Praktični učinci sklopnih izvora napajanja na operacijska pojačala
Prije ulaska u ADC čip, analogni signali općenito zahtijevaju kondicioniranje signala pomoću operacijskih pojačala kako bi se osigurala potrebna pretvorba razine, filtriranje, pogon ADC čipa i tako dalje. Kada se operacijsko pojačalo poveže s ADC-om, na njega lako utječe napajanje, što također utječe na stabilnost prikupljanja podataka ADC čipa. Slika 2 je tipičan dijagram sučelja operacijskog pojačala i ADC-a.
Većina ADC čipova ima kondenzator za uzorkovanje Cin na kraju analognog ulaza, a otpornik R1 ograničava strujni izlaz operacijskog pojačala. Keramički kondenzator C1, koji je nekoliko puta veći od kondenzatora za uzorkovanje, brzo puni kondenzator za uzorkovanje Cin kroz C1 kada je sklopka SW zatvorena. Specifične vrijednosti R1 i C1 odnose se na stabilnost operacijskog pojačala, vrijeme postavljanja, vrijeme uzorkovanja ADC-a i zahtijevanu točnost uzorkovanja.
Treba istaknuti da u navedenom procesu značajnu ulogu igra i napajanje operacijskog pojačala. Tijekom procesa punjenja kondenzatora od strane operacijskog pojačala, trenutno je potrebna velika struja, a vrijeme odziva opterećenja prekidačkog napajanja je nedovoljno, što će uzrokovati značajno valovanje snage i utjecati na izlaz operacijskog pojačala. Na primjer, ako je C1=10Cin=250pF, kada se SW prebacuje s drugog kanala (pod pretpostavkom -5V) na kanal AI0 (pod pretpostavkom+5V), Cin se prebacuje s -5V na napon na C1+5V, a C1 brzo puni Cin. Konačni napon je (5V × 10-5V)/11=4.09V, a izlaz operacijskog pojačala treba se promijeniti s 5V na 4,09V. Ako je R1 premali, lako može uzrokovati probleme sa stabilnošću izlaza operacijskog pojačala i također utjecati na izlaznu struju operacijskog pojačala, utječući na napon napajanja.
Posebno kada se koristi pumpa punjenja za osiguranje malog negativnog napajanja operacijskog pojačala VCC, karakteristika da izlazni napon pumpe punjenja opada s povećanjem opterećenja čini učinak izraženijim. Usporedba pokazuje da kada operacijsko pojačalo koristi DC linearni regulator napajanja, 12-bitni ADC rezultati akvizicije su vrlo stabilni, a varijacija rezultata može doseći manje od 1LSB; Nasuprot tome, kada se koriste uređaji pumpe punjenja, ako nema značajnog filtriranja u izlazu pumpe punjenja, rezultat prikupljanja ADC-a može potresati do 3LSB. Ako se R1 poveća na 100 Ω, C1=10Cin, kada se ne uzima u obzir izlazni otpor operacijskog pojačala, maksimalna izlazna struja operacijskog pojačala mora biti (5-4,09) V/100 Ω=9.1mA, što je manje od maksimalne izlazne struje tipičnog operacijskog pojačala. Ali ako je R1 prevelik, značajno će smanjiti frekvenciju signala koji ADC može prikupiti. Tijekom ADC "praćenja" ovog kanala, operacijsko pojačalo ne može dovršiti punjenje C1 i Cin, što rezultira velikom razlikom između uzorkovanja i ulaznog napona operacijskog pojačala, što će uzrokovati harmonijska izobličenja.
