4.16. Выборка-запоминание

Схеме детекторного повторителя близка схема выборки - запоминания. Эти схемы широко распространены в цифровых системах, где требуется осуществлять преобразование аналоговых напряжений в цифровые значения, с которыми работает компьютер. Чаще всего производится захват и фиксация напряжения (напряжений), само же преобразование выполняется в дальнейшем. Основными компонентами схемы выборки - запоминания являются операционный усилитель и переключатель на полевом транзисторе; суть схемы поясняет рис. 4.41, а). ИСХ - это повторитель, предназначенный для формирования низкоомного отображения входного сигнала.

Рис. 4.41. Схема выборки-запоминания. а - стандартная конфигурация, форма сигнала утрирована; б - интегральная схема -схема выборки-запоминания на одном кристалле.

Транзистор пропускает сигнал во время «выборки» и блокирует его прохождение в момент «запоминания». Конденсатор С запоминает сигнал таким, как он был в момент выключения транзистора . -это повторитель с большим входным импедансом (со входами на полевых транзисторах), благодаря чему минимизируется ток через конденсатор во время «запоминания». Величина С выбирается, исходя из компромисса: ток утечки в и повторителе вызывает спад напряжения на конденсаторе С во время запоминания в соответствии с выражением . В связи с этим для минимизации спада конденсатор С должен быть большим. Однако, сопротивление транзистора во включенном состоянии образует в сочетании с конденсатором С фильтр низких частот. В связи с этим конденсатор С должен быть небольшим, тогда высокочастотные сигналы не будут искажаться. ИСХ должна обеспечивать ток заряда конденсатора и должна обладать достаточной скоростью нарастания для повторения входного сигнала.

На практике скорость нарастания всей схемы обычно ограничивается выходным током ИСХ и сопротивлением транзистора во включенном состоянии.

Упражнение 4.8. Допустим, что схема дает выходной ток, равный . При какой максимальной скорости нарастания сигнала на входе схема может в точности повторять входной сигнал? Чему равна выходная ошибка, если сопротивление транзистора во включенном состоянии составляет 50 Ом, а входной сигнал нарастает со скоростью Чему равна скорость спада в состоянии «запоминания», если ток утечки транзистора составляет 1 нА?

Как в схеме выборки-запоминания, так и в схеме пикового детектора ОУ управляет емкостной нагрузкой. При разработке подобных схем помните, что для них нужен ОУ, обладающий стабильностью при единичном коэффициенте усиления и емкостной нагрузке. Некоторые ОУ (например, типа ) предназначены специально для работы непосредственно на большую емкостную нагрузку . Другие практические приемы мы обсудим в разд. 7.07 (см. рис. 7.17).

Разрабатывать схемы выборки-запоминания нет необходимости, . промышленность выпускает прекрасные ИС, которые включают в себя все необходимые элементы за исключением конденсатора. Широко используется схема типа фирмы National; в недорогом корпусе с 8 выводами заключен переключатель на полевом транзисторе и два ОУ. Рис. 4.41, б), показывает, как воспользоваться этой схемой. Обратите внимание, что петля обратной связи охватывает оба ОУ. Существует множество интегральных схем выборки-запоминания, обладающих характеристиками, лучшими, чем у например, схема типа фирмы Analog Devices включает в себя внутренний конденсатор и гарантирует максимальное время захвата при точности 0,01% для сигнала в виде ступени величиной 10 В.