Influența comutării sursei de alimentare asupra amplificatoarelor operaționale
Înainte ca semnalul analogic să intre în cipul ADC, este necesar să utilizați un amplificator operațional pentru condiționarea semnalului pentru a oferi conversia nivelului necesar, filtrarea, driverul pentru cip ADC și așa mai departe. Când amplificatorul operațional interfață cu ADC, acesta este ușor afectat de sursa de alimentare, ceea ce afectează și stabilitatea achiziției chipului ADC. Figura 2 este o diagramă tipică a interfeței dintre un amplificator operațional și un ADC.
Majoritatea cipurilor ADC au un condensator de eșantionare Cin la capătul de intrare analogică, iar rezistorul R1 limitează curentul de ieșire al amplificatorului operațional. Condensatorul ceramic C1, care este de câteva ori mai mare decât condensatorul de eșantionare, încarcă rapid condensatorul de eșantionare Cin prin C1 când comutatorul SW este închis. Valorile specifice ale R1 și C1 sunt legate de stabilitatea amplificatorului operațional, timpul de stabilire, timpul de eșantionare ADC și precizia de eșantionare necesară.
Trebuie subliniat că sursa de alimentare a amplificatorului operațional joacă, de asemenea, un rol semnificativ în procesul de mai sus. În timpul perioadei de încărcare a condensatorului amplificatorului operațional, este necesară instantaneu o cantitate mare de curent, iar timpul insuficient de răspuns la sarcină al sursei de comutare va provoca o ondulare semnificativă a puterii, afectând ieșirea amplificatorului operațional. De exemplu, dacă se folosește C{{{0}}Cin=250pF, când SW comută de la un alt canal (presupunând -5V) la canalul AI0 (presupunând plus 5V), Cin comută de la -5V la tensiune plus 5V pe C1. C1 încarcă rapid Cin, iar tensiunea finală este (5V × 10-5V)/11=4,09V, ieșirea amplificatorului operațional trebuie modificată de la 5V la 4,09V. Dacă R1 este prea mic, poate cauza cu ușurință probleme de stabilitate la ieșirea amplificatorului operațional și poate afecta, de asemenea, curentul de ieșire al amplificatorului operațional, afectând tensiunea de alimentare.
În special atunci când se utilizează o pompă de încărcare pentru a furniza o mică sursă de alimentare negativă amplificatorului operațional VCC, caracteristica tensiunii de ieșire a pompei de încărcare care scade odată cu creșterea sarcinii face efectul mai evident. Prin comparație, s-a constatat că atunci când amplificatorul operațional folosește o sursă de alimentare cu curent continuu reglat liniar, rezultatele achiziției ADC pe 12 biți sunt foarte stabile, iar rezultatele pot varia cu mai puțin de 1 LSB; În schimb, atunci când utilizați dispozitive cu pompă de încărcare, dacă ieșirea pompei de încărcare nu are un filtru mare, rezultatele achiziției ADC pot agita până la 3LSB. Dacă R1 este crescut la 100 Ω și C1=10Cin, fără a lua în considerare rezistența de ieșire a amplificatorului operațional, * curentul maxim de ieșire al amplificatorului operațional este (5-4}.09) V/100 Ω{ {9}}.1mA), care este mai mic decât * curentul maxim de ieșire al unui amplificator operațional tipic. Dar dacă R1 este prea mare, va reduce semnificativ frecvența semnalului pe care ADC o poate colecta. În timpul „urmăririi” ADC a acestui canal, amplificatorul operațional nu poate finaliza încărcarea C1 și Cin, rezultând o diferență semnificativă de tensiune între eșantionarea și intrarea amplificatorului operațional, ceea ce poate provoca distorsiuni armonice.
