Circuite de esantionare si memorare

Circuite de esantionare si memorare

Un circuit Sample/Hold cunoaste doua moduri fundamentale de functionare, determinate de valoarea semnalului logic prezent pe intrarea de control :

Esantionare - in care circuitul achizitioneaza rapid semnalul de la intrare , reproducandu-l fidel la iesire . Semnalul de la iesire urmareste fide semnalul de la intrare.

Memorare - care se realizeaza imediat ce semnalul de la intrare isi schimba valoarea , circuitul oferind la iesire valoarea pe care o avea semnalul de intrare in momentul tranzitiei comenzii din S in H .

Circuitele S/H se folosesc in sistemele in care prelucrarea semnalelor este discontinua, avand loc la intervale egale de timp , pe paza nivelului curent al semnalului. In acest fel nu se urmareste intreaga variatie a semnalui, ci numai segmentele de durata finita, adica esantioane.Prelucrarea lor se face in perioada de memorare.Circuitele S/H se mai folosesc la eliminarea varfirilor tranzitorii de la iesirea unui convertor D/A, distributia datelormasurarea raportului a doua variabilemediate in timp etc.

Schema de principiu a unui circuit S/H este urmatoarea :

Din schema de mai sus se poate vedea modul de functionare a unui circuit S/H.Acesta este un comutator analugiccare la comanda de esantinare preia valoarea instantanee a semnalului de la intrare si o retine sub forma unei tensuini de curent continu memorata de o memorie analogica - un condensator. Deci un astfel de circuit trebuie sa aibaurmatoarele caracteristici:

Condensatorul trebuie sa se incarce si sa ajunga la valoarea finala a tensuinii

cat se poate de repede;

In etapa de memorare variatia in timp a tensiunilor V_o ,DV_o/Dt trebuie sa fie cat mai mica posibil.

Schema montajului de laborator este data in figura de mai jos:

Datele care vor fi prezentate in cele ce urmeaza au fost achizitionate tinand cont de teorema esantionarii in care se specifica ca frecventa semnalului - semnalul de control V_C , sa fie de cel putin de doua ori mai mare decat frecventa celei mai mari armonici din spectrul semnalului esantionat.

Se esantioneaza un semnal sinusoidal cu V_{I VV}=2V f=100Hz aplicand la intrarea de control un semnal TTL cu factor de umplere 1:1 si o frecventa f_e=2kHz. S - au obtinut urmatoarele forme de unda:

Tensiunile V₁₁ , V₁₂ s-au obtinut nule si de aceea nu au mai fost reprezentate.

Tensiunile V_C4 si V_C5 au aproximativ aceeasi reprezentare diferind doar timpii de

crestere care pentru V_C4 este 0.18ms, iar pentru V_C5 este 0ms si respectiv timpii de cadere care sunt 0 ms, respectiv 4ms.Perioada dupa cum se observa din imagine este T=0.58ms.

Repetam masuratorile de mai sus pentru f_i =2kHz si f_es=10kHz si obtinem urmatoarele imagini:

Pentru V_C4 timpul de crestere este 16ms si perioada T=112ms

Pentru V_C5 timpul de cadere este de 40ms iar perioada T= 104ms.

Se determina curentul maxim de incarcare al capacitorului de memorare. Circuitul se pune in regim de esantionare. La intrare se aplica un semnal dreptunghiular V_{I VV} =5V f_I =1kHz cu factor de umplere 1:1.Se reprezinta V₁₂ si se masoara durata frontului t_r si amplitudinea semnalului la bornele condensatorului V_{12 VV} :

Dupa cum se observa din figura de mai sus t_r =4ms , iar V_{12 VV} =5V.Pentru calculul curentului de incarcare se foloseste formula:

Se obtine valoarea I_max=12.5mA care este mai mic decat I_{o max Ao1} =20.25mA si decat I_DSS =50mA.

Se calculeaza viteza de variatie a semnalului de iesire V_{12 VV} /t_r =1.250V/ms care este mlt mai mica decat viteza maxima de variatie a semnalului de la iesirea AO care este de 0.5V/ms .

Se vizualizeaza tensiunea de intrare pe cele doue intrari ale operationalelorAO1 si AO2 pentru frecventele de 100Hz, 1kHz si 10kHz :

Se determina curentul total de pierderi I_p masurand Dt in care tensiunea V_o scade cu o valoare DV_o=0.5V.Se obtine Dt =756sec . Se cunoaste C=1mF.

Se calculeaza I_p= D V₀*C/ Dt = 6,61^-4msec.

Curentul de polarizareal intrarii neinversoare a AO2 este I_p2 = 0.025mA.

Se studiaza influenta inelului de garda prin conectarea rezistentelor R₁₇ si R₁₈ la V_EE. Se masoara timpul de scadere la jumatate a tensiunii de iesire V_o : Dt=1s.

Se conecteaza inelul de garda la iesirea AO2 . Se reia masurarea timpului de scadere la jumatate a tensiunii de iesire V_o : Dt=18s. Deci inelul de garda are rolul de a creste timpul descadere la jumatate a tensiunii de iesire V_o.