开关电源在模拟量采集系统中的应用_电源

开关电源在模拟量采集系统中的应用

点击数：7288 次录入时间：03-04 12:01:58 整理：http://www.55dianzi.com 电源

ADC采样的速度。比如采用光耦6N137就比6N136好，因为6N137只是静态电流比较大，而它需要的二极管导通电流小，使得电源的负载变化不会很大。或者不把模拟+5V电源接到小功率的开关电源输出上，而接到其它功率比较大的开关电源输出上，避免开关电源输出受到负载变动的影响。同样一个值得注意的问题是，不要使用ADC芯片的Ready、Dout、Din等引脚直接驱动光耦，最好通过光耦驱动电路，使得模拟和数字电源得到很好地相互隔离，避免在光耦开关时，有大的电流越过ADC芯片。

2. 开关电源后加LDO等输出电压纹波小的器件，再供给信号调理电路、ADC芯片，保证模拟电路电源的稳定。

3. 如果在开关电源后加LC滤波，将LC滤波后的电源供给数字部分，此时应该针对不同的负载电流大小，选择相应的L、C数值，必要的时候，要通过一定的计算、仿真及试验来加以确定。电感、电容不能过大，否则难以响应负载（光耦开/关）的变化。建议开关电源输出直接供给数字部分；同时经过LC滤波或者RC滤波，再供给信号调理电路、ADC芯片。在采用LC滤波时，还需要注意LC的谐振频率要远远偏离开关电源工作频率。比如滤波RC电路的电阻R可以取10Ω左右，电容取10μF左右。

4. 其它常规的方法也特别重要，如信号调理电路、ADC芯片的电源和地，要同光耦等数字部分的电源和地分开走线，最后单点连接。或者两者采用两个DC/DC电路分别给ADC芯片等模拟电路和光耦等数字电路供电。原因和上文分析一样，也是为了更好的避免数字、模拟之间电源的相互干扰。

开关电源对运算放大器的影响及解决方法

一般模拟量信号进入ADC芯片之前，要利用运算放大器进行信号调理，以提供必要的电平变换、滤波、ADC芯片驱动等等。运算放大器与ADC相接口时，容易受到电源的影响，从而也影响ADC芯片采集的稳定。图2是运算放大器与ADC的典型接口图。

图2：运算放大器与ADC的典型接口图

大多ADC芯片内部的模拟输入端都具有一个采样电容Cin，电阻R1对运放输出限流，数倍于采样电容的陶瓷电容C1使得开关SW合上的瞬间，通过C1迅速给采样电容Cin充电。R1、C1的具体数值，与运放的稳定性、建立时间、ADC采样时间、需要的采样精度有关。

这里要指出的是，在上述过程中，运放的电源也会起很大的作用。在运放对电容充电期间，瞬间需要较大的电流，而开关电源的负载响应时间不够，将造成比较大的电源纹波，影响运放的输出。比如采用C1=10Cin=250pF，则当SW从别的通道（假设为-5V）切到AI0通道（假设+5V）时，Cin从-5V切换到C1上的电压+5V，C1迅速给Cin充电，最终电压为（5V×10-5V）/11＝4.09V，运放输出要从5V变到4.09V，R1太小容易带来运放输出稳定性问题，同时也会对运放输出电流带来冲击，影响电源电压。

特别是在采用电荷泵给运放-VCC提供小的负电源时，电荷泵输出电压随负载增大而降低的特性使得效果更加明显。比较发现，运放采用直流线性稳压电源时，12位的ADC采集结果很稳定，结果变动可达1LSB以下；相比之下，采用电荷泵器件时，如果电荷泵输出没有大的滤波，ADC采集结果晃动可达3LSB。如果增大R1为100Ω时，C1=10Cin，不考虑运放输出电阻时，需要运放输出电流的最大值为（5－4.09）V/100Ω＝9.1mA），小于一般运放的最大输出电流。但R1太大，将明显降低ADC所能采集到的信号频率，在ADC对该通道“跟踪”期间，运放无法完成对C1和Cin充电，使得该次采样与运放输入端电压相差较大，会造成谐波失真。