双向采样门

与单向门不同，双向门可以传输正极性和负极性信号。这些门可以使用晶体管或二极管构建。从不同类型的电路来看，我们来看看一个由晶体管组成的电路和另一个由二极管组成的电路。

使用晶体管的双向采样门

基本的双向采样门由一个晶体管和三个电阻组成。输入信号电压 V_S 和控制输入电压 V_C 通过求和电阻施加到晶体管的基极。下面给出的电路图显示了使用晶体管的双向采样门。

此处应用的控制输入 V_C 是具有两个电平 V₁ 和 V₂ 以及脉冲宽度 t_p 的脉冲波形。该脉冲宽度决定所需的传输间隔。门控信号允许输入被传输。当门控信号处于其较低电平 V₂ 时，晶体管进入有源区。因此，直到门控输入保持在其较高电平之前，出现在晶体管基极的任一极性信号都将被采样并在输出端放大。

四二极管双向采样门

双向采样门电路也是使用二极管制成的。双二极管双向采样门是此模型中的基本采样门。但它有一些缺点，例如

• 增益低
• 对控制电压的不平衡很敏感
• V_{n (min)} 可能过大
• 存在二极管电容泄漏

开发了四二极管双向采样门，改进了这些特性。改进了两个双向采样门电路，增加了两个二极管和两个平衡电压 +v 或 –v，从而形成如图所示的四个二极管双向采样门电路。

控制电压 V_C 和 –V_C 分别反向偏置二极管 D₃ 和 D₄。电压 +v 和 –v 分别正向偏置二极管 D₁ 和 D₂。信号源通过电阻器 R₂ 和导电二极管 D₁ 和 D₂ 耦合到负载。由于二极管 D₃ 和 D₄ 反向偏置，因此它们处于打开状态并断开来自栅极的控制信号。因此，控制信号的不平衡不会影响输出。

当施加的控制电压为 V_n 和 –V_n 时，二极管 D₃ 和 D₄ 导通。点 P₂ 和 P₁ 被钳位到这些电压，这使得二极管 D₁ 和 D₂ 反向偏置。现在，输出为零。

在传输过程中，二极管 D₃ 和 D₄ 处于关闭状态。电路的增益 A 由下式给出：

$$A = \frac{R_C}{R_C + R_2} imes \frac{R_L}{R_L + (R_s/2)}$$

因此，控制电压的应用选择可以启用或禁用传输。任一极性的信号都根据门控输入进行传输。

采样门的应用

采样门电路有很多应用。最常见的应用如下 −

• 采样示波器
• 多路复用器
• 采样和保持电路
• 数模转换器
• 斩波稳定器放大器

在采样门电路的应用中，采样示波器电路非常普遍。让我们试着了解一下采样示波器的框图。

采样示波器

在采样示波器中，显示由输入波形的一系列样本组成。每个样本都是在相对于波形中某个参考点逐渐延迟的时间进行的。这是采样范围的工作原理，如下面的框图所示。

斜坡发生器和阶梯发生器根据所施加的触发输入生成波形。比较器比较这两个信号并生成输出，然后将其作为控制信号提供给采样门电路。

当控制输入为高时，采样门的输入将传送到输出，而当控制输入为低时，输入不会被传输。

在进行采样时，它们在时间瞬间被选择，这些时间瞬间以相等的增量逐渐延迟。样本由一个脉冲组成，其持续时间等于采样门控制的持续时间，其幅度由采样时输入信号的幅度决定。然后产生的脉冲宽度会很低。

就像脉冲调制一样，信号必须被采样并保持。但由于脉冲宽度很低，它被放大器电路放大以拉伸，然后提供给二极管-电容器组合电路以保持信号，以填充下一个样本的间隔。该电路的输出提供给垂直偏转板，扫描电路的输出提供给采样示波器的水平偏转板以显示输出波形。