オペアンプに対するスイッチング電源の影響
アナログ信号が ADC チップに入力される前に、必要なレベル変換、フィルタリング、ADC チップ ドライバーなどを提供する信号調整用のオペアンプを使用する必要があります。 オペアンプが ADC と接続する場合、電源の影響を受けやすく、ADC チップの取得の安定性にも影響します。 図 2 は、オペアンプと ADC の間の典型的なインターフェイス図です。
ほとんどの ADC チップにはアナログ入力端にサンプリング コンデンサ Cin があり、抵抗 R1 がオペアンプの出力電流を制限します。 セラミックコンデンサＣ１はサンプリングコンデンサの数倍の大きさであり、スイッチＳＷが閉じるとＣ１を介してサンプリングコンデンサＣｉｎを急速充電する。 R1 と C1 の特定の値は、オペアンプの安定性、確立時間、ADC サンプリング時間、および必要なサンプリング精度に関連します。
上記のプロセスでは、オペアンプの電源も重要な役割を果たしていることに注意してください。 オペアンプのコンデンサ充電時には瞬時に大きな電流が必要となり、スイッチング電源の負荷応答時間が不十分な場合、大きな電力リップルが発生し、オペアンプの出力に影響を与えます。 たとえば、C{{0}}Cin=250pF が使用されている場合、SW が別のチャンネル (-5V と仮定) から AI0 チャンネル (プラス 5V と仮定) に切り替わると、Cin が切り替わります。 -5V から C1 の電圧 + 5V まで。 C1 は Cin を急速充電し、最終的な電圧は (5V × 10-5V)/11=4.09V となるため、オペアンプの出力を 5V から 4.09V に変更する必要があります。 R1 が小さすぎると、オペアンプの出力に安定性の問題が容易に発生する可能性があり、オペアンプの出力電流にも影響を及ぼし、電源電圧に影響を与える可能性があります。
特にチャージポンプを使用してオペアンプ VCC に小さな負電源を供給する場合、負荷の増加に伴ってチャージポンプの出力電圧が低下する特性により、その影響がより顕著になります。 比較すると、オペアンプが DC 線形安定化電源を使用している場合、12 ビット ADC の取得結果は非常に安定しており、結果の変動は 1 LSB 未満であることがわかりました。 対照的に、チャージ ポンプ デバイスを使用する場合、チャージ ポンプ出力に大きなフィルタがないと、ADC の取得結果が最大 3LSB まで変動する可能性があります。 オペアンプの出力抵抗を考慮せずに、R1 が 100 Ω および C1=10Cin に増加すると、オペアンプの * 最大出力電流は (5-4.09) V/100 Ω{ {9}}.1mA)、これは * 一般的なオペアンプの最大出力電流よりも小さいです。 ただし、R1 が大きすぎると、ADC が収集できる信号周波数が大幅に減少します。 ADC によるこのチャネルの「トラッキング」中、オペアンプは C1 と Cin の充電を完了できず、その結果、サンプリングとオペアンプの入力の間に大きな電圧差が生じ、高調波歪みが発生する可能性があります。
