Praktické dopady spínaných zdrojů na operační zesilovače
Před vstupem do čipu ADC vyžadují analogové signály obecně úpravu signálu pomocí operačních zesilovačů pro zajištění nezbytné konverze úrovně, filtrování, řízení čipu ADC atd. Když je operační zesilovač propojen s ADC, je snadno ovlivněn napájením, což také ovlivňuje stabilitu sběru dat čipem ADC. Obrázek 2 je typické schéma rozhraní operačního zesilovače a ADC.
Většina čipů ADC má na analogovém vstupu vzorkovací kondenzátor Cin a rezistor R1 omezuje proudový výstup operačního zesilovače. Keramický kondenzátor C1, který je několikrát větší než vzorkovací kondenzátor, rychle nabije vzorkovací kondenzátor Cin přes C1, když je spínač SW sepnut. Konkrétní hodnoty R1 a C1 souvisí se stabilitou operačního zesilovače, dobou nastavení, dobou vzorkování ADC a požadovanou přesností vzorkování.
Je třeba zdůraznit, že ve výše uvedeném procesu hraje významnou roli také napájení operačního zesilovače. Při procesu nabíjení kondenzátoru operačním zesilovačem je okamžitě potřeba velký proud a doba odezvy zátěže spínaného zdroje je nedostatečná, což způsobí výrazné zvlnění výkonu a ovlivní výstup operačního zesilovače. Pokud například C1=10Cin=250pF, když SW přepne z jiného kanálu (za předpokladu -5V) na kanál AI0 (za předpokladu+5V), Cin se přepne z -5V na napětí na C1+5V a C1 rychle nabije Cin. Konečné napětí je (5V × 10-5V)/11=4.09V a výstup operačního zesilovače se musí změnit z 5V na 4,09V. Pokud je R1 příliš malý, může snadno způsobit problémy se stabilitou na výstupu operačního zesilovače a také mít dopad na výstupní proud operačního zesilovače, což ovlivňuje napájecí napětí.
Zejména při použití nábojové pumpy k zajištění malého záporného napájení operačního zesilovače VCC, charakteristika, že výstupní napětí nábojové pumpy klesá s rostoucí zátěží, činí efekt výraznějším. Srovnání ukazuje, že když operační zesilovač používá napájecí zdroj DC lineárního regulátoru, výsledky získávání 12bitového ADC jsou velmi stabilní a odchylka výsledku může dosáhnout méně než 1LSB; Naproti tomu při použití zařízení s nabíjecím čerpadlem, pokud nedochází k významnému filtrování na výstupu nabíjecího čerpadla, může výsledek akvizice ADC otřást až 3LSB. Pokud se R1 zvýší na 100 Ω, C1=10Cin, Pokud nebereme v úvahu výstupní odpor operačního zesilovače, musí být maximální výstupní proud operačního zesilovače (5–4,09) V/100 Ω=9.1mA, což je menší než maximální výstupní proud typického operačního zesilovače. Ale pokud je R1 příliš velký, výrazně to sníží frekvenci signálu, který může ADC sbírat. 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.
