Выборка и хранение
В электронике схема выборки и хранения (также известная как выборка и отслеживание) представляет собой аналоговое устройство , которое производит выборку (фиксирует, принимает) напряжение непрерывно меняющегося аналогового сигнала и удерживает (блокирует, замораживает) его значение на постоянном уровне в течение некоторого времени. установленный минимальный период времени. Схемы выборки и хранения и соответствующие пиковые детекторы являются элементарными аналоговыми запоминающими устройствами. Обычно они используются в аналого-цифровых преобразователях для устранения изменений входного сигнала, которые могут испортить процесс преобразования. [1] Они также используются в электронной музыке, например, для придания случайного качества последовательно проигрываемым нотам.
Типичная схема выборки и хранения хранит электрический заряд в конденсаторе и содержит по меньшей мере одно переключающее устройство, такое как переключатель на полевом транзисторе (полевой транзистор) и обычно один операционный усилитель . [2] Для выборки входного сигнала переключатель подключает конденсатор к выходу буферного усилителя . Буферный усилитель заряжает или разряжает конденсатор так, чтобы напряжение на конденсаторе практически равнялось входному напряжению или было пропорционально ему. В режиме удержания переключатель отключает конденсатор от буфера. Конденсатор неизменно разряжается собственными токами утечки и полезными токами нагрузки, что делает схему нестабильной по своей природе , но потеря напряжения ( падение напряжения ) в течение заданного времени удержания остается в пределах приемлемой погрешности для всех приложений, кроме самых требовательных.
Цель
[ редактировать ]Схемы выборки и хранения используются в линейных системах. В некоторых типах аналого-цифровых преобразователей (АЦП) входной сигнал сравнивается с напряжением, генерируемым внутри цифро-аналогового преобразователя (ЦАП). Схема пробует серию значений и прекращает преобразование, как только напряжения становятся равными в пределах некоторой определенной погрешности. Если бы входному значению было разрешено изменяться во время процесса сравнения, результирующее преобразование было бы неточным и, возможно, не связанным с истинным входным значением. Такие преобразователи последовательного приближения часто включают в себя внутреннюю схему выборки и хранения. Кроме того, схемы выборки и хранения часто используются, когда необходимо одновременно измерить несколько выборок. Каждое значение дискретизируется и сохраняется с использованием общего тактового генератора выборки.
Практически для всех коммерческих жидкокристаллических с активной матрицей дисплеев на основе электрооптических ЖК-ячеек TN, IPS или VA (исключая явления бистабильности), каждый пиксель представляет собой небольшой конденсатор, который необходимо периодически заряжать до уровня, соответствующего шкалы серого значению . (контраст) желаемый для элемента изображения. Чтобы поддерживать уровень в течение цикла сканирования (периода кадра), параллельно каждому LC-пикселю подключается дополнительный электрический конденсатор, чтобы лучше удерживать напряжение. Переключатель на тонкопленочном полевом транзисторе предназначен для выбора конкретного LC-пикселя и зарядки для него информации об изображении. В отличие от S/H в общей электронике, здесь нет выходного операционного усилителя и электрического сигнала AO. Вместо этого заряд удерживающих конденсаторов контролирует деформацию молекул ЖК и, следовательно, оптический эффект на выходе. Изобретение этой концепции и ее реализация в тонкопленочной технологии были отмечены медалью IEEE Дзюнъити Нисидзава . [3]
Во время цикла сканирования изображение не соответствует входному сигналу. Это не позволяет глазу обновляться и может привести к размытию изображения во время последовательностей движения. Также виден переход между кадрами, поскольку подсветка постоянно горит, что усиливает размытие изображения при движении . [4] [5]
Схемы выборки и хранения также часто встречаются в синтезаторах либо в виде дискретного модуля , либо в виде составного компонента. Они используются для периодической выборки входящего сигнала, обычно в качестве источника модуляции для других компонентов синтезатора. Когда схема выборки и хранения подключается к генератору белого шума , результатом является последовательность случайных значений, которые - в зависимости от амплитуды модуляции - могут использоваться для обеспечения тонких изменений сигнала или сильно различающихся случайных тонов. [6]
Выполнение
[ редактировать ]Чтобы поддерживать входное напряжение как можно более стабильным, важно, чтобы конденсатор имел очень низкую утечку и не подвергался значительной нагрузке, которая требует очень высокого входного сопротивления .
См. также
[ редактировать ]Примечания
[ редактировать ]- ^ Кефовер и Патшке, с. 37.
- ^ Горовиц и Хилл, с. 220.
- ^ Кавамото, Хиро (2012). «Изобретатели TFT-ЖК-дисплеев с активной матрицей получают медаль Нисидзавы IEEE 2011» . Журнал дисплейных технологий . 8 (1): 3–4. Бибкод : 2012JDisT...8....3K . дои : 10.1109/JDT.2011.2177740 . ISSN 1558-9323 .
- ^ Чарльз Пойнтон — специалист по артефактам, связанным с HDTV, и кратко и конкретно обсуждает артефакты движения.
- ^ Размытие изображения при движении на основе отслеживания движений глаз на ЖК-дисплее.
- ^ Звук на звуке, август 2000 г.: От сэмплирования и удержания к преобразователям частоты дискретизации
Ссылки
[ редактировать ]- Пол Горовиц, Уинфилд Хилл (изд. 2001 г.). Искусство электроники . Издательство Кембриджского университета. ISBN 0-521-37095-7 .
- Алан П. Кефовер, Дэвид Пачке (2007). Основы цифрового звука . АР Издания, Инк. ISBN 0-89579-611-2 .
- Analog Devices 21-страничное учебное пособие «Усилители выборки и хранения» http://www.analog.com/static/imported-files/tutorials/MT-090.pdf
- Нджунче, Тертулиен (2011). Аналоговые интегральные схемы КМОП: высокоскоростная и энергоэффективная конструкция . Бока-Ратон, Флорида, США: CRC Press. п. 925. ИСБН 978-1-4398-5491-4 .
- Применение монолитных усилителей выборки и хранения-Intersil