샘플 앤 홀드

섬네일|200px|샘플링 시간
섬네일|200px|샘플 앤 홀드 신호
섬네일|200px|샘플 앤 홀드 집적 회로 (테슬라 MAC198)

일렉트로닉스에서 샘플 앤 홀드(, 샘플 앤 팔로우(sample and follow)라고도 함) 회로는 계속해서 변하는 아날로그 신호의 전압을 샘플링(포착, 채집)하고, 지정된 최소 시간 동안 그 값을 일정한 수준으로 홀드(잠금, 동결)하는 아날로그 회로 장치이다. 샘플 앤 홀드 회로와 관련 장치인 피크 검출기는 기초적인 아날로그 기억 장치이다. 이들은 일반적으로 변환 과정을 손상시킬 수 있는 입력 신호의 변화를 제거하기 위해 아날로그-디지털 변환회로에서 사용된다.Kefauver and Patschke, p. 37. 또한 전자 음악에서 연속적으로 연주되는 음에 무작위성을 부여하기 위해 사용된다.

전형적인 샘플 앤 홀드 회로는 축전기에 전하를 저장하며, FET(장효과 트랜지스터) 스위치와 같은 적어도 하나의 스위칭 장치와 보통 하나의 연산 증폭기를 포함한다.Horowitz and Hill, p. 220. 입력 신호를 샘플링하기 위해 스위치는 축전기를 버퍼 증폭기의 출력에 연결한다. 버퍼 증폭기는 축전기를 충전하거나 방전시켜 축전기 양단의 전압이 입력 전압과 실질적으로 동일하거나 비례하게 만든다. 홀드 모드에서는 스위치가 버퍼에서 축전기를 분리한다. 축전기는 자체적인 누설 전류와 유용한 부하 전류에 의해 변함없이 방전되므로 회로가 본질적으로 휘발성 메모리의 성격을 띠게 되지만, 특정 홀드 시간 내의 전압 손실(전압 강하)은 가장 까다로운 응용 분야를 제외하고는 허용 가능한 오차 범위 내에 유지된다.

 목적 
샘플 앤 홀드 회로는 선형 시스템에서 사용된다. 일부 종류의 아날로그-디지털 변환회로(ADC)에서는 입력을 디지털-아날로그 변환회로(DAC)에서 내부적으로 생성된 전압과 비교한다. 회로는 일련의 값을 시도하고 전압이 정의된 오차 범위 내에서 같아지면 변환을 중단한다. 만약 이 비교 과정 중에 입력값이 변하도록 허용된다면, 결과적인 변환은 부정확해지고 실제 입력값과 관련이 없게 될 수도 있다. 이러한 축차 비교형 변환기는 종종 내부 샘플 앤 홀드 회로를 포함한다. 또한, 여러 샘플을 동시에 측정해야 할 때 샘플 앤 홀드 회로가 자주 사용된다. 각 값은 공통 샘플 클록을 사용하여 샘플링되고 유지된다.

TN, IPS 또는 VA 전기 광학 LC 셀을 기반으로 하는 거의 모든 상업용 액정 액티브 매트릭스 디스플레이(이안정성 현상 제외)의 경우, 각 화소는 작은 축전기를 나타내며, 이는 화상 요소에 원하는 그레이스케일 값(대비)에 해당하는 수준으로 주기적으로 충전되어야 한다. 주사 주기(프레임 기간) 동안 수준을 유지하기 위해, 전압을 더 잘 유지할 수 있도록 각 LC 화소에 병렬로 추가적인 전기 축전기가 부착된다. 특정 LC 화소를 선택하고 해당 화상 정보를 충전하기 위해 박막 FET 스위치가 어드레싱된다. 일반적인 전자 회로의 S/H와 달리 출력 연산 증폭기와 전기 신호 AO가 없다. 대신 홀드 축전기의 전하가 LC 분자의 변형을 제어하고 그에 따른 광학적 효과를 출력으로 나타낸다. 이 개념의 발명과 박막 기술에서의 구현은 IEEE 준이치 니시자와 메달을 수여받으며 공로를 인정받았다.

섬네일|right|200px|Korg ARP Odyssey 신시사이저의 샘플 앤 홀드 스텐실
주사 주기 동안 화면은 입력 신호를 따라가지 않는다. 이는 눈이 새로고침되는 것을 허용하지 않아 움직이는 장면에서 번짐(blurring)을 유발할 수 있으며, 백라이트가 지속적으로 켜져 있기 때문에 프레임 간의 전환이 보여 디스플레이 모션 블러를 가중시킨다.Charles Poynton is an authority on artifacts related to HDTV, and discusses motion artifacts succinctly and specificallyEye-tracking based motion blur on LCD

샘플 앤 홀드 회로는 신시사이저에서도 개별 모듈이나 통합 구성 요소로 자주 발견된다. 이들은 들어오는 신호의 주기적인 샘플을 채집하는 데 사용되며, 일반적으로 신시사이저의 다른 구성 요소를 위한 변조원으로 사용된다. 샘플 앤 홀드 회로가 백색 잡음 발생기에 연결되면 무작위 값의 시퀀스가 결과로 나타나며, 이는 변조 진폭에 따라 신호에 미묘한 변화를 주거나 크게 변하는 무작위 음조를 제공하는 데 사용될 수 있다.Sound on Sound, August 2000: From Sample & Hold To Sample-rate Converters

 구현 
입력 전압을 가능한 한 안정적으로 유지하려면 축전기의 누설이 매우 적어야 하며, 매우 높은 입력 임피던스를 요구하는 상당한 수준의 부하가 걸리지 않아야 한다.

 같이 보기 
 아날로그 신호-이산 시간 간격 변환기

 내용주 

 각주 
 Paul Horowitz, Winfield Hill (2001 ed.). The Art of Electronics. Cambridge University Press. .
 Alan P. Kefauver, David Patschke (2007). Fundamentals of digital audio. A-R Editions, Inc. .
 Analog Devices 21 page Tutorial "Sample and Hold Amplifiers" http://www.analog.com/static/imported-files/tutorials/MT-090.pdf 

 Applications of Monolithic Sample and hold Amplifiers-Intersil

분류:디지털 신호 처리
분류:전자 회로