La influència de la commutació de fonts d'alimentació en els amplificadors operacionals
Abans d'entrar al xip ADC, els senyals analògics generalment requereixen un condicionament del senyal mitjançant amplificadors operacionals per proporcionar la conversió de nivell necessari, el filtratge, la conducció del xip ADC, etc. Quan l'amplificador operacional es connecta amb l'ADC, es veu fàcilment afectat per la font d'alimentació, que també afecta l'estabilitat de l'adquisició de dades del xip ADC. La figura 2 és un diagrama d'interfície típic d'un amplificador operacional i ADC.
La majoria dels xips ADC tenen un condensador de mostreig Cin a l'extrem d'entrada analògic, i la resistència R1 limita la sortida actual de l'amplificador operacional. El condensador ceràmic C1, que és diverses vegades més gran que el condensador de mostreig, carrega ràpidament el condensador de mostreig Cin a través de C1 quan l'interruptor SW està tancat. Els valors específics de R1 i C1 estan relacionats amb l'estabilitat de l'amplificador operacional, el temps de configuració, el temps de mostreig ADC i la precisió de mostreig requerida.
Cal assenyalar que la font d'alimentació de l'amplificador operacional també té un paper important en el procés anterior. Durant el procés de càrrega del condensador mitjançant l'amplificador operacional, es requereix un gran corrent instantàniament i el temps de resposta de càrrega de la font d'alimentació de commutació és insuficient, cosa que provocarà una ondulació de potència significativa i afectarà la sortida de l'amplificador operacional. Per exemple, si C1=10Cin=250pF, quan SW canvia d'un altre canal (suposant -5V) al canal AI0 (suposant+5V), Cin passa de -5V a la tensió de C{1+5V, i C1 carrega ràpidament Cin. La tensió final és (5 V × 10-5 V)/11=4.09V i la sortida de l'amplificador operacional ha de canviar de 5 V a 4,09 V. Si R1 és massa petit, pot causar problemes d'estabilitat a la sortida de l'amplificador operacional i també tenir un impacte en el corrent de sortida de l'amplificador operacional, afectant la tensió d'alimentació.
Especialment quan s'utilitza una bomba de càrrega per proporcionar una petita font d'alimentació negativa a l'amplificador operacional VCC, la característica que la tensió de sortida de la bomba de càrrega disminueix amb l'augment de la càrrega fa que l'efecte sigui més pronunciat. La comparació mostra que quan l'amplificador operacional utilitza una font d'alimentació reguladora lineal de CC, els resultats d'adquisició d'ADC de 12 bits són molt estables i la variació del resultat pot arribar a menys d'1LSB; En canvi, quan s'utilitzen dispositius de bomba de càrrega, si no hi ha un filtrat significatiu a la sortida de la bomba de càrrega, el resultat de l'adquisició de l'ADC pot sacsejar fins a 3LSB. Si R1 augmenta a 100 Ω, C1=10Cin, quan no es considera la resistència de sortida de l'amplificador operacional, el corrent de sortida màxim de l'amplificador operacional ha de ser (5-4,09) V/100 Ω=9.1mA, que és més petit que el corrent de sortida màxim d'un amplificador operacional típic. Però si R1 és massa gran, reduirà significativament la freqüència del senyal que l'ADC pot recollir. Durant el "seguiment" de l'ADC d'aquest canal, l'amplificador operacional no pot completar la càrrega de C1 i Cin, donant lloc a una gran diferència entre el mostreig i la tensió d'entrada de l'amplificador operacional, que provocarà una distorsió harmònica.
