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双方向サンプリングゲート
双方向ゲートは、単方向ゲートとは異なり、正と負の両方の極性の信号を送信します。 これらのゲートは、トランジスタまたはダイオードを使用して構築できます。 さまざまなタイプの回路から、トランジスタで構成される回路とダイオードで構成される別の回路を見てみましょう。
トランジスタを使用した双方向サンプリングゲート
基本的な双方向サンプリングゲートは、トランジスタと3つの抵抗で構成されます。 入力信号電圧V〜S〜と制御入力電圧V〜C〜は、加算抵抗を介してトランジスタのベースに印加されます。 以下の回路図は、トランジスタを使用した双方向サンプリングゲートを示しています。
ここで適用される制御入力V〜C〜は、2つのレベルV〜1〜およびV〜2〜とパルス幅t〜p〜を持つパルス波形です。 このパルス幅は、希望する送信間隔を決定します。 ゲーティング信号により、入力が送信されます。 ゲーティング信号が低レベルV〜2〜になると、トランジスタはアクティブ領域に入ります。 そのため、ゲート入力がその上位レベルに維持されるまで、トランジスタのベースに現れるいずれかの極性の信号がサンプリングされ、出力で増幅されたように見えます。
4ダイオード双方向サンプリングゲート
双方向サンプリングゲート回路もダイオードを使用して作成されます。 このモデルでは、2ダイオードの双方向サンプリングゲートが基本的なものです。 ただし、次のような欠点はほとんどありません。
- ゲインが低い
- 制御電圧の不均衡に敏感です
- V〜n（min）〜は過剰かもしれません
- ダイオード容量の漏れがあります
これらの機能を改善する4ダイオード双方向サンプリングゲートが開発されました。 図に示すように、2つの双方向サンプリングゲート回路が改善され、さらに2つのダイオードと2つの平衡電圧+ vまたは–vが追加され、4ダイオードの双方向サンプリングゲートの回路が作成されました。
制御電圧V〜C〜および-V〜C〜は、それぞれダイオードD〜3〜およびD〜4〜に逆バイアスをかけます。 電圧+ vおよび–vは、それぞれダイオードD〜1〜およびD〜2〜に順方向バイアスをかけます。 信号源は、抵抗器R〜2〜と導電ダイオードD〜1〜およびD〜2〜を介して負荷に結合されます。 ダイオードD〜3〜およびD〜4〜は逆バイアスされているため、これらは開いており、制御信号をゲートから切断します。 したがって、制御信号の不均衡は出力に影響しません。
印加される制御電圧がV〜n〜および-V〜n〜の場合、ダイオードD〜3〜およびD〜4〜が導通します。 ポイントP〜2〜およびP〜1〜はこれらの電圧にクランプされ、ダイオードD〜1〜およびD〜2〜は逆バイアスになります。 現在、出力はゼロです。
送信中、ダイオードD〜3〜およびD〜4〜はオフです。 回路のゲインAは次の式で与えられます
A = \ frac \ {R_C} \ {R_C + R_2} \ times \ frac \ {R_L} \ {R_L +（R_s/2）}
したがって、制御電圧の適用を選択すると、送信が有効または無効になります。 どちらの極性の信号も、ゲート入力に応じて送信されます。
サンプリングゲートの用途
サンプリングゲート回路には多くの用途があります。 最も一般的なものは次のとおりです-
- サンプリングスコープ
- マルチプレクサー
- サンプルホールド回路
- D/Aコンバーター
- チョップドスタビライザーアンプ
サンプリングゲート回路のアプリケーションの中で、サンプリングスコープ回路が一般的です。 サンプリングスコープのブロック図について考えてみましょう。
サンプリングスコープ
サンプリングスコープでは、表示は入力波形のサンプルのシーケンスで構成されます。 これらのサンプルはそれぞれ、波形の基準点に対して徐々に遅れて取得されます。 これは、以下のブロック図に示されているサンプリングスコープの動作原理です。
- ランプ発生器*および*階段状発生器*は、適用されたトリガー入力に従って波形を生成します。 *コンパレータ*はこれらの信号の両方を比較し、制御信号としてサンプリングゲート回路に与えられる出力を生成します。
制御入力が高い場合は、*サンプリングゲート*の入力が出力に送られ、制御入力が低い場合は常に入力は送信されません。
サンプルを取りながら、それらは瞬時に選択されますが、それらは等しい増分で徐々に遅延します。 サンプルは、持続時間がサンプリングゲートコントロールの持続時間に等しく、振幅がサンプリング時の入力信号の大きさによって決定されるパルスで構成されます。 生成されるパルス幅は小さくなります。
パルス変調と同様に、信号をサンプリングしてホールドする必要があります。 しかし、パルス幅が小さいため、アンプ回路で増幅されて*ストレッチ*され、次にダイオード-コンデンサの組み合わせ回路に渡されて、信号を*ホールド*して、次のサンプルの間隔を埋めます。 この回路の出力は*垂直偏向板*に与えられ、掃引回路の出力はサンプリングスコープの*水平偏向板*に与えられ、出力波形を表示します。
