Tác động thực tế của việc chuyển đổi nguồn điện lên bộ khuếch đại hoạt động
Trước khi vào chip ADC, tín hiệu analog thường yêu cầu điều hòa tín hiệu bằng cách sử dụng bộ khuếch đại thuật toán để cung cấp khả năng chuyển đổi, lọc mức cần thiết, điều khiển chip ADC, v.v. Khi bộ khuếch đại hoạt động giao tiếp với ADC, nó dễ bị ảnh hưởng bởi nguồn điện, điều này cũng ảnh hưởng đến độ ổn định trong quá trình thu thập dữ liệu của chip ADC. Hình 2 là sơ đồ giao diện điển hình của bộ khuếch đại hoạt động và ADC.
Hầu hết các chip ADC đều có tụ điện lấy mẫu Cin ở đầu vào tương tự và điện trở R1 giới hạn đầu ra hiện tại của bộ khuếch đại hoạt động. Tụ gốm C1, lớn hơn vài lần so với tụ lấy mẫu, sạc nhanh tụ lấy mẫu Cin qua C1 khi đóng công tắc SW. Các giá trị cụ thể của R1 và C1 có liên quan đến độ ổn định của bộ khuếch đại hoạt động, thời gian thiết lập, thời gian lấy mẫu ADC và độ chính xác lấy mẫu cần thiết.
Cần chỉ ra rằng nguồn điện của bộ khuếch đại hoạt động cũng đóng một vai trò quan trọng trong quá trình trên. Trong quá trình sạc tụ điện bằng bộ khuếch đại hoạt động, cần có dòng điện lớn ngay lập tức và thời gian đáp ứng tải của nguồn điện chuyển mạch không đủ, điều này sẽ gây ra hiện tượng gợn điện đáng kể và ảnh hưởng đến đầu ra của bộ khuếch đại hoạt động. Ví dụ: nếu C1=10Cin=250pF, khi SW chuyển từ kênh khác (giả sử -5V) sang kênh AI0 (giả sử+5V), Cin chuyển từ -5V sang điện áp trên C1+5V và C1 nhanh chóng sạc Cin. Điện áp cuối cùng là (5V × 10-5V)/11=4.09V và đầu ra của bộ khuếch đại thuật toán cần thay đổi từ 5V thành 4,09V. Nếu R1 quá nhỏ, nó có thể dễ dàng gây ra vấn đề về độ ổn định ở đầu ra của bộ khuếch đại hoạt động và còn ảnh hưởng đến dòng điện đầu ra của bộ khuếch đại hoạt động, ảnh hưởng đến điện áp nguồn.
Đặc biệt khi sử dụng bơm sạc để cung cấp nguồn điện âm nhỏ cho bộ khuếch đại hoạt động VCC, đặc điểm là điện áp đầu ra của bơm sạc giảm khi tăng tải làm cho hiệu ứng này rõ rệt hơn. So sánh cho thấy rằng khi bộ khuếch đại hoạt động sử dụng nguồn điện điều chỉnh tuyến tính DC, kết quả thu nhận ADC 12 bit rất ổn định và biến thể kết quả có thể đạt dưới 1LSB; Ngược lại, khi sử dụng thiết bị bơm sạc, nếu không có bộ lọc đáng kể ở đầu ra của bơm sạc, kết quả thu nhận ADC có thể rung lên tới 3LSB. Nếu R1 tăng lên 100 Ω, C1=10Cin, Khi không xem xét điện trở đầu ra của bộ khuếch đại thuật toán, dòng điện đầu ra tối đa của bộ khuếch đại thuật toán cần phải là (5-4,09) V/100 Ω=9.1mA, nhỏ hơn dòng điện đầu ra tối đa của bộ khuếch đại thuật toán thông thường. Nhưng nếu R1 quá lớn, nó sẽ làm giảm đáng kể tần số tín hiệu mà ADC có thể thu được. Trong quá trình ADC "theo dõi" kênh này, bộ khuếch đại hoạt động không thể hoàn thành việc sạc C1 và Cin, dẫn đến sự khác biệt lớn giữa điện áp lấy mẫu và điện áp đầu vào của bộ khuếch đại hoạt động, điều này sẽ gây ra hiện tượng méo sóng hài.
