно напрежение на 15V. Така че, когато входното напрежение на командата е отрицателно, диодът ще бъде пристрастен напред, което кара транзистора да се включва и обратно.

Op-amp 741 се използва тук като последовател на напрежението, тъй като последователят на напрежението обикновено има висок входен импеданс и нисък импеданс на изхода. Това се използва, когато входният сигнал е с нисък ток, тъй като последователят на напрежението може да подаде достатъчен ток към следващия етап.

Така че, когато командният вход е HIGH, транзисторът работи като затворен превключвател и в този момент кондензаторът започва да се зарежда до своята пикова стойност и съхранява пробата от входния сигнал за времето, когато транзисторът е включен. Сега, когато командният вход е LOW, транзисторът работи като отворен превключвател и кондензаторът ще изпитва висок импеданс и поради това той не може да се разреди и задържа заряда за определен период от време. Този път е известен като Период на задържане. И времето, през което веригата взема проби от входния сигнал, се нарича период на вземане на проби.

Някои приложения на схемата за вземане на проби и задържане

• ADC (аналогово-цифрово преобразуване)
• ЦАП (цифрово-аналогово преобразуване)
• В Analog Demultiplexing
• В линейни системи
• В системата за разпространение на данни
• В цифрови волтметри
• В Сигнални конструктивни филтри