单向采样门

了解了采样门的概念后,让我们现在尝试了解采样门的类型。单向采样门可以通过正向或负向脉冲。它们由二极管构成。

单向采样门电路由电容器 C、二极管 D 和两个电阻器 R1 和 RL 组成。信号输入提供给电容器,控制输入提供给电阻器 R1。输出通过负载电阻器 RL 获得。电路如下所示。

控制输入

根据二极管的功能,只有当二极管的阳极比二极管的阴极更正时,它才会导通。如果二极管的输入端有正信号,它就会导通。栅极信号为 ON 的时间段是传输周期。因此,它是在输入信号被传输的时间段内。否则传输是不可能的。

下图显示了输入信号和栅极信号的时间周期。

输入信号

输入信号仅在栅极为 ON 的时间段内传输,如图所示。

从电路中我们可以得到,

二极管的阳极施加两个信号(VS 和 VC)。如果阳极电压表示为 VP,阴极电压表示为 VN,则输出电压为

$$V_o = V_P = (V_S + V_C) > V_N$$

因此二极管处于正向偏置状态。

$$V_O = V_S + V_1 > V_N$$

然后

$$V_O = V_S$$

当 V1 = 0 时,

然后

$$V_O = V_S + V_1 \: 其中 \: 表示 \: V_O = V_S$$

V1 的理想值 = 0。

因此,如果 V1 = 0,则整个输入信号都会出现在输出端。如果 V1 的值为负,则部分输入会丢失;如果 V1 为正,则输出端会出现与输入一起的附加信号。

整个过程发生在传输期间。

在非传输期间,

$$V_O = 0$$

由于二极管处于反向偏置状态

当阳极电压小于阴极电压时,

$$V_S + V_C < 0 \: Volts$$

在非传输期间,

$$V_C = V_2$$

$$V_S + V_2 < 0$$

V2 的幅度应远高于 Vs

$$|V_2| ≫ V_S$$

因为二极管处于反向偏置,电压 VS 和 VC 的总和应为负。VC(现在是 V2)应尽可能为负,这样尽管 VS 为正,但两个电压的总和应产生负结果。

特殊情况

现在,让我们看几个输入电压值不同、控制电压为负值的情况。

情况 1

我们举一个例子,VS = 10V 且 VC = -10v (V1) 至 -20v (V2)

现在,当施加这两个信号 (VS 和 VC) 时,阳极电压将为

$$V_P = V_S + V_C$$

由于这是关于传输周期,因此仅考虑 V1 作为 VC

$$V_O = (10V) + (-10V) = 0V$$

因此,尽管施加了一些输入电压,但输出仍为零。下图解释了这一点。

案例 1

案例 2

我们举一个例子,其中 VS = 10V 和 VC = -5v (V1) 至 -20v (V2)

现在,当施加这两个信号时,(VS 和 VC)阳极处的电压将是

$$V_P = V_S + V_C$$

由于这是关于传输周期,因此仅考虑 V1 作为 VC

$$V_O = (10V) + (-5V) = 5V$$

因此输出将为 5 V。下图解释了这一点。

Case 2

Case 3

让我们举一个例子,其中 VS = 10V 和 VC = 0v (V1) 至 -20v (V2)

现在,当施加这两个信号时,(VS 和 VC)阳极处的电压将为

$$V_P = V_S + V_C$$

由于这是关于传输周期,因此仅考虑 V1 VC

$$V_O = (10V) + (0V) = 10V$$

因此输出将为 10 V。下图解释了这一点。

Case 3

Case 4

让我们举一个例子,其中 VS = 10V 和 VC = 5v (V1) 至 -20v (V2)

现在,当施加这两个信号时,(VS 和 VC)阳极处的电压将为

$$V_P = V_S + V_C$$

由于这是关于传输周期的,因此仅考虑 V1 作为 VC

$$V_O = (10V) + (5V) = 15V$$

因此输出将为 15 V。

输出电压受所施加的控制电压影响。该电压加到输入上以产生输出。因此它会影响输出。

下图显示了两个信号的叠加。

Case 4

我们可以观察到,在仅施加栅极电压时,输出将为 5v。当施加两个信号时,VP 显示为 VO。在非传输期间,输出为 0v。

从上图可以看出,尽管(VS = 0)未施加输入信号,但传输期间和非传输期间输出信号的差异称为Pedestal。此基座可为正或负。在此示例中,我们在输出中获得正基座。

RC 对控制电压的影响

如果在控制电压达到稳定状态之前施加输入信号,则输出中会发生一些失真。

仅当控制信号为 0v 时给出输入信号时,我们才能获得正确的输出。此 0v 是稳定值。如果在此之前给出输入信号,则会发生失真。

Effect RC

A 处控制电压的缓慢上升是由于存在 RC 电路。时间常数是 RC 的结果,它会影响波形的形状。

单向采样门的优缺点

让我们来看看单向采样门的优缺点。

优点

  • 电路简单。

  • 输入和输出之间的时间延迟太低。

  • 可以扩展到更多输入。

  • 非传输期间不抽取电流。因此,在静止条件下,不存在功耗。

缺点

  • 控制信号和输入信号 (VC 和 VS) 之间存在相互作用

  • 随着输入数量的增加,控制输入上的负载也会增加。

  • 输出对控制输入电压 V1 (VC 的上限) 敏感

  • 同一时刻只能应用一个输入。

  • 由于控制信号的上升时间较慢,如果在达到稳定状态之前应用输入信号,输出可能会失真。