Практически въздействия на импулсните захранвания върху операционните усилватели
Преди да влязат в ADC чипа, аналоговите сигнали обикновено изискват кондициониране на сигнала с помощта на операционни усилватели, за да осигурят необходимото преобразуване на ниво, филтриране, управление на ADC чип и т.н. Когато операционният усилвател се свързва с ADC, той лесно се влияе от захранването, което също влияе върху стабилността на събирането на данни от ADC чипа. Фигура 2 е типична интерфейсна диаграма на операционен усилвател и ADC.
Повечето ADC чипове имат кондензатор за вземане на проби Cin в края на аналоговия вход, а резисторът R1 ограничава токовия изход на операционния усилвател. Керамичният кондензатор C1, който е няколко пъти по-голям от кондензатора за вземане на проби, бързо зарежда кондензатора за вземане на проби Cin през C1, когато ключът SW е затворен. Специфичните стойности на R1 и C1 са свързани със стабилността на операционния усилвател, времето за настройка, времето за вземане на проби от ADC и изискваната точност на вземане на проби.
Трябва да се отбележи, че захранването на операционния усилвател също играе важна роля в горния процес. По време на процеса на зареждане на кондензатора от операционния усилвател е необходим мигновен голям ток и времето за реакция при натоварване на импулсното захранване е недостатъчно, което ще причини значителни пулсации на мощността и ще повлияе на изхода на операционния усилвател. Например, ако C1=10Cin=250pF, когато SW превключи от друг канал (приемайки -5V) към канал AI0 (приемайки +5V), Cin превключва от -5V към напрежението на C1+5V и C1 бързо зарежда Cin. Крайното напрежение е (5V × 10-5V)/11=4.09V, а изходът на операционния усилвател трябва да се промени от 5V на 4,09V. Ако R1 е твърде малък, той може лесно да причини проблеми със стабилността на изхода на операционния усилвател и също така да окаже влияние върху изходния ток на операционния усилвател, като повлияе на захранващото напрежение.
Особено когато се използва зарядна помпа за осигуряване на малко отрицателно захранване към операционния усилвател VCC, характеристиката, че изходното напрежение на зарядната помпа намалява с увеличаване на натоварването, прави ефекта по-изразен. Сравнението показва, че когато операционният усилвател използва захранване с DC линеен регулатор, резултатите от 12-битовия ADC са много стабилни и вариацията на резултата може да достигне по-малко от 1LSB; За разлика от това, когато се използват устройства с помпа за зареждане, ако няма значително филтриране в изхода на помпата за зареждане, резултатът от придобиването на ADC може да се разклати до 3LSB. Ако R1 се увеличи до 100 Ω, C1=10Cin, Когато не се взема предвид изходното съпротивление на операционния усилвател, максималният изходен ток на операционния усилвател трябва да бъде (5-4,09) V/100 Ω=9.1mA, което е по-малко от максималния изходен ток на типичен операционен усилвател. Но ако R1 е твърде голям, това значително ще намали честотата на сигнала, който ADC може да събере. По време на „проследяването“ на този канал от ADC, операционният усилвател не може да завърши зареждането на C1 и Cin, което води до голяма разлика между семплирането и входното напрежение на операционния усилвател, което ще причини хармонично изкривяване.
