Güç Kaynaklarını Değiştirmenin Operasyonel Yükselteçler Üzerindeki Pratik Etkileri
ADC çipine girmeden önce, analog sinyaller genellikle gerekli seviye dönüşümünü, filtrelemeyi, ADC çip sürüşünü vb. sağlamak için işlemsel yükselteçler kullanan sinyal koşullandırmayı gerektirir. Operasyonel amplifikatör ADC ile arayüz oluşturduğunda, güç kaynağından kolayca etkilenir ve bu da ADC çipinin veri toplama stabilitesini etkiler. Şekil 2, bir işlemsel yükselticinin ve ADC'nin tipik bir arayüz diyagramıdır.
Çoğu ADC yongasının analog giriş ucunda bir örnekleme kapasitörü Cin bulunur ve direnç R1, işlemsel yükselticinin akım çıkışını sınırlar. Örnekleme kapasitöründen birkaç kat daha büyük olan seramik kapasitör C1, SW anahtarı kapatıldığında Cin'den C1'e kadar örnekleme kapasitörünü hızlı bir şekilde şarj eder. R1 ve C1'in spesifik değerleri, işlemsel amplifikatörün kararlılığı, kurulum süresi, ADC örnekleme süresi ve gerekli örnekleme doğruluğu ile ilgilidir.
İşlemsel yükseltecin güç kaynağının da yukarıdaki süreçte önemli bir rol oynadığına dikkat edilmelidir. Kapasitörün işlemsel yükselteç tarafından şarj edilmesi sırasında, anında büyük bir akıma ihtiyaç duyulur ve anahtarlama güç kaynağının yük tepki süresi yetersizdir, bu da önemli güç dalgalanmasına neden olur ve işlemsel yükselticinin çıkışını etkiler. Örneğin, C1=10Cin=250pF ise, SW başka bir kanaldan (-5V varsayarak) AI0 kanalına (+5V varsayarak) geçtiğinde, Cin -5V'den C1+5V üzerindeki gerilime geçer ve C1, Cin'i hızla şarj eder. Nihai voltaj (5V × 10-5V)/11=4.09V'dir ve işlemsel yükselticinin çıkışının 5V'tan 4,09V'a değişmesi gerekir. R1'in çok küçük olması, işlemsel amplifikatör çıkışında kolayca stabilite sorunlarına neden olabilir ve ayrıca işlemsel amplifikatör çıkış akımı üzerinde de etki yaparak güç kaynağı voltajını etkileyebilir.
Özellikle işlemsel yükselteç VCC'ye küçük bir negatif güç kaynağı sağlamak için bir şarj pompası kullanıldığında, şarj pompasının çıkış voltajının yükün artmasıyla azalması özelliği, etkiyi daha belirgin hale getirir. Karşılaştırma, işlemsel amplifikatörün bir DC doğrusal regülatör güç kaynağı kullandığında, 12 bitlik ADC toplama sonuçlarının çok kararlı olduğunu ve sonuç varyasyonunun 1LSB'den daha azına ulaşabileceğini göstermektedir; Bunun aksine, şarj pompası cihazları kullanıldığında, şarj pompasının çıkışında önemli bir filtreleme yoksa ADC kazanım sonucu 3LSB'ye kadar sallanabilir. R1, 100 Ω, C1=10Cin'e yükseltilirse, işlemsel yükselticinin çıkış direnci dikkate alınmadığında, işlemsel yükselticinin maksimum çıkış akımının (5-4.09) V/100 Ω=9.1mA olması gerekir; bu, tipik bir işlemsel yükselticinin maksimum çıkış akımından daha küçüktür. Ancak R1'in çok büyük olması ADC'nin toplayabileceği sinyalin frekansını önemli ölçüde azaltacaktır. ADC'nin bu kanalı "izlemesi" sırasında, işlemsel yükselteç C1 ve Cin'in şarjını tamamlayamaz, bu da örnekleme ile işlemsel yükselticinin giriş voltajı arasında büyük bir fark oluşmasına neden olur ve bu da harmonik bozulmaya neden olur.
