Muestra y retención

En electrónica , un circuito de muestreo y retención (también conocido como muestreo y seguimiento) es un dispositivo analógico que muestrea (captura, toma) el voltaje de una señal analógica que varía continuamente y mantiene (bloquea, congela) su valor a un nivel constante durante un período mínimo de tiempo especificado. Los circuitos de muestreo y retención y los detectores de pico relacionados son los dispositivos de memoria analógica elementales . Se utilizan típicamente en convertidores analógico-digitales para eliminar las variaciones en la señal de entrada que pueden corromper el proceso de conversión. ^{[ 1 ]} También se utilizan en la música electrónica, por ejemplo, para impartir una cualidad aleatoria a las notas tocadas sucesivamente.

Un circuito típico de muestreo y retención almacena carga eléctrica en un condensador y contiene al menos un dispositivo de conmutación, como un interruptor FET (transistor de efecto de campo), y normalmente un amplificador operacional . ^{[ 2 ]} Para muestrear la señal de entrada, el interruptor conecta el condensador a la salida de un amplificador buffer . El amplificador buffer carga o descarga el condensador de modo que la tensión a través del condensador sea prácticamente igual o proporcional a la tensión de entrada. En el modo de retención, el interruptor desconecta el condensador del buffer. El condensador se descarga invariablemente por sus propias corrientes de fuga y corrientes de carga útiles, lo que hace que el circuito sea inherentemente volátil , pero la pérdida de tensión ( caída de tensión ) dentro de un tiempo de retención especificado se mantiene dentro de un margen de error aceptable para todas las aplicaciones, excepto las más exigentes.

Los circuitos de muestreo y retención se utilizan en sistemas lineales. En algunos tipos de convertidores analógico-digitales (ADC), la entrada se compara con una tensión generada internamente por un convertidor digital-analógico (DAC). El circuito prueba una serie de valores y deja de convertir una vez que las tensiones son iguales, dentro de un margen de error definido. Si se permitiera que el valor de entrada cambiara durante este proceso de comparación, la conversión resultante sería inexacta y posiblemente no estaría relacionada con el valor de entrada real. Estos convertidores de aproximación sucesiva suelen incorporar circuitos internos de muestreo y retención. Además, los circuitos de muestreo y retención se utilizan a menudo cuando se necesitan medir varias muestras simultáneamente. Cada valor se muestrea y se mantiene, utilizando un reloj de muestreo común.

En prácticamente todas las pantallas de matriz activa de cristal líquido comerciales basadas en celdas electroópticas LC TN, IPS o VA (excluyendo fenómenos biestables), cada píxel representa un pequeño condensador que debe cargarse periódicamente a un nivel correspondiente al valor de escala de grises (contraste) deseado para un elemento de imagen. Para mantener este nivel durante un ciclo de escaneo (periodo de fotograma), se conecta un condensador eléctrico adicional en paralelo a cada píxel LC para mantener mejor la tensión. Un interruptor FET de película delgada selecciona un píxel LC específico y carga la información de la imagen correspondiente. A diferencia de un muestreador/retenedor (S/H) en electrónica general, no hay amplificador operacional de salida ni señal eléctrica AO. En cambio, la carga en los condensadores de retención controla la deformación de las moléculas LC y, por lo tanto, el efecto óptico como resultado. La invención de este concepto y su implementación en tecnología de película delgada han sido reconocidas con la Medalla Jun-ichi Nishizawa del IEEE . ^{[ 3 ]}

Durante un ciclo de escaneo, la imagen no sigue la señal de entrada. Esto impide que el ojo se actualice y puede provocar desenfoque durante las secuencias de movimiento; además, la transición entre fotogramas es visible debido a que la retroiluminación permanece encendida constantemente, lo que contribuye al desenfoque de movimiento en la pantalla . ^{[ 4 ] [ 5 ]}

Los circuitos de muestreo y retención también se encuentran frecuentemente en sintetizadores , ya sea como módulo discreto o como componente integral. Se utilizan para tomar muestras periódicas de una señal entrante, generalmente como fuente de modulación para otros componentes del sintetizador. Cuando un circuito de muestreo y retención se conecta a un generador de ruido blanco , el resultado es una secuencia de valores aleatorios que, dependiendo de la amplitud de la modulación, puede utilizarse para proporcionar variaciones sutiles en una señal o tonos aleatorios muy variables. ^{[ 6 ]}

Para mantener la tensión de entrada lo más estable posible, es esencial que el condensador tenga una fuga muy baja y que no esté cargado en un grado significativo, lo que requiere una impedancia de entrada muy alta .

• Convertidor de señal analógica a intervalo de tiempo discreto

• Paul Horowitz, Winfield Hill (ed. 2001). El arte de la electrónica . Cambridge University Press. ISBN 0-521-37095-7.
• Alan P. Kefauver, David Patschke (2007). Fundamentos del audio digital . AR Editions, Inc. ISBN 0-89579-611-2.
• Tutorial de Analog Devices de 21 páginas: "Amplificadores de muestreo y retención" http://www.analog.com/static/imported-files/tutorials/MT-090.pdf Archivado el 20 de marzo de 2012 en Wayback Machine
• Ndjountche, Tertulien (2011). Circuitos integrados analógicos CMOS: diseño de alta velocidad y bajo consumo energético . Boca Raton, FL, EE. UU.: CRC Press. pág.  925. ISBN 978-1-4398-5491-4Archivado del original el 15/10/2012 . Consultado el 17/08/2011 .
• Aplicaciones de amplificadores monolíticos de muestreo y retención - Intersil