深度剖析采樣保持電路

采樣保持電路從模擬輸入信號中獲取樣本并保持特定時間段，然后輸出輸入信號的采樣部分。該電路僅對幾微秒的輸入信號進行采樣。

采樣保持電路由開關器件、電容器和運算放大器組成。電容器是采樣保持電路的核心，因為它是保存采樣輸入信號并根據命令輸入在輸出端提供信號的人。該電路主要用于模數轉換器，以消除輸入信號中的某些變化，這可能會破壞轉換過程。

下面提到了采樣和保持電路的典型框圖：

一般應用的輸入電壓信號是連續變化的模擬信號。提供命令輸入以觸發輸入信號的采樣和保持。命令輸入只不過是開始/停止輸入信號采樣的開/關信號，它通常是PWM。采樣和保持過程取決于命令輸入。當開關閉合時，對信號進行采樣，當開路時，電路保持輸出信號。開關的開/關條件由命令輸入控制。

采樣保持電路的理想輸入和輸出波形如下：

從上圖中可以清楚地理解，該電路在命令輸入為高電平時采集輸入信號的樣本，并在輸出端復制相同的樣本。當命令輸入為低電平時，它保持采樣信號的最后一個電壓電平。

如果我們模擬采樣并保持電路，我們將得到上述波形。最后給出了完整的采樣和保持電路仿真視頻。

所需材料

uA741 運算放大器集成電路

2N4339 N 溝道 JFET

模擬輸入和脈沖輸入發生器

電阻器 （10k， 10M）

二極管 （1N4007）

電容器 （0.1uf - 1nos）

電路圖

為了在輸入端提供模擬信號，您可以使用6-0-6降壓變壓器。而且，為了向晶體管提供脈沖或PWM輸入，您可以在非穩定模式下使用555定時器IC。我們還需要一個直流電源，用于為運算放大器IC提供Vcc，電壓范圍為+5至+15V。

采樣和保持電路的工作原理

如電路圖中所示，我們使用了2N4339 N溝道JFET、運算放大器和電容器。命令輸入（PWM輸入）連接到2N4339晶體管的柵極端子。如電路圖中所示，我們使用了2N4339 N溝道JFET、運算放大器和電容器。命令輸入（PWM輸入）連接到2N4339晶體管的柵極端子。二極管 1N4007 也連接在命令輸入和 2N4339 N 溝道 JFET 之間。

現在，問題是為什么二極管在反向條件下連接？讓我向您簡要介紹一下2N4339。2N4339是一款具有低噪聲和高增益的N溝道JFET。2N4339僅在柵源電壓在-0.3V至-50V（最大值）范圍內時導通（導通）?，F在，我們將命令輸入的初始電壓設置為-15V，脈沖電壓設置為15V。因此，只要命令輸入電壓為負，二極管就會正向偏置，從而導致晶體管導通，反之亦然。

運算放大器741在這里用作電壓跟隨器，因為電壓跟隨器通常具有高輸入阻抗和低輸出阻抗。當輸入信號為低電流時，使用此方法，因為電壓跟隨器可以為下一級提供足夠的電流。

因此，每當命令輸入為高電平時，晶體管作為閉合開關工作，此時電容器開始充電至其峰值，并存儲晶體管處于導通狀態的輸入信號樣本?，F在，當命令輸入為低電平時，晶體管作為開路開關工作，電容器將經歷高阻抗，因此它無法放電并保持電荷特定時間。這段時間稱為持有期。并且，電路對輸入信號進行采樣的時間稱為采樣周期。

采樣保持電路的一些應用

模數轉換 （模數轉換）

DAC（數模轉換）

在模擬解復用中

在線性系統中

在數據分發系統中

在數字電壓表中

在信號結構濾波器中