Explicação da influência da comutação da fonte de alimentação no amplificador operacional
Geralmente, antes que os sinais analógicos entrem no chip ADC, amplificadores operacionais devem ser usados para condicionamento de sinal para fornecer a conversão de nível necessária, filtragem, acionamento do chip ADC e assim por diante. Quando o amplificador operacional faz interface com o ADC, ele é facilmente afetado pela fonte de alimentação, o que também afeta a estabilidade da aquisição do chip ADC. A Figura 2 é um diagrama de interface típico de um amplificador operacional e um ADC.
A maioria dos terminais de entrada analógica em chips ADC possui um capacitor de amostragem Cin e o resistor R1 limita a corrente de saída do amplificador operacional. Quando a chave SW é fechada, o capacitor cerâmico C1 várias vezes o capacitor de amostragem carrega rapidamente o capacitor de amostragem Cin através de C1. Os valores específicos de R1 e C1 estão relacionados à estabilidade do amplificador operacional, ao tempo de estabilização, ao tempo de amostragem do ADC e à precisão de amostragem necessária.
Deve-se ressaltar aqui que a fonte de alimentação do amplificador operacional também desempenhará um grande papel no processo acima. Quando o capacitor é carregado pelo amplificador operacional, uma grande corrente é necessária instantaneamente, e o tempo de resposta de carga da fonte de alimentação chaveada não é suficiente, o que causará uma grande ondulação da fonte de alimentação e afetará a saída do amplificador operacional. Por exemplo, se C{{0}}Cin=250pF, então quando SW é comutado de outro canal (assumindo -5V) para o canal AI0 (assumindo +5V ), Cin mudará de -5V para a tensão de +5V em C1, e C1 carregará Cin rapidamente. * A tensão final é (5V×10-5V)/11=40,09V, e a saída do amplificador operacional será de 5V.
Especialmente quando a bomba de carga é usada para fornecer uma pequena fonte de alimentação negativa ao amplificador operacional -VCC, a tensão de saída da bomba de carga diminui com o aumento da carga, o que torna o efeito mais óbvio. Verifica-se que quando o amplificador operacional utiliza fonte de alimentação regulada linearmente DC, os resultados de aquisição do 12-bit ADC são muito estáveis, e a variação dos resultados pode ser inferior a 1LSB. Por outro lado, quando o dispositivo da bomba de carga é usado, se a saída da bomba de carga não for muito filtrada, o resultado da aquisição do ADC irá oscilar até 3LSB. Se R1 for aumentado para 100Ω, C1=10Cin. Sem considerar a resistência de saída do amplificador operacional, o * valor da corrente de saída do amplificador operacional precisa ser (5-4.09)V/100Ω=9.1mA), que é menor que o * grande corrente de saída do amplificador operacional geral. No entanto, se R1 for muito grande, obviamente reduzirá a frequência do sinal que pode ser coletada pelo ADC. Durante o “rastreamento” deste canal pelo ADC, o amplificador operacional não consegue completar o carregamento de C1 e Cin, o que faz com que a diferença entre esta amostragem e a tensão do terminal de entrada do amplificador operacional seja grande, o que causará distorção harmônica.
