S/H (sample and hold)

Eine Abtast- und Halteschaltung, Sample and Hold (S/H), ist eine, einem AD-Wandler vorgeschaltete elektronische Schaltung. Die Sample-and-Hold-Schaltung tastet das später zu digitalisierende Analogsignal ab indem sie eine Spannungsprobe nimmt (Sample), und hält den abgetasteten Spannungswert über einen bestimmten Zeitraum (Hold).


Funktion der Sample-and-Hold-Schaltung

Die Abtastschaltung entnimmt in periodischen Abständen Signalproben aus dem analogen Eingangssignal. Vom Schaltungsaufbau handelt es sich um einen niederohmigen Schalter, der von einem Taktsignal geschaltet und durch ein aktives elektronisches Bauelement realisiert wird. Das kann ein Transistor, Feldeffekttransistor (FET) oder Operationsverstärker (OpAmp) sein.

Sample-and-Hold-Schaltung

Sample-and-Hold-Schaltung

Das Schaltelement ist nur während der Samplingzeit (Ts) niederohmig, anschließend, während der Haltezeit (TH), ist es hochohmig. Dadurch kann die Ladung nicht aus der Halteschaltung abfließen, die durch einen Ladekondensator realisiert wird. Bei jeder Abtastung wird während der Samplingzeit die Spannungsprobe an den Ladekondensator durchschaltet. Während die Samplingzeit relativ kurz ist, ist die Haltezeit entsprechend lang.

Abtastung eines Analogsignals mittels Sampling and Hold

Abtastung eines Analogsignals mittels Sampling and Hold

Das Halteglied ist ein hochwertiger Kondensator, der die Spannungsprobe für eine kurze Zeit zwischenspeichert. Die Zwischenspeicherung ist erforderlich, weil die nachgeschalteten A/D-Wandler Zeit zur Quantisierung benötigen, um aus der zwischengespeicherten Spannung einen Digitalwert zu codieren. Um das Abfließen der Kondensatorladung, den sogenannten Droop, zu verhindern, liegt zwischen Halteglied und Digitalisierungsschaltung ein Puffer-Verstärker.

Sample-and-Hold-Schaltungen sind durch ihre minimalen Schaltzeiten und die Anstiegszeiten der Taktimpulse gekennzeichnet. Darüber hinaus muss der Ladekondensator den einmal eingespeicherten Spannungswert ohne Drift möglichst lange halten.

Informationen zum Artikel
Deutsch: Abtast- und Halteschaltung
Englisch: sample and hold - S/H
Veröffentlicht: 26.01.2014
Wörter: 244
Tags: #Analogschaltungen
Links: Abtastung, A/D (AD-Wandler), Analog, Anstiegszeit, Drift