講解開關(guān)電源是如何對ADC的性能產(chǎn)生影響
工程師一般認為開關(guān)電源會降低ADC的功能,因此一般情愿選用低壓差(LDO)線性穩(wěn)壓器,而不運用開關(guān)穩(wěn)壓器,但這種知道并非完全準確。LDO具有較低的紋波和噪聲目標,但近來的研究標明,高效的開關(guān)穩(wěn)壓器也可用于一些轉(zhuǎn)換器規(guī)劃中,條件是規(guī)劃師對電路拓撲有極好的理解,運用一些實用技巧,一起采納一些必要的防范辦法。
首先是挑選轉(zhuǎn)換器,然后挑選準確的開關(guān)穩(wěn)壓器,并不是任何開關(guān)穩(wěn)壓器都可以運用。從數(shù)據(jù)手冊上查閱開關(guān)穩(wěn)壓器的噪聲和紋波目標,以及開關(guān)頻率。典型的開關(guān)穩(wěn)壓器在100kHz帶寬規(guī)模內(nèi)大概有10μV rms的噪聲。假定它們都是白噪聲,那么有關(guān)頻帶內(nèi)的噪聲密度相當于31.6 nVrms/rt-Hz。
其次,要查閱轉(zhuǎn)換器的電源按捺(PSR)目標,以了解因為電源噪聲導(dǎo)致的轉(zhuǎn)換器功能降低的要害點。大多數(shù)高速轉(zhuǎn)換器在榜首奈奎斯特區(qū)內(nèi)的PSR典型值為60dB(1mV/V)。
在運用具有2Vpp滿量程輸入規(guī)模、78dB信噪比和125 MSPS采樣速率的16位ADC時,本底噪聲為11.26 nVrms。不論噪聲源自何處,都必須低于這個值,這么才干不影響轉(zhuǎn)換器的功能。在榜首奈奎斯特區(qū)fs/2,轉(zhuǎn)換器噪聲等于89.02μVrms(11.26 nVrms/rt-Hz)×sqrt(125 MHz/2)。雖然開關(guān)穩(wěn)壓器的噪聲(31.6 nv/rt-Hz)高過這個轉(zhuǎn)換器噪聲的兩倍,但留意轉(zhuǎn)換器還有60dB的PSRR,它能將開關(guān)穩(wěn)壓器的噪聲按捺到31.6 pV/rt-Hz (31.6 nV/rt-Hz × 1 mV/V)。這個噪聲比轉(zhuǎn)換器的本底噪聲要小得多,因此開關(guān)穩(wěn)壓器的噪聲不會降低轉(zhuǎn)換器功能。
別的,電源濾波、接地和布線也很主要。在ADC電源引腳處添加0.1 μF電容,可以使噪聲降低到比上面的計算結(jié)果還要小。在電源輸出端添加一個簡略的LC濾波器也可行,但級聯(lián)的濾波器能將開關(guān)穩(wěn)壓器噪聲按捺得更多。眾所周知,濾波器每添加一級就能獲得約20dB/10倍頻程的噪聲按捺作用。嚴密疊層的電源和地平面(距離<4mil)可認為PCB規(guī)劃添加固有的高頻去耦作用。最終,良好的物理區(qū)分是要害,盡量使敏感的模仿電路遠離開關(guān)電路。
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