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取樣保持
時間:2022-10-20 人氣: 來源:山東合運電氣有限公司
取樣保持(sample and hold)電路屬于模擬電路,可以針對連續(xù)變化的電壓(模擬信號)進(jìn)行取樣,并且在指定時間內(nèi),讓輸出維持此一定值。取樣保持電路以及相關(guān)的精準(zhǔn)整流器是基本的模擬記憶組件。常用在模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)上,以去除輸入信號的變化(此變化若出現(xiàn)在轉(zhuǎn)換過程,可能會破壞轉(zhuǎn)換的結(jié)果)。
典型的取樣保持電路是用電容器來存儲電荷,再配合至少一個開關(guān)組件(例如場效應(yīng)管)以及一個運算放大器。若要取樣輸入信號,開關(guān)會連接電容器和緩沖放大器的輸出。緩沖放大器會將電容器充電或是放電,使其電壓大致等于輸入電壓(或和輸入電壓成正比)。在保持階段會將電容器和緩沖器切離,電容器在本質(zhì)上會因為漏電流以及負(fù)載電流而放電,因此在本質(zhì)上其實是易失性存儲器,電壓會慢慢降低,但若在保持時間的電壓降夠小,在大部分的應(yīng)用中已可以使用。
目的
取樣保持電路會用在線性系統(tǒng)中。在一些種類的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器中,會將輸入和內(nèi)部數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器(DAC)產(chǎn)生的信號比較,再依比較結(jié)果調(diào)整數(shù)字值,持續(xù)調(diào)整,直到兩電壓誤差在允許范圍內(nèi)為止。若在比較過程中,輸入電壓可以變動,所得的結(jié)果會不準(zhǔn)確,甚至可能出現(xiàn)和輸入電壓無關(guān)的結(jié)果。這類循續(xù)漸近式模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器一般會有內(nèi)部的取樣保持電路。此外,取樣保持電路也可以用在需要量測多個信號在同一時間下數(shù)值的情形,此時可以用共同的取樣時脈。
在實際上,所有商用主動式液晶顯示器,若是以TN、IPS或VA的光電液晶盒為基礎(chǔ)(不考慮雙穩(wěn)定現(xiàn)象),每一個像素就表示一個小的電容器,周期性的被對應(yīng)圖案中對應(yīng)點灰度圖像(明暗對比)的電壓充電,為了在掃描周期內(nèi)維持該電壓,每一個液晶像素都會并聯(lián)一個電容器,以維持其電壓。會用薄膜晶體管來選擇特定的液晶像素,再依對應(yīng)的電壓為其充電。和一般的取樣保持電路不同,此處沒有輸出的運算放大器,也沒有電子的輸出信號。充電電容的電荷會控制液晶分子的變形,因此也會控制輸出的光學(xué)效果。此概念的發(fā)明,以及在薄膜技術(shù)上的實現(xiàn),使發(fā)明者獲得了IEEE西澤潤一獎.。
在掃描周期中,圖案不會追隨輸入信號。因此此時眼睛無法更新信息,可能會造成在變化信號下的模糊,也因為在切換過程中,背光是一直打開皂,可以看到切換的過程,會產(chǎn)生顯示運動模糊。
合成器中也常見有取樣保持電路,不論是合成器模塊或是集成組件都是如此。取樣保持電路用來為輸入信號(一般是來自合成器其他組件的輸出)進(jìn)行定期的取樣。若取樣保持電路加入了白噪聲生器,其結(jié)果會是隨機(jī)值,此隨機(jī)值可以用來在信號中做小的調(diào)整,或是產(chǎn)生隨機(jī)變化的音調(diào),視白噪聲的大小而定。
實現(xiàn)
為了讓輸入電壓盡可能的穩(wěn)定,電容器的漏電流需非常小,而且其負(fù)載電流不能太大。
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