Vysvětlení vlivu spínaného zdroje na operační zesilovač
Obecně platí, že předtím, než analogové signály vstoupí do čipu ADC, měly by být použity operační zesilovače pro úpravu signálu, aby byla zajištěna nezbytná konverze úrovně, filtrování, řízení čipu ADC a tak dále. Když je operační zesilovač propojen s ADC, je snadno ovlivněn napájením, což také ovlivňuje stabilitu získávání čipu ADC. Obr. 2 je typické schéma rozhraní operačního zesilovače a ADC.
Většina analogových vstupních svorek v čipech ADC má vzorkovací kondenzátor Cin a rezistor R1 omezuje proud na výstupu operačního zesilovače. Když je spínač SW sepnutý, keramický kondenzátor C1 několikrát vzorkovací kondenzátor rychle nabije vzorkovací kondenzátor Cin přes C1. Konkrétní hodnoty R1 a C1 souvisí se stabilitou operačního zesilovače, dobou ustálení, vzorkovací dobou ADC a požadovanou přesností vzorkování.
Zde je třeba upozornit, že velkou roli ve výše uvedeném procesu bude hrát i napájení operačního zesilovače. Když je kondenzátor nabitý operačním zesilovačem, je okamžitě potřeba velký proud a doba odezvy zátěže spínaného zdroje nestačí, což způsobí velké zvlnění napájecího zdroje a ovlivní výstup operačního zesilovače. Pokud je například C{{0}}Cin=250pF, pak při přepnutí SW z jiného kanálu (za předpokladu -5V) na kanál AI0 (za předpokladu +5V ), Cin se přepne z -5V na napětí +5V na C1 a C1 nabije Cin rychle. * Konečné napětí je (5V×10-5V)/11=4,09V a výstup operačního zesilovače bude od 5V.
Zejména když se nábojová pumpa používá k poskytování malého záporného napájení operačního zesilovače -VCC, výstupní napětí nabíjecí pumpy klesá se zvyšující se zátěží, což činí účinek zřetelnějším. Bylo zjištěno, že když operační zesilovač používá stejnosměrný lineární regulovaný zdroj napájení, výsledky získávání 12-bitového ADC jsou velmi stabilní a kolísání výsledků může být pod 1 LSB. Naproti tomu, když je použito zařízení nabíjecí pumpy, pokud výstup nabíjecí pumpy není výrazně filtrován, výsledek získávání ADC se otřese až na 3LSB. Pokud se R1 zvýší na 100Ω, C1=10Cin. Bez ohledu na výstupní odpor operačního zesilovače musí být * hodnota výstupního proudu operačního zesilovače (5-4.09)V/100Ω=9.1mA, což je méně než * velký výstupní proud obecného operačního zesilovače. Pokud je však R1 příliš velký, zjevně to sníží frekvenci signálu, kterou může ADC sbírat. Během "sledování" tohoto kanálu ADC nemůže operační zesilovač dokončit nabíjení C1 a Cin, čímž se rozdíl mezi tímto vzorkováním a vstupním svorkovým napětím operačního zesilovače zvětšuje, což způsobí harmonické zkreslení.
