Mạch lấy mẫu và giữ dùng op-amp : lấy mẫu từ tín hiệu đầu vào tương tự và giữ chúng trong một khoảng thời gian cụ thể và sau đó xuất ra phần đã lấy mẫu của tín hiệu đầu vào. Mạch này chỉ hữu ích để lấy mẫu tín hiệu đầu vào vài micro giây.
Mạch lấy mẫu và giữ dùng op-amp : gồm các thiết bị chuyển mạch, tụ điện và một bộ khuếch đại thuật toán. Tụ điện là trái tim của mạch lấy mẫu và giữ tín hiệu vì nó là bộ phận chứa tín hiệu đầu vào được lấy mẫu và cung cấp tín hiệu ở đầu ra theo đầu vào lệnh. Mạch này chủ yếu được sử dụng trong Bộ chuyển đổi tương tự sang kỹ thuật số để loại bỏ các biến thể nhất định trong tín hiệu đầu vào, có thể làm hỏng quá trình chuyển đổi.
Dưới đây là một sơ đồ khối điển hình của mạch lấy mẫu và giữ :
Thông thường tín hiệu điện áp đầu vào được áp dụng là một tín hiệu tương tự thay đổi liên tục. Đầu vào lệnh được cung cấp để kích hoạt lấy mẫu và giữ tín hiệu đầu vào. Đầu vào lệnh không là gì ngoài một tín hiệu bật / tắt để bắt đầu / dừng lấy mẫu tín hiệu đầu vào, nó nói chung là PWM. Quá trình lấy mẫu và lưu giữ phụ thuộc vào đầu vào lệnh. Khi công tắc đóng, tín hiệu được lấy mẫu và khi công tắc mở, mạch sẽ giữ tín hiệu đầu ra. Điều kiện Bật / TẮT của công tắc được điều khiển bằng đầu vào lệnh.
Dạng sóng đầu vào và đầu ra lý tưởng của mạch lấy mẫu và giữ được đưa ra dưới đây:
Có thể hiểu rõ ràng từ sơ đồ trên rằng mạch này lấy mẫu tín hiệu đầu vào cho thời gian đầu vào lệnh ở mức cao và lặp lại cùng một mẫu ở đầu ra. Và khi đầu vào lệnh ở mức THẤP, nó sẽ giữ mức điện áp cuối cùng của tín hiệu được lấy mẫu.
Nếu chúng ta mô phỏng Mạch lấy mẫu và giữ ta sẽ nhận được dạng sóng trên.
Linh kiện cần thiết của mạch lấy mẫu và giữ dùng op-amp
- IC Op-Amp uA741
- 2N4339 JFET kênh N
- Bộ tạo xung và đầu vào tương tự
- Điện trở (10k, 10M)
- Diode (1N4007)
- Tụ điện (0,1uf – 1nos)
Sơ đồ mạch lấy mẫu và giữ dùng op-amp
Để cung cấp tín hiệu tương tự tại đầu vào, bạn có thể sử dụng biến áp giảm áp 6-0-6. Và, để cung cấp đầu vào xung hoặc PWM cho transistor, bạn có thể sử dụng IC 555 ở chế độ ổn định . Chúng tôi cũng cần một nguồn cung cấp DC để cung cấp Vcc cho IC Op-amp sẽ nằm trong khoảng +5 đến + 15V.
Nguyên lý
Như bạn có thể trong sơ đồ mạch đã sử dụng 2N4339 kênh N-JFET, một op-amp và một tụ điện. Đầu vào lệnh (đầu vào PWM) được kết nối với cực B của bóng bán dẫn 2N4339. Một diode 1N4007 cũng được kết nối giữa đầu vào lệnh và 2N4339 kênh N-kênh JFET.
Bây giờ, câu hỏi là tại sao diode được kết nối ngược lại? Hãy để tôi giới thiệu đôi nét về 2N4339. 2N4339 là một JFET kênh N với độ nhiễu và độ lợi cao. 2N4339 chỉ dẫn (BẬT) khi điện áp VGS nằm trong khoảng -0,3v đến -50v (tối đa). Bây giờ, chúng tôi đã đặt điện áp ban đầu của đầu vào lệnh thành -15V và điện áp xung thành 15V. Vì vậy, bất cứ khi nào điện áp đầu vào lệnh là âm, diode sẽ được phân cực thuận làm cho transistor BẬT và ngược lại.
Op-amp 741 được sử dụng như một bộ đệm điện áp , bởi vì bộ đệm điện áp thường có trở kháng đầu vào cao và trở kháng đầu ra thấp. Điều này được sử dụng khi tín hiệu đầu vào có dòng điện thấp, bộ đệm điện áp có thể cung cấp đủ dòng điện cho giai đoạn tiếp theo.
Vì vậy, bất cứ khi nào đầu vào lệnh là CAO, bóng bán dẫn hoạt động như công tắc đóng và tại thời điểm này tụ điện bắt đầu sạc đến giá trị đỉnh của nó và lưu trữ mẫu tín hiệu đầu vào cho thời gian bóng bán dẫn ở trạng thái bật. Bây giờ khi đầu vào lệnh là THẤP, bóng bán dẫn hoạt động như công tắc mở và tụ điện sẽ gặp trở kháng cao và do đó, nó không thể xả và giữ điện tích trong một khoảng thời gian cụ thể. Thời gian này được gọi là Thời gian giữ . Và, thời gian mà mạch lấy mẫu tín hiệu đầu vào được gọi là Khoảng thời gian lấy mẫu .
Một số ứng dụng của mạch lấy mẫu và giữ tín hiệu
- ADC (Chuyển đổi tương tự sang kỹ thuật số)
- DAC (Chuyển đổi kỹ thuật số sang tương tự)
- Trong phân kênh tương tự
- Trong hệ thống tuyến tính
- Trong hệ thống phân phối dữ liệu
- Trong Vôn kế kỹ thuật số
- Trong bộ lọc xây dựng tín hiệu
