ผลกระทบเชิงปฏิบัติของการสลับพาวเวอร์ซัพพลายบนแอมพลิฟายเออร์เชิงปฏิบัติการ

ผลกระทบเชิงปฏิบัติของการสลับพาวเวอร์ซัพพลายบนแอมพลิฟายเออร์เชิงปฏิบัติการ

ก่อนที่จะเข้าสู่ชิป ADC โดยทั่วไปสัญญาณแอนะล็อกจะต้องมีการปรับสภาพสัญญาณโดยใช้เครื่องขยายสัญญาณในการดำเนินการเพื่อให้การแปลงระดับ การกรอง การขับเคลื่อนชิป ADC และอื่นๆ ที่จำเป็น เมื่อเครื่องขยายสัญญาณเสียงเชื่อมต่อกับ ADC จะได้รับผลกระทบจากแหล่งจ่ายไฟได้ง่าย ซึ่งส่งผลต่อเสถียรภาพในการรับข้อมูลของชิป ADC ด้วย รูปที่ 2 เป็นแผนภาพอินเทอร์เฟซทั่วไปของแอมพลิฟายเออร์ในการดำเนินงานและ ADC

ชิป ADC ส่วนใหญ่มีตัวเก็บประจุสุ่มตัวอย่าง Cin ที่ปลายอินพุตแบบอะนาล็อก และตัวต้านทาน R1 จะจำกัดเอาต์พุตปัจจุบันของเครื่องขยายเสียงในการดำเนินงาน ตัวเก็บประจุเซรามิก C1 ซึ่งมีขนาดใหญ่กว่าตัวเก็บประจุตัวอย่างหลายเท่า จะชาร์จตัวเก็บประจุตัวอย่าง Cin ผ่าน C1 อย่างรวดเร็วเมื่อปิดสวิตช์ SW ค่าเฉพาะของ R1 และ C1 สัมพันธ์กับความเสถียรของแอมพลิฟายเออร์ในการดำเนินงาน เวลาการตั้งค่า เวลาสุ่มตัวอย่าง ADC และความแม่นยำในการสุ่มตัวอย่างที่ต้องการ

ควรชี้ให้เห็นว่าแหล่งจ่ายไฟของแอมพลิฟายเออร์ในการดำเนินงานมีบทบาทสำคัญในกระบวนการข้างต้นด้วย ในระหว่างกระบวนการชาร์จตัวเก็บประจุโดยแอมพลิฟายเออร์ในการดำเนินงาน จำเป็นต้องใช้กระแสไฟฟ้าขนาดใหญ่ทันที และเวลาตอบสนองโหลดของแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งไม่เพียงพอ ซึ่งจะทำให้พลังงานกระเพื่อมอย่างมีนัยสำคัญและส่งผลกระทบต่อเอาต์พุตของแอมพลิฟายเออร์ในการดำเนินงาน ตัวอย่างเช่น หาก C1=10Cin=250pF เมื่อ SW เปลี่ยนจากช่องอื่น (สมมติว่า -5V) เป็นช่อง AI0 (สมมติว่า+5V) Cin จะเปลี่ยนจาก -5V เป็นแรงดันไฟฟ้าที่ C1+5V และ C1 จะชาร์จ Cin อย่างรวดเร็ว แรงดันไฟฟ้าสุดท้ายคือ (5V × 10-5V)/11=4.09V และเอาต์พุตของแอมพลิฟายเออร์ปฏิบัติการจำเป็นต้องเปลี่ยนจาก 5V เป็น 4.09V หาก R1 มีขนาดเล็กเกินไป อาจทำให้เกิดปัญหาด้านเสถียรภาพในเอาต์พุตของเครื่องขยายเสียงในการดำเนินงานได้ง่าย และยังมีผลกระทบต่อกระแสเอาต์พุตของเครื่องขยายเสียงในการดำเนินงาน ซึ่งส่งผลต่อแรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายไฟ

โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อใช้ปั๊มชาร์จเพื่อจ่ายไฟเชิงลบเล็กน้อยให้กับเครื่องขยายเสียงในการดำเนินงาน VCC คุณลักษณะที่แรงดันไฟฟ้าเอาท์พุตของปั๊มชาร์จลดลงตามภาระที่เพิ่มขึ้นจะทำให้เอฟเฟกต์เด่นชัดยิ่งขึ้น การเปรียบเทียบแสดงให้เห็นว่าเมื่อแอมพลิฟายเออร์ในการดำเนินงานใช้แหล่งจ่ายไฟควบคุมเชิงเส้น DC ผลลัพธ์การรับ ADC 12 บิตมีความเสถียรมากและการเปลี่ยนแปลงผลลัพธ์สามารถเข้าถึงน้อยกว่า 1LSB ในทางตรงกันข้าม เมื่อใช้อุปกรณ์ปั๊มชาร์จ ถ้าไม่มีการกรองที่สำคัญในเอาต์พุตของปั๊มชาร์จ ผลการได้มาของ ADC อาจสั่นได้ถึง 3LSB หาก R1 เพิ่มขึ้นเป็น 100 Ω, C1=10Cin เมื่อไม่พิจารณาความต้านทานเอาท์พุตของแอมพลิฟายเออร์ในการดำเนินงาน กระแสเอาท์พุตสูงสุดของแอมพลิฟายเออร์ในการดำเนินงานจะต้องเป็น (5-4.09) V/100 Ω=9.1mA ซึ่งน้อยกว่ากระแสเอาท์พุตสูงสุดของแอมพลิฟายเออร์ในการดำเนินงานทั่วไป แต่หาก R1 มีขนาดใหญ่เกินไป ก็จะลดความถี่ของสัญญาณที่ ADC สามารถรวบรวมได้อย่างมาก ในระหว่างการ "ติดตาม" ของช่องสัญญาณนี้ของ ADC แอมพลิฟายเออร์สำหรับปฏิบัติการไม่สามารถชาร์จ C1 และ Cin ได้จนเสร็จสมบูรณ์ ส่งผลให้เกิดความแตกต่างอย่างมากระหว่างการสุ่มตัวอย่างและแรงดันไฟฟ้าอินพุตของแอมพลิฟายเออร์สำหรับปฏิบัติการ ซึ่งจะทำให้เกิดการบิดเบือนฮาร์มอนิก