Experiment: Aufbau einer Sample&Hold-Schaltung

In diesem Experiment soll eine Sample & Hold-Schaltung aufgebaut werden. Dazu wird als S&H-Baustein das Bauelement LF398 eingesetzt, das leicht erhältlich und preiswert ist. Die gezeigte Schaltung wird mit Hilfe der Platinen FNCGEN und DIGMLT aufgebaut. Das Dreiecksignal TRI-LO des Funktionsgenerators dient als Eingangssignal für den S&H-Baustein. Das Sample-Signal wird vom Frequenzgenerator der Platine DIGMLT abgeleitet, indem das symmetrische Rechtecksignal F1 des Zählers auf den Hold-Eingang des Bausteins LF398 geführt wird. Dadurch wird der S&H-Baustein gleichlang jeweils in den Sample- und in den Hold-Modus geschaltet.

Der Triggereingang des angeschlossenen Zweistrahl-Oszilloskops wird mit dem Rechteck-Ausgang (SQUARE) des Funktionsgenerators verbunden, um ein stehendes Bild des Dreiecksignals zu erreichen.

Experiment mit Sample & Hold-Baustein

Für die Beobachtung der Signale sollte die Frequenz des Dreiecksignals auf etwa 500 Hz eingestellt werden, die Frequenz des Sample-Signals auf etwa 5 kHz. Da die beiden Signale nicht synchronisiert sind, wird zuerst das am Oszilloskop sichtbare Bild ein stehendes Dreiecksignal mit einer überlagerten, durchlaufenden Treppenfunktion zeigen. Um das Ausgangssignal des S&H-Bausteins stehend zu machen, muss eine der beiden Frequenzen soweit geändert werden, bis sich ein stehendes Bild ergibt.

In der Praxis sind die Zeiten für die Sample- und die Hold-Phase meist nicht gleich lang, sondern orientieren sich an der Digitalisierungsrate des nachgeschalteten AD-Wandlers und dessen Konversionszeit. Die Hold-Phase wird man zweckmäßigerweise auf die Zeit der Konversion beschränken, die restliche Zeit befindet sich der S&H-Baustein im Sample-Modus.

Der Leser sei dazu angeregt, das Übersprechen des Steuersignals auf den Speicherkondensator abzugleichen, indem er die in der Abbildung gezeigte Vorgangsweise verwendet. Dazu wird ein Inverter in die Steuerleitung gelegt und mit einem Potentiometer ein kleiner Teil des Differenzsignals am Inverter über einen Kondensator (10 pF) auf den Speicherkondensator (Anschluss 6 von LF398) geführt. Durch Verdrehen des Potentiometers kann das Übersprechen auf null abgeglichen werden.

Die folgende Tabelle gibt einen Überblick über kommerziell erhältliche S&H-Bausteine.