Praktiske konsekvenser av å bytte strømforsyning på operasjonsforsterkere
Før de går inn i ADC-brikken, krever analoge signaler vanligvis signalkondisjonering ved bruk av operasjonsforsterkere for å gi nødvendig nivåkonvertering, filtrering, ADC-brikkedrift, og så videre. Når operasjonsforsterkeren har grensesnitt med ADC, påvirkes den lett av strømforsyningen, noe som også påvirker stabiliteten til ADC-brikkens datainnsamling. Figur 2 er et typisk grensesnittdiagram for en operasjonsforsterker og ADC.
De fleste ADC-brikker har en samplingskondensator Cin ved den analoge inngangsenden, og motstand R1 begrenser strømutgangen til operasjonsforsterkeren. Den keramiske kondensatoren C1, som er flere ganger større enn samplingskondensatoren, lader raskt prøvekondensatoren Cin gjennom C1 når bryteren SW er lukket. De spesifikke verdiene til R1 og C1 er relatert til stabiliteten til operasjonsforsterkeren, oppsetttid, ADC-samplingstid og nødvendig samplingsnøyaktighet.
Det skal påpekes at strømforsyningen til operasjonsforsterkeren også spiller en betydelig rolle i prosessen ovenfor. Under ladeprosessen til kondensatoren av operasjonsforsterkeren, kreves det en stor strøm øyeblikkelig, og belastningsresponstiden til byttestrømforsyningen er utilstrekkelig, noe som vil forårsake betydelig kraftrippel og påvirke utgangen til operasjonsforsterkeren. For eksempel, hvis C1=10Cin=250pF, når SW bytter fra en annen kanal (forutsatt -5V) til AI0-kanal (forutsatt+5V), bytter Cin fra -5V til spenningen på C1+5V, og C1 lader raskt Cin. Sluttspenningen er (5V × 10-5V)/11=4.09V, og utgangen fra operasjonsforsterkeren må endres fra 5V til 4,09V. Hvis R1 er for liten, kan det lett forårsake stabilitetsproblemer i operasjonsforsterkerens utgang og også ha innvirkning på operasjonsforsterkerens utgangsstrøm, og påvirke strømforsyningsspenningen.
Spesielt når man bruker en ladepumpe for å gi en liten negativ strømforsyning til operasjonsforsterkeren VCC, gjør egenskapen at utgangsspenningen til ladepumpen synker med økende belastning, effekten mer uttalt. Sammenligning viser at når operasjonsforsterkeren bruker en lineær DC-regulatorstrømforsyning, er 12-bits ADC-innsamlingsresultatene meget stabile, og resultatvariasjonen kan nå mindre enn 1LSB; Derimot, når du bruker ladepumpeenheter, hvis det ikke er noen betydelig filtrering i utgangen til ladepumpen, kan ADC-innsamlingsresultatet riste opp til 3LSB. Hvis R1 økes til 100 Ω, C1=10Cin, når utgangsmotstanden til operasjonsforsterkeren ikke tas i betraktning, må den maksimale utgangsstrømmen til operasjonsforsterkeren være (5-4,09) V/100 Ω=9.1mA, som er mindre enn den maksimale utgangsstrømmen til en typisk operasjonsforsterker. Men hvis R1 er for stor, vil det redusere frekvensen av signalet som ADC-en kan samle betraktelig. Under ADCs "sporing" av denne kanalen kan ikke operasjonsforsterkeren fullføre ladingen av C1 og Cin, noe som resulterer i en stor forskjell mellom samplingen og inngangsspenningen til operasjonsforsterkeren, noe som vil forårsake harmonisk forvrengning.
