Lülitustoiteallikate praktilised mõjud operatsioonivõimenditele
Enne ADC-kiibile sisenemist vajavad analoogsignaalid üldiselt signaali konditsioneerimist, kasutades operatiivvõimendeid, et tagada vajaliku taseme teisendamine, filtreerimine, ADC-kiibi juhtimine ja nii edasi. Kui operatiivvõimendi liidestub ADC-ga, mõjutab see kergesti toiteallikat, mis mõjutab ka ADC-kiibi andmehõive stabiilsust. Joonis 2 on tüüpiline operatiivvõimendi ja ADC liidese diagramm.
Enamikul ADC kiipidel on analoogsisendi otsas diskreetimiskondensaator Cin ja takisti R1 piirab operatiivvõimendi voolu väljundit. Keraamiline kondensaator C1, mis on mitu korda suurem kui diskreetimiskondensaator, laeb kiiresti diskreetimiskondensaatorit Cin läbi C1, kui lüliti SW on suletud. R1 ja C1 spetsiifilised väärtused on seotud operatiivvõimendi stabiilsuse, seadistusaja, ADC diskreetimisajaga ja nõutava diskreetimistäpsusega.
Tuleb märkida, et ülaltoodud protsessis mängib olulist rolli ka operatiivvõimendi toiteallikas. Kondensaatori laadimisprotsessi ajal operatiivvõimendi poolt on vaja koheselt suurt voolu ja lülitustoiteallika koormuse reaktsiooniaeg on ebapiisav, mis põhjustab märkimisväärset võimsuse pulsatsiooni ja mõjutab operatiivvõimendi väljundit. Näiteks kui C1=10Cin=250pF, kui SW lülitub teiselt kanalilt (eeldusel -5 V) AI0 kanalile (eeldusel, et +5V), lülitub Cin -5 V pingele C1+5V ja C1 laeb Cin kiiresti. Lõpppinge on (5V × 10-5V)/11=4.09V ja operatiivvõimendi väljund peab muutuma 5V-lt 4,09V-le. Kui R1 on liiga väike, võib see kergesti põhjustada töövõimendi väljundis stabiilsusprobleeme ja mõjutada ka operatiivvõimendi väljundvoolu, mõjutades toitepinget.
Eriti kui kasutate laadimispumpa, et anda operatiivvõimendile VCC väike negatiivne toiteallikas, siis omadus, et laadimispumba väljundpinge väheneb koormuse suurenemisega, muudab efekti selgemaks. Võrdlus näitab, et kui operatiivvõimendi kasutab DC lineaarset regulaatori toiteallikat, on 12-bitise ADC hõive tulemused väga stabiilsed ja tulemuste varieeruvus võib ulatuda alla 1LSB; Seevastu laadimispumba seadmete kasutamisel, kui laadimispumba väljundis puudub oluline filtreerimine, võib ADC hõive tulemus raputada kuni 3LSB-ni. Kui R1 suurendatakse väärtuseni 100 Ω, C1=10Cin, Kui operatsioonvõimendi väljundtakistust mitte arvestada, peab operatsioonvõimendi maksimaalne väljundvool olema (5–4,09) V/100 Ω=9.1mA, mis on väiksem kui tüüpilise töövõimendi maksimaalne väljundvool. Kuid kui R1 on liiga suur, vähendab see oluliselt signaali sagedust, mida ADC suudab koguda. ADC selle kanali "jälgimise" ajal ei saa operatsioonivõimendi C1 ja Cin laadimist lõpule viia, mille tulemuseks on suur erinevus operatiivvõimendi diskreetimis- ja sisendpinge vahel, mis põhjustab harmoonilisi moonutusi.
