Cổng lấy mẫu đơn hướng
Sau khi đi qua khái niệm về cổng lấy mẫu, bây giờ chúng ta hãy thử tìm hiểu các loại cổng lấy mẫu. Cổng lấy mẫu một chiều có thể truyền xung đi qua dương hoặc âm qua chúng. Chúng được xây dựng bằng cách sử dụng điốt.
Một mạch cổng lấy mẫu một chiều gồm một tụ điện C, một diode D và hai điện trở R 1 và R L . Đầu vào tín hiệu được đưa cho tụ điện và đầu vào điều khiển được đưa cho điện trở R 1 . Đầu ra là lấy trên tải điện trở R L . Mạch như hình dưới đây.
Theo hoạt động của một diode, nó chỉ dẫn điện khi cực dương của diode dương hơn cực âm của diode. Nếu diode có tín hiệu tích cực ở đầu vào của nó, nó sẽ dẫn. Khoảng thời gian mà tín hiệu cổng BẬT, là khoảng thời gian truyền. Do đó, trong khoảng thời gian đó tín hiệu đầu vào được truyền đi. Nếu không thì không thể truyền được.
Hình dưới đây cho thấy các khoảng thời gian của tín hiệu đầu vào và tín hiệu cổng.
Tín hiệu đầu vào chỉ được truyền trong khoảng thời gian mà cổng BẬT như trong hình.
Từ mạch chúng tôi có,
Cực dương của diode được áp dụng với hai tín hiệu (V S và V C ). Nếu hiệu điện thế ở cực dương là V P và điện áp ở cực âm là V N thì điện áp đầu ra thu được là
$$ V_o = V_P = (V_S + V_C)> V_N $$
Vì vậy diode ở trạng thái phân cực thuận.
$$ V_O = V_S + V_1> V_N $$
Sau đó
$$ V_O = V_S $$
Khi V 1 = 0,
Sau đó
$$ V_O = V_S + V_1 \: Mà \: nghĩa là \: V_O = V_S $$
Giá trị lý tưởng của V 1 = 0.
Vì vậy, nếu V 1 = 0, toàn bộ tín hiệu đầu vào sẽ xuất hiện ở đầu ra. Nếu giá trị của V 1 là âm, thì một số đầu vào bị mất và nếu V 1 là dương, tín hiệu bổ sung cùng với đầu vào sẽ xuất hiện ở đầu ra.
Toàn bộ điều này xảy ra trong thời gian truyền.
Trong thời gian không truyền,
$$ V_O = 0 $$
Khi diode ở trong điều kiện phân cực ngược
Khi điện áp trên anốt nhỏ hơn điện áp trên catốt,
$$ V_S + V_C <0 \: Volts $$
Trong thời gian không truyền,
$$ V_C = V_2 $$
$$ V_S + V_2 <0 $$
Độ lớn của V 2 nên V s rất lớn .
$$ | V_2 | ≫ V_S $$
Bởi vì đối với diode phân cực ngược, tổng của điện áp V S và V C phải là âm. V C ( bây giờ là V 2 ) phải càng âm càng tốt để mặc dù V S là dương, tổng của cả hai điện áp sẽ cho kết quả âm.
Các trường hợp đặc biệt
Bây giờ, chúng ta hãy xem một vài trường hợp cho các giá trị khác nhau của điện áp đầu vào trong đó điện áp điều khiển có giá trị âm nào đó.
Trường hợp 1
Chúng ta hãy lấy một ví dụ trong đó V S = 10V và V C = -10v (V 1 ) đến -20v (V 2 )
Bây giờ, khi hai tín hiệu này được áp dụng, (V S và V C ) thì điện áp ở cực dương sẽ là
$$ V_P = V_S + V_C $$
Vì đây là khoảng thời gian truyền, chỉ có V 1 được xem xét cho V C .
$$ V_O = (10V) + (-10V) = 0V $$
Do đó, đầu ra sẽ bằng 0, mặc dù một số lượng điện áp đầu vào đang được áp dụng. Hình sau giải thích điểm này.
