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高速ADC電源設(shè)計(jì)方案

作者: 時(shí)間:2011-05-27 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
當(dāng)今許多應(yīng)用要求高速采樣模數(shù)轉(zhuǎn)換器()具有12位或以上的分辨率,以便用戶能夠進(jìn)行更精確的系統(tǒng)測(cè)量。遺憾的是,更高的分辨率也意味著系統(tǒng)對(duì)噪聲更加敏感。系統(tǒng)分辨率每提高一位,例如從12位提高到13位,系統(tǒng)對(duì)噪聲的敏感度就會(huì)提高一倍。因此,對(duì)于設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)人員必須考慮一個(gè)常常被遺忘的噪聲源——系統(tǒng)電源。是敏感器件,為了實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)手冊(cè)所述的最佳額定性能,應(yīng)當(dāng)同等看待模擬、時(shí)鐘和電源等所有輸入端。噪聲來源眾多,形式多樣,噪聲輻射會(huì)影響性能。

  當(dāng)今電子業(yè)界的時(shí)髦概念是新設(shè)計(jì)在降低成本的同時(shí)還要“綠色環(huán)?!?。具體到便攜式應(yīng)用,它要求降低功耗、簡(jiǎn)化散熱管理、最大化電源效率并延長(zhǎng)電池使用時(shí)間。然而,大多數(shù)ADC的數(shù)據(jù)手冊(cè)建議使用線性電源,因?yàn)槠湓肼暤陀陂_關(guān)電源。這在某些情況下可能確實(shí)如此,但新的技術(shù)進(jìn)步已經(jīng)證明,開關(guān)電源也可以用于通信和醫(yī)療應(yīng)用。

  本文介紹對(duì)于了解高速ADC至關(guān)重要的各種測(cè)試測(cè)量方法。為了確定轉(zhuǎn)換器對(duì)供電軌噪聲影響的敏感度,以及確定供電軌必須處于何種噪聲水平才能使ADC實(shí)現(xiàn)預(yù)期性能,有兩種測(cè)試十分有用:一般稱為電源抑制比(PSRR)和電源調(diào)制比(PSMR)。

  何謂電源抑制

  當(dāng)供電軌上有噪聲時(shí),決定ADC性能的因素主要有兩個(gè),它們是PSRR-dc、PSRR-ac和PSMR。PSRR-dc指電源電壓的變化與由此產(chǎn)生的ADC增益或失調(diào)誤差的變化之比值,它可以用最低有效位(LSB)的分?jǐn)?shù)、百分比或?qū)?shù)dB (PSR = 20 × log10 (PSRR))來表示,通常規(guī)定采用直流條件。

  但是,這種方法只能揭示ADC的一個(gè)額定參數(shù)隨電源電壓可能會(huì)如何變化,因此無法證明轉(zhuǎn)換器的穩(wěn)定性。更好的方法是在直流電源之上施加一個(gè)交流信號(hào),然后測(cè)試電源抑制性能(PSRR-ac),從而主動(dòng)通過轉(zhuǎn)換器電路耦合信號(hào)(噪聲源)。這種方法本質(zhì)上是對(duì)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行衰減,將其自身表現(xiàn)為雜散(噪聲),它會(huì)以某一給定幅度提升至超過轉(zhuǎn)換器的噪聲基底值。其意義是表明在注入噪聲和幅度給定的條件下轉(zhuǎn)換器何時(shí)會(huì)崩潰。同時(shí),這也能讓設(shè)計(jì)人員了解到多大的電源噪聲會(huì)影響信號(hào)或加入到信號(hào)中。PSMR則以不同的方式影響轉(zhuǎn)換器,它表明當(dāng)與施加的模擬輸入信號(hào)進(jìn)行調(diào)制時(shí),轉(zhuǎn)換器對(duì)電源噪聲影響的敏感度。這種影響表現(xiàn)為施加于轉(zhuǎn)換器的IF頻率附近的調(diào)制,如果不嚴(yán)謹(jǐn),它可能會(huì)嚴(yán)重破壞載波邊帶。

  總之,電源噪聲應(yīng)當(dāng)像轉(zhuǎn