Porta de amostragem unidirecional
Depois de passar pelo conceito de portas de amostragem, vamos agora tentar entender os tipos de portas de amostragem. Portas de amostragem unidirecional podem passar pulsos positivos ou negativos por elas. Eles são construídos com diodos.
Um circuito de porta de amostragem unidireccional consiste de um condensador C, um diodo D e duas resistências R 1 e R G . O sinal de entrada é dado ao capacitor e a entrada de controle é dada ao resistor R 1 . A saída é obtida através da resistência de carga R L . O circuito é mostrado abaixo.
De acordo com o funcionamento de um diodo, ele conduz apenas quando o ânodo do diodo é mais positivo do que o cátodo do diodo. Se o diodo tiver sinal positivo em sua entrada, ele conduz. O período de tempo em que o sinal do portão está LIGADO é o período de transmissão. Portanto, é durante esse período em que o sinal de entrada é transmitido. Caso contrário, a transmissão não é possível.
A figura a seguir mostra os períodos de tempo do sinal de entrada e do sinal de porta.
O sinal de entrada é transmitido apenas para o período de tempo durante o qual a porta está LIGADA, conforme mostrado na figura.
Do circuito que temos,
O ânodo do diodo é aplicado com os dois sinais (V S e V C ). Se a tensão no ânodo for indicada como V P e a tensão no cátodo for indicada como V N, então a tensão de saída é obtida como
$$ V_o = V_P = (V_S + V_C)> V_N $$
Portanto, o diodo está em condição de polarização direta.
$$ V_O = V_S + V_1> V_N $$
Então
$$ V_O = V_S $$
Quando V 1 = 0,
Então
$$ V_O = V_S + V_1 \: O que \: significa \: V_O = V_S $$
Valor ideal de V 1 = 0.
Portanto, se V 1 = 0, todo o sinal de entrada aparece na saída. Se o valor de V 1 for negativo, parte da entrada será perdida e se V 1 for positivo, um sinal adicional junto com a entrada aparecerá na saída.
Tudo isso acontece durante o período de transmissão.
Durante o período de não transmissão,
$$ V_O = 0 $$
Como o diodo está em condição de polarização reversa
Quando a tensão no ânodo é menor do que a tensão no cátodo,
$$ V_S + V_C <0 \: Volts $$
Durante o período de não transmissão,
$$ V_C = V_2 $$
$$ V_S + V_2 <0 $$
A magnitude de V 2 deve ser muito alta do que V s .
$$ | V_2 | ≫ V_S $$
Porque para o diodo estar em polarização reversa, a soma das tensões V S e V C deve ser negativa. V C (que agora é V 2 ) deve ser o mais negativo possível, de forma que, embora V S seja positivo, a soma de ambas as tensões deve produzir um resultado negativo.
Casos especiais
Agora, vamos ver alguns casos para diferentes valores de tensões de entrada onde a tensão de controle é de algum valor negativo.
Caso 1
Vamos dar um exemplo onde V S = 10V e V C = -10v (V 1 ) a -20v (V 2 )
Agora, quando esses dois sinais são aplicados, (V S e V C ), a tensão no ânodo será
$$ V_P = V_S + V_C $$
Como este é de cerca de período de transmissão, unicamente V 1 é considerado para V C .
$$ V_O = (10V) + (-10V) = 0V $$
Portanto, a saída será zero, embora alguma quantidade de tensão de entrada esteja sendo aplicada. A figura a seguir explica esse ponto.
Caso 2
Vamos dar um exemplo onde V S = 10V e V C = -5v (V 1 ) a -20v (V 2 )
Agora, quando esses dois sinais são aplicados, (V S e V C ), a tensão no ânodo será
$$ V_P = V_S + V_C $$
Como este é de cerca de período de transmissão, unicamente V 1 é considerado para V C .
$$ V_O = (10V) + (-5V) = 5V $$
Portanto, a saída será 5 V. A figura a seguir explica esse ponto.
Caso 3
Vamos dar um exemplo onde V S = 10V e V C = 0v (V 1 ) a -20v (V 2 )
Agora, quando esses dois sinais são aplicados, (V S e V C ), a tensão no ânodo será
$$ V_P = V_S + V_C $$
Como este é de cerca de período de transmissão, unicamente V 1 é considerado para V C .
$$ V_O = (10V) + (0V) = 10V $$
Portanto, a saída será de 10 V. A figura a seguir explica esse ponto.
Caso 4
Vamos dar um exemplo onde V S = 10V e V C = 5v (V 1 ) a -20v (V 2 )
Agora, quando esses dois sinais são aplicados, (V S e V C ), a tensão no ânodo será
$$ V_P = V_S + V_C $$
Como este é de cerca de período de transmissão, unicamente V 1 é considerado para V C .
$$ V_O = (10V) + (5V) = 15V $$
Portanto, a saída será de 15 V.
A tensão de saída é afetada pela tensão de controle aplicada. Essa tensão se soma à entrada para produzir a saída. Portanto, isso afeta a saída.
A figura a seguir mostra a sobreposição de ambos os sinais.
Podemos observar que durante o tempo em que apenas a tensão da porta for aplicada, a saída será de 5v. Quando ambos os sinais são aplicados, V P aparece como V ó . Durante o período de não transmissão, a saída é 0v.
Como pode ser observado na figura acima, a diferença nos sinais de saída durante o período de transmissão e o período de não transmissão, embora (com V S = 0) o sinal de entrada não seja aplicado, é chamada dePedestal. Este pedestal pode ser positivo ou negativo. Neste exemplo, obtemos um pedestal positivo na saída.
Efeito do RC na tensão de controle
Se o sinal de entrada for aplicado antes que a tensão de controle alcance o estado estacionário, ocorrerá alguma distorção na saída.
Obtemos a saída correta apenas quando o sinal de entrada é fornecido quando o sinal de controle é 0v. Este 0v é o valor estável. Se o sinal de entrada for dado antes disso, ocorre distorção.
O lento aumento na tensão de controle em A é devido ao circuito RC presente. A constante de tempo que é o resultado do RC afeta a forma dessa forma de onda.
Prós e contras das portas de amostragem unidirecional
Vamos dar uma olhada nas vantagens e desvantagens da porta de amostragem unidirecional.
Vantagens
O circuito é simples.
O retardo de tempo entre a entrada e a saída é muito baixo.
Ele pode ser estendido para mais número de entradas.
Nenhuma corrente é consumida durante o período de não transmissão. Portanto, em condições de repouso, nenhuma dissipação de energia está presente.
Desvantagens
Há interação entre os sinais de controle e de entrada (V C e V S )
Conforme o número de entradas aumenta, a carga na entrada de controle aumenta.
A saída é sensível ao controle de tensão de entrada V 1 (nível superior de V C )
Apenas uma entrada deve ser aplicada em um instante de tempo.
Por causa do tempo de subida lento do sinal de controle, a saída pode ficar distorcida, se o sinal de entrada for aplicado antes de atingir o estado estacionário.