Praktični uticaji prekidačkih izvora napajanja na operaciona pojačala
Prije ulaska u ADC čip, analogni signali općenito zahtijevaju kondicioniranje signala korištenjem operacionih pojačala kako bi se osigurala neophodna konverzija nivoa, filtriranje, upravljanje ADC čipom i tako dalje. Kada se operativno pojačalo poveže sa ADC-om, na njega lako utiče napajanje, što takođe utiče na stabilnost akvizicije podataka ADC čipa. Slika 2 je tipičan dijagram interfejsa operativnog pojačala i ADC-a.
Većina ADC čipova ima kondenzator za uzorkovanje Cin na kraju analognog ulaza, a otpornik R1 ograničava strujni izlaz operacionog pojačala. Keramički kondenzator C1, koji je nekoliko puta veći od kondenzatora za uzorkovanje, brzo puni kondenzator za uzorkovanje Cin do C1 kada je prekidač SW zatvoren. Specifične vrijednosti R1 i C1 odnose se na stabilnost operacionog pojačala, vrijeme postavljanja, vrijeme uzorkovanja ADC-a i potrebnu tačnost uzorkovanja.
Treba istaći da u navedenom procesu značajnu ulogu ima i napajanje operacionog pojačala. Tokom procesa punjenja kondenzatora od strane operativnog pojačala, trenutno je potrebna velika struja, a vrijeme odziva opterećenja prekidačkog napajanja je nedovoljno, što će uzrokovati značajno talasanje snage i utjecati na izlaznu snagu operacionog pojačala. Na primjer, ako C1=10Cin=250pF, kada se SW prebaci sa drugog kanala (pod pretpostavkom -5V) na AI0 kanal (pod pretpostavkom+5V), Cin prelazi sa -5V na napon na C1+5V, a C1 brzo puni Cin. Konačni napon je (5V × 10-5V)/11=4.09V, a izlazni napon operativnog pojačala treba promijeniti sa 5V na 4,09V. Ako je R1 premali, može lako uzrokovati probleme sa stabilnošću na izlazu operativnog pojačala i također utjecati na izlaznu struju operacijskog pojačala, utječući na napon napajanja.
Naročito kada se koristi pumpa za punjenje za obezbjeđivanje malog negativnog napajanja operativnog pojačala VCC, karakteristika da izlazni napon pumpe punjenja opada sa povećanjem opterećenja čini efekat izraženijim. Poređenje pokazuje da kada operaciono pojačalo koristi napajanje DC linearnog regulatora, rezultati akvizicije 12-bitnog ADC-a su vrlo stabilni, a varijacija rezultata može doseći manje od 1LSB; Nasuprot tome, kada se koriste uređaji za pumpu za punjenje, ako nema značajnog filtriranja u izlazu pumpe za punjenje, rezultat akvizicije ADC-a može se pokolebati do 3LSB. Ako se R1 poveća na 100 Ω, C1=10Cin, kada se ne uzima u obzir izlazni otpor operacionog pojačala, maksimalna izlazna struja operativnog pojačala treba biti (5-4,09) V/100 Ω=9.1mA, što je manje od maksimalne izlazne struje tipičnog operativnog pojačala Ali ako je R1 prevelik, značajno će smanjiti frekvenciju signala koji ADC može prikupiti. Tokom ADC-ovog "praćenja" ovog kanala, operaciono pojačalo ne može dovršiti punjenje C1 i Cin, što rezultira velikom razlikom između uzorkovanja i ulaznog napona operativnog pojačala, što će uzrokovati harmonijsko izobličenje.
