شرح تأثير تحويل التيار الكهربائي على مكبر العمليات
بشكل عام، قبل أن تدخل الإشارات التناظرية إلى شريحة ADC، يجب استخدام مكبرات الصوت التشغيلية لتكييف الإشارة لتوفير تحويل المستوى الضروري والترشيح وقيادة شريحة ADC وما إلى ذلك. عندما يتفاعل مكبر الصوت التشغيلي مع ADC، فإنه يتأثر بسهولة بمصدر الطاقة، مما يؤثر أيضًا على استقرار الحصول على شريحة ADC. الشكل 2 عبارة عن مخطط واجهة نموذجي لمكبر الصوت التشغيلي وADC.
تحتوي معظم أطراف الإدخال التناظرية في شرائح ADC على مكثف أخذ العينات Cin، ويحد المقاوم R1 من تيار خرج مضخم التشغيل. عندما يتم إغلاق المفتاح SW، يقوم المكثف الخزفي C1 عدة مرات بمكثف أخذ العينات بشحن مكثف أخذ العينات بسرعة من خلال C1. ترتبط القيم المحددة لـ R1 وC1 باستقرار مكبر الصوت التشغيلي وزمن الاستقرار وزمن أخذ عينات ADC ودقة أخذ العينات المطلوبة.
تجدر الإشارة هنا إلى أن مصدر الطاقة لمكبر الصوت التشغيلي سيلعب أيضًا دورًا كبيرًا في العملية المذكورة أعلاه. عندما يتم شحن المكثف بواسطة مضخم التشغيل، تكون هناك حاجة إلى تيار كبير على الفور، ولا يكون وقت استجابة الحمل لمصدر طاقة التبديل كافيًا، مما سيؤدي إلى تموج كبير في مصدر الطاقة ويؤثر على إخراج مضخم التشغيل. على سبيل المثال، إذا كانت C{{0}}Cin=250pF، فعندما يتم تحويل SW من قناة أخرى (بافتراض -5V) إلى قناة AI0 (بافتراض +5V) )، سيتحول Cin من -5V إلى جهد +5V على C1، وسيقوم C1 بشحن Cin بسرعة. * الجهد النهائي هو (5V×10-5V)/11=4.09V، وسيكون خرج مضخم التشغيل من 5V.
خاصة عندما يتم استخدام مضخة الشحن لتوفير مصدر طاقة سلبي صغير لمكبر الصوت التشغيلي -VCC، فإن جهد الخرج لمضخة الشحن يتناقص مع زيادة الحمل، مما يجعل التأثير أكثر وضوحًا. لقد وجد أنه عندما يستخدم مضخم التشغيل مصدر طاقة تنظيمي خطي DC، تكون نتائج الحصول على 12-bit ADC مستقرة جدًا، ويمكن أن يكون تباين النتائج أقل من 1LSB. في المقابل، عند استخدام جهاز مضخة الشحن، إذا لم تتم تصفية مخرج مضخة الشحن بشكل كبير، فإن نتيجة الحصول على ADC سوف تهتز إلى 3LSB. إذا تمت زيادة R1 إلى 100Ω، C1=10Cin. بدون أخذ مقاومة الخرج للمضخم التشغيلي بعين الاعتبار، يجب أن تكون قيمة * لتيار الخرج للمضخم التشغيلي (5-4.09)V/100Ω=9.1mA)، وهي أقل من * تيار خرج كبير لمضخم التشغيل العام. ومع ذلك، إذا كان R1 كبيرًا جدًا، فمن الواضح أنه سيقلل من تردد الإشارة التي يمكن جمعها بواسطة ADC. أثناء "تتبع" هذه القناة بواسطة ADC، لا يستطيع مضخم التشغيل إكمال شحن C1 وCin، مما يجعل الفرق بين هذا المعاينة وجهد طرف الإدخال لمضخم التشغيل كبيرًا، مما سيؤدي إلى تشويه توافقي.
