用開(kāi)關(guān)電源給高速AD轉(zhuǎn)換器供電的優(yōu)缺點(diǎn)

　圖7 采用ADP2114開(kāi)關(guān)電源的70MHz模擬輸入

效率測(cè)量結(jié)果
表2顯示每個(gè)電源解決方案所測(cè)得的效率。采用3.6V輸入電壓時(shí)，開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器將效率提高了35%，功耗節(jié)省了640 mW。這里節(jié)省的功耗為單個(gè)轉(zhuǎn)換器節(jié)省的功耗，在采用多個(gè)ADC的系統(tǒng)中，節(jié)省的功耗還將顯著增加。

散熱圖像
圖8和圖9顯示了采用LDO電源與采用ADP2114時(shí)，電路板電源部分的散熱差別。兩個(gè)圖像采用相同的縮放比例。圖8中SP01、SP02和SP03測(cè)量點(diǎn)顯示線性穩(wěn)壓器的溫度。圖9中的SP06顯示ADP2114的溫度，它比圖9中顯示的線性穩(wěn)壓器的溫度低10～15℃。SP04顯示AD9268的溫度，該溫度在兩個(gè)圖像中差不多。還需注意的是，圖9中的總背景溫度更高，一個(gè)串聯(lián)阻塞二極管（未標(biāo)注）正在處理更高的熱負(fù)載。　　

圖8 采用線性電源的AD9268評(píng)估板的散熱圖像

圖9 采用ADP2114電源的AD9268評(píng)估板的散熱圖像

電路圖詳解
圖10提供了開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器的詳細(xì)電路圖，該穩(wěn)壓器被配置成在強(qiáng)制PWM模式下工作，通道設(shè)置為2A單獨(dú)輸出。通過(guò)在FREQ引腳和GND之間放置一個(gè)27kΩ的電阻，穩(wěn)壓器的開(kāi)關(guān)頻率被設(shè)置為1.2MHz。除了圖中的電路之外，在開(kāi)關(guān)和ADC之間還包含一個(gè)鐵氧體磁珠，ADC電源引腳附近放置了標(biāo)準(zhǔn)的旁路電容。該設(shè)計(jì)可達(dá)到220μV的開(kāi)關(guān)紋波，在ADP2114輸出端的高頻噪聲低于6μV。AD9268附近加設(shè)的鐵氧體磁珠和旁路電容將開(kāi)關(guān)紋波降至300nV，并將ADC電源引腳處的噪聲降至不到3μV。

圖10 ADP2114電路配置

這里還提供了材料清單和布線信息。請(qǐng)注意，在布局中，開(kāi)關(guān)電感L101和L102位于ADC和信號(hào)通道元件電路板的背面。這種布局有助于將這些電感和電路板頂部的元器件（特別是信號(hào)和時(shí)鐘通道中的巴倫）之間的電壓耦合降至最小。在采用開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換器的布線中，需注意避免磁場(chǎng)或電場(chǎng)耦合。　　

圖11 ADP2114和AD9268的相對(duì)位置

結(jié)語(yǔ)
本文論證了在仔細(xì)遵循設(shè)計(jì)實(shí)踐技巧的情況下，模數(shù)轉(zhuǎn)換器可以直接采用開(kāi)關(guān)電源供電，而不會(huì)造成性能損失。與采用ADP1708線性電源相比，采用ADP2114開(kāi)關(guān)電源供電時(shí)，轉(zhuǎn)換器的性能未出現(xiàn)下降。而采用開(kāi)關(guān)電源可將電源效率提高30%～40%，并且能大幅降低總功耗（甚至超過(guò)簡(jiǎn)單地選擇較低功耗的轉(zhuǎn)換器）。在許多系統(tǒng)中，這些器件都需要連續(xù)工作，因此采用開(kāi)關(guān)電源可大幅降低運(yùn)營(yíng)成本，并且性能也不會(huì)出現(xiàn)下降。