Tricky Circuit

Abtasten und Halten mit Leckage

Halte einen Messwert und beobachte sein Sinken

Abtasten und Halten erfasst Spannung für später. Ein Kondensator hält die Probe; ein idealer Puffer folgt ohne Eingangsstrom. Halteabfall ist Änderung der gespeicherten Spannung; hier entlädt ein Leckwiderstand zur Masse. R ist der Widerstand, C die Kapazität; RC ist ihr Produkt, eine Zeitskala namens Zeitkonstante.

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EXPERIMENTIERTISCH

Ändere die Schaltungseinstellungen, sage die Messwerte voraus und prüfe eine Aufgabe. Dies sind Lernmodelle; die Annahmen werden in jeder Lektion erklärt.

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So funktioniert es

Wähle Anfangsprobe und vergangene Haltezeit: kein Erfassungsknopf oder laufender Verlauf. C = 1 µF, Leckpfad 100–1000 kΩ. Passives RC ohne andere reale Schalter-, Puffer- und Kondensatorleckagen.

Vsample ist Startprobe, Rleak Leckwiderstand. Zeitkonstante τ = Rleak × C. Vhold = Vsample × exp(−t/τ); exp(x) heißt e hoch x.

Schwierigkeit

  1. Aufbauen · Beobachte

    Einschalten: Probe 3 V, Zeit 0 ms, Widerstand 100 kΩ. Erhalte 3 V.

    Brauchst du einen Tipp?

    Vsample=3 V; t=0 ms; Rleak=100 kΩ → 3 V

  2. Erforschen · Erkunde

    Behalte 3 V und 100 kΩ, wähle 100 ms. Erhalte etwa 1.1036 V.

    Brauchst du einen Tipp?

    Vsample=3 V; t=100 ms; Rleak=100 kΩ → 1.1036 V

  3. Selbst lösen · Löse

    Behalte 3 V und 100 ms, erhöhe auf 1000 kΩ. Erhalte etwa 2.7145 V.

    Brauchst du einen Tipp?

    Vsample=3 V; t=100 ms; Rleak=1000 kΩ → 2.7145 V

Zusatzwissen und Schaltungsrezepte

Abtasten und Halten mit Leckage

Ein Messsystem braucht eine stabile Momentaufnahme zur Verarbeitung. Leckage verändert diese vorübergehende analoge Erinnerung.

τ = Rleak × C; Vhold = Vsample × exp(−t/τ)

100 kΩ und 1 µF ergeben 100 ms. Bei 1000 kΩ ist dieselbe Haltezeit nur ein Zehntel von τ.

Ein nützlicher Zusammenhang

Nach einer Zeitkonstante bleiben etwa 36.8% des Starts.

Außerhalb des Modells

Mehr Widerstand verlangsamt diese Rechnung; echter Halteabfall hat weitere Ursachen.

Eine typische Falle vermeiden

Eine neue Startprobe erfasst kein heimliches laufendes Signal.

Nur der Widerstand wird zehnmal größer. Die Zeitkonstante…

  1. wird zehnmal größer
  2. halbiert sich
  3. bleibt gleich
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Bei festem C ist τ proportional zum Widerstand.

Frische Momentaufnahme

Probe 3 V, 0 ms, 100 kΩ.

Es bleiben 3 V.

Länger halten

Probe 3 V, 100 ms, 1000 kΩ.

Es bleiben etwa 2.7145 V.

Probiere eine weitere Änderung

Bei 3 V und 100 kΩ vergleiche 0, 100, 200 ms: 3, etwa 1.104 und 0.406 V.

wiki.analog.com