Устройство выборки и хранения
Устройство выборки и хранения (англ. sample and hold circuit) в электронике — схема, запоминающая напряжение на входе в определённый момент времени. Является компонентом большинства аналого-цифровых преобразователей.
Устройство
Устройство выборки и хранения имеет аналоговый вход, аналоговый выход и управляющий вход управления электронным ключом.
Запоминающим элементом в устройстве выборки и хранения является электрический конденсатор, его принято называть «запоминающим конденсатором». Для его перезаряда конденсатора используется электронный ключ. В качестве электронного ключа обычно используются полевые транзисторы с изолированным затвором.
Для обеспечения высокого входного и низкого выходного сопротивления используются буферные повторители напряжения с высоким входным сопротивлением. Входной буферный повторитель развязывает источник сигнала от запоминающего конденсатора, а выходной буферный усилитель развязывает конденсатор от потребителя сигнала в режиме хранения.
При замыкании ключа конденсатор перезаряжается до нового значения напряжения — напряжения выхода входного повторителя, практически, с точностью до ошибки повторителя, равному входному сигналу, если длительность замкнутого состояния ключа много больше постоянной времени перезаряда конденсатора. Перезаряд происходит с постоянной времени <math>\tau_t</math>:
- <math>\tau_t=(r_o + r_{son}) \cdot C,</math>
- где <math>r_o</math> — выходное сопротивление входного буферного повторителя;
- <math>r_{son}</math> — сопротивление ключа в открытом состоянии;
- <math>C</math> — ёмкость запоминающего конденсатора.
В режиме хранения ключ разомкнут и конденсатор медленно перезаряжается через параллельно включённые сопротивление утечки через диэлектрик конденсатора <math>r_l</math>, сопротивление закрытого ключа <math>r_{soff}</math> и входное сопротивление выходного буферного повторителя <math>r_i</math> с постоянной времени <math>\tau_h</math>:
- <math>\tau_h=(r_l||r_{soff}||r_i) \cdot C,</math>
- где <math>r_l||r_{soff}||r_i = 1/(1/r_l + 1/r_{soff} +1/r_i).</math>
Для быстрого перезаряда конденсатора во время выборки выгодно выбирать ёмкость конденсатора как можно меньше, но, с другой стороны, при маленькой емкости ухудшаются точность устройства в режиме хранения, так как выходной сигнал медленно «сползает». Для устранения этого недостатка прибегают к последовательному включению 2 аналогичных устройства выборки-хранения, в первом из которых применён конденсатор малой ёмости, а во втором — большой[1].
Алгоритм работы
Устройство выборки и хранения может работать в одном из двух режимов, в зависимости от напряжения на управляющем входе[2]:
В режиме слежения выходной сигнал устройства выборки и хранения совпадает со входным. В режиме хранения напряжение на выходе устройства постоянно и равно напряжению на входе устройства в момент его переключения в режим хранения.
Иногда различают устройство выборки и хранения (англ. sample and hold circuit) и устройство слежения и хранения (англ. track and hold circuit). Единственная разница между ними заключается в способе применения: в первом случае ключ замыкается на минимальное время, достаточное для зарядки конденсатора; во втором случае ключ замкнут на протяжении довольно длительного времени[3].
Применение
Для правильной работы большинства схем аналого-цифрового преобразования требуется, особенно это существенно для АЦП с последовательным уравновешиванием, чтобы входное напряжение в течение некоторого времени, называемым (время преобразования) оставалось неизменным. Поскольку входной сигнал в течение времени преобразования может меняться, его фиксируют с помощью устройства выборки-хранения.
Чаще всего устройство выборки и хранения интегрируют в одном кристалле с АЦП, однако существуют и специализированные микросхемы, выполняющие эту функцию.
См. также
Напишите отзыв о статье "Устройство выборки и хранения"
Примечания
- ↑ Гутников В. С. Интегральная электроника в измерительных устройствах / 2-е изд., перераб. и доп.. — Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отделение, 1988. — 304 с.
- ↑ [www.analog.com/static/imported-files/tutorials/MT-090.pdf MT-090: Sample and Hold Amplifiers] на сайте Analog Devices.
- ↑ [www.intersilsemi.com/data/an/an517.pdf Applications of Monolithic Sample-and-Hold Amplifiers].
