Účinky spínacího napájecího zdroje na operační zesilovač
Před vstupem do čipu ADC analogové signály obecně vyžadují kondicionování signálu pomocí operačních zesilovačů, aby zajistily nezbytnou konverzi na úrovni, filtrování, řízení čipu ADC atd. Když se provozní zesilovač rozhraje s ADC, je snadno ovlivněn napájecím zdrojem, které také ovlivňuje stabilitu sběru dat ADC čipu. Obrázek 2 je typický diagram rozhraní operačního zesilovače a ADC.
Většina čipů ADC má vzorkovací kondenzátor CIN na analogovém vstupním konci a rezistor R1 omezuje současný výstup operačního zesilovače. Keramický kondenzátor C1, který je několikrát větší než kondenzátor odběru vzorků, rychle nabíjí vzorkovací kondenzátor CIN přes C1, když je přepínač SW uzavřen. Specifické hodnoty R1 a C1 souvisejí se stabilitou operačního zesilovače, doby nastavení, dobou vzorkování ADC a vyžadovanou přesností vzorkování.
Je třeba zdůraznit, že ve výše uvedeném procesu hraje zdroj operačního zesilovače. Během procesu nabíjení kondenzátoru operačním zesilovačem je okamžitě vyžadován velký proud a doba odezvy zátěže přepínacího napájení je nedostatečná, což způsobí významné zvlnění výkonu a ovlivní výstup operačního zesilovače. Například, pokud C {{0}} cin =250 pf, když SW přepne z jiného kanálu (za předpokladu -5 v) do Ai0 kanálu (za předpokladu +5 v), cin přepíná z {{5} v na Voltage na C {6}} v. C1 rychle nabíjí CIN a konečné napětí je (5V × 10-5 v)/11=4. 09V. Výstup operačního zesilovače se musí změnit z 5V na 4,09 V. Pokud je R1 příliš malý, může snadno způsobit problémy s stabilitou ve výstupu operačního zesilovače a také dopad na výstupní proud provozního zesilovače, což ovlivňuje napětí napájení.
Obzvláště při použití nábojového čerpadla k zajištění malého negativního napájení do provozního zesilovače VCC, charakteristika, že výstupní napětí nábojového čerpadla klesá se zvyšujícím se zatížením, což činí účinek výraznější. Srovnání ukazuje, že když operační zesilovač používá zdroj napájení DC lineárního regulátoru, 12bitové výsledky získávání ADC jsou velmi stabilní a změna výsledku může dosáhnout méně než 1LSB; Naproti tomu při použití zařízení na náboje čerpadla, pokud nedochází k významnému filtrování ve výstupu nábojového čerpadla, může výsledek získávání ADC otřes na 3LSB. Pokud je R1 zvýšen na 100 Ω, C 1=10 min. Aniž by zvážil výstupní odpor operačního zesilovače, musí být maximální výstupní proud operačního zesilovače (5-4. 09) v/100 Ω =9. 1Ma, který je menší než maximální výstupní proud typického operačního zesilovače. Ale pokud je R1 příliš velký, výrazně sníží frekvenci signálu, který může ADC shromažďovat. Během „sledování“ tohoto kanálu ADC nemůže operační zesilovač dokončit nabíjení C1 a CIN, což má za následek velký rozdíl mezi vzorkováním a vstupním napětím operačního zesilovače, což způsobí harmonické zkreslení.
