การออกแบบวงจรของตัวอย่างและวงจรพักโดยใช้ Op-Amp

ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์วงจรตัวอย่างและค้าง (S&H) เป็นอุปกรณ์อะนาล็อกที่ใช้ในการรับแรงดันไฟฟ้าของสัญญาณแอนะล็อกที่เปลี่ยนแปลงตลอดเวลาและล็อคค่าไว้ที่ระดับคงที่เป็นระยะเวลาน้อยที่สุด วงจรเหล่านี้เป็นอุปกรณ์หน่วยความจำพื้นฐานแบบอะนาล็อก โดยปกติจะใช้ใน ADC (ตัวแปลงอนาล็อกเป็นดิจิตอล) เพื่อกำจัดความแตกต่างของสัญญาณอินพุตที่อาจทำให้กระบวนการเปลี่ยนแปลงเสียหาย วงจรทั่วไปของตัวอย่างและเก็บประจุไฟฟ้าไว้ในตัวเก็บประจุและมีอุปกรณ์สวิตชิ่งอย่างน้อยหนึ่งตัวเช่น a ทรานซิสเตอร์สนามผล สลับและมักจะเป็นหนึ่ง op-amp (เครื่องขยายเสียงที่ใช้งานได้) .

ในการสุ่มตัวอย่างสัญญาณ i / p สวิตช์จะรวมตัวเก็บประจุเข้ากับ o / p ของเครื่องขยายเสียงบัฟเฟอร์ นี้ เครื่องขยายเสียงขยาย ตัวเก็บประจุเพื่อให้แรงดันไฟฟ้าทั่วตัวเก็บประจุเกือบเท่ากันหรือเป็นสัดส่วนกับแรงดันไฟฟ้าอินพุต ในรูปแบบการระงับสวิตช์จะแยกตัวเก็บประจุออกจากบัฟเฟอร์ ตัวเก็บประจุจะถูกปล่อยออกมาเสมอโดยกระแสไหลออกและกระแสโหลดที่เป็นประโยชน์ซึ่งทำให้วงจรไม่เสถียรเป็นหลัก แต่แรงดันไฟฟ้าที่ลดลงในช่วงเวลาพักที่เฉพาะเจาะจงจะยังคงอยู่ภายในระยะข้อผิดพลาดที่เหมาะสม

Sample and Hold Circuit คืออะไร?

วงจรตัวอย่างและถือคือ วงจรอิเล็กทรอนิกส์ ซึ่งทำให้ตัวอย่างของแรงดันไฟฟ้าที่กำหนดให้เป็นข้อมูลและจากจุดนั้นเป็นต้นไปมันจะเก็บตัวอย่างเหล่านี้เป็นเวลาบวก เวลาที่วงจรตัวอย่างและวงจรยึดสร้างตัวอย่างของสัญญาณ i / p เรียกว่าเวลาสุ่มตัวอย่าง ในทำนองเดียวกันความยาวของวงจรท่ามกลางที่เก็บค่าตัวอย่างเรียกว่าเวลาถือครอง

ตัวอย่างและวงจรพัก

โดยทั่วไปเวลาในการสุ่มตัวอย่างจะอยู่ระหว่าง 1µs-14 µs ในขณะที่เวลาในการถือครองสามารถคาดหวังค่าใดก็ได้ตามความจำเป็นในแอปพลิเคชัน จะไม่ผิดที่จะระบุว่าตัวเก็บประจุเป็นแกนกลางของวงจรตัวอย่างและยึด นี่เป็นเพราะตัวเก็บประจุที่แสดงอยู่ในนั้นชาร์จถึงค่าสูงสุดเมื่อสวิตช์เปิดอยู่นั่นคือระหว่างการสุ่มตัวอย่างและเก็บแรงดันไฟฟ้าที่ตรวจสอบไว้เมื่อสวิตช์ปิดอยู่

ตัวอย่างและแผนภาพวงจร

แผนภาพวงจรด้านล่างแสดงตัวอย่างและวงจรค้างด้วยความช่วยเหลือของ Op-Amp เป็นธรรมดาจากแผนภาพวงจรที่มีการเชื่อมต่อ op-amps สองตัวผ่านสวิตช์ เมื่อสวิตช์ถูกล็อควิธีการสุ่มตัวอย่างจะเข้ามาในภาพและเมื่อสวิตช์ถูกปลดล็อคผลการจับจะอยู่ที่นั่น ตัวเก็บประจุที่เชื่อมโยงกับ op-amp ตัวที่สองนั้นไม่มีอะไรนอกจากตัวเก็บประจุแบบถือ

ตัวอย่างและวงจรพัก

ด้วยการใช้ตัวอย่างนี้และวงจรค้างไว้เราจะได้ตัวอย่างของสัญญาณแอนะล็อกตามด้วยตัวเก็บประจุ มันเก็บตัวอย่างเหล่านี้ในช่วงเวลาหนึ่ง ด้วยเหตุนี้สัญญาณที่เสถียรจึงถูกสร้างขึ้นซึ่งสามารถเปลี่ยนเป็นสัญญาณดิจิทัลได้ด้วยความช่วยเหลือของ ADC (ตัวแปลงอนาล็อกเป็นดิจิตอล) .

