Sample & hold
TEORIA
In elettronica, il circuito sample & hold (S&H) è un campionatore utilizzato come interfaccia tra un
segnale analogico che varia velocemente nel tempo e un dispositivo successivo, spesso un
convertitore analogico-digitale (ADC). L'effetto di questo circuito è di mantenere il valore
analogico costante per il tempo necessario al convertitore o ad altri circuiti successivi per compiere
delle operazioni sul segnale.
Spesso i sample & hold sono utilizzati quando vi è la necessità di analizzare più segnali: ciascun
ingresso viene acquisito e mantenuto utilizzando un segnale di clock comune a tutti i circuiti, in
modo da poter leggere comodamente i valori.
Il sample & hold consente di campionare istantaneamente un segnale analogico e mantenere il
valore stabile per un dato intervallo di tempo necessario alla conversione.
Nei due grafici soprastanti è rappresentato un circuito sample & hold con le sue relative forme d’
onda.
Per definire le prestazioni di un sample & hold bisogna valutare importanti parametri specifici :
- Tempo di acquisizione: cioè il tempo richiesto affinché l’ uscita raggiunga il valore finale, entro
una data banda di errore, dopo che è stato dato il comando di campionamento.
- Tempo di apertura: rappresenta il tempo che intercorre da quando viene dato il comando di hold
a quando l’ interruttore si apre completamente.
- Decadimento: rappresenta la variazione della tensione di uscita durante la fase di hold.
- Dinamica di ingresso: cioè l’ escursione massima della tensione di ingresso.
- Segnale di controllo: riguarda il livello logico e la tensione necessari per portare in ONE e OFF
l’interruttore analogico.
In commercio sono disponibili amplificatori S/H integrati; fra questi, alcuni presentano la capacità
di immagazzinamento incorporata e fissa. Per altri è previsto l’ inserimento del condensatore
esterno, di valore opportuno per l’ applicazione specifica; in questo caso vengono forniti diagrammi
che riportano il tempo di acquisizione e il decadimento nella fase di hold in funzione del valore
capacitivo. Esistono anche amplificatori S/H che consentono l’ inserimento di resistori esterni per la
regolazione del guadagno che altrimenti è pari a 1.
ESERCITAZIONE
L’ esercitazione prevede la realizzazione e l’ analisi del funzionamento di un circuito S/H che
impiega un interruttore analogico integrato CMOS. La simulazione consente di approfondire e
verificare i concetti fondamentali relativi al campionamento e mantenimento.
I componenti utilizzati per il circuito S/H sono i seguenti:
- Integrati : TL082 o 2 x TL081, CD4016, NE555, LF398
- Resistori : 1 KΩ ; 3,3 KΩ ; 15 KΩ (1/4 W)
- Condensatori : 1 nF , 3 x 10 nF , 3 x 100 nF ceramici a disco
- Diodi : 1N4148
Gli strumenti utilizzati per effettuare l’ analisi del funzionamento del circuito S/H sono i seguenti:
- Oscillatore
- Generatore di tensione
- Generatore di forme d’ onda
