Wyjaśnienie wpływu zasilacza impulsowego na wzmacniacz operacyjny
Ogólnie rzecz biorąc, zanim sygnały analogowe trafią do układu ADC, należy zastosować wzmacniacze operacyjne do kondycjonowania sygnału, aby zapewnić niezbędną konwersję poziomu, filtrowanie, sterowanie układem ADC i tak dalej. Kiedy wzmacniacz operacyjny łączy się z ADC, łatwo wpływa na niego zasilanie, co również wpływa na stabilność pozyskiwania chipów ADC. Rys. 2 przedstawia typowy schemat interfejsu wzmacniacza operacyjnego i przetwornika ADC.
Większość analogowych zacisków wejściowych w układach ADC ma kondensator próbkujący Cin, a rezystor R1 ogranicza prąd wyjściowy wzmacniacza operacyjnego. Gdy przełącznik SW jest zamknięty, kondensator ceramiczny C1 kilka razy większy niż kondensator próbkujący szybko ładuje kondensator próbkujący Cin do C1. Konkretne wartości R1 i C1 są związane ze stabilnością wzmacniacza operacyjnego, czasem ustalania, czasem próbkowania przetwornika ADC i wymaganą dokładnością próbkowania.
Warto w tym miejscu zaznaczyć, że w powyższym procesie dużą rolę będzie odgrywać także zasilanie wzmacniacza operacyjnego. Gdy kondensator jest ładowany przez wzmacniacz operacyjny, natychmiast potrzebny jest duży prąd, a czas reakcji zasilacza impulsowego na obciążenie jest niewystarczający, co powoduje duże tętnienie zasilania i wpływa na moc wyjściową wzmacniacza operacyjnego. Na przykład, jeśli C{{0}}Cin=250pF, to po przełączeniu SW z innego kanału (przy założeniu -5V) na kanał AI0 (przy założeniu +5V ), Cin przełączy się z -5V na napięcie +5V na C1, a C1 szybko naładuje Cin. * Końcowe napięcie wynosi (5V×10-5V)/11=4.09V, a wyjście wzmacniacza operacyjnego będzie wynosić od 5V.
Zwłaszcza, gdy pompa ładująca jest używana do zapewnienia niewielkiego ujemnego zasilania wzmacniacza operacyjnego -VCC, napięcie wyjściowe pompy ładującej maleje wraz ze wzrostem obciążenia, co czyni efekt bardziej oczywistym. Stwierdzono, że gdy wzmacniacz operacyjny wykorzystuje liniowo regulowany zasilacz prądu stałego, wyniki akwizycji 12-bitowego przetwornika ADC są bardzo stabilne, a zmienność wyników może wynosić poniżej 1LSB. W przeciwieństwie do tego, gdy używane jest urządzenie z pompą ładującą, jeśli sygnał wyjściowy pompy ładującej nie jest silnie filtrowany, wynik akwizycji ADC będzie się wahał do 3LSB. Jeśli rezystancja R1 zostanie zwiększona do 100 Ω, C1=10Cin. Nie biorąc pod uwagę rezystancji wyjściowej wzmacniacza operacyjnego, * wartość prądu wyjściowego wzmacniacza operacyjnego musi wynosić (5-4.09)V/100Ω=9.1mA), czyli mniej niż * duży prąd wyjściowy ogólnego wzmacniacza operacyjnego. Jeśli jednak R1 jest zbyt duży, oczywiście zmniejszy to częstotliwość sygnału, który może zebrać ADC. Podczas „śledzenia” tego kanału przez ADC wzmacniacz operacyjny nie jest w stanie dokończyć ładowania C1 i Cin, co powoduje, że różnica pomiędzy tym próbkowaniem a napięciem na zaciskach wejściowych wzmacniacza operacyjnego jest duża, co będzie powodować zniekształcenia harmoniczne.
