采样和保持电路从模拟输入信号中采样并保持特定的时间，然后输出输入信号的采样部分。该电路仅对采样几微秒的输入信号有用。
采样和保持电路由开关设备，电容器和运算放大器组成。电容器是采样和保持电路的心脏，因为它是保持采样的输入信号并根据命令输入将其提供给输出的电容器。该电路主要用于模数转换器，以消除输入信号中的某些变化，这可能会破坏转换过程。
采样和保持电路的典型框图如下：
通常施加的输入电压信号是连续变化的模拟信号。提供命令输入以触发输入信号的采样和保持。命令输入仅是用于开始/停止输入信号采样的开/关信号，通常是PWM。采样和保持过程取决于命令输入。当开关闭合时，信号被采样，当开关断开时，电路保持输出信号。开关的开/关状态由命令输入控制。
采样保持电路的理想输入和输出波形如下：
从上图可以清楚地了解到，该电路在Command Input为高电平时采集输入信号的样本，并在输出处复制相同的样本。当命令输入为低电平时，它将保持采样信号的最后电压电平。
如果我们 模拟采样和保持电路，我们将得到上述波形。最后给出了完整的采样和保持电路仿真视频。
所需材料
- uA741运算放大器IC
- 2N4339 N沟道JFET
- 模拟输入和脉冲输入发生器
- 电阻（10k，10M）
- 二极管（1N4007）
- 电容器（0.1uf-1nos）
电路原理图
为了在输入端子上提供模拟信号，可以使用6-0-6降压变压器。而且，为了给晶体管提供脉冲或PWM输入，您可以在稳定模式下使用555定时器IC。我们还需要一个直流电源，用于为运放IC提供Vcc，其电压范围为+5至+ 15V。
采样保持电路的工作
正如您在电路图中所能看到的，我们使用了2N4339 N沟道JFET，一个运算放大器和一个电容器。命令输入（PWM输入）连接到2N4339晶体管的Gate端子。正如您在电路图中所能看到的，我们使用了2N4339 N沟道JFET，一个运算放大器和一个电容器。命令输入（PWM输入）连接到2N4339晶体管的Gate端子。二极管1N4007也连接在命令输入和2N4339 N沟道JFET之间。
现在的问题是，为什么二极管反向连接？让我给您简要介绍一下2N4339。2N4339是具有低噪声和高增益的N沟道JFET。2N4339仅在栅极至源极电压在-0.3v至-50v（最大）范围内时导通（导通）。现在，我们将命令输入的初始电压设置为-15V，将脉冲电压设置为15V。因此，无论何时命令输入电压为负，二极管都会被正向偏置，这会导致晶体管导通，反之亦然。
运算放大器741在这里用作电压跟随器，因为电压跟随器通常具有高输入阻抗和低输出阻抗。当输入信号为低电流时使用此功能，因为电压跟随器可以向下一级提供足够的电流。
因此，无论何时命令输入为高电平，晶体管都将作为闭合开关工作，此时，电容器开始充电至其峰值，并在晶体管处于导通状态时存储输入信号的样本。现在，当命令输入为LOW时，晶体管将用作断开开关，并且电容器将经历高阻抗，因此，电容器无法放电并在特定时间段内保持电荷。这段时间称为保持期。并且，电路对输入信号进行采样的时间称为采样周期。
采样保持电路的一些应用
- ADC（模数转换）
- DAC（数模转换）
- 在模拟解复用中
- 在线性系统中
- 在数据分配系统中
- 在数字电压表中
- 在信号结构滤波器中