ตัวอย่างและถือวงจรทำงาน

การทำงานของวงจรนี้สามารถเข้าใจได้โดยใช้ส่วนประกอบที่ทำงาน ส่วนประกอบหลักในการสร้างตัวอย่างและวงจรยึด ได้แก่ MOSFET ประเภท N-channel Enhancement ตัวเก็บประจุและแอมพลิฟายเออร์ที่มีความแม่นยำสูง

ในฐานะที่เป็นองค์ประกอบสวิตชิ่งจะใช้ N-channel Enhancement MOSFET แรงดันไฟฟ้าอินพุตจะได้รับผ่านทางเทอร์มินัลท่อระบายน้ำและแรงดันไฟฟ้าควบคุมจะได้รับผ่านขั้วประตู เมื่อใช้พัลส์ + ve ของแรงดันไฟฟ้าควบคุม MOSFET จะเปิดใช้งานสถานะ และทำหน้าที่เป็นสวิตช์ปิด ในทางตรงกันข้ามเมื่อแรงดันไฟฟ้าควบคุมไม่มีอะไร MOSFET จะถูกปิดใช้งานและทำงานเป็นสวิตช์เปิด

ตัวอย่างและ Hold Circuit โดยใช้ Op-Amp

เมื่อ MOSFET ทำงานเป็นสวิตช์ปิดสัญญาณแอนะล็อกที่ส่งผ่านขั้วท่อระบายน้ำจะถูกป้อนไปยังตัวเก็บประจุ จากนั้นตัวเก็บประจุจะชาร์จจนถึงค่าสูงสุด เมื่อปล่อยสวิตช์แล้วตัวเก็บประจุจะหยุดการชาร์จ เนื่องจากมีการเชื่อมต่อ op-amp ความต้านทานสูงที่ปลายวงจรตัวเก็บประจุจะรับรู้อิมพีแดนซ์สูงเนื่องจากไม่สามารถคายประจุได้

สิ่งนี้นำไปสู่การกักเก็บประจุโดยตัวเก็บประจุตามระยะเวลาที่แน่นอน ซึ่งสามารถเรียกได้ว่าเป็นระยะเวลาการถือครอง และเวลาที่สร้างตัวอย่างของแรงดันไฟฟ้า i / p ถูกตั้งชื่อว่าระยะเวลาการสุ่มตัวอย่าง o / p ประมวลผลโดย op-amp ตลอดระยะเวลาการถือครอง ดังนั้นระยะเวลาการถือครองจึงมีผลต่อ Op-Amps

รูปคลื่นอินพุตและเอาต์พุต

รูปคลื่นของวงจรตัวอย่างและวงจรตามที่อธิบายไว้ในแผนภาพต่อไปนี้ เห็นได้ชัดจากรูปคลื่นของวงจรว่าในช่วง ON แรงดันไฟฟ้าที่ o / p จะเป็นเท่าใด ตลอดช่วงเวลาปิดแรงดันไฟฟ้าที่มีอยู่ที่ o / p ของ op-amp

รูปคลื่นอินพุตและเอาต์พุต

ตัวอย่างและการใช้งานวงจร

การใช้งานตัวอย่างและวงจรยึดมีดังต่อไปนี้

• สุ่มตัวอย่างออสซิลโลสโคป
• ระบบกระจายข้อมูล
• โวลต์มิเตอร์แบบดิจิตอล
• การประมวลผลสัญญาณอนาล็อก
• ตัวกรองสัญญาณโครงสร้าง
• ระบบแปลงข้อมูล

ดังนั้นนี่คือทั้งหมดที่เกี่ยวกับตัวอย่างและวงจรถือ พูดง่ายๆก็คือวงจรนี้สร้างตัวอย่างของสัญญาณ i / p แบบอะนาล็อกและเก็บค่าตัวอย่างล่าสุดสำหรับเวลาที่แน่นอนและทำซ้ำที่ o / p เราหวังว่าคุณจะเข้าใจแนวคิดนี้ดีขึ้น นอกจากนี้ข้อสงสัยใด ๆ เกี่ยวกับแนวคิดนี้หรือการดำเนินโครงการไฟฟ้าใด ๆ โปรดให้ข้อเสนอแนะของคุณโดยการแสดงความคิดเห็นในส่วนความคิดเห็นด้านล่าง นี่คือคำถามสำหรับคุณอะไรคือหน้าที่ของวงจรตัวอย่างและวงจร?