Explicación de la influencia de la fuente de alimentación conmutada en el amplificador operacional.
Generalmente, antes de que las señales analógicas ingresen al chip ADC, se deben usar amplificadores operacionales para acondicionar la señal para proporcionar la conversión de nivel necesaria, el filtrado, la activación del chip ADC, etc. Cuando el amplificador operacional interactúa con el ADC, la fuente de alimentación lo afecta fácilmente, lo que también afecta la estabilidad de la adquisición del chip ADC. La Fig. 2 es un diagrama de interfaz típico de un amplificador operacional y un ADC.
La mayoría de los terminales de entrada analógica en los chips ADC tienen un condensador de muestreo Cin y la resistencia R1 limita la corriente de salida del amplificador operacional. Cuando el interruptor SW está cerrado, el condensador cerámico C1 carga varias veces el condensador de muestreo rápidamente el condensador de muestreo Cin a C1. Los valores específicos de R1 y C1 están relacionados con la estabilidad del amplificador operacional, el tiempo de estabilización, el tiempo de muestreo del ADC y la precisión de muestreo requerida.
Cabe señalar aquí que la fuente de alimentación del amplificador operacional también desempeñará un papel importante en el proceso anterior. Cuando el amplificador operacional carga el condensador, se necesita una gran corriente instantáneamente y el tiempo de respuesta de carga de la fuente de alimentación conmutada no es suficiente, lo que provocará una gran ondulación de la fuente de alimentación y afectará la salida del amplificador operacional. Por ejemplo, si C{{0}}Cin=250pF, cuando SW se cambia de otro canal (asumiendo -5V) al canal AI0 (asumiendo +5V ), Cin cambiará de -5V al voltaje de +5V en C1, y C1 cargará Cin rápidamente. * El voltaje final es (5V×10-5V)/11=4.09V, y la salida del amplificador operacional será de 5V.
Especialmente cuando la bomba de carga se utiliza para proporcionar una pequeña fuente de alimentación negativa al amplificador operacional -VCC, el voltaje de salida de la bomba de carga disminuye con el aumento de la carga, lo que hace que el efecto sea más evidente. Se ha descubierto que cuando el amplificador operacional utiliza una fuente de alimentación regulada lineal de CC, los resultados de adquisición de ADC de 12- bits son muy estables y la variación de los resultados puede ser inferior a 1LSB. Por el contrario, cuando se utiliza el dispositivo de bomba de carga, si la salida de la bomba de carga no se filtra en gran medida, el resultado de la adquisición del ADC aumentará a 3LSB. Si R1 aumenta a 100 Ω, C1=10Cin. Sin considerar la resistencia de salida del amplificador operacional, el valor * de la corriente de salida del amplificador operacional debe ser (5-4.09)V/100Ω=9.1mA), que es menor que el * gran corriente de salida del amplificador operacional general. Sin embargo, si R1 es demasiado grande, obviamente reducirá la frecuencia de la señal que puede recopilar el ADC. Durante el "seguimiento" de este canal por parte del ADC, el amplificador operacional no puede completar la carga de C1 y Cin, lo que hace que la diferencia entre este muestreo y el voltaje del terminal de entrada del amplificador operacional sea grande, lo que provocará una distorsión armónica.
