Вплив імпульсного джерела живлення на операційні підсилювачі
Перед тим, як аналоговий сигнал потрапить на мікросхему АЦП, необхідно використовувати операційний підсилювач для формування сигналу, щоб забезпечити необхідне перетворення рівня, фільтрацію, драйвер мікросхеми АЦП і так далі. Коли операційний підсилювач взаємодіє з АЦП, на нього легко впливає джерело живлення, що також впливає на стабільність отримання мікросхеми АЦП. На малюнку 2 представлена типова діаграма інтерфейсу між операційним підсилювачем і АЦП.
Більшість мікросхем АЦП мають вибірковий конденсатор Cin на кінці аналогового входу, а резистор R1 обмежує вихідний струм операційного підсилювача. Керамічний конденсатор C1, який у кілька разів більший, ніж конденсатор вибірки, швидко заряджає конденсатор вибірки Cin через C1, коли перемикач SW замкнутий. Конкретні значення R1 і C1 пов'язані зі стабільністю операційного підсилювача, часом встановлення, часом дискретизації АЦП і необхідною точністю дискретизації.
Слід зазначити, що джерело живлення операційного підсилювача також відіграє значну роль у цьому процесі. Під час періоду заряджання конденсатора операційного підсилювача миттєво потрібен великий струм, а недостатній час реакції на навантаження імпульсного джерела живлення спричинить значні пульсації потужності, що вплине на вихід операційного підсилювача. Наприклад, якщо використовується C{{0}}Cin=250pF, коли SW перемикається з іншого каналу (за умови -5V) на канал AI0 (за умови плюс 5В), Cin перемикається від -5V до напруги плюс 5V на C1. C1 швидко заряджає Cin, і кінцева напруга становить (5 В × 10-5 В)/11=4.09 В, вихід операційного підсилювача потрібно змінити з 5 В на 4,09 В. Якщо R1 занадто малий, це може легко спричинити проблеми зі стабільністю на виході операційного підсилювача, а також може вплинути на вихідний струм операційного підсилювача, впливаючи на напругу джерела живлення.
Особливо при використанні накачування заряду для забезпечення невеликого негативного джерела живлення операційного підсилювача VCC, характеристика вихідної напруги накачування заряду, що зменшується зі збільшенням навантаження, робить ефект більш очевидним. Для порівняння було виявлено, що коли операційний підсилювач використовує лінійне регульоване джерело живлення постійного струму, результати збору даних 12-розрядного АЦП є дуже стабільними, і результати можуть відрізнятися менш ніж на 1 LSB; Навпаки, при використанні пристроїв накачування заряду, якщо вихідний сигнал накачування заряду не має великого фільтра, результати отримання АЦП можуть коливатися до 3LSB. Якщо R1 збільшити до 100 Ом і C1=10Cin, без урахування вихідного опору операційного підсилювача, * максимальний вихідний струм операційного підсилювача становить (5-4.09) В/100 Ом{ {9}}.1 мА), що менше * максимального вихідного струму типового операційного підсилювача. Але якщо R1 занадто великий, це значно зменшить частоту сигналу, який може отримати АЦП. Під час «відстеження» цього каналу АЦП операційний підсилювач не може завершити зарядку C1 і Cin, що призводить до значної різниці в напрузі між дискретизацією та входом операційного підсилювача, що може спричинити гармонійні спотворення.
