A kapcsolóüzemű tápegységek gyakorlati hatásai a műveleti erősítőkre
Az ADC chipbe való belépés előtt az analóg jelek általában jelkondicionálást igényelnek műveleti erősítők segítségével, hogy biztosítsák a szükséges szintátalakítást, szűrést, ADC chip meghajtását stb. Amikor a műveleti erősítő interfész az ADC-vel, könnyen befolyásolja a tápegység, ami az ADC chip adatgyűjtésének stabilitását is befolyásolja. A 2. ábra egy műveleti erősítő és ADC tipikus interfész diagramja.
A legtöbb ADC chip Cin mintavevő kondenzátorral rendelkezik az analóg bemenet végén, és az R1 ellenállás korlátozza a műveleti erősítő áramkimenetét. A C1 kerámia kondenzátor, amely többszöröse a mintavevő kondenzátoré, gyorsan feltölti a Cin mintavevő kondenzátort a C1-en keresztül, amikor az SW kapcsoló zárva van. Az R1 és C1 specifikus értékei a műveleti erősítő stabilitásához, a beállítási időhöz, az ADC mintavételi idejéhez és a szükséges mintavételi pontossághoz kapcsolódnak.
Kiemelendő, hogy a fenti folyamatban a műveleti erősítő tápellátása is jelentős szerepet játszik. A kondenzátor műveleti erősítő általi töltése során azonnali nagy áramra van szükség, és a kapcsolóüzemű tápegység terhelési válaszideje nem elegendő, ami jelentős teljesítmény hullámzást okoz, és befolyásolja a műveleti erősítő kimenetét. Például, ha a C1=10Cin=250pF, amikor az SW másik csatornáról (-5V-ot feltételezve) AI0-csatornára vált (+5V-t feltételezve), a Cin -5V-ról a C1+5V feszültségre vált, és a C1 gyorsan feltölti a Cin-t. A végső feszültség (5V × 10-5V)/11=4.09V, és a műveleti erősítő kimenetét 5V-ról 4,09V-ra kell változtatni. Ha az R1 túl kicsi, az könnyen stabilitási problémákat okozhat a műveleti erősítő kimenetében, és hatással lehet a műveleti erősítő kimeneti áramára is, befolyásolva a tápfeszültséget.
Különösen akkor, ha töltőszivattyút használunk a VCC műveleti erősítő kis mértékű negatív tápellátására, az a jellemző, hogy a töltőszivattyú kimeneti feszültsége a terhelés növekedésével csökken, még hangsúlyosabbá teszi a hatást. Az összehasonlítás azt mutatja, hogy ha a műveleti erősítő DC lineáris szabályozó tápegységet használ, a 12 bites ADC adatgyűjtési eredmények nagyon stabilak, és az eredmény változása 1LSB-nél kisebb lehet; Ezzel szemben töltőszivattyús készülékek használatakor, ha nincs jelentős szűrés a töltőszivattyú kimenetén, az ADC adatgyűjtés eredménye akár 3LSB-ig is megrázhat. Ha az R1 értéket 100 Ω-ra növeljük, C1=10Cin, Ha nem vesszük figyelembe a műveleti erősítő kimeneti ellenállását, a műveleti erősítő maximális kimeneti áramának (5-4,09) V/100 Ω=9.1mA-nak kell lennie, ami kisebb, mint egy tipikus működési erősítő maximális kimeneti árama. De ha az R1 túl nagy, az jelentősen csökkenti az ADC által gyűjthető jel frekvenciáját. Ennek a csatornának az ADC általi "követése" során a műveleti erősítő nem tudja befejezni a C1 és a Cin töltését, ami nagy különbséget eredményez a műveleti erősítő mintavételezése és bemeneti feszültsége között, ami harmonikus torzítást okoz.
