Gli effetti della commutazione degli alimentatori sull'amplificatore operativo
Prima di entrare nel chip ADC, i segnali analogici richiedono generalmente il condizionamento del segnale utilizzando amplificatori operativi per fornire la conversione del livello necessaria, il filtro, la guida del chip ADC e così via. Quando l'amplificatore operativo si interfaccia con l'ADC, è facilmente influenzato dall'alimentazione, che influisce anche sulla stabilità dell'acquisizione dei dati del chip ADC. La Figura 2 è un tipico diagramma di interfaccia di un amplificatore operativo e ADC.
La maggior parte dei chip ADC ha un condensatore di campionamento CIN all'estremità di ingresso analogico e il resistore R1 limita l'uscita corrente dell'amplificatore operativo. Il condensatore in ceramica C1, che è più 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 operativo, tempo di configurazione, tempo di campionamento ADC e precisione di campionamento richiesta.
Va sottolineato che anche l'alimentazione dell'amplificatore operativo svolge un ruolo significativo nel processo di cui sopra. Durante il processo di ricarica del condensatore da parte dell'amplificatore operativo, è richiesta una grande corrente istantaneamente e il tempo di risposta al carico dell'alimentazione di commutazione è insufficiente, il che causerà significativa ondulazione di potenza e influenzerà l'uscita dell'amplificatore operativo. For example, if C{{0}}Cin=250pF, when SW switches from another channel (assuming -5V) to AI0 channel (assuming+5V), Cin switches from -5V to the voltage on C1+5V. C1 carica rapidamente CIN e la tensione finale è (5V × 10-5 V)/11=4. 09V. L'output dell'amplificatore operativo deve cambiare da 5 V a 4,09 V. Se R1 è troppo piccolo, può facilmente causare problemi di stabilità nell'output dell'amplificatore operativo e avere anche un impatto sulla corrente di uscita dell'amplificatore operativo, che colpisce la tensione dell'alimentazione.
Soprattutto quando si utilizza una pompa di carica per fornire una piccola alimentazione negativa all'amplificatore operativo VCC, la caratteristica che la tensione di uscita della pompa di carica diminuisce con l'aumentare del carico rende l'effetto più pronunciato. Il confronto mostra che quando l'amplificatore operativo utilizza un alimentatore del regolatore lineare DC, i risultati dell'acquisizione ADC a 12 bit sono molto stabili e la variazione dei risultati può raggiungere meno di 1LSB; Al contrario, quando si utilizzano i dispositivi della pompa di carica, se non vi è alcun filtro significativo nell'output della pompa di carica, il risultato dell'acquisizione ADC può scuotere fino a 3LSB. Se R1 è aumentato a 100 Ω, c 1=10 min. Senza considerare la resistenza di output dell'amplificatore operativo, la corrente di uscita massima dell'amplificatore operativo deve essere (5-4. 09) v/100 ω =9. 1ma, che è inferiore alla corrente di uscita massima di un amplificatore operativo tipico. Ma se R1 è troppo grande, ridurrà significativamente la frequenza del segnale che l'ADC può raccogliere. Durante il "monitoraggio" dell'ADC di questo canale, l'amplificatore operativo non può completare la ricarica di C1 e CIN, risultando in una grande differenza tra il campionamento e la tensione di ingresso dell'amplificatore operativo, che causerà distorsione armonica.
