Trong điện tử, mạch lấy mẫu và giữ (S&H) là một thiết bị tương tự được sử dụng để lấy điện áp của tín hiệu tương tự thay đổi liên tục và khóa giá trị của nó ở mức ổn định trong một khoảng thời gian ngắn nhất cụ thể. Các mạch này là các thiết bị nhớ tương tự cơ bản. Chúng thường được sử dụng trong ADC (bộ chuyển đổi tương tự sang số) để loại bỏ sự khác biệt trong tín hiệu đầu vào có thể làm hỏng quá trình thay đổi. Một mạch điển hình của mẫu và giữ lưu trữ điện tích trong tụ điện và chứa ít nhất một thiết bị chuyển mạch như bóng bán dẫn hiệu ứng trường chuyển đổi và thường là một op-amp (bộ khuếch đại hoạt động) .
Để lấy mẫu tín hiệu i / p, công tắc kết hợp tụ điện với o / p của bộ khuếch đại đệm. Điều này bộ khuếch đại khuếch đại tụ điện sao cho điện áp trên tụ điện gần như bằng hoặc tỷ lệ với điện áp đầu vào. Ở dạng giữ, công tắc tách tụ điện khỏi bộ đệm. Tụ điện luôn được phóng điện bởi dòng chảy ra của chính nó và dòng tải hữu ích, điều này làm cho mạch về cơ bản không ổn định, nhưng sự sụt giảm điện áp trong một thời gian giữ cụ thể vẫn nằm trong một biên độ lỗi phù hợp.
Mạch mẫu và mạch giữ là gì?
Mạch mẫu & giữ là một mạch điện tử làm cho các ví dụ về điện áp được cung cấp cho nó dưới dạng thông tin, và từ thời điểm đó trở đi, nó giữ các mẫu này trong thời gian dương. Thời gian giữa mẫu và mạch giữ tạo ra mẫu tín hiệu i / p được gọi là thời gian lấy mẫu. Tương ứng, độ dài thời gian của mạch mà nó giữ giá trị được lấy mẫu được gọi là thời gian giữ.
Mạch mẫu và giữ
Nói chung, thời gian lấy mẫu là từ 1µs-14 µs trong khi thời gian giữ có thể mong đợi bất kỳ giá trị nào cần thiết trong ứng dụng. Sẽ không sai khi nói rằng tụ điện là lõi của mẫu và mạch giữ. Điều này là do tụ điện có trong nó tích điện đến giá trị đỉnh khi công tắc được mở, tức là trong quá trình lấy mẫu và giữ điện áp được kiểm tra khi công tắc đóng.
Sơ đồ mạch mẫu và giữ
Sơ đồ mạch dưới đây cho thấy mẫu và mạch giữ với sự trợ giúp của Op-Amp. Rõ ràng là từ sơ đồ mạch mà hai op-amps được liên kết thông qua một công tắc. Khi công tắc bị khóa, phương pháp lấy mẫu sẽ xuất hiện trong hình ảnh và khi công tắc được mở khóa, kết quả giữ sẽ ở đó. Tụ điện liên minh với op-amp thứ hai không có gì khác ngoài một tụ điện giữ.
Mạch mẫu và giữ
Bằng cách sử dụng mẫu và mạch giữ này, chúng ta có thể nhận được các mẫu của tín hiệu tương tự, tiếp theo là một tụ điện. Nó giữ các mẫu này trong một thời gian cụ thể. Kết quả là, một tín hiệu ổn định được tạo ra, tín hiệu này có thể được thay đổi thành tín hiệu kỹ thuật số với sự trợ giúp của ADC (bộ chuyển đổi tương tự sang kỹ thuật số) .
Mạch mẫu và giữ hoạt động
Hoạt động của mạch này có thể hiểu một cách đơn giản là sử dụng các linh kiện của nó hoạt động. Các thành phần chính để tạo mẫu và mạch giữ bao gồm MOSFET loại Nâng cao kênh N, tụ điện và bộ khuếch đại hoạt động có độ chính xác cao.
Là một phần tử chuyển mạch, MOSFET Nâng cao kênh N được sử dụng. Điện áp đầu vào được cung cấp thông qua thiết bị đầu cuối cống của nó và điện áp điều khiển cũng được cấp qua thiết bị đầu cuối cổng của nó. Khi xung + ve của điện áp điều khiển được áp dụng, MOSFET sẽ được kích hoạt trạng thái. Và nó hoạt động như một công tắc đóng. Ngược lại, khi điện áp điều khiển không có gì thì MOSFET sẽ ở trạng thái ngừng hoạt động và hoạt động như một công tắc mở.
Mạch Mẫu và Giữ bằng Op-Amp
Khi MOSFET hoạt động như một công tắc đóng, tín hiệu tương tự được cung cấp cho nó thông qua cực xả sẽ được đưa đến tụ điện. Sau đó tụ điện sẽ sạc đến giá trị cực đại của nó. Khi công tắc được nhả ra, thì tụ điện sẽ ngừng sạc. Do op-amp trở kháng cao được kết nối ở cuối mạch, tụ điện sẽ biết trở kháng cao do đó nó không thể được phóng điện
Điều này hướng đến việc giữ điện tích của tụ điện trong một khoảng thời gian chính xác. Đây có thể được gọi là thời gian nắm giữ. Và thời gian mà các mẫu điện áp i / p được tạo ra được đặt tên là chu kỳ lấy mẫu. O / p được op-amp xử lý trong suốt thời gian nắm giữ. Vì vậy, thời gian nắm giữ có ý nghĩa đối với Op-Amps.
Dạng sóng đầu vào và đầu ra
Các dạng sóng của mẫu và mạch giữ như được giải thích trong sơ đồ sau. Rõ ràng từ dạng sóng của mạch, rằng trong khoảng thời gian BẬT, điện áp ở mức o / p sẽ như thế nào. Trong suốt thời gian TẮT, điện áp tồn tại ở o / p của op-amp.
Dạng sóng đầu vào và đầu ra
Ứng dụng mạch mẫu và giữ
Các ứng dụng của mạch mẫu và mạch giữ bao gồm những điều sau
- Máy hiện sóng lấy mẫu
- Hệ thống phân phối dữ liệu
- Vôn kế kỹ thuật số
- Xử lý tín hiệu tương tự
- Bộ lọc xây dựng tín hiệu
- Hệ thống chuyển đổi dữ liệu
Vì vậy, đây là tất cả về mẫu và mạch giữ. Nói một cách dễ hiểu, mạch này tạo ra các mẫu của tín hiệu i / p tương tự và giữ các giá trị được lấy mẫu gần đây nhất cho thời gian chính xác và sao chép nó ở mức o / p. Chúng tôi hy vọng rằng bạn đã hiểu rõ hơn về khái niệm này. Hơn nữa, mọi thắc mắc liên quan đến khái niệm này hoặc thực hiện bất kỳ dự án điện nào, vui lòng phản hồi bằng cách bình luận trong phần bình luận bên dưới. Đây là một câu hỏi cho bạn, chức năng của mẫu và giữ mạch là gì?
