Perjungiamojo maitinimo įtakos operaciniam stiprintuvui paaiškinimas
Paprastai prieš analoginiams signalams patenkant į ADC lustą, signalo kondicionavimui turėtų būti naudojami operaciniai stiprintuvai, kad būtų užtikrintas reikiamas lygio konvertavimas, filtravimas, ADC lusto valdymas ir pan. Kai operacinis stiprintuvas jungiasi su ADC, jį lengvai veikia maitinimo šaltinis, o tai taip pat turi įtakos ADC lusto gavimo stabilumui. 2 pav. yra tipinė operacinio stiprintuvo ir ADC sąsajos schema.
Dauguma analoginių įvesties gnybtų ADC lustuose turi diskretizavimo kondensatorių Cin, o rezistorius R1 riboja operacinio stiprintuvo išėjimo srovę. Kai jungiklis SW uždarytas, keraminis kondensatorius C1 kelis kartus didesnis nei mėginių ėmimo kondensatorius greitai įkrauna mėginių ėmimo kondensatorių Cin per C1. Konkrečios R1 ir C1 reikšmės yra susijusios su operacinio stiprintuvo stabilumu, nusistojimo laiku, ADC diskretizavimo laiku ir reikiamu atrankos tikslumu.
Čia reikia pažymėti, kad operacinio stiprintuvo maitinimo šaltinis taip pat vaidins didelį vaidmenį aukščiau minėtame procese. Kai kondensatorius įkraunamas operaciniu stiprintuvu, akimirksniu reikia didelės srovės, o perjungiamojo maitinimo šaltinio apkrovos reakcijos laiko nepakanka, o tai sukels didelį maitinimo šaltinio pulsavimą ir turės įtakos operacinio stiprintuvo išėjimui. Pavyzdžiui, jei C{{0}}Cin=250pF, tada, kai SW perjungiamas iš kito kanalo (darant prielaidą, kad -5V) į AI0 kanalą (darant prielaidą, kad +5V ), C1 perjungs iš -5V į +5V įtampą, o C1 greitai įkraus Cin. * Galutinė įtampa yra (5 V × 10-5 V) / 11=4, 09 V, o operacinio stiprintuvo išvestis bus nuo 5 V.
Ypač kai įkrovimo siurblys naudojamas tiekti nedidelį neigiamą maitinimo stiprintuvą -VCC, įkrovimo siurblio išėjimo įtampa mažėja didėjant apkrovai, todėl efektas tampa akivaizdesnis. Nustatyta, kad kai operacinis stiprintuvas naudoja nuolatinės srovės linijinį reguliuojamą maitinimo šaltinį, 12-bitų ADC gavimo rezultatai yra labai stabilūs, o rezultatų kitimas gali būti mažesnis nei 1LSB. Priešingai, kai naudojamas įkrovimo siurblio įtaisas, jei įkrovimo siurblio išvestis nėra labai filtruojama, ADC gavimo rezultatas sujudės iki 3LSB. Jei R1 padidinamas iki 100Ω, C1=10Cin. Neatsižvelgiant į operacinio stiprintuvo išėjimo varžą, operacinio stiprintuvo išėjimo srovės * reikšmė turi būti (5-4.09)V/100Ω=9.1mA), kuri yra mažesnė už * didelė bendrojo operacinio stiprintuvo išėjimo srovė. Tačiau jei R1 yra per didelis, tai akivaizdžiai sumažins signalo dažnį, kurį gali surinkti ADC. ADC „sekant“ šį kanalą, operacinis stiprintuvas negali užbaigti C1 ir Cin įkrovimo, todėl skirtumas tarp šio atrankos ir operacinio stiprintuvo įvesties gnybtų įtampos yra didelis, o tai sukels harmoninius iškraipymus.
