Tricky Circuit

Выборка и хранение с пассивной утечкой

Заморозь измерение и наблюдай спад

Выборка и хранение — захват напряжения для дальнейшего использования. Конденсатор хранит выбранный образец; буфер повторяет его без отбора тока в модели. Спад хранения — изменение сохранённого напряжения со временем. Здесь резистор утечки к земле заставляет его убывать. R обозначает сопротивление, C — ёмкость; RC — их произведение, временной масштаб, называемый постоянной времени.

Открыть интерактивный опыт

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ СТОЛ

Меняй настройки схемы, предсказывай показания и проверяй решение задания. Это учебные модели; допущения объяснены в каждом уроке.

Войди, чтобы сохранять прогресс. Прогресс гостя хранится на этом устройстве.

Открыть лабораторию в полном окне

Как это работает

Выбираются начальная выборка и прошедшее время хранения; кнопки захвата и живой истории нет. C = 1 µF, утечка через 100–1000 kΩ. Пассивная RC-модель не учитывает другие утечки ключа, буфера и конденсатора.

Vsample — напряжение в начале хранения. Rleak — сопротивление утечки, C — ёмкость, τ = Rleak × C — постоянная времени. Vhold = Vsample × exp(−t/τ); exp(x) означает e в степени x.

Сложность

  1. Собери · Наблюдай

    Включи выборку 3 V, время 0 ms и утечку 100 kΩ. Получи 3 V.

    Нужна подсказка?

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

  2. Исследуй · Исследуй

    Оставь 3 V и 100 kΩ, выбери 100 ms. Получи около 1.1036 V.

    Нужна подсказка?

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

  3. Реши сам · Реши

    Оставь 3 V и 100 ms, увеличь сопротивление до 1000 kΩ. Получи около 2.7145 V.

    Нужна подсказка?

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

Дополнительные материалы и карточки схем

Выборка и хранение с пассивной утечкой

Измерителю нужен стабильный снимок, пока он обрабатывает значение. Конденсатор временно хранит аналоговую память, но путь утечки медленно меняет снимок.

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

100 kΩ × 1 µF дают 100 ms. При 1000 kΩ те же 100 ms — лишь десятая часть постоянной времени, поэтому напряжения остаётся больше.

Полезная связь

За одну постоянную времени экспоненциальный спад сохраняет около 36.8% начального напряжения.

За пределами модели

Большее сопротивление замедляет этот спад. У настоящих схем другие причины и формы спада.

Ошибка, которой стоит избежать

Изменение напряжения выборки выбирает другой стартовый образец, а не захватывает скрытый живой сигнал.

Только сопротивление утечки выросло в десять раз. Постоянная времени…

  1. вырастет в десять раз
  2. уменьшится вдвое
  3. не изменится
Читать дальше

При прежней C величина τ = Rleak × C прямо пропорциональна сопротивлению.

Свежий снимок

Выборка 3 V, время 0 ms, 100 kΩ.

Время не прошло: сохранено 3 V.

Храни снимок дольше

Выборка 3 V, время 100 ms, 1000 kΩ.

Остаётся около 2.7145 V.

Попробуй другое изменение

При выборке 3 V и 100 kΩ сравни 0, 100 и 200 ms. Предскажи 3, около 1.104 и 0.406 V.

wiki.analog.com