Πρακτικές επιπτώσεις της μεταγωγής τροφοδοτικών σε λειτουργικούς ενισχυτές
Πριν εισέλθουν στο τσιπ ADC, τα αναλογικά σήματα γενικά απαιτούν ρύθμιση σήματος με χρήση λειτουργικών ενισχυτών για την παροχή της απαραίτητης μετατροπής επιπέδου, φιλτραρίσματος, οδήγησης τσιπ ADC κ.λπ. Όταν ο λειτουργικός ενισχυτής διασυνδέεται με το ADC, επηρεάζεται εύκολα από το τροφοδοτικό, το οποίο επηρεάζει επίσης τη σταθερότητα της λήψης δεδομένων του τσιπ ADC. Το σχήμα 2 είναι ένα τυπικό διάγραμμα διεπαφής ενός λειτουργικού ενισχυτή και ADC.
Τα περισσότερα τσιπ ADC έχουν έναν πυκνωτή δειγματοληψίας Cin στο αναλογικό άκρο εισόδου και η αντίσταση R1 περιορίζει την έξοδο ρεύματος του λειτουργικού ενισχυτή. Ο κεραμικός πυκνωτής C1, ο οποίος είναι αρκετές φορές μεγαλύτερος από τον πυκνωτή δειγματοληψίας, φορτίζει γρήγορα τον πυκνωτή δειγματοληψίας Cin έως C1 όταν ο διακόπτης SW είναι κλειστός. Οι συγκεκριμένες τιμές των R1 και C1 σχετίζονται με τη σταθερότητα του λειτουργικού ενισχυτή, τον χρόνο εγκατάστασης, τον χρόνο δειγματοληψίας ADC και την απαιτούμενη ακρίβεια δειγματοληψίας.
Πρέπει να σημειωθεί ότι σημαντικό ρόλο στην παραπάνω διαδικασία παίζει και η παροχή ρεύματος του λειτουργικού ενισχυτή. Κατά τη διαδικασία φόρτισης του πυκνωτή από τον λειτουργικό ενισχυτή, απαιτείται στιγμιαία ένα μεγάλο ρεύμα και ο χρόνος απόκρισης φορτίου της τροφοδοσίας μεταγωγής είναι ανεπαρκής, γεγονός που θα προκαλέσει σημαντικό κυματισμό ισχύος και θα επηρεάσει την έξοδο του λειτουργικού ενισχυτή. Για παράδειγμα, εάν το C1=10Cin=250pF, όταν το SW αλλάζει από άλλο κανάλι (υποθέτοντας -5V) σε κανάλι AI0 (υποθέτοντας+5V), το Cin αλλάζει από -5V στην τάση στο C1+5V και το C1 φορτίζει γρήγορα το Cin. Η τελική τάση είναι (5V × 10-5V)/11=4.09V και η έξοδος του λειτουργικού ενισχυτή πρέπει να αλλάξει από 5V σε 4,09V. Εάν το R1 είναι πολύ μικρό, μπορεί εύκολα να προκαλέσει προβλήματα σταθερότητας στην έξοδο του λειτουργικού ενισχυτή και επίσης να έχει αντίκτυπο στο ρεύμα εξόδου του λειτουργικού ενισχυτή, επηρεάζοντας την τάση τροφοδοσίας.
Ειδικά όταν χρησιμοποιείτε μια αντλία φόρτισης για την παροχή μικρής αρνητικής τροφοδοσίας στον λειτουργικό ενισχυτή VCC, το χαρακτηριστικό ότι η τάση εξόδου της αντλίας φόρτισης μειώνεται με την αύξηση του φορτίου κάνει το αποτέλεσμα πιο έντονο. Η σύγκριση δείχνει ότι όταν ο λειτουργικός ενισχυτής χρησιμοποιεί τροφοδοτικό γραμμικού ρυθμιστή DC, τα αποτελέσματα απόκτησης ADC 12 bit είναι πολύ σταθερά και η διακύμανση του αποτελέσματος μπορεί να φτάσει λιγότερο από 1LSB. Αντίθετα, όταν χρησιμοποιείτε συσκευές αντλίας φόρτισης, εάν δεν υπάρχει σημαντικό φιλτράρισμα στην έξοδο της αντλίας φόρτισης, το αποτέλεσμα απόκτησης ADC μπορεί να ανακινηθεί έως και 3LSB. Εάν το R1 αυξηθεί στα 100 Ω, C1=10Cin, Όταν δεν λαμβάνεται υπόψη η αντίσταση εξόδου του λειτουργικού ενισχυτή, το μέγιστο ρεύμα εξόδου του λειτουργικού ενισχυτή πρέπει να είναι (5-4,09) V/100 Ω{10}}mA, το οποίο είναι μικρότερο από το μέγιστο ρεύμα εξόδου ενός τυπικού λειτουργικού ενισχυτή. Αλλά εάν το R1 είναι πολύ μεγάλο, θα μειώσει σημαντικά τη συχνότητα του σήματος που μπορεί να συλλέξει το ADC. Κατά την "παρακολούθηση" αυτού του καναλιού από το ADC, ο λειτουργικός ενισχυτής δεν μπορεί να ολοκληρώσει τη φόρτιση των C1 και Cin, με αποτέλεσμα να υπάρχει μεγάλη διαφορά μεταξύ της δειγματοληψίας και της τάσης εισόδου του λειτουργικού ενισχυτή, η οποία θα προκαλέσει αρμονική παραμόρφωση.
