Próbka i przytrzymanie - Sample and hold

Uproszczony schemat obwodu przykładowego i podtrzymującego. AI to wejście analogowe, AO - wyjście analogowe, C - sygnał sterujący.

Przykładowe czasy.

Pobierz próbkę i przytrzymaj.

Układ scalony typu próbkuj i trzymaj ( Tesla MAC198)

W elektronice , o próbki i przytrzymaj (znany również jako próbki i postępuj) obwód jest urządzeniem analogowym , że próbki (zrzuty, trwa) napięcia z ciągle zmieniającym sygnał analogowy i posiada (zamki, zamarza) jego wartość na poziomie stała dla określony minimalny okres. Obwody próbkujące i utrzymujące oraz związane z nimi detektory szczytów to elementarne analogowe urządzenia pamięci . Są one zwykle używane w przetwornikach analogowo-cyfrowych w celu wyeliminowania zmian sygnału wejściowego, które mogą zakłócać proces konwersji. Są również wykorzystywane w muzyce elektronicznej, np. Do nadawania losowej jakości kolejno granym nutom.

Typowy obwód próbkujący i podtrzymujący przechowuje ładunek elektryczny w kondensatorze i zawiera co najmniej jedno urządzenie przełączające, takie jak przełącznik FET (tranzystor polowy) i zwykle jeden wzmacniacz operacyjny . Aby próbkować sygnał wejściowy, przełącznik łączy kondensator z wyjściem wzmacniacza buforowego . Wzmacniacz buforowy ładuje lub rozładowuje kondensator, tak że napięcie na kondensatorze jest praktycznie równe lub proporcjonalne do napięcia wejściowego. W trybie podtrzymania przełącznik odłącza kondensator od bufora. Kondensator jest niezmiennie rozładowywany przez własne prądy upływowe i użyteczne prądy obciążenia, co sprawia, że ​​obwód jest z natury niestabilny , ale utrata napięcia ( spadek napięcia ) w określonym czasie utrzymywania pozostaje w dopuszczalnym marginesie błędu dla wszystkich oprócz najbardziej wymagających zastosowań.

Cel, powód

Obwody próbkowania i utrzymywania są używane w systemach liniowych. W niektórych rodzajach przetworników analogowo-cyfrowych wejście jest porównywane z napięciem generowanym wewnętrznie z przetwornika cyfrowo -analogowego (DAC). Obwód próbuje serii wartości i zatrzymuje konwersję, gdy napięcia są równe, z pewnym określonym marginesem błędu. Gdyby wartość wejściowa mogła ulec zmianie podczas tego procesu porównania, wynikowa konwersja byłaby niedokładna i prawdopodobnie niezwiązana z prawdziwą wartością wejściową. Takie kolejne przetworniki aproksymacyjne często zawierają wewnętrzne obwody próbkowania i podtrzymania. Ponadto obwody próbkowania i utrzymywania są często używane, gdy trzeba mierzyć wiele próbek w tym samym czasie. Każda wartość jest próbkowana i przechowywana przy użyciu wspólnego zegara próbkowania.

Dla praktycznie wszystkie handlowe ciekłokrystalicznych aktywnej matrycy wyświetlaczy na podstawie TN, IPS lub VA elektrooptycznym komórek LC (bez bistabilnym zjawiska), każdy piksel reprezentuje mały kondensator, który należy okresowo wprowadza się do poziomu odpowiadającego szarości wartością (kontrast) wymagany dla elementu obrazu. Aby utrzymać poziom podczas cyklu skanowania (okres ramki), dodatkowy kondensator elektryczny jest dołączany równolegle do każdego piksela LC, aby lepiej utrzymywać napięcie. Cienkowarstwowy przełącznik FET jest skierowana do wyboru konkretnego LC piksel i pobierać informacje obrazu dla niego. W przeciwieństwie do S / H w ogólnej elektronice, nie ma wyjściowego wzmacniacza operacyjnego ani sygnału elektrycznego AO. Zamiast tego ładunek na kondensatorach podtrzymujących kontroluje odkształcenie cząsteczek LC, a tym samym efekt optyczny jako jego wyjście. Wynalezienie tej koncepcji i jej wdrożenie w technologii cienkowarstwowej zostało uhonorowane Medalem IEEE Jun-ichi Nishizawa .

Próbka i szablon trzymaj na syntezatorze Korg ARP Odyssey .

Podczas cyklu skanowania obraz nie podąża za sygnałem wejściowym. Nie pozwala to na odświeżenie oka i może prowadzić do rozmycia podczas sekwencji ruchu, również przejście między klatkami jest widoczne, ponieważ podświetlenie jest stale podświetlane, co zwiększa rozmycie obrazu w ruchu .

Obwody próbkowania i utrzymywania są również często spotykane w syntezatorach , jako moduł dyskretny lub jako integralny komponent. Służą do okresowego pobierania próbek przychodzącego sygnału, zwykle jako źródło modulacji dla innych komponentów syntezatora. Gdy obwód próbkujący i podtrzymujący jest podłączony do generatora szumu białego, wynikiem jest sekwencja losowych wartości, które - w zależności od amplitudy modulacji - mogą być wykorzystane do zapewnienia subtelnych zmian sygnału lub dziko zmieniających się losowych tonów.

Realizacja

Aby napięcie wejściowe było możliwie stabilne, konieczne jest, aby kondensator miał bardzo mały upływ i nie był obciążony w znacznym stopniu, co wymaga bardzo wysokiej impedancji wejściowej .

Zobacz też

• Sygnał analogowy do dyskretnego przetwornika interwałowego

Uwagi

Bibliografia

• Paul Horowitz, Winfield Hill (2001 ed.). Sztuka elektroniki . Cambridge University Press. ISBN   0-521-37095-7 .
• Alan P. Kefauver, David Patschke (2007). Podstawy dźwięku cyfrowego . AR Editions, Inc. ISBN   0-89579-611-2 .
• Analog Devices 21-stronicowy samouczek „Wzmacniacze próbkowania i wstrzymywania” http://www.analog.com/static/imported-files/tutorials/MT-090.pdf
• Ndjountche, Tertulien (2011). Analogowe układy scalone CMOS: szybka i energooszczędna konstrukcja . Boca Raton, FL, USA: CRC Press. p. 925. ISBN   978-1-4398-5491-4 .
• Zastosowania Monolithic Sample and Hold Amplifiers-Intersil