Устройства выборки и хранения
Синонимы:
- динамическое запоминающее устройство;
- аналоговое запоминающее устройство;
- устройство выборки и запоминания;
- выборка / хранение (Sample / Hold);
- слежение / хранение (Track / Hold).
Примечание: последние два термина – это два режима работы одного и того же устройства.
Принцип действия и схемы УВХ
Основной смысл устройства: по команде запоминать мгновенные значения напряжения и сохранять их некоторое время, достаточное, например, для преобразования их в кодовые слова с помощью АЦП (рис. 9.25, а).
Рис. 9.25. Входное и выходное напряжения УВХ ( а) и его простейшая схема ( б)
В принципе для этого нужен управляемый электронный ключ и запоминающий конденсатор (рис. 9.25, б). В качестве ключа SW используется полевой транзистор с изолированным затвором (рис. 9.26).
Рис. 9.26. Реализация ключа SW на полевом транзисторе с изолированным затвором
Ключ и конденсатор – это обязательные элементы любого УВХ. Реально кроме них используются ещё операционные усилители и согласующие устройства для управления ключом сигналами «0» и «1» стандартных логических уровней (рис. 9.27).
Рис. 9.27. Разомкнутая ( а) и замкнутая ( б) схемы УВХ
Существует два варианта схем УВХ: с разомкнутой (рис.9.27, а) и с замкнутой структурой (рис. 9.27, б).
В схеме рис. 9.27, а повторитель напряжения на операционном усилителе ОУ1 обеспечивает высокое входное сопротивление УВХ, а повторитель на ОУ2 – высокое сопротивление, подключённое к запоминающему конденсатору С, т.е. медленный разряд, и низкое выходное сопротивление УВХ.
Преимущество схемы рис. 9.27, б по сравнению со схемой рис. 9.27, а – более высокая точность, а её недостаток – меньшее быстродействие (как у всех замкнутых систем с отрицательной обратной связью по сравнению с разомкнутыми системами).
В настоящее время разные фирмы выпускают микросхемы, в состав которых входят АЦП вместе с УВХ на входе, но есть и микросхемы, содержащие только УВХ. Некоторые микросхемы рассчитаны на подключение внешнего конденсатора, а некоторые – на возможность подключения внешнего конденсатора параллельно внутреннему, например, микросхема SHC 5320 фирмы Burr-Brown (рис. 9.28).
Рис. 9.28. Микросхема SHC 5320 фирмы Burr-Brown
Между выводами 7 и 11 можно подключать внешний конденсатор параллельно внутреннему, имеющему ёмкость 100 пФ. В этом случае между выводами 6 и 8 должен быть включён конденсатор с ёмкостью 0,1Свнеш. http://peredacha-informacii.ru/ Интересно обратить внимание, что вывод 2, соединённый с инвертирующим входом операционного усилителя ОУ1 обозначен «+ вх.», а вывод 1, наоборот, «– вх.». Это не ошибка, и это становится очевидным, когда с использованием внешних соединений микросхема превращается в УВХ (рис. 9.29).
В варианте рис. 9.29, б к основной функции УВХ добавляется усиление (коэффициент усиления ; в варианте рис. 9.29, а К = 1). Присоединение конденсаторов показано пунктиром, чтобы отметить необязательность.
Рис. 9.29. Внешние соединения, превращающие микросхему SHC 5320 фирмы Burr-Brown в УВХ: не инвертирующее включение ( а); инвертирующее ( б)
|