采樣保持電路從模擬輸入信號(hào)中獲取樣本并保持特定時(shí)間段，然后輸出輸入信號(hào)的采樣部分。該電路僅對(duì)幾微秒的輸入信號(hào)進(jìn)行采樣。

采樣保持電路由開(kāi)關(guān)器件、電容器和運(yùn)算放大器組成。電容器是采樣保持電路的核心，因?yàn)樗潜４娌蓸虞斎胄盘?hào)并根據(jù)命令輸入在輸出端提供信號(hào)的人。該電路主要用于模數(shù)轉(zhuǎn)換器，以消除輸入信號(hào)中的某些變化，這可能會(huì)破壞轉(zhuǎn)換過(guò)程。

下面提到了采樣和保持電路的典型框圖：

一般應(yīng)用的輸入電壓信號(hào)是連續(xù)變化的模擬信號(hào)。提供命令輸入以觸發(fā)輸入信號(hào)的采樣和保持。命令輸入只不過(guò)是開(kāi)始/停止輸入信號(hào)采樣的開(kāi)/關(guān)信號(hào)，它通常是PWM。采樣和保持過(guò)程取決于命令輸入。當(dāng)開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，對(duì)信號(hào)進(jìn)行采樣，當(dāng)開(kāi)路時(shí)，電路保持輸出信號(hào)。開(kāi)關(guān)的開(kāi)/關(guān)條件由命令輸入控制。

采樣保持電路的理想輸入和輸出波形如下：

從上圖中可以清楚地理解，該電路在命令輸入為高電平時(shí)采集輸入信號(hào)的樣本，并在輸出端復(fù)制相同的樣本。當(dāng)命令輸入為低電平時(shí)，它保持采樣信號(hào)的最后一個(gè)電壓電平。

如果我們模擬采樣并保持電路，我們將得到上述波形。最后給出了完整的采樣和保持電路仿真視頻。

所需材料

uA741 運(yùn)算放大器集成電路

2N4339 N 溝道 JFET

模擬輸入和脈沖輸入發(fā)生器

電阻器 （10k， 10M）

二極管 （1N4007）

電容器 （0.1uf - 1nos）

電路圖

為了在輸入端提供模擬信號(hào)，您可以使用6-0-6降壓變壓器。而且，為了向晶體管提供脈沖或PWM輸入，您可以在非穩(wěn)定模式下使用555定時(shí)器IC。我們還需要一個(gè)直流電源，用于為運(yùn)算放大器IC提供Vcc，電壓范圍為+5至+15V。

采樣和保持電路的工作原理

如電路圖中所示，我們使用了2N4339 N溝道JFET、運(yùn)算放大器和電容器。命令輸入（PWM輸入）連接到2N4339晶體管的柵極端子。如電路圖中所示，我們使用了2N4339 N溝道JFET、運(yùn)算放大器和電容器。命令輸入（PWM輸入）連接到2N4339晶體管的柵極端子。二極管 1N4007 也連接在命令輸入和 2N4339 N 溝道 JFET 之間。

現(xiàn)在，問(wèn)題是為什么二極管在反向條件下連接？讓我向您簡(jiǎn)要介紹一下2N4339。2N4339是一款具有低噪聲和高增益的N溝道JFET。2N4339僅在柵源電壓在-0.3V至-50V（最大值）范圍內(nèi)時(shí)導(dǎo)通（導(dǎo)通）?，F(xiàn)在，我們將命令輸入的初始電壓設(shè)置為-15V，脈沖電壓設(shè)置為15V。因此，只要命令輸入電壓為負(fù)，二極管就會(huì)正向偏置，從而導(dǎo)致晶體管導(dǎo)通，反之亦然。

運(yùn)算放大器741在這里用作電壓跟隨器，因?yàn)殡妷焊S器通常具有高輸入阻抗和低輸出阻抗。當(dāng)輸入信號(hào)為低電流時(shí)，使用此方法，因?yàn)殡妷焊S器可以為下一級(jí)提供足夠的電流。

因此，每當(dāng)命令輸入為高電平時(shí)，晶體管作為閉合開(kāi)關(guān)工作，此時(shí)電容器開(kāi)始充電至其峰值，并存儲(chǔ)晶體管處于導(dǎo)通狀態(tài)的輸入信號(hào)樣本。現(xiàn)在，當(dāng)命令輸入為低電平時(shí)，晶體管作為開(kāi)路開(kāi)關(guān)工作，電容器將經(jīng)歷高阻抗，因此它無(wú)法放電并保持電荷特定時(shí)間。這段時(shí)間稱(chēng)為持有期。并且，電路對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行采樣的時(shí)間稱(chēng)為采樣周期。

采樣保持電路的一些應(yīng)用

模數(shù)轉(zhuǎn)換 （模數(shù)轉(zhuǎn)換）

DAC（數(shù)模轉(zhuǎn)換）

在模擬解復(fù)用中

在線性系統(tǒng)中

在數(shù)據(jù)分發(fā)系統(tǒng)中

在數(shù)字電壓表中

在信號(hào)結(jié)構(gòu)濾波器中