Circuit d'échantillonnage et de maintien

Le circuit d' échantillonnage et de maintien prend des échantillons du signal d'entrée analogique et les maintient pendant une période de temps particulière, puis délivre la partie échantillonnée du signal d'entrée. Ce circuit n'est utile que pour échantillonner quelques microsecondes de signal d'entrée.

Un circuit d'échantillonnage et de maintien se compose de dispositifs de commutation, d'un condensateur et d'un amplificateur opérationnel. Le condensateur est le cœur du circuit d'échantillonnage et de maintien car c'est lui qui retient le signal d'entrée échantillonné et le fournit en sortie en fonction de l'entrée de commande. Ce circuit est principalement utilisé dans les convertisseurs analogique-numérique pour supprimer certaines variations du signal d'entrée, ce qui peut corrompre le processus de conversion.

Un schéma de principe typique du circuit d'échantillonnage et de maintien est mentionné ci-dessous:

Le signal de tension d'entrée généralement appliqué est un signal analogique en constante évolution. Une entrée de commande est fournie pour déclencher l'échantillonnage et le maintien du signal d'entrée. L'entrée de commande n'est rien d'autre qu'un signal marche / arrêt pour démarrer / arrêter l'échantillonnage du signal d'entrée, il s'agit généralement de PWM. Le processus d'échantillonnage et de maintien dépend de l'entrée de commande. Lorsque l'interrupteur est fermé, le signal est échantillonné et lorsqu'il est ouvert, le circuit maintient le signal de sortie. La condition marche / arrêt du commutateur est contrôlée par l'entrée de commande.

La forme d'onde idéale d' entrée et de sortie du circuit d'échantillonnage et de maintien est donnée ci-dessous:

Il peut être clairement compris à partir du schéma ci-dessus que ce circuit prend des échantillons de signal d'entrée pendant que l'entrée de commande est haute et reproduit le même échantillon à la sortie. Et lorsque l'entrée de commande est FAIBLE, elle conserve le dernier niveau de tension du signal échantillonné.

Si nous simulons notre circuit d'échantillonnage et de maintien, nous obtiendrons la forme d'onde ci-dessus. La vidéo complète de simulation de circuit d'échantillonnage et de maintien est donnée à la fin.

Matériel requis

• Circuit intégré d'amplification opérationnelle uA741
• JFET à canal N 2N4339
• Générateur d'entrée analogique et d'entrée d'impulsion
• Résistance (10k, 10M)
• Diode (1N4007)
• Condensateur (0.1uf - 1nos)

Schéma

Pour fournir un signal analogique à la borne d'entrée, vous pouvez utiliser un transformateur abaisseur 6-0-6. Et, pour donner une impulsion ou une entrée PWM au transistor, vous pouvez utiliser un circuit intégré de minuterie 555 en mode astable. Nous avons également besoin d'une alimentation CC pour fournir le Vcc au circuit intégré de l'amplificateur opérationnel, qui sera dans la plage de +5 à + 15V.

Fonctionnement du circuit d'échantillonnage et de maintien

Comme vous pouvez dans le schéma de circuit, nous avons utilisé le JFET à canal N 2N4339, un ampli-op et un condensateur. Une entrée de commande (une entrée PWM) est connectée à la borne Gate du transistor 2N4339. Comme vous pouvez dans le schéma de circuit, nous avons utilisé le JFET à canal N 2N4339, un ampli-op et un condensateur. Une entrée de commande (une entrée PWM) est connectée à la borne Gate du transistor 2N4339. Une diode 1N4007 est également connectée entre l'entrée de commande et le JFET à canal N 2N4339.

Maintenant, la question est de savoir pourquoi la diode est connectée en état inverse? Permettez-moi de vous présenter brièvement 2N4339. Le 2N4339 est un JFET à canal N avec un faible bruit et un gain élevé. 2N4339 ne conduit (s'allume) que lorsque la tension grille-source est comprise entre -0,3 V et -50 V (max). Maintenant, nous avons réglé la tension initiale de l'entrée de commande à -15V et la tension pulsée à 15V. Ainsi, chaque fois que la tension d'entrée de commande est négative, la diode sera polarisée en direct, ce qui entraînera la mise sous tension du transistor et vice versa.

L'ampli-op 741 est utilisé ici comme suiveur de tension, car le suiveur de tension a généralement une impédance d'entrée élevée et une impédance de sortie faible. Ceci est utilisé lorsque le signal d'entrée est de faible courant car le suiveur de tension peut fournir un courant suffisant à l'étage suivant.

Ainsi, chaque fois que l'entrée de commande est HIGH, le transistor fonctionne comme un interrupteur fermé et à ce moment, le condensateur commence à se charger à sa valeur de crête et stocke l'échantillon du signal d'entrée pendant que le transistor est à l'état passant. Maintenant, lorsque l'entrée de commande est FAIBLE, le transistor fonctionne comme un interrupteur ouvert et le condensateur subira une impédance élevée et à cause de cela, il ne peut pas se décharger et maintient la charge pendant une période de temps particulière. Cette heure est connue sous le nom de période de détention. Et le temps pendant lequel le circuit échantillonne le signal d'entrée est appelé période d'échantillonnage.

Quelques applications du circuit d'échantillonnage et de maintien

• ADC (conversion analogique-numérique)
• CNA (conversion numérique-analogique)
• En démultiplexage analogique
• Dans les systèmes linéaires
• Dans le système de distribution de données
• Dans les voltmètres numériques
• Dans les filtres de construction de signaux