Campionamento del segnale e circuito Sample-Hold

Teorema del campionamento e aliasing

Il teorema di Nyquist-Shannon fissa le condizioni per campionare un segnale analogico senza perdita di informazione. Per un segnale con banda limitata a $f_{max}$, la frequenza di campionamento $f_s$ deve rispettare $f_s \geq 2 f_{max}$. La frequenza di Nyquist è $f_N=f_s/2$ e il periodo di campionamento vale $T_s=1/f_s$. Se $f_s<2f_{max}$ compare l'aliasing: le componenti sopra $f_N$ si riflettono nella banda base e impediscono una ricostruzione corretta. Un filtro anti-aliasing passa-basso posto prima del campionatore elimina le componenti con $f>f_s/2$.

Circuito Sample-Hold (S/H)

Il Sample-Hold (S/H) mantiene costante il valore del segnale durante la conversione A/D. Nella fase di campionamento l'interruttore è chiuso e il condensatore $C_H$ si carica al valore istantaneo $V_{in}(t)$; nella fase di mantenimento l'interruttore è aperto e $C_H$ conserva la tensione per la durata della conversione.

• Tempo di acquisizione $t_{acq}$: tempo perché $V_{out}$ raggiunga il valore finale con errore $<0,1\%$ (tipicamente $1-10~\mu s$).
• Droop: caduta di tensione durante l'hold per correnti di perdita, espressa in $mV/ms$.
• Feedthrough: accoppiamento capacitivo residuo tra ingresso e uscita durante l'hold.
• $C_H$ tipicamente $10-100~nF$, con bassa corrente di perdita e dielettrico stabile (poliestere o polipropilene).