Track-hold

Published On Oct-05-2017

Transcripción

El primer paso para llevar a cabo el proceso de conversión A-D, codificando el audio por medio de PCM, consiste en la generación de pulsos utilizados para el muestreo de la señal. Sin embargo, la mayoría de dispositivos reales no son capaces de procesar las muestras lo suficientemente rápido, es decir, en el tiempo que dura el pulso. Por el contrario, requieren de un poco más de tiempo, por lo que se vuelve necesario mantener constante el valor de la muestra durante el tiempo transcurrido entre una muestra y la siguiente. Esto es llevado a cabo por circuito denominado sample and hold o track-hold.

Consideremos la siguiente figura.

Figura 8.1. Circuito track-hold sencillo

En ella, se muestra un circuito track-hold sencillo. Cuando el interruptor esté cerrado, la señal de salida corresponderá a la señal de entrada. Por el contrario, cuando el interruptor se abra, el capacitor mantendrá el voltaje existente en el momento de la apertura del interrumpor.

Si bien este circuito simplificado permite prolongar la magnitud de la muestra, también presenta diversas limitaciones. Una de ellas es la involuntaria extensión del settling time provocada por la constante de tiempo del interruptor con el capacitor. Para superar esto, se coloca el interruptor dentro de un feedback loop.

Figura 8.2. Circuito track-hold con el interruptor en un feedback loop

Existe otro fenómeno a considerar en los circuitos track-hold. Nos referimos a la “relajación dieléctrica”. Cuando se descarga un capacitor por medio de la conexión de sus terminales con un conductor, el capacitor retendrá un poco de la carga, de manera que no habrá una descarga completa. Luego de que se desconecta el conector descargado por el capacitor, el voltaje del capacitor podría aumentar levemente, debido al voltaje filtrado desde el dieléctrico hacia los terminales del capacitor. Este fenómeno se denomina relajación dieléctrica y, en un circuito track-hold, podría resultar en que la magnitud de una muestra afecte la magnitud de la siguiente.

Es importante considerar el alto grado de dificultad que representa el diseño de un circuito track-hold con el grado de exactitud requerido en aplicaciones de audio. Este factor puede marcar la diferencia en la calidad de conversión de distintos dispositivos. A modo de ejemplo, podemos mencionar que el polipropileno y el teflón son los dieléctricos con mejores características de relajación para su utilización en convertidores A-D/D-A.

En la siguiente figura se observamos las características de un circuito track-hold con feedback.

Figura 8.3. Características de un circuito track-hold con feedback

La curva señalada “Input” indica la forma de onda de la señal de pulsos que debe ser procesada por el circuito. Luego, la curva “Output”, indica la forma de onda de la señal de salida del circuito. Observamos que la magnitud no se mantiene perfectamente constante, sino que hay un leve decaimiento denominado droop. Lograr mantener la magnitud del droop lo suficientemente baja para aplicaciones de alta exactitud, especialmente cuando se emplean wordlengths mayores a 16 bits, resulta particularmente difícil para los diseñadores. Una de las alternativas empleadas consiste en modelar el efecto de la relajación dieléctrica y luego aplicar una señal inversa a modo de corrección.

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