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。
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 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 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 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。
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。
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。