Los efectos de las fuentes de alimentación de conmutación en el amplificador operativo
Antes de ingresar al chip ADC, las señales analógicas generalmente requieren acondicionamiento de señal utilizando los amplificadores operativos para proporcionar la conversión de nivel necesaria, el filtrado, la conducción del chip ADC, etc. Cuando el amplificador operativo se interactúa con el ADC, se ve fácilmente afectado por la fuente de alimentación, lo que también afecta la estabilidad de la adquisición de datos del chip ADC. La Figura 2 es un diagrama de interfaz típico de un amplificador operativo y ADC.
La mayoría de los chips ADC tienen un CIN condensador de muestreo en el extremo de entrada analógica, y la resistencia R1 limita la salida actual del amplificador operacional. El condensador de cerámica C1, que es varias veces más grande que el condensador de muestreo, carga rápidamente el condensador de muestreo CIN a través de C1 cuando el interruptor SW está cerrado. Los valores específicos de R1 y C1 están relacionados con la estabilidad del amplificador operativo, el tiempo de configuración, el tiempo de muestreo ADC y la precisión de muestreo requerida.
Cabe señalar que la fuente de alimentación del amplificador operacional también juega un papel importante en el proceso anterior. Durante el proceso de carga del condensador por el amplificador operativo, se requiere una corriente grande instantáneamente, y el tiempo de respuesta de carga de la fuente de alimentación de conmutación es insuficiente, lo que causará una ondulación significativa y afectará la salida del amplificador operacional. Por ejemplo, si C {{0}} cin =250 pf, cuando SW cambia de otro canal (suponiendo -5 v) ai0 canal (asumiendo +5 v), CIN cambia de -5 v hasta el voltaje en C {6}}} V. C1 cobra rápidamente CIN, y el voltaje final es (5V × 10-5 V)/11=4. 09V. La salida del amplificador operativo debe cambiar de 5V a 4.09V. Si R1 es demasiado pequeño, puede causar fácilmente problemas de estabilidad en la salida del amplificador operativo y también tener un impacto en la corriente de salida del amplificador operacional, lo que afecta el voltaje de la fuente de alimentación.
Especialmente cuando se usa una bomba de carga para proporcionar una pequeña fuente de alimentación negativa al amplificador operacional VCC, la característica de que el voltaje de salida de la bomba de carga disminuye al aumentar la carga hace que el efecto sea más pronunciado. La comparación muestra que cuando el amplificador operativo utiliza una fuente de alimentación del regulador lineal de CC, los resultados de adquisición de ADC de 12 bits son muy estables y la variación del resultado puede alcanzar menos de 1LSB; Por el contrario, cuando se usa dispositivos de bomba de carga, si no hay un filtrado significativo en la salida de la bomba de carga, el resultado de la adquisición de ADC puede sacudir hasta 3LSB. Si R1 se incrementa a 100 Ω, C 1=10 min. Sin considerar la resistencia de salida del amplificador operacional, la corriente de salida máxima del amplificador operacional debe ser (5-4. 09) V/100 Ω =9. 1MA, que es más pequeña que la corriente de salida máxima de un amplificador operativo típico. Pero si R1 es demasiado grande, reducirá significativamente la frecuencia de la señal que el ADC puede recolectar. Durante el "seguimiento" del ADC de este canal, el amplificador operativo no puede completar la carga de C1 y CIN, lo que resulta en una gran diferencia entre el muestreo y el voltaje de entrada del amplificador operativo, lo que causará una distorsión armónica.
