La influencia de la fuente de alimentación conmutada en los amplificadores operacionales
Antes de que la señal analógica ingrese al chip ADC, es necesario utilizar un amplificador operacional para el acondicionamiento de la señal para proporcionar la conversión de nivel necesaria, el filtrado, el controlador 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 Figura 2 es un diagrama de interfaz típico entre un amplificador operacional y un ADC.
La mayoría de los chips ADC tienen un condensador de muestreo Cin en el extremo de entrada analógica y la resistencia R1 limita la corriente de salida del amplificador operacional. El condensador cerámico 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 operacional, el tiempo de establecimiento, el tiempo de muestreo del 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 período de carga del condensador del amplificador operacional, se requiere instantáneamente una gran cantidad de corriente y el tiempo de respuesta de carga insuficiente de la fuente de alimentación conmutada provocará una ondulación de potencia significativa, lo que afectará la salida del amplificador operacional. Por ejemplo, si se usa C{{0}}Cin=250pF, cuando SW cambia de otro canal (asumiendo -5V) al canal AI0 (asumiendo más 5V), Cin cambia de -5V al voltaje más 5V en C1. C1 carga rápidamente Cin y el voltaje final es (5 V × 10-5 V)/11=4.09 V, la salida del amplificador operacional debe cambiarse de 5 V a 4,09 V. Si R1 es demasiado pequeño, puede causar fácilmente problemas de estabilidad en la salida del amplificador operacional y también puede afectar la corriente de salida del amplificador operacional, afectando el voltaje de la fuente de alimentación.
Especialmente cuando se utiliza una bomba de carga para proporcionar una pequeña fuente de alimentación negativa al amplificador operacional VCC, la característica del voltaje de salida de la bomba de carga que disminuye al aumentar la carga hace que el efecto sea más obvio. En comparación, se descubrió que cuando el amplificador operacional utiliza una fuente de alimentación regulada lineal de CC, los resultados de adquisición del ADC de 12 bits son muy estables y los resultados pueden variar en menos de 1 LSB; Por el contrario, cuando se utilizan dispositivos de bomba de carga, si la salida de la bomba de carga no tiene un filtro grande, los resultados de adquisición del ADC pueden variar hasta 3LSB. Si R1 se aumenta a 100 Ω y C1=10Cin, sin considerar la resistencia de salida del amplificador operacional, la * corriente de salida máxima del amplificador operacional es (5-4.09) V/100 Ω{ {9}}.1mA), que es menor que la * corriente de salida máxima de un amplificador operacional típico. Pero si R1 es demasiado grande, reducirá significativamente la frecuencia de la señal que el ADC puede recopilar. Durante el "seguimiento" de este canal por parte del ADC, el amplificador operacional no puede completar la carga de C1 y Cin, lo que resulta en una diferencia significativa de voltaje entre el muestreo y la entrada del amplificador operacional, lo que puede causar distorsión armónica.
