Diseño de circuito de circuito de muestreo y retención utilizando amplificador operacional

Diseño de circuito de circuito de muestreo y retención utilizando amplificador operacional

En electrónica, un circuito de muestreo y retención (S&H) es un dispositivo analógico que se utiliza para tomar el voltaje de una señal analógica que cambia constantemente y bloquea su valor en un nivel estable durante un período mínimo de tiempo en particular. Estos circuitos son los dispositivos de memoria analógicos básicos. Normalmente se utilizan en ADC (convertidores de analógico a digital) para eliminar las diferencias en la señal de entrada que pueden dañar el proceso de cambio. Un circuito típico de muestreo y retención almacena carga eléctrica en un condensador y contiene al menos un dispositivo de conmutación como un Transistor de efecto de campo cambiar y generalmente uno op-amp (amplificador operacional) .

Para muestrear la señal i / p, el interruptor une el capacitor al o / p de un amplificador de búfer. Esta amplificador amplifica el capacitor de modo que el voltaje a través del capacitor sea casi igual, o proporcional al voltaje de entrada. En forma de retención, el interruptor separa el condensador del búfer. El condensador siempre se descarga por sus propias corrientes de salida y corrientes de carga útiles, lo que hace que el circuito sea esencialmente inestable, pero la caída de voltaje en un tiempo de retención particular permanece dentro de un margen de error adecuado.


¿Qué es el circuito de muestreo y retención?

El circuito de muestreo y retención es un circuito electrónico lo que hace que los ejemplos de voltaje que se le dan como información, y desde ese punto en adelante, retiene estas muestras durante el tiempo positivo. El tiempo en medio del cual el circuito de muestreo y retención produce la muestra de la señal i / p se denomina tiempo de muestreo. En consecuencia, la longitud de tiempo del circuito en medio del cual contiene el valor muestreado se denomina tiempo de retención.



Circuito de muestreo y retención

Circuito de muestreo y retención

Generalmente, el tiempo de muestreo está entre 1 µs-14 µs mientras que el tiempo de mantenimiento puede esperar cualquier valor según sea necesario en la aplicación. No será incorrecto afirmar que el condensador es el núcleo del circuito de muestreo y retención. Esto se debe a que el condensador se carga a su valor máximo cuando se abre el interruptor, es decir, durante el muestreo y mantiene el voltaje inspeccionado cuando se cierra el interruptor.

Diagrama de circuito de muestra y retención

El siguiente diagrama de circuito muestra el circuito de muestra y retención con la ayuda de un amplificador operacional. Es evidente en el diagrama del circuito que dos amplificadores operacionales están conectados a través de un interruptor. Cuando el interruptor está bloqueado, el método de muestreo aparecerá en la imagen y cuando el interruptor esté desbloqueado, el resultado de retención estará allí. El condensador asociado al segundo amplificador operacional no es más que un condensador de retención.

Circuito de muestreo y retención

Circuito de muestreo y retención

Al usar este circuito de muestreo y retención, podemos obtener muestras de la señal analógica, seguidas de un condensador. Mantiene estas muestras durante un tiempo determinado. Como resultado de esto, se produce una señal estable que se puede convertir en señal digital con la ayuda de ADC (convertidores analógicos a digitales) .


Funcionamiento del circuito de muestreo y retención

El funcionamiento de este circuito puede entenderse simplemente utilizando el funcionamiento de sus componentes. Los componentes principales para construir el circuito de muestreo y retención incluyen un MOSFET tipo Mejora de canal N, un capacitor y un amplificador operacional de alta precisión.

Como elemento de conmutación, se utiliza el MOSFET de mejora de canal N. El voltaje de entrada se da a través de su terminal de drenaje y el voltaje de control también se da a través de su terminal de puerta. Cuando se aplica el pulso + ve del voltaje de control, el MOSFET será el estado activado. Y funciona como un interruptor cerrado. Por el contrario, cuando el voltaje de control no es nada, el MOSFET se desactivará y funcionará como interruptor abierto.

Circuito de muestreo y retención usando amplificador operacional

Circuito de muestreo y retención usando amplificador operacional

Cuando el MOSFET funciona como un interruptor cerrado, la señal analógica que se le da a través del terminal de drenaje se alimentará al capacitor. Entonces, el condensador se cargará a su valor máximo. Cuando se suelta el interruptor, el condensador deja de cargarse. Debido al amplificador operacional de alta impedancia conectado al final del circuito, el capacitor conocerá una alta impedancia debido a que no se puede descargar.

Esto dirige a que el condensador mantenga la carga durante el tiempo exacto. Esto puede denominarse período de espera. Y el tiempo en el que se producen las muestras de voltaje i / p se denomina período de muestreo. El o / p procesado por op-amp durante el período de espera. Por lo tanto, el período de mantenimiento tiene implicaciones para los amplificadores operacionales.

Formas de onda de entrada y salida

Las formas de onda del circuito de muestreo y retención como se explica en el siguiente diagrama. De la forma de onda del circuito se desprende claramente que durante el período ON cuál será el voltaje en el o / p. Durante el período de APAGADO, el voltaje que existe en el o / p del amplificador operacional.

Formas de onda de entrada y salida

Formas de onda de entrada y salida

Aplicaciones de circuito de muestra y retención

Las aplicaciones del circuito de muestreo y retención incluyen las siguientes

  • Osciloscopios de muestreo
  • Sistema de distribución de datos
  • Voltímetros digitales
  • Procesamiento de señales analógicas
  • Filtros de construcción de señales
  • Sistema de conversión de datos

Por lo tanto, se trata del circuito de muestreo y retención. En términos simples, este circuito produce las muestras de la señal i / p analógica y contiene los valores muestreados más recientes para el tiempo exacto y los replica en el o / p. Esperamos que comprenda mejor este concepto. Además, cualquier consulta con respecto a este concepto o para implementar cualquier proyecto eléctrico, envíe sus comentarios comentando en la sección de comentarios a continuación. Aquí hay una pregunta para usted, ¿cuál es la función del circuito de muestreo y retención?