مدار نمونه برداری (Sampling Circuit)، در مدارهای الکتریکی (Electrical Circuit)
انواع مدارهای الکتریکی (Electrical Circuit) را در آموزش زیر شرح دادیم :
مدار نمونه برداری (Sampling Circuit) :
مدار نمونه برداری (Sampling Circuit) مداری است که از یک سیگنال آنالوگ پیوسته در زمان، نمونه هایی را در فواصل زمانی مشخص (معمولا با یک نرخ ثابت) برمی دارد. این اولین گام در فرآیند تبدیل آنالوگ به دیجیتال (ADC) است. خروجی یک مدار نمونه برداری، یک سیگنال با زمان گسسته (Discrete-time) است که دامنه آن هنوز پیوسته (آنالوگ) است. مدار نمونه برداری معمولا با یک مدار نگهدارنده (Hold) ترکیب می شود تا یک نمونه بردار و نگهدارنده (Sample and Hold) را تشکیل دهد.
نمونه برداری ایده آل: در نمونه برداری ایده آل، سیگنال در لحظات
\[ t = nT_s \](که
\[ T_s \]دوره نمونه برداری است) اندازه گیری می شود. فرکانس نمونه برداری
\[ f_s = 1/T_s \]است. بر اساس قضیه نایکویست-شنون (Nyquist-Shannon sampling theorem)، برای بازسازی بدون اعوجاج سیگنال اصلی، فرکانس نمونه برداری باید حداقل دو برابر پهنای باند سیگنال باشد (
\[ f_s \ge 2B \]). در غیر این صورت، پدیده هم پوشانی طیفی (Aliasing) رخ می دهد.
مدار نمونه برداری عملی: ساده ترین مدار نمونه برداری، یک کلید آنالوگ (مثلا یک ترانزیستور FET) است که با یک پالس کلاک کنترل می شود. هنگامی که کلید بسته است، خروجی (ولتاژ روی خازن نگهدارنده) ولتاژ ورودی را دنبال می کند. هنگامی که کلید باز می شود، خروجی در مقدار لحظه ای قفل می شود. این دقیقا همان عملکرد مدار Sample and Hold است. پارامترهای مهم شامل زمان اکتساب (Acquisition Time)، افت ولتاژ (Droop) و دیافونی (Aperture Time) هستند.
کاربردها:
⭐ مبدل های آنالوگ به دیجیتال (ADC).
⭐ پردازش سیگنال های دیجیتال (DSP).
⭐ مدارهای مخابراتی (مانند نمونه برداری از سیگنال برای مدولاسیون).
⭐ اسیلوسکوپ های دیجیتال.
