Образец и удержание - Sample and hold
В электронике , A выборки и хранения (также известный как образец и последующих) схема представляет собой аналоговое устройство , что образцы (захватывает, берет) напряжение из непрерывно изменяющегося аналогового сигнала и держит (замки, замерзает) его значение на уровне постоянной для указанный минимальный период времени. Схемы выборки и хранения и связанные с ними пиковые детекторы являются простейшими аналоговыми запоминающими устройствами. Обычно они используются в аналого-цифровых преобразователях, чтобы исключить вариации входного сигнала, которые могут нарушить процесс преобразования. Они также используются в электронной музыке, например, для придания случайного качества последовательно играемым нотам.
Типичная схема выборки и хранения хранит электрический заряд в конденсаторе и содержит по меньшей мере одно переключающее устройство, такое как переключатель на полевом транзисторе (FET) и обычно один операционный усилитель . Для дискретизации входного сигнала переключатель подключает конденсатор к выходу буферного усилителя . Буферный усилитель заряжает или разряжает конденсатор, так что напряжение на конденсаторе практически равно или пропорционально входному напряжению. В режиме удержания переключатель отключает конденсатор от буфера. Конденсатор неизменно разряжается собственными токами утечки и токами полезной нагрузки, что делает схему неустойчивой по своей природе , но потеря напряжения ( падение напряжения ) в течение заданного времени удержания остается в пределах допустимой погрешности для всех приложений, кроме самых требовательных.
Цель
В линейных системах используются схемы выборки и хранения. В некоторых типах аналого-цифровых преобразователей входной сигнал сравнивается с напряжением, генерируемым внутри цифро-аналоговым преобразователем (ЦАП). Схема пробует серию значений и прекращает преобразование, как только напряжения становятся равными в пределах некоторой определенной погрешности. Если входное значение было разрешено изменяться во время этого процесса сравнения, результирующее преобразование было бы неточным и, возможно, не было бы связано с истинным входным значением. Такие преобразователи последовательного приближения часто содержат внутреннюю схему выборки и хранения. Кроме того, схемы выборки и хранения часто используются, когда необходимо одновременно измерить несколько выборок. Каждое значение дискретизируется и сохраняется с использованием общей тактовой частоты дискретизации.
Практически для всех коммерческих жидкокристаллических дисплеев с активной матрицей на основе электрооптических ЖК-ячеек TN, IPS или VA (за исключением бистабильных явлений) каждый пиксель представляет собой небольшой конденсатор, который необходимо периодически заряжать до уровня, соответствующего значению шкалы серого. (контраст) желаемый для элемента изображения. Чтобы поддерживать уровень во время цикла сканирования (периода кадра), дополнительный электрический конденсатор присоединяется параллельно к каждому ЖК-пикселю, чтобы лучше удерживать напряжение. Переключатель на полевых транзисторах тонкопленочный адресована выбрать конкретный LC пиксель и зарядить информацию об изображении для него. В отличие от S / H в общей электронике, здесь нет выходного операционного усилителя и электрического сигнала AO. Вместо этого заряд запоминающих конденсаторов управляет деформацией молекул ЖК и, следовательно, оптическим эффектом на выходе. Изобретение этой концепции и ее реализация в тонкопленочной технологии были отмечены медалью IEEE Jun-ichi Nishizawa Medal .
Во время цикла сканирования изображение не соответствует входному сигналу. Это не позволяет глазу обновляться и может привести к размытию во время последовательностей движения, а также виден переход между кадрами, потому что фоновая подсветка постоянно светится, добавляя к отображению размытости движения .
Цепи выборки и хранения также часто встречаются в синтезаторах в виде дискретных модулей или интегральных компонентов. Они используются для периодической выборки входящего сигнала, обычно в качестве источника модуляции для других компонентов синтезатора. Когда схема выборки и удержания подключена к генератору белого шума, результатом является последовательность случайных значений, которые - в зависимости от амплитуды модуляции - могут использоваться для обеспечения тонких вариаций сигнала или сильно меняющихся случайных тонов.
Выполнение
Чтобы входное напряжение оставалось как можно более стабильным, важно, чтобы конденсатор имел очень низкую утечку и чтобы он не подвергался какой-либо значительной нагрузке, которая требует очень высокого входного импеданса .
Смотрите также
Заметки
Рекомендации
- Пол Горовиц, Уинфилд Хилл (изд. 2001 г.). Искусство электроники . Издательство Кембриджского университета. ISBN 0-521-37095-7 .
- Алан П. Кефовер, Дэвид Патчке (2007). Основы цифрового звука . AR Editions, Inc. ISBN 0-89579-611-2 .
- Analog Devices 21-страничное учебное пособие «Усилители выборки и хранения» http://www.analog.com/static/imported-files/tutorials/MT-090.pdf
- Ndjountche, Tertulien (2011). Аналоговые интегральные схемы CMOS: высокоскоростная и энергоэффективная конструкция . Бока-Ратон, Флорида, США: CRC Press. п. 925. ISBN 978-1-4398-5491-4 .
- Применение монолитных усилителей образца и удержания-Intersil