Praktiske virkninger af at skifte strømforsyning på operationsforstærkere
Før de kommer ind i ADC-chippen, kræver analoge signaler generelt signalkonditionering ved hjælp af operationsforstærkere for at give den nødvendige niveaukonvertering, filtrering, ADC-chipdrift og så videre. Når operationsforstærkeren interfacer med ADC'en, påvirkes den let af strømforsyningen, hvilket også påvirker stabiliteten af ADC-chippens dataopsamling. Figur 2 er et typisk grænsefladediagram af en operationsforstærker og ADC.
De fleste ADC-chips har en samplingskondensator Cin i den analoge indgangsende, og modstand R1 begrænser operationsforstærkerens strømudgang. Den keramiske kondensator C1, som er flere gange større end samplingskondensatoren, oplader hurtigt samplingkondensatoren Cin gennem C1, når kontakten SW er lukket. De specifikke værdier for R1 og C1 er relateret til driftsforstærkerens stabilitet, opsætningstid, ADC-samplingtid og påkrævet samplingsnøjagtighed.
Det skal påpeges, at strømforsyningen til operationsforstærkeren også spiller en væsentlig rolle i ovenstående proces. Under opladningsprocessen af kondensatoren af operationsforstærkeren kræves der øjeblikkeligt en stor strøm, og belastningsreaktionstiden for omskiftningsstrømforsyningen er utilstrækkelig, hvilket vil forårsage betydelig effektrippel og påvirke outputtet fra operationsforstærkeren. For eksempel, hvis C1=10Cin=250pF, når SW skifter fra en anden kanal (forudsat -5V) til AI0-kanal (forudsat+5V), skifter Cin fra -5V til spændingen på C1+5V, og C1 oplader hurtigt Cin. Den endelige spænding er (5V × 10-5V)/11=4.09V, og outputtet fra operationsforstærkeren skal ændres fra 5V til 4,09V. Hvis R1 er for lille, kan det nemt give stabilitetsproblemer i operationsforstærkerens udgang og også have indflydelse på operationsforstærkerens udgangsstrøm, hvilket påvirker strømforsyningsspændingen.
Især når man bruger en ladepumpe til at give en lille negativ strømforsyning til operationsforstærkeren VCC, gør den egenskab, at ladepumpens udgangsspænding falder med stigende belastning, effekten mere udtalt. Sammenligning viser, at når operationsforstærkeren bruger en lineær DC-regulatorstrømforsyning, er 12-bit ADC-indsamlingsresultaterne meget stabile, og resultatvariationen kan nå mindre end 1LSB; I modsætning hertil kan ADC-indsamlingsresultatet ryste op til 3LSB, når der bruges ladepumpeenheder, hvis der ikke er nogen væsentlig filtrering i ladepumpens output. Hvis R1 øges til 100 Ω, C1=10Cin, Når udgangsmodstanden fra operationsforstærkeren ikke tages i betragtning, skal den maksimale udgangsstrøm fra operationsforstærkeren være (5-4,09) V/100 Ω=9.1mA, hvilket er mindre end den maksimale udgangsstrøm for en typisk operationsforstærker. Men hvis R1 er for stor, vil det reducere frekvensen af signalet, som ADC'en kan opsamle, markant. Under ADC'ens "sporing" af denne kanal kan operationsforstærkeren ikke fuldføre opladningen af C1 og Cin, hvilket resulterer i en stor forskel mellem samplingen og indgangsspændingen på operationsforstærkeren, hvilket vil forårsage harmonisk forvrængning.
