采样和保持

在电子学中，采样和保持电路是一种模拟设备，它对连续变化的模拟信号的电压进行采样，并将其值保持在一个特定的最小时间段的恒定水平上。采样和保持电路以及相关的峰值检测器是基本的模拟存储器件。它们通常用于模数转换器，以消除可能破坏转换过程的输入信号的变化。它们也被用于电子音乐中，例如为连续播放的音符赋予随机的质量。一个典型的采样和保持电路将电荷储存在一个电容器中，至少包含一个开关设备，如FET（场效应晶体管）开关和通常一个运算放大器。为了对输入信号进行采样，开关将电容器连接到缓冲放大器的输出。缓冲放大器对电容器进行充电或放电，使电容器上的电压实际上等于，或与输入电压成正比。在保持模式下，开关将电容器与缓冲器断开。电容器总是被其自身的泄漏电流和有用的负载电流放电，这使得电路本质上是不稳定的，但在指定的保持时间内的电压损失（电压下降），除了最苛刻的应用外，都保持在可接受的误差范围内。

采样和保持电路在线性系统中使用。在某些类型的模数转换器（ADC）中，输入与内部产生的数字-模拟转换器（DAC）的电压进行比较。该电路尝试一系列的值，一旦电压相等，在一些定义的误差范围内，就停止转换。如果在这个比较过程中允许输入值发生变化，那么产生的转换将是不准确的，可能与真实的输入值无关。这样的逐次逼近转换器通常会加入内部采样和保持电路。此外，当需要同时测量多个样本时，采样和保持电路经常被使用。每个值都被采样和保持，使用一个共同的采样时钟。对于几乎所有基于TN、IPS或VA电光LC单元的商用液晶有源矩阵显示器（不包括双稳态现象），每个像素代表一个小电容，它必须定期充电到与图片元素所需的灰度值（对比度）相应的水平。为了在一个扫描周期（帧周期）内保持该水平，一个额外的电力电容器被并联到每个LC像素上，以更好地保持电压。一个薄膜场效应管开关被用来选择一个特定的LC像素，并对其进行图像信息充电。

与一般电子产品中的S/H相比，没有输出运算放大器，也没有电信号AO。相反，保持电容上的电荷控制LC分子的变形，从而控制光学效果作为其输出。这一概念的发明及其在薄膜技术中的实施被授予IEEE西泽纯一勋章。在一个扫描周期内，画面并不跟随输入信号。这不允许眼睛刷新，在运动序列中会导致模糊，同时，由于背光不断被照亮，帧与帧之间的过渡是可见的，增加了显示运动模糊。采样和保持电路也经常出现在合成器上，要么是作为一个分立的模块，要么是作为一个整体组件。它们被用来对输入的信号进行周期性采样，通常作为合成器其他部件的调制源。当采样和保持电路插入白噪声发生器时，其结果是一连串的随机值，这取决于调制的幅度，可用于提供信号的微妙变化或疯狂变化的随机音调。

为了保持输入电压尽可能的稳定，电容器必须有非常低的漏电，而且它不能被加载到任何重要的程度，这就要求有非常高的输入阻抗。