L'influenza dell'alimentatore switching sugli amplificatori operazionali
Prima che il segnale analogico entri nel chip ADC, è necessario utilizzare un amplificatore operazionale per il condizionamento del segnale per fornire la necessaria conversione di livello, filtraggio, driver del chip ADC e così via. Quando l'amplificatore operazionale si interfaccia con l'ADC, viene facilmente influenzato dall'alimentazione, il che influisce anche sulla stabilità dell'acquisizione del chip ADC. La Figura 2 è un tipico diagramma di interfaccia tra un amplificatore operazionale e un ADC.
La maggior parte dei chip ADC hanno un condensatore di campionamento Cin all'estremità dell'ingresso analogico e il resistore R1 limita la corrente di uscita dell'amplificatore operazionale. Il condensatore ceramico C1, che è molte volte più grande del condensatore di campionamento, carica rapidamente il condensatore di campionamento Cin attraverso C1 quando l'interruttore SW è chiuso. I valori specifici di R1 e C1 sono correlati alla stabilità dell'amplificatore operazionale, al tempo di costituzione, al tempo di campionamento dell'ADC e alla precisione di campionamento richiesta.
Va sottolineato che anche l'alimentazione dell'amplificatore operazionale gioca un ruolo significativo nel processo sopra descritto. Durante il periodo di carica del condensatore dell'amplificatore operazionale, è richiesta istantaneamente una grande quantità di corrente e il tempo di risposta al carico insufficiente dell'alimentatore switching causerà una significativa ondulazione di potenza, influenzando l'uscita dell'amplificatore operazionale. Ad esempio, se viene utilizzato C{{0}}Cin=250pF, quando SW passa da un altro canale (assumendo -5V) al canale AI0 (assumendo più 5V), Cin cambia da -5V alla tensione più 5V su C1. C1 carica rapidamente Cin e la tensione finale è (5 V × 10-5 V)/11=4,09 V, l'uscita dell'amplificatore operazionale deve essere modificata da 5 V a 4,09 V. Se R1 è troppo piccolo, può facilmente causare problemi di stabilità nell'uscita dell'amplificatore operazionale e può anche influire sulla corrente di uscita dell'amplificatore operazionale, influenzando la tensione di alimentazione.
Soprattutto quando si utilizza una pompa di carica per fornire una piccola alimentazione negativa all'amplificatore operazionale VCC, la caratteristica della diminuzione della tensione di uscita della pompa di carica con l'aumento del carico rende l'effetto più evidente. In confronto, si è riscontrato che quando l'amplificatore operazionale utilizza un alimentatore regolato lineare CC, i risultati dell'acquisizione ADC a 12 bit sono molto stabili e i risultati possono variare di meno di 1 LSB; Al contrario, quando si utilizzano dispositivi a pompa di carica, se l'uscita della pompa di carica non dispone di un filtro di grandi dimensioni, i risultati dell'acquisizione dell'ADC possono oscillare fino a 3LSB. Se R1 viene aumentato a 100 Ω e C1=10Cin, senza considerare la resistenza di uscita dell'amplificatore operazionale, la * corrente di uscita massima dell'amplificatore operazionale è (5-4.09) V/100 Ω{ {9}}.1mA), che è inferiore alla * corrente di uscita massima di un tipico amplificatore operazionale. Ma se R1 è troppo grande, ridurrà significativamente la frequenza del segnale che l'ADC può raccogliere. Durante il "tracciamento" di questo canale da parte dell'ADC, l'amplificatore operazionale non può completare la carica di C1 e Cin, determinando una differenza significativa di tensione tra il campionamento e l'ingresso dell'amplificatore operazionale, che può causare distorsione armonica.
