Puerta de muestreo unidireccional

Después de analizar el concepto de puertas de muestreo, intentemos ahora comprender los tipos de puertas de muestreo. Las compuertas de muestreo unidireccionales pueden pasar pulsos positivos o negativos a través de ellas. Están construidos con diodos.

Un circuito de puerta de muestreo unidireccional consiste en un condensador C, un diodo D y dos resistencias R 1 y R L . La señal de entrada se envía al condensador y la entrada de control a la resistencia R 1 . La salida se toma a través de la resistencia de carga R L . El circuito es como se muestra a continuación.

Según el funcionamiento de un diodo, conduce solo cuando el ánodo del diodo es más positivo que el cátodo del diodo. Si el diodo tiene una señal positiva en su entrada, conduce. El período de tiempo en el que la señal de puerta está encendida es el período de transmisión. Por tanto, es durante ese período en el que se transmite la señal de entrada. De lo contrario, la transmisión no es posible.

La siguiente figura muestra los períodos de tiempo de la señal de entrada y la señal de puerta.

La señal de entrada se transmite solo durante el período de tiempo durante el cual la puerta está encendida, como se muestra en la figura.

Del circuito que tenemos,

El ánodo del diodo se aplica con las dos señales (V S y V C ). Si el voltaje en el ánodo se indica como V P y el voltaje en el cátodo se indica como V N, entonces el voltaje de salida se obtiene como

$$ V_o = V_P = (V_S + V_C)> V_N $$

Entonces el diodo está en condición de polarización directa.

$$ V_O = V_S + V_1> V_N $$

Luego

$$ V_O = V_S $$

Cuando V 1 = 0,

Luego

$$ V_O = V_S + V_1 \: Lo que \: significa \: V_O = V_S $$

Valor ideal de V 1 = 0.

Entonces, si V 1 = 0, toda la señal de entrada aparece en la salida. Si el valor de V 1 es negativo, entonces parte de la entrada se pierde y si V 1 es positivo, aparece una señal adicional junto con la entrada en la salida.

Todo esto sucede durante el período de transmisión.

Durante el período de no transmisión,

$$ V_O = 0 $$

Como el diodo está en condición de polarización inversa

Cuando el voltaje en el ánodo es menor que el voltaje en el cátodo,

$$ V_S + V_C <0 \: Voltios $$

Durante el período de no transmisión,

$$ V_C = V_2 $$

$$ V_S + V_2 <0 $$

La magnitud de V 2 debe ser muy alta que V s .

$$ | V_2 | ≫ V_S $$

Porque para que el diodo esté en polarización inversa, la suma de los voltajes V S y V C debe ser negativa. V C (que ahora es V 2 ) debe ser lo más negativo posible de modo que, aunque V S es positivo, la suma de ambos voltajes debe producir un resultado negativo.

Casos especiales

Ahora, veamos algunos casos para diferentes valores de voltajes de entrada donde el voltaje de control tiene algún valor negativo.

Caso 1

Tomemos un ejemplo donde V S = 10V y V C = -10v (V 1 ) a -20v (V 2 )

Ahora, cuando se aplican estas dos señales (V S y V C ), entonces el voltaje en el ánodo será

$$ V_P = V_S + V_C $$

Como se trata de período de transmisión, solamente V 1 se considera para V C .

$$ V_O = (10V) + (-10V) = 0V $$

Por lo tanto, la salida será cero, aunque se aplica cierta cantidad de voltaje de entrada. La siguiente figura explica este punto.

Caso 2

Tomemos un ejemplo donde V S = 10V y V C = -5v (V 1 ) a -20v (V 2 )

Ahora, cuando se aplican estas dos señales (V S y V C ), entonces el voltaje en el ánodo será

$$ V_P = V_S + V_C $$

Como se trata de período de transmisión, solamente V 1 se considera para V C .

$$ V_O = (10V) + (-5V) = 5V $$

Por tanto, la salida será de 5 V. La siguiente figura explica este punto.

Caso 3

Tomemos un ejemplo donde V S = 10V y V C = 0v (V 1 ) a -20v (V 2 )

Ahora, cuando se aplican estas dos señales (V S y V C ), entonces el voltaje en el ánodo será

$$ V_P = V_S + V_C $$

Como se trata de período de transmisión, solamente V 1 se considera para V C .

$$ V_O = (10 V) + (0 V) = 10 V $$

Por tanto, la salida será de 10 V. La siguiente figura explica este punto.

Caso 4

Tomemos un ejemplo donde V S = 10V y V C = 5v (V 1 ) a -20v (V 2 )

Ahora, cuando se aplican estas dos señales (V S y V C ), entonces el voltaje en el ánodo será

$$ V_P = V_S + V_C $$

Como se trata de período de transmisión, solamente V 1 se considera para V C .

$$ V_O = (10 V) + (5 V) = 15 V $$

Por lo tanto, la salida será de 15 V.

El voltaje de salida se ve afectado por el voltaje de control aplicado. Este voltaje se suma a la entrada para producir la salida. Por tanto, afecta la salida.

La siguiente figura muestra la superposición de ambas señales.

Podemos observar que durante el tiempo en que solo se aplica voltaje de puerta, la salida será de 5v. Cuando se aplican ambas señales, V P aparece como V O . Durante el período de no transmisión, la salida es 0v.

Como se observa en la figura anterior, la diferencia en las señales de salida durante el período de transmisión y el período de no transmisión, aunque (con V S = 0) la señal de entrada no se aplica, se denomina comoPedestal. Este pedestal puede ser positivo o negativo. En este ejemplo, obtenemos un pedestal positivo en la salida.

Efecto de RC sobre la tensión de control

Si la señal de entrada se aplica antes de que el voltaje de control alcance el estado estable, se produce cierta distorsión en la salida.

Obtenemos la salida correcta solo cuando la señal de entrada se da cuando la señal de control es 0v. Este 0v es el valor estable. Si la señal de entrada se da antes, se produce distorsión.

El lento aumento de la tensión de control en A se debe al circuito RC presente. La constante de tiempo que es el resultado de RC afecta la forma de esta forma de onda.

Pros y contras de las puertas de muestreo unidireccionales

Echemos un vistazo a las ventajas y desventajas de la puerta de muestreo unidireccional.

Ventajas

  • El circuito es simple.

  • El retardo de tiempo entre la entrada y la salida es demasiado bajo.

  • Se puede extender a más entradas.

  • No se extrae corriente durante el período de no transmisión. Por lo tanto, en condiciones de reposo, no hay disipación de potencia.

Desventajas

  • Hay interacción entre las señales de entrada y de control (V C y V S )

  • A medida que aumenta el número de entradas, aumenta la carga en la entrada de control.

  • La salida es sensible al voltaje de entrada de control V 1 (nivel superior de V C )

  • Solo se debe aplicar una entrada en un instante de tiempo.

  • Debido al lento tiempo de subida de la señal de control, la salida puede distorsionarse si la señal de entrada se aplica antes de alcanzar el estado estable.