回路の素101 054 サンプル・ホールドボルテージ・フォロワ型

入力電圧の保持が可能
AD変換の前段や、DA変換の後段などで、アナログ信号を固定したいときに使用する

回路の素101 054 サンプル・ホールドボルテージ・フォロワ型

回路図作成

基本的な構成

カットオフ周波数は $R_1, C_1$ とアナログスイッチのON抵抗で決まる

応答性確認

シミュレーションを tranモード(デフォルト) で実行し、応答を見る

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

from PyLTSpice import RawRead

fig = plt.figure(figsize=(6, 4))
ax1 = fig.add_subplot(2, 1, 1)
ax2 = fig.add_subplot(2, 1, 2, sharex=ax1)

fname = 'PrimaryCircuit5-054.raw'
LTR = RawRead(fname)
x     = LTR.get_trace('time').get_time_axis(0)

tmp1  = LTR.get_trace('V(vin+)').get_wave(0)
ax1.plot(x * 1000, tmp1, label='Vin+')
tmp1  = LTR.get_trace('V(vout)').get_wave(0)
ax1.plot(x * 1000, tmp1, label='Vout')
tmp1  = LTR.get_trace('V(vctrl)').get_wave(0)
ax2.plot(x * 1000, tmp1, label='Vctrl')

ax1.legend(); ax1.grid()
ax1.set_xlabel('[ms]'); ax1.set_ylabel('[V]')

ax2.legend(); ax2.grid()
ax2.set_xlabel('[ms]'); ax2.set_ylabel('[V]')

fig.tight_layout()

fig.savefig('PrimaryCircuit5-054_Graph1.png')

Vctrlに5Vが入っているときに、出力信号がホールドされていることが分かる

周波数特性

周波数解析用の回路図を作成して、周波数特性を解析する

仕様では、オン抵抗が120Ωなので、カットオフ周波数は下記のように3.3MHzほどになる

fc = 1.0 / (2.0 * 3.14 * 220 * 1e-12 * (100 + 120)) / 1000 / 1000
print('fc = %6.2fMHz' % fc)

fc =   3.29MHz

from PyLTSpice import RawRead

fig = plt.figure(figsize=(6, 4))
ax1 = fig.add_subplot(2, 1, 1)
ax2 = fig.add_subplot(2, 1, 2, sharex=ax1)

fname = 'PrimaryCircuit5-054-2.raw'
LTR = RawRead(fname)

freq  = np.abs(LTR.get_trace('frequency').get_wave(0))
Vout  = LTR.get_trace("V(vout)").get_wave(0)
ax1.plot(freq, 20*np.log10(np.abs(Vout)))
ax2.plot(freq, np.angle(Vout) / np.pi * 180)

ax1.grid()
ax1.set_xlabel("[Hz]"); ax1.set_ylabel("Gain[dB]")
ax1.set_xscale('log')
ax1.set_ylim(-35, 5)

ax2.grid()
ax2.set_xlabel("[Hz]"); ax2.set_ylabel("Phase[deg]")
ax2.set_xscale('log')
ax2.set_ylim(-190, 190)

fig.tight_layout()

fig.savefig('PrimaryCircuit5-054_Graph2.png')