電子機器では、サンプルアンドホールド（S＆H）回路は、絶えず変化するアナログ信号の電圧を取得し、その値を特定の最短時間安定したレベルにロックするために使用されるアナログデバイスです。これらの回路は基本的なアナログメモリデバイスです。これらは通常、ADC（アナログ-デジタルコンバーター）で使用され、変更プロセスに損傷を与える可能性のある入力信号の違いを取り除きます。サンプルアンドホールドの一般的な回路は、コンデンサに電荷を蓄積し、次のような少なくとも1つのスイッチングデバイスを保持します。電界効果トランジスタスイッチと通常は1つ op-amp（オペアンプ）。

i / p信号をサンプリングするために、スイッチはコンデンサをバッファアンプのo / pに結合します。このアンプは増幅しますコンデンサの両端の電圧が入力電圧にほぼ等しくなるか、比例するようにコンデンサを接続します。ホールド形式では、スイッチはコンデンサをバッファから分離します。コンデンサは常にそれ自体の流出電流と有用な負荷電流によって放電されるため、回路は本質的に不安定になりますが、特定の保持時間での電圧降下は適切な許容誤差内にとどまります。

サンプルアンドホールド回路とは何ですか？

サンプル＆ホールド回路は電子回路これは、情報として与えられた電圧の例を作成し、その時点から、これらのサンプルを正の時間保持します。サンプルホールド回路がi / p信号のサンプルを生成する時間はサンプリング時間と呼ばれます。これに対応して、サンプリングされた値を保持する回路の時間長は、保持時間と呼ばれます。

サンプルアンドホールド回路

通常、サンプリング時間は1 µs〜14 µsですが、保持時間はアプリケーションで必要に応じて任意の値を期待できます。コンデンサがサンプルアンドホールド回路のコアであると述べるのは間違いではありません。これは、コンデンサがスイッチを開いたとき、つまりサンプリング中にピーク値まで充電され、スイッチが閉じたときに検査された電圧を保持するためです。

サンプルアンドホールド回路図

以下の回路図は、オペアンプを使用したサンプルアンドホールド回路を示しています。回路図から、2つのオペアンプがスイッチを介してリンクされていることがわかります。スイッチがロックされている場合、サンプリング方法が画像に表示され、スイッチがロックされていない場合、保持結果が表示されます。 2番目のオペアンプに関連するコンデンサは、保持コンデンサに他なりません。

サンプルアンドホールド回路

このサンプルアンドホールド回路を使用することにより、アナログ信号のサンプルを取得し、続いてコンデンサを取得できます。これらのサンプルを特定の時間保持します。この結果、安定した信号が生成され、これをデジタル信号に変換することができます。 ADC（アナログ-デジタルコンバーター）。

サンプルアンドホールド回路の動作

この回路の動作は、そのコンポーネントの動作を使用して簡単に理解できます。サンプルアンドホールド回路を構築するための主要なコンポーネントには、NチャネルエンハンスメントタイプのMOSFET、コンデンサ、および高精度オペアンプが含まれます。

スイッチング素子として、NチャネルエンハンスメントMOSFETを使用しています。入力電圧はドレイン端子から供給され、制御電圧もゲート端子から供給されます。制御電圧の+ veパルスが印加されると、 MOSFET 起動状態になります。そして、それは閉じたスイッチとして機能します。反対に、制御電圧がゼロの場合、MOSFETは非アクティブ状態になり、オープンスイッチとして機能します。

オペアンプを使用したサンプルアンドホールド回路

MOSFETがクローズドスイッチとして機能する場合、ドレイン端子を介してMOSFETに与えられるアナログ信号はコンデンサに供給されます。その後、コンデンサはそのピーク値まで充電されます。スイッチを離すと、コンデンサは充電を停止します。回路端に接続された高インピーダンスのオペアンプにより、コンデンサは放電できないため、高インピーダンスを認識します。

これは、正確な時間、コンデンサによる電荷の保持に向けられます。これは、保持期間と呼ばれます。また、i / p電圧のサンプルが生成される時間はサンプリング期間と呼ばれます。保持期間中、オペアンプによって処理されたo / p。したがって、保持期間はオペアンプに影響を及ぼします。

入力および出力波形

次の図で説明するサンプルアンドホールド回路の波形。回路の波形から、ON期間中のo / pの電圧はどうなるかが明らかです。オフ期間中、オペアンプのo / pに存在する電圧。

入力および出力波形

サンプルおよびホールド回路アプリケーション

サンプルアンドホールド回路の用途は次のとおりです。

サンプリングオシロスコープ
データ配信システム
デジタル電圧計
アナログ信号処理
信号構造フィルター
データ変換システム

したがって、これはすべてサンプルアンドホールド回路に関するものです。簡単に言うと、この回路はアナログi / p信号のサンプルを生成し、最新のサンプル値を正確な時間保持し、o / pで複製します。この概念をよりよく理解していただければ幸いです。さらに、このコンセプトに関する質問や電気プロジェクトの実装については、以下のコメントセクションにコメントしてフィードバックをお寄せください。ここにあなたへの質問があります、サンプルアンドホールド回路の機能は何ですか？