Einfluss von Schaltnetzteilen auf Operationsverstärker
Im Allgemeinen werden analoge Signale vor dem Einspeisen in den ADC-Chip zur Signalaufbereitung über Operationsverstärker verarbeitet, um die erforderliche Pegelumwandlung, Filterung, ADC-Chip-Ansteuerung usw. bereitzustellen. Operationsverstärker und ADC-Phasenschnittstelle können leicht durch die Stromversorgung beeinflusst werden, was sich auch auf die Stabilität der ADC-Chip-Erfassung auswirkt.
Die meisten analogen Eingänge des ADC-Chips verfügen über eine Abtastkapazität Cin am internen Eingang. Der Widerstand R1 am Ausgang des Operationsverstärkers begrenzt den Strom und ist um ein Vielfaches größer als die Abtastkapazität des Keramikkondensators C1. Wenn der Schalter SW geschlossen ist, wird die Abtastkapazität Cin über C1 schnell aufgeladen. Der spezifische Wert von R1 und C1 hängt von der Stabilität des Operationsverstärkers, der Zeit, der ADC-Abtastzeit und der erforderlichen Abtastgenauigkeit ab.
Hierbei ist zu beachten, dass die Stromversorgung des Operationsverstärkers im obigen Vorgang ebenfalls eine große Rolle spielt. Während des Ladens des Kondensators durch den Operationsverstärker wird augenblicklich ein großer Strom benötigt, und die unzureichende Lastreaktionszeit des Schaltnetzteils führt zu einer relativ großen Welligkeit der Stromversorgung, die sich auf den Ausgang des Operationsverstärkers auswirkt. Verwenden Sie beispielsweise C1=10Cin=250pF, und wenn dann der SW von anderen Kanälen (angenommen -5V) auf den AI0-Kanal (angenommen +5V) umschaltet, wechselt Cin von -5V auf die Spannung an C1 +5V, C1 lädt Cin schnell auf, * die Endspannung beträgt (5V × 10-5V)/11=4,09V, der Operationsverstärkerausgang ändert sich von 5 V auf 4,09 V, R1 ist zu klein, um leicht Stabilitätsprobleme am Operationsverstärkerausgang zu verursachen, und auch der Ausgangsstrom des Operationsverstärkers wirkt sich aus, was sich auf die Versorgungsspannung auswirkt.
Insbesondere wenn die Ladungspumpe verwendet wird, um dem Operationsverstärker-VCC eine kleine negative Stromversorgung bereitzustellen, wird der Effekt durch die Eigenschaft, dass die Ausgangsspannung der Ladungspumpe mit zunehmender Last abnimmt, deutlicher. Ein Vergleich hat ergeben, dass bei Operationsverstärkern mit linear geregelter Gleichstromversorgung die Erfassungsergebnisse des 12--Bit-ADC sehr stabil sind, die Ergebnisse schwanken um bis zu 1 LSB oder weniger; im Gegensatz dazu schwanken die Erfassungsergebnisse des ADC bei Verwendung einer Ladungspumpe, wenn der Ausgang der Ladungspumpe keinen großen Filter hat, um bis zu 3 LSB. Wenn R1 bei C1=10Cin um 100 Ω erhöht wird, muss der Ausgangswiderstand des Operationsverstärkers nicht berücksichtigt werden, wenn der Ausgangsstrom des Operationsverstärkers * groß sein muss (5-4,09) V/100 Ω=9,1 mA), was kleiner ist als der * große Ausgangsstrom des allgemeinen Operationsverstärkers. Wenn R1 jedoch zu groß ist, wird die Frequenz des Signals, das der ADC erfassen kann, erheblich reduziert. In der „Tracking“-Phase des ADC-Kanals kann der Operationsverstärker die Aufladung von C1 und Cin nicht abschließen, sodass die Differenz zwischen der Abtastung und der Eingangsspannung des Operationsverstärkers groß ist, was zu harmonischen Verzerrungen führt.
