理解ADC電源噪聲的PSRR與PSMR

研究電源噪聲時(shí)有三個(gè)熟悉的術(shù)語(yǔ)，分別是：PSRR-DC、PSRR-AC和PSMR。其中PSRR表示電源抑制比，PSMR表示電源調(diào)制比。

為了理解電源噪聲入口，需要了解這些術(shù)語(yǔ)，以及它們對(duì)于ADC的含義。 一般而言，這些術(shù)語(yǔ)告訴我們?nèi)菰S電源進(jìn)入系統(tǒng)的入口應(yīng)有多寬。 抑制越少，通過(guò)電源輸入端進(jìn)入ADC的噪聲就越多。

首先來(lái)考察PSRR-DC和PSRR-AC。 下文圖1顯示這兩者的概念。ADC的PSRR-DC表示ADC中增益或失調(diào)誤差的變化與電源電壓的變化之比。

圖1. 直流電源抑制比(PSRR)

它是靜止不變的，不隨時(shí)間的變化而改變;而圖2顯示的是PSRR-AC，它隨時(shí)間的變化而改變。 PSRR-AC的使用更為廣泛，因?yàn)橥ǔDC的電源電壓經(jīng)過(guò)良好的調(diào)節(jié)，并且PSRR-DC無(wú)法對(duì)整體性能產(chǎn)生較大影響。

圖2. 交流電源抑制比(PSRR)

PSRR-AC會(huì)對(duì)ADC性能產(chǎn)生大得多的影響，因?yàn)殡娫淳€(xiàn)上的高頻噪聲信號(hào)通常難以過(guò)濾。 這些信號(hào)會(huì)通過(guò)很多不同的機(jī)制耦合至電源層和線(xiàn)路中。 只要它們耦合至ADC電源線(xiàn)，PSRR-AC就能告訴我們轉(zhuǎn)換器抑制了多少這些信號(hào)。 PSRR-AC為設(shè)計(jì)人員提供電源噪聲將在多大程度上影響輸入信號(hào)，或在多大程度上加入其中的相關(guān)信息。

其測(cè)量如圖3所示。對(duì)于PSRR-AC而言，信號(hào)注入電源輸入(圖中顯示AVDD，其實(shí)也可以是DVDD)，且ADC的模擬輸入端無(wú)輸入信號(hào)。 其結(jié)果在ADC的輸出端以雜散FFT形式存在，頻率等于注入信號(hào)的頻率，幅度相比注入信號(hào)的幅度有所下降。 雜散與注入信號(hào)幅度之比即為PSRR-AC值。

圖3. PSRR-AC和PSMR測(cè)量條件

與PSRR-AC類(lèi)似，PSMR表示對(duì)注入電源輸入端的信號(hào)進(jìn)行測(cè)量。 然而，對(duì)于PSMR而言，輸入信號(hào)同樣施加于ADC的模擬輸入端， 如圖4所示。在該例中，注入信號(hào)與模擬輸入信號(hào)相混合，產(chǎn)生FFT雜散，數(shù)值為兩個(gè)信號(hào)之積(fINPUT± fINJECTED)。 再一次地，PSMR為注入信號(hào)幅度與最終FFT雜散幅度之比。 但在本例中，由于FFT有兩個(gè)雜散信號(hào)，通常在計(jì)算中采用較大的雜散。

圖4. PSRR-AC和PSMR測(cè)量條件