Circuito de muestreo y retención

El circuito de muestreo y retención toma muestras de la señal de entrada analógica y las retiene durante un período de tiempo particular y luego emite la parte muestreada de la señal de entrada. Este circuito solo es útil para muestrear unos pocos microsegundos de señal de entrada.

Un circuito de muestreo y retención consta de dispositivos de conmutación, condensador y un amplificador operacional. El capacitor es el corazón del circuito de muestreo y retención porque es el que contiene la señal de entrada muestreada y la proporciona en la salida de acuerdo con la entrada de comando. Este circuito se utiliza principalmente en convertidores analógicos a digitales para eliminar ciertas variaciones en la señal de entrada, que pueden dañar el proceso de conversión.

A continuación se menciona un diagrama de bloques típico del circuito de muestreo y retención:

La señal de voltaje de entrada generalmente aplicada es una señal analógica que cambia continuamente. Se proporciona una entrada de comando para activar el muestreo y la retención de la señal de entrada. La entrada de comando no es más que una señal de encendido / apagado para iniciar / detener el muestreo de la señal de entrada, generalmente es PWM. El proceso de muestreo y retención depende de la entrada del comando. Cuando el interruptor está cerrado, la señal se muestrea y cuando está abierto, el circuito contiene la señal de salida. La condición de encendido / apagado del interruptor se controla mediante la entrada de comando.

La forma de onda de entrada y salida ideal del circuito de muestreo y retención se da a continuación:

Se puede entender claramente del diagrama anterior que este circuito toma muestras de la señal de entrada durante el tiempo que la Entrada de Comando es alta y replica la misma muestra en la salida. Y cuando la entrada de comando es BAJA, mantiene el último nivel de voltaje de la señal muestreada.

Si simulamos nuestro circuito de muestreo y retención, obtendremos la forma de onda anterior. El video completo de simulación de circuito de muestra y retención se proporciona al final.

Material requerido

• uA741 Op-Amp IC
• 2N4339 JFET de canal N
• Generador de entrada analógica y entrada de pulsos
• Resistencia (10k, 10M)
• Diodo (1N4007)
• Condensador (0.1uf - 1nos)

Diagrama de circuito

Para proporcionar una señal analógica en el terminal de entrada, puede utilizar un transformador reductor 6-0-6. Y, para dar entrada de pulso o PWM al transistor, puede usar el temporizador 555 IC en modo astable. También necesitamos una fuente de CC para proporcionar Vcc al circuito integrado del amplificador operacional, que estará en el rango de +5 a + 15V.

Trabajo del circuito de muestreo y retención

Como puede ver en el diagrama del circuito, hemos utilizado 2N4339 JFET de canal N, un amplificador operacional y un condensador. Una entrada de comando (una entrada PWM) está conectada al terminal Gate del transistor 2N4339. Como puede ver en el diagrama del circuito, hemos utilizado 2N4339 JFET de canal N, un amplificador operacional y un condensador. Una entrada de comando (una entrada PWM) está conectada al terminal Gate del transistor 2N4339. También se conecta un diodo 1N4007 entre la entrada de comando y el JFET de canal N 2N4339.

Ahora, la pregunta es ¿por qué el diodo está conectado en condición inversa? Déjame darte una breve introducción sobre 2N4339. 2N4339 es un JFET de canal N con bajo ruido y alta ganancia. 2N4339 conduce (enciende) solo cuando el voltaje de puerta a fuente está en el rango de -0,3 va -50 v (máx.). Ahora, hemos establecido el voltaje inicial de la entrada de comando en -15V y el voltaje pulsado en 15V. Por lo tanto, siempre que el voltaje de entrada del comando sea negativo, el diodo estará polarizado hacia adelante, lo que hará que el transistor se encienda y viceversa.

El amplificador operacional 741 se utiliza aquí como seguidor de voltaje, porque el seguidor de voltaje generalmente tiene una impedancia de entrada alta y una impedancia de salida baja. Esto se utiliza cuando la señal de entrada es de baja corriente porque el seguidor de voltaje puede suministrar suficiente corriente a la siguiente etapa.

Entonces, siempre que la entrada de comando es ALTA, el transistor funciona como un interruptor cerrado y en este momento el capacitor comienza a cargarse a su valor máximo y almacena la muestra de la señal de entrada durante el tiempo en que el transistor está encendido. Ahora, cuando la entrada de comando es BAJA, el transistor funciona como un interruptor abierto y el capacitor experimentará una alta impedancia y, debido a esto, no se puede descargar y mantiene la carga durante un período de tiempo particular. Este tiempo se conoce como período de espera. Y, el tiempo durante el cual el circuito muestrea la señal de entrada se denomina período de muestreo.

Algunas aplicaciones del circuito de muestreo y retención

• ADC (conversión de analógico a digital)
• DAC (conversión de digital a analógico)
• En demultiplexación analógica
• En sistemas lineales
• En el sistema de distribución de datos
• En voltímetros digitales
• En filtros de construcción de señales