مدار نمونه بردار و نگهدارنده (Sample and Hold Circuit)، در مدارهای الکتریکی (Electrical Circuit)

انواع مدارهای الکتریکی (Electrical Circuit) را در آموزش زیر شرح دادیم :

مدار نمونه بردار و نگهدارنده (Sample and Hold Circuit) :

مدار نمونه بردار و نگهدارنده (Sample and Hold Circuit) یک مدار آنالوگ است که مقدار لحظه ای یک سیگنال آنالوگ را در یک لحظه مشخص نمونه برداری کرده و آن مقدار را برای مدت زمان لازم (معمولا تا زمان تبدیل توسط ADC) ثابت نگه می دارد. این مدار جزء ضروری بسیاری از ADCها است، زیرا فرآیند تبدیل آنالوگ به دیجیتال نیاز به یک ولتاژ ثابت در طول زمان تبدیل دارد.

ساختار و عملکرد: یک مدار Sample and Hold ساده از یک کلید آنالوگ (مثلا یک ترانزیستور FET که به عنوان کلید عمل می کند)، یک خازن نگهدارنده (Hold Capacitor) و یک بافر (تقویت کننده با امپدانس ورودی بالا و خروجی پایین) تشکیل شده است.

⭐ حالت نمونه برداری (Sample Mode): کلید بسته است. خازن به سرعت تا ولتاژ ورودی شارژ می شود. خروجی بافر نیز این ولتاژ را دنبال می کند.

⭐ حالت نگهداری (Hold Mode): کلید باز می شود. خازن مقدار ولتاژ لحظه ای را در خود ذخیره می کند. بافر با امپدانس ورودی بالای خود، از دشارژ شدن خازن جلوگیری می کند و ولتاژ ثابت را به خروجی (و به ADC) می دهد.

پارامترهای مهم:

⭐ زمان اکتساب (Acquisition Time): مدت زمانی که طول می کشد تا خازن در حالت نمونه برداری به ولتاژ ورودی برسد.

⭐ افت ولتاژ (Droop): کاهش ولتاژ خازن در حالت نگهداری به دلیل جریان نشتی.

⭐ دیافونی (Aperture Time): تأخیر بین فرمان نگهداری و باز شدن واقعی کلید.

کاربردها:

⭐ در ورودی اکثر ADCها (به خصوص SAR و Flash).

⭐ مدارهای پردازش سیگنال آنالوگ.

⭐ نمایشگرهای نمونه برداری.