Allgemein lässt sich unter der Sample-and-Hold-Baugruppe (S&H) eine Schaltung verstehen, die es ermöglicht analoge Spannungswerte kurzzeitig auf einem Wert zu halten. S&H-Schaltungen kommen zum Teil bei der Analog-Digital-Wandlung zum Einsatz. Bei der elektronischen Erzeugung von Klängen wird diese Baugruppe hingegen zu Modulationszwecken verwendet. Sie liefert eine innerhalb eines vorgegebenen Bereiches sich zufällig ändernde Ausgangsspannungen, weshalb das Modul auch gern als Zufallsgenerator oder Random-Einheit genannt wird.

Das Prinzip funktioniert wie folgt: Teil der S&H-Baugruppe ist ein Rauschsignal, das alle Frequenz- und Amplitudenwerte enthält. Aus diesem wird in definierten Abständen eine „Probe“ entnommen bzw. wird das Rauschsignal regelmäßig abgetastet (sample). Der entnommene Wert wird dann bis zur nächsten Abtastung gehalten (hold). Die Geschwindigkeit der Abtastung wird durch eine Taktfrequenz, also ein Clock-Signal festgelegt. Damit ist die Geschwindigkeit der entstehenden, getakteten Folge zufälliger Werte (Sample-Anzahl oder auch Sample-Frequenz) von eben jener Taktfrequenz abhängig, die meist mit dem Parameter „Rate“ eingestellt werden kann. Wie auch beim LFO kann die Intensität der Modulation über „Amount“ geregelt werden. Die entstandene, randomisierte Sequenz lässt sich nun als Modulationsquelle für unterschiedliche Klangparameter verwenden (Cutoff Frequency, Pitch, Pulsweite, etc.), was zu interessanten und experimentellen Klängen führt.

Das Prinzip der Sample-and-Hold Schaltung wurde bereits 1939 von Alec Harley Reeves in einem Patent mit dem Titel „Electric signaling system“ (US 2272070A) festgehalten. Ursprünglich war diese Schaltung zur Übermittlung von komplexen Wellenformen wie bspw. der Stimme über das Telefon gedacht. Die Idee bleibt jedoch dieselbe. Das Eingangssignal wird an festgelegten Punkten auf Frequenz und Amplitude abgetastet, übertragen und am anderen Ende der Übertragungsleitung wieder zusammengesetzt. Eines der ersten kommerziellen Sample-and-Hold Devices brachte die Firma Analog Devices im Jahr 1969 auf den Markt. Nachdem 1963 Dr. James Reswick, James Pastoriza und George Philbrick einen analogen Computer, den „Pastoriza Personal Analog Computer“ entwickelten, wurde die dazugehörige Firma von Analog Devices 1969 aufgekauft, die noch im selben Jahr einen Sample-and-Hold Amplifier, den SHA1 auf den Markt brachten. Das US-amerikanische Unternehmen Analog Devices ist bis heute führend bei der Herstellung von Analog-zu-Digital-Umsetzern (ADC).