Il funzionamento reale dei moduli S/H, e quindi degli integrati che li realizzano si discosta da quello descritto a causa di diverse ragioni, tra le quali:
La polarizzazione e l'assorbimento dielettrico (non solo quello del condensatore) e le correnti di perdita (leakage current) nel condensatore nella fase di hold.
Le correnti attraverso l'interruttore aperto. Poiché l'interruttore è realizzato mediante transistor, questo, anche quando si trova nello stato di non conduzione, risulta attraversato da correnti di valore molto contenuto ma non nullo.
La corrente di polarizzazione dell'operazionale A2 che attraversa il condensatore.
Le caratteristiche degli operazionali.
Questo breve elenco permette di comprendere che il valore del condensatore è abbastanza critico per il funzionamento ottimale del modulo S/H. Infatti, capacità di valore elevato limitano lo Slew Rate del dispositivo nella fase di sample, ma aumentano la costante di tempo nella fase di hold garantendo un minor decadimento del campione catturato. Viceversa, capacità di valore contenuto accelerano l'acquisizione del campione ma favoriscono il decadimento della tensione acquisita (costante di tempo più piccola nella fase di hold). Anche il materiale impiegato per il condensatore può accentuare o contenere gli effetti limitativi introdotti dai parametri sopra elencati. Il valore del condensatore, quindi, è il risultato di una scelta basata sulle caratteristiche del segnale da campionare, del modulo S/H e del convertitore A/D impiegati e delle prestazioni complessive che si desidera ottenere. I data sheet dei moduli S/H integrati che prevedono l'applicazione esterna del condensatore di hold forniscono tutte le indicazioni necessarie (anche mediante grafici) per la scelta migliore del valore e del tipo di condensatore da utilizzare. Per quanto riguarda la costruzione di moduli S/H integrati, la tendenza è quella di inserire le capacità nel medesimo chip del modulo. Tali capacità sono di valore fisso predeterminato dal costruttore. L'utente sceglierà, quindi, l'integrato che meglio si adatta all'applicazione da implementare senza intervenire sui parametri interni del modulo S/H. I fenomeni sopra elencati si ripercuotono sull'andamento del segnale elaborato. Per questo motivo il funzionamento reale di un modulo S/H viene descritto nei data sheet mediante alcuni parametri che permettono di quantificare le modifiche subite dal segnale elaborato dal modulo stesso a causa dell'effetto congiunto dei suddetti fenomeni. A questo proposito consideriamo la figura 13, nella quale le alterazioni subite dal segnale sono state esagerate a scopo illustrativo. Con riferimento a tale figura i parametri più significativi sono i seguenti.
Fig.13 Descrizione dei principali parametri di un modulo S/H
Tempo di apertura tap (aperture time)
È l'intervallo di tempo (a volte chiamato aperture delay) che intercorre tra l'istante di attivazione del comando di Hold e l'istante in cui il condensatore risulta effettivamente scollegato dal segnale di ingresso. Pertanto, il valore del campione effettivamente catturato corrisponde al valore dell'ingresso nell'istante finale del suddetto intervallo. L'ordine di grandezza di questo parametro varia da qualche nano secondo ad alcune decine di nano secondi.
Aperture jitter tj
Questo parametro può essere definito come l'intervallo di variabilità del tempo d’apertura e quindi è anch'esso un tempo. Sostanzialmente, il jitter è generato dal rumore della rete di commutazione e si ripercuote in variazioni del valore del campione effettivamente acquisito. È un parametro molto importante perché stabilisce la massima frequenza di campionamento consentita dal S/H utilizzato.
Tempo di assestamento della fase di hold(Hold Setting Time)
È l’intervallo di tempo che intercorre tra l’istante di attivazione del comando di hold e l'istante in cui l'uscita si stabilizza sul valore effettivamente campionato. L’ordine di grandezza di questo parametro è nell'intorno delle centinaia di nano secondi.
Tasso di decadimento DR( Droop Rate)
E; la variazione del valore del campione, effettivamente catturato e presente in uscita, provocata dalle correnti di perdita. L'ordine di grandezza di questo parametro varia da qualche unità alle decine di millivolt/secondo (mV/s).
Tempo di acquisizione tac (Acquisition Time)
È l'intervallo di tempo che intercorre tra l'istante di attivazione del comando di sample e l'istante in cui la tensione sul condensatore, cioè l'uscita, inizia effettivamente a seguire l'andamento della tensione di ingresso. L'ordine di grandezza di questo parametro varia da qualche micro secondo a qualche decina di micro secondi.
