Erklärung des Einflusses des Schaltnetzteils auf den Operationsverstärker
Bevor analoge Signale in den ADC-Chip gelangen, sollten im Allgemeinen Operationsverstärker zur Signalaufbereitung verwendet werden, um die notwendige Pegelumwandlung, Filterung, ADC-Chip-Ansteuerung usw. bereitzustellen. Wenn der Operationsverstärker mit dem ADC verbunden ist, wird er leicht durch die Stromversorgung beeinflusst, was sich auch auf die Stabilität der ADC-Chip-Erfassung auswirkt. Abbildung 2 ist ein typisches Schnittstellendiagramm eines Operationsverstärkers und eines ADC.
Die meisten analogen Eingangsanschlüsse in ADC-Chips verfügen über einen Abtastkondensator Cin, und der Widerstand R1 begrenzt den Strom des Ausgangs des Operationsverstärkers. Wenn der Schalter SW geschlossen ist, lädt der Keramikkondensator C1, der den Abtastkondensator um ein Vielfaches über C1 aufnimmt, den Abtastkondensator Cin schnell auf. Die spezifischen Werte von R1 und C1 hängen mit der Stabilität des Operationsverstärkers, der Einschwingzeit, der Abtastzeit des ADC und der erforderlichen Abtastgenauigkeit zusammen.
Es sollte hier darauf hingewiesen werden, dass die Stromversorgung des Operationsverstärkers auch im obigen Prozess eine große Rolle spielt. Wenn der Kondensator vom Operationsverstärker aufgeladen wird, wird sofort ein großer Strom benötigt, und die Lastreaktionszeit des Schaltnetzteils reicht nicht aus, was zu einer großen Welligkeit der Stromversorgung führt und den Ausgang des Operationsverstärkers beeinträchtigt. Wenn beispielsweise C{{0}}Cin=250pF ist, dann wird, wenn SW von einem anderen Kanal (angenommen -5V) auf den Kanal AI0 (angenommen +5V) umgeschaltet wird, Cin von -5V auf die Spannung von +5V an C1 umschalten, und C1 wird Cin schnell aufladen. * Die Endspannung beträgt (5V×10-5V)/11=4,09V, und der Ausgang des Operationsverstärkers beträgt 5V.
Insbesondere wenn die Ladungspumpe verwendet wird, um dem Operationsverstärker -VCC eine kleine negative Stromversorgung bereitzustellen, sinkt die Ausgangsspannung der Ladungspumpe mit zunehmender Last, wodurch der Effekt deutlicher wird. Es wurde festgestellt, dass die Erfassungsergebnisse des 12--Bit-ADC sehr stabil sind und die Abweichung der Ergebnisse unter 1 LSB liegen können, wenn der Operationsverstärker eine linear geregelte Gleichstromversorgung verwendet. Im Gegensatz dazu schwanken die ADC-Erfassungsergebnisse bei Verwendung einer Ladungspumpe um bis zu 3 LSB, wenn der Ausgang der Ladungspumpe nicht stark gefiltert wird. Wenn R1 auf 100 Ω erhöht wird, C1=10Cin. Ohne den Ausgangswiderstand des Operationsverstärkers zu berücksichtigen, muss der * Wert des Ausgangsstroms des Operationsverstärkers (5-4.09)V/100 Ω=9.1mA) betragen, was weniger ist als der * große Ausgangsstrom eines allgemeinen Operationsverstärkers. Wenn R1 jedoch zu groß ist, reduziert dies offensichtlich die Signalfrequenz, die vom ADC erfasst werden kann. Während der „Verfolgung“ dieses Kanals durch den ADC kann der Operationsverstärker das Laden von C1 und Cin nicht abschließen, wodurch die Differenz zwischen dieser Abtastung und der Eingangsklemmenspannung des Operationsverstärkers groß wird, was wiederum zu harmonischen Verzerrungen führt.
