Praktinis perjungimo maitinimo šaltinių poveikis operaciniams stiprintuvams
Prieš įeinant į ADC lustą, analoginiams signalams paprastai reikalingas signalo kondicionavimas naudojant operacinius stiprintuvus, 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 duomenų gavimo stabilumui. 2 paveiksle yra tipinė operacinio stiprintuvo ir ADC sąsajos schema.
Daugumos ADC lustų analoginiame įvesties gale yra diskretizavimo kondensatorius Cin, o rezistorius R1 riboja operacinio stiprintuvo srovės išvestį. Keraminis kondensatorius C1, kuris yra kelis kartus didesnis už mėginių ėmimo kondensatorių, greitai įkrauna mėginių ėmimo kondensatorių Cin per C1, kai jungiklis SW uždarytas. Konkrečios R1 ir C1 reikšmės yra susijusios su operacinio stiprintuvo stabilumu, sąrankos laiku, ADC diskretizavimo laiku ir reikalingu atrankos tikslumu.
Pažymėtina, kad operacinio stiprintuvo maitinimas taip pat vaidina svarbų vaidmenį minėtame procese. Operaciniu stiprintuvu įkraunant kondensatorių, akimirksniu reikalinga didelė srovė, o perjungiamojo maitinimo šaltinio apkrovos reakcijos laikas yra nepakankamas, o tai sukels didelį galios pulsavimą ir turės įtakos operacinio stiprintuvo išėjimui. Pavyzdžiui, jei C1=10Cin=250pF, kai SW persijungia iš kito kanalo (darant -5 V) į AI0 kanalą (darant prielaidą, kad +5V), Cin persijungia iš -5 V į C1+5V įtampą, o C1 greitai įkrauna Cin. Galutinė įtampa yra (5V × 10-5V)/11=4.09V, o operacinio stiprintuvo išvestį reikia pakeisti iš 5V į 4,09V. Jei R1 yra per mažas, tai gali lengvai sukelti stabilumo problemų operacinio stiprintuvo išėjime ir taip pat turėti įtakos operacinio stiprintuvo išėjimo srovei, paveikdama maitinimo įtampą.
Ypač naudojant įkrovimo siurblį, kad būtų tiekiamas nedidelis neigiamas maitinimas operaciniam stiprintuvui VCC, charakteristika, kad įkrovimo siurblio išėjimo įtampa mažėja didėjant apkrovai, padaro efektą ryškesnį. Palyginimas rodo, kad kai operacinis stiprintuvas naudoja nuolatinės srovės linijinio reguliatoriaus maitinimo šaltinį, 12 bitų ADC gavimo rezultatai yra labai stabilūs, o rezultato kitimas gali siekti mažiau nei 1LSB; Priešingai, naudojant įkrovimo siurblio įrenginius, jei įkrovimo siurblio išvestyje nėra reikšmingo filtravimo, ADC gavimo rezultatas gali sukrėsti iki 3LSB. Jei R1 padidinamas iki 100 Ω, C1=10Cin, Neatsižvelgiant į operacinio stiprintuvo išėjimo varžą, maksimali operacinio stiprintuvo išėjimo srovė turi būti (5–4,09) V/100 Ω=9.1mA, kuri yra mažesnė už didžiausią tipinio veikimo stiprintuvo išėjimo srovę. Bet jei R1 yra per didelis, tai žymiai sumažins signalo, kurį ADC gali surinkti, dažnį. ADC „sekant“ šį kanalą, operacinis stiprintuvas negali užbaigti C1 ir Cin įkrovimo, todėl susidaro didelis skirtumas tarp operacinio stiprintuvo diskretizavimo ir įvesties įtampos, o tai sukels harmoninius iškraipymus.
