Praktiska effekter av att byta strömförsörjning på operationsförstärkare
Innan de går in i ADC-chippet kräver analoga signaler i allmänhet signalkonditionering med användning av operationsförstärkare för att tillhandahålla nödvändig nivåomvandling, filtrering, ADC-chipdrivning och så vidare. När operationsförstärkaren samverkar med ADC:n påverkas den lätt av strömförsörjningen, vilket även påverkar stabiliteten i ADC-chippets datainsamling. Figur 2 är ett typiskt gränssnittsdiagram för en operationsförstärkare och ADC.
De flesta ADC-chips har en samplingskondensator Cin vid den analoga ingångsänden, och motståndet R1 begränsar strömutgången från operationsförstärkaren. Den keramiska kondensatorn C1, som är flera gånger större än samplingskondensatorn, laddar snabbt upp samplingskondensatorn Cin genom C1 när omkopplaren SW är sluten. De specifika värdena för R1 och C1 är relaterade till operationsförstärkarens stabilitet, inställningstid, ADC-samplingstid och erforderlig samplingsnoggrannhet.
Det bör påpekas att strömförsörjningen till operationsförstärkaren också spelar en betydande roll i ovanstående process. Under laddningsprocessen av kondensatorn av operationsförstärkaren krävs en stor ström omedelbart, och belastningssvarstiden för omkopplingsströmförsörjningen är otillräcklig, vilket kommer att orsaka betydande effektrippel och påverka operationsförstärkarens utgång. Till exempel, om C1=10Cin=250pF, när SW växlar från en annan kanal (förutsatt -5V) till AI0-kanal (förutsatt+5V), växlar Cin från -5V till spänningen på C1+5V, och C1 laddar snabbt Cin. Slutspänningen är (5V × 10-5V)/11=4.09V, och operationsförstärkarens utgång måste ändras från 5V till 4,09V. Om R1 är för liten kan det lätt orsaka stabilitetsproblem i operationsförstärkarens utgång och även ha en inverkan på operationsförstärkarens utgångsström, vilket påverkar matningsspänningen.
Speciellt när man använder en laddningspump för att ge en liten negativ strömförsörjning till operationsförstärkaren VCC, gör egenskapen att laddningspumpens utspänning minskar med ökande belastning effekten mer uttalad. Jämförelse visar att när operationsförstärkaren använder en linjär DC-regulatorströmförsörjning, är 12-bitars ADC-insamlingsresultaten mycket stabila, och resultatvariationen kan nå mindre än 1LSB; Däremot, vid användning av laddningspumpenheter, om det inte finns någon betydande filtrering i laddningspumpens uteffekt, kan ADC-insamlingsresultatet skaka upp till 3LSB. Om R1 ökas till 100 Ω, C1=10Cin, När man inte tar hänsyn till operationsförstärkarens utgångsresistans, måste den maximala utströmmen från operationsförstärkaren vara (5-4,09) V/100 Ω=9.1mA, vilket är mindre än den maximala utströmmen från en typisk operationsförstärkare. Men om R1 är för stor kommer det att avsevärt minska frekvensen på signalen som ADC kan samla in. Under ADC:s "spårning" av denna kanal kan operationsförstärkaren inte slutföra laddningen av C1 och Cin, vilket resulterar i en stor skillnad mellan samplingen och operationsförstärkarens inspänning, vilket kommer att orsaka harmonisk distorsion.
