Circuito "hold and sample"

[Holgorio]

Hola, Estoy intentando ahondar en el tema de los condensadores y bobinas, por que a parte de que se que los condensadores se usan como desacoplo de los micros...poco mas sé.

Buscando por internet que mas usos pueden tener, a parte de los típicos de bulk, y esas cosas he visto circuitos mas interesantes para aprender los tiempos de carga transitorios y esas cosas.

Me he fijado en los hold and sample, que por lo visto suelen usar algunos tipos de ADC.



Este es fácil, se cierra el switch, se carga el condensador y luego se mide. Para esto se tiene que saber cuanto tarda en cargarse el condensador que seria t=RxC siendo R la resistencia interna del condensador.

Pero he visto otro circuito que me ha dejado dudas era tal que así:

Sin título.png
(39.09 kB, 898x318 - visto 199 veces)

Lo llaman circuito de sustracción (lo tengo en un libro antiguo) dice que primero se aplica por la izquierda V1 con S1 cerrado, y así se carga el condensador C2, que despues se aplica V2 por la izquierda y se abre S2 y que asi despues de que se cargue C1 tendremos a la salida V1-V2.

Las dudas que me surgen son las siguientes.
-No seria V2-V1???
-Mientras se esta cargando C1 no se esta descargando al mismo tiempo C2?? ya no seria V1-V2, ¿el error seria muy grande no?
-cuanto tiempo puede mantener la carga C1 mientras se carga C2?
-Y por ultimo, que pasa si V1 o V2 tienen ruido o componentes de alterna? supongo que R+C1 funcionan de paso de baja pero por lo que he aprendido un filtro de este estilo no es muy eficiente ni abrupto.

Este circuito es solo teórico? podría hacerse experimentalemente para medir V1-V2 y ver si funciona?.

un saludo y muchas gracias.

[Robert76]

Hola, bueno, respondiendo de manera simplificada.
Respecto a que en la salida se obtiene V1-V2.
Ésto se debe por la manera en que están conectados los componentes, no por arbitrariedad.
Primero, analicemos quitando a C2 y colocando un puente.
Bien, ahora al cargarse C1, la tensión en la entrada (+) del op-amp será nada más y nada menos que V1.
Ahora coloquemos a C2 descargado quitando el puente. La tensión en (+) seguirá siendo V1, ya que C2 está totalmente descargado, y la tensión en sus bornes es 0V.
Ahora hacemos todo el proceso de carga en C2, finalmente la tensión en (+) será V1, pero cómo en el camino se encuentra C2, le restará la tensión que tiene en sus propios bornes o sea V2.
Respecto a porque no se descarga C2 mientras se carga C1. En realidad utópicamente C2 no se tiene camino por dónde descargarse, porque?
Porque la impedancia de entrada del op-amp es infinita(utópicamente hablando)
En la "realidad" sabemos que ésto no ocurre, así que C2 se descargará lentamente a través de la resistencia interna de entrada del op-amp, que según la tecnología del mismo, puede ser de varios Mohms.
Para compensar ésto, lo lógico es usar condensadores de gran valor.

[Holgorio]

Perdón pero no lo veo 

Según dice el libro, el interruptor se encuentra inicialmente cerrado. por lo que se carga V1 en los dos condensadores por lo que yo veo seria así:

Sin título.png
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después se abre y se carga C1 que seria esto:

Sin título2.png
(46.18 kB, 1017x443 - visto 194 veces)

¿La salida no sería -V1+V2? y para cargar C2 el tiempo sera mayor por que esta cargando 2 condensadores (supongámos que son iguales)al mismo tiempo, ¿no?
Que entonces suponiendo los dos condensadores iguales el tiempo de carga de este paso sera mayor que el segundo paso donde solo se carga uno no?

En la "realidad" sabemos que ésto no ocurre, así que C2 se descargará lentamente a través de la resistencia interna de entrada del op-amp, que según la tecnología del mismo, puede ser de varios Mohms.
Para compensar ésto, lo lógico es usar condensadores de gran valor.

¿De gran valor cerámicos que podrían ser de 10uF?

Porque la impedancia de entrada del op-amp es infinita(utópicamente hablando)

No había caido en eso, gracias.

un saludo y muchas gracias.

PD: todavía tengo la duda de si en los condensadores solo se guardan valores continuos o si las interferencias o tensiones alternas no tienen nada que ver

[Holgorio]

Lo he simulado y creo que el libro esta mal, seria V2-V1 

[Robert76]

Porque designas V2 a C1 y el mismo criterio para C2?
Para aclarar, cuándo el interruptor se cierra y se introduce el primer valor de tensión, ambos condensadores se cargan.
Llamemosle a esa tensión V2.
Ahora abrimos el interruptor, y aplicamos V1, entonces en C2 no ocurre nada, ya que dijimos que al haber una impedancia alta en la entrada, por parte del op-amp, mantiene la tensión antes cargada.
Pero C1 se cargará con el nuevo valor de tensión, dijimos que era V1.
Por lo tanto, en la entrada del op-amp se verá que la resultante es V1-V2. Y vuelvo a repetir, no es por capricho pensarlo así, sino por la forma en que están conectados C1 y C2 respecto a la entrada (+).
Te dejo una analogía para reflexionar.
Piensa que C1 es el generador de la empresa de energía eléctrica de tu ciudad, C2 representa a los cables de red eléctrica hasta tu hogar. Ahora la entrada del op-amp, es la bajada de acometida, a tu residencia.
Entonces, supongamos que el generador(C1) entrega 240V.(V1), cómo los cables tienen pérdidas(C2), producen una caída de tensión de 20V(V2), entonces a tu residencia llegarían 220V.(Vin op-amp)
Cómo sería la ecuación?
Tensión domicilio=Tensión generador-Caída tensión cables.
   Vin(op-amp)=V1-V2

Realiza el experimento y saca conclusiones. No es necesario utilizar un op-amp, utiliza condensadores de 1000uF electrolíticos. Y conecta un multímetro cómo si fuera la entrada del op-amp.

[Holgorio]

Porque asi es como lo designa el libro, como puse en el post anterior, no es como dices. Si se hace asi si es eso.
Pero el libro dice que primero se aplica V1 con el interruptor cerrado y luego se abre y se aplica V2.

Entonces no puede ser lo que dice el libro que es V1-V2, segun como lo explica el libro deberia ser V2-V1.

Si cambiamos las designaciones como tu dices si perfecto, pero como lo explica el libro yo creo qye esta mal

[Robert76]

Puedes subir la imagen del libro?

[Holgorio]

no me deja colgar la imagen es muy grande y si la reduzco mucho no se aprecia bien, pero básicamente es como he dicho.

Primero te explica un "sample and hold" con un solo condensador y luego te pone algunos ejemplos, poco explicados de variantes, esta por la que pregunto es una de ellas y así es como lo explica, literalmente el circuito (y dibujo) es este, con los mismos nombres de componentes y todo:

Sin título3.png
(28.97 kB, 708x296 - visto 176 veces)

y la escueta explicación es:

El interruptor S1 esta inicialmente cerrado, y al llegar al estado estacionario se almacena V1 en C2, después se abre el interruptor y al llegar al estado transitorio se almacena V2 en C1. por lo tanto la salida es V1-V2

 o la explicación esta mal o yo no lo entiendo bien, yo creo que si se sigue ese procedimiento la salida seria V2-V1