Ссылки
<imagemap>: неверное или отсутствующее изображение |
Для улучшения этой статьи желательно?:
|
Отрывок, характеризующий Устройство выборки и хранения
Факты говорят очевидно, что ни Наполеон не предвидел опасности в движении на Москву, ни Александр и русские военачальники не думали тогда о заманивании Наполеона, а думали о противном. Завлечение Наполеона в глубь страны произошло не по чьему нибудь плану (никто и не верил в возможность этого), а произошло от сложнейшей игры интриг, целей, желаний людей – участников войны, не угадывавших того, что должно быть, и того, что было единственным спасением России. Все происходит нечаянно. Армии разрезаны при начале кампании. Мы стараемся соединить их с очевидной целью дать сражение и удержать наступление неприятеля, но и этом стремлении к соединению, избегая сражений с сильнейшим неприятелем и невольно отходя под острым углом, мы заводим французов до Смоленска. Но мало того сказать, что мы отходим под острым углом потому, что французы двигаются между обеими армиями, – угол этот делается еще острее, и мы еще дальше уходим потому, что Барклай де Толли, непопулярный немец, ненавистен Багратиону (имеющему стать под его начальство), и Багратион, командуя 2 й армией, старается как можно дольше не присоединяться к Барклаю, чтобы не стать под его команду. Багратион долго не присоединяется (хотя в этом главная цель всех начальствующих лиц) потому, что ему кажется, что он на этом марше ставит в опасность свою армию и что выгоднее всего для него отступить левее и южнее, беспокоя с фланга и тыла неприятеля и комплектуя свою армию в Украине. А кажется, и придумано это им потому, что ему не хочется подчиняться ненавистному и младшему чином немцу Барклаю.Император находится при армии, чтобы воодушевлять ее, а присутствие его и незнание на что решиться, и огромное количество советников и планов уничтожают энергию действий 1 й армии, и армия отступает.
В Дрисском лагере предположено остановиться; но неожиданно Паулучи, метящий в главнокомандующие, своей энергией действует на Александра, и весь план Пфуля бросается, и все дело поручается Барклаю, Но так как Барклай не внушает доверия, власть его ограничивают.
Армии раздроблены, нет единства начальства, Барклай не популярен; но из этой путаницы, раздробления и непопулярности немца главнокомандующего, с одной стороны, вытекает нерешительность и избежание сражения (от которого нельзя бы было удержаться, ежели бы армии были вместе и не Барклай был бы начальником), с другой стороны, – все большее и большее негодование против немцев и возбуждение патриотического духа.
Наконец государь уезжает из армии, и как единственный и удобнейший предлог для его отъезда избирается мысль, что ему надо воодушевить народ в столицах для возбуждения народной войны. И эта поездка государя и Москву утрояет силы русского войска.
Государь отъезжает из армии для того, чтобы не стеснять единство власти главнокомандующего, и надеется, что будут приняты более решительные меры; но положение начальства армий еще более путается и ослабевает. Бенигсен, великий князь и рой генерал адъютантов остаются при армии с тем, чтобы следить за действиями главнокомандующего и возбуждать его к энергии, и Барклай, еще менее чувствуя себя свободным под глазами всех этих глаз государевых, делается еще осторожнее для решительных действий и избегает сражений.
Барклай стоит за осторожность. Цесаревич намекает на измену и требует генерального сражения. Любомирский, Браницкий, Влоцкий и тому подобные так раздувают весь этот шум, что Барклай, под предлогом доставления бумаг государю, отсылает поляков генерал адъютантов в Петербург и входит в открытую борьбу с Бенигсеном и великим князем.
В Смоленске, наконец, как ни не желал того Багратион, соединяются армии.
Багратион в карете подъезжает к дому, занимаемому Барклаем. Барклай надевает шарф, выходит навстречу v рапортует старшему чином Багратиону. Багратион, в борьбе великодушия, несмотря на старшинство чина, подчиняется Барклаю; но, подчинившись, еще меньше соглашается с ним. Багратион лично, по приказанию государя, доносит ему. Он пишет Аракчееву: «Воля государя моего, я никак вместе с министром (Барклаем) не могу. Ради бога, пошлите меня куда нибудь хотя полком командовать, а здесь быть не могу; и вся главная квартира немцами наполнена, так что русскому жить невозможно, и толку никакого нет. Я думал, истинно служу государю и отечеству, а на поверку выходит, что я служу Барклаю. Признаюсь, не хочу». Рой Браницких, Винцингероде и тому подобных еще больше отравляет сношения главнокомандующих, и выходит еще меньше единства. Сбираются атаковать французов перед Смоленском. Посылается генерал для осмотра позиции. Генерал этот, ненавидя Барклая, едет к приятелю, корпусному командиру, и, просидев у него день, возвращается к Барклаю и осуждает по всем пунктам будущее поле сражения, которого он не видал.