Trường hợp 2
Chúng ta hãy lấy một ví dụ trong đó V S = 10V và V C = -5v (V 1 ) đến -20v (V 2 )
Bây giờ, khi hai tín hiệu này được áp dụng, (V S và V C ) thì điện áp ở cực dương sẽ là
$$ V_P = V_S + V_C $$
Vì đây là khoảng thời gian truyền, chỉ có V 1 được xem xét cho V C .
$$ V_O = (10V) + (-5V) = 5V $$
Do đó đầu ra sẽ là 5 V. Hình sau giải thích điểm này.
Trường hợp 3
Chúng ta hãy lấy một ví dụ trong đó V S = 10V và V C = 0v (V 1 ) đến -20v (V 2 )
Bây giờ, khi hai tín hiệu này được áp dụng, (V S và V C ) thì điện áp ở cực dương sẽ là
$$ V_P = V_S + V_C $$
Vì đây là khoảng thời gian truyền, chỉ có V 1 được xem xét cho V C .
$$ V_O = (10V) + (0V) = 10V $$
Do đó đầu ra sẽ là 10 V. Hình sau giải thích điểm này.
Trường hợp 4
Chúng ta hãy lấy một ví dụ trong đó V S = 10V và V C = 5v (V 1 ) đến -20v (V 2 )
Bây giờ, khi hai tín hiệu này được áp dụng, (V S và V C ) thì điện áp ở cực dương sẽ là
$$ V_P = V_S + V_C $$
Vì đây là khoảng thời gian truyền, chỉ có V 1 được xem xét cho V C .
$$ V_O = (10V) + (5V) = 15V $$
Do đó đầu ra sẽ là 15 V.
Điện áp đầu ra bị ảnh hưởng bởi điện áp điều khiển được áp dụng. Điện áp này cộng vào đầu vào để tạo ra đầu ra. Do đó nó ảnh hưởng đến đầu ra.
Hình dưới đây cho thấy sự chồng chất của cả hai tín hiệu.
Chúng ta có thể quan sát thấy rằng trong thời gian chỉ áp dụng điện áp cổng, đầu ra sẽ là 5v. Khi cả các tín hiệu được áp dụng, V P xuất hiện như V O . Trong thời gian không truyền, đầu ra là 0v.
Như quan sát từ hình trên, sự khác biệt về tín hiệu đầu ra trong giai đoạn truyền và giai đoạn không truyền, mặc dù (với V S = 0) tín hiệu đầu vào không được áp dụng, được gọi làPedestal. Bệ này có thể là dương hoặc âm. Trong ví dụ này, chúng tôi nhận được một bệ đỡ tích cực trong đầu ra.
Ảnh hưởng của RC đến điện áp điều khiển
Nếu tín hiệu đầu vào được áp dụng trước khi điện áp điều khiển đạt đến trạng thái ổn định, sẽ xảy ra một số biến dạng ở đầu ra.
Chúng tôi chỉ nhận được đầu ra chính xác khi tín hiệu đầu vào được đưa ra khi tín hiệu điều khiển là 0v. 0v này là giá trị ổn định. Nếu tín hiệu đầu vào được đưa ra trước đó, hiện tượng méo sẽ xảy ra.
Điện áp điều khiển tại A tăng chậm là do có mặt mạch RC. Hằng số thời gian là kết quả của RC ảnh hưởng đến hình dạng của dạng sóng này.
Ưu và nhược điểm của Cổng lấy mẫu một chiều
Hãy cùng chúng tôi xem xét những ưu điểm và nhược điểm của cổng lấy mẫu một chiều.
Ưu điểm
Mạch rất đơn giản.
Thời gian trễ giữa đầu vào và đầu ra quá thấp.
Nó có thể được mở rộng cho nhiều đầu vào hơn.
Không có dòng điện nào được rút ra trong thời gian không truyền tải. Do đó, trong điều kiện yên tĩnh, không có sự tiêu tán điện năng.
Nhược điểm
Có sự tương tác giữa điều khiển và tín hiệu đầu vào (V C và V S )
Khi số lượng đầu vào tăng lên, tải trên đầu vào điều khiển tăng lên.
Đầu ra nhạy cảm với điều khiển điện áp đầu vào V 1 (mức trên của V C )
Chỉ một đầu vào nên được áp dụng ngay lập tức.
Do thời gian tăng chậm của tín hiệu điều khiển, đầu ra có thể bị méo, nếu tín hiệu đầu vào được áp dụng trước khi đạt đến trạng thái ổn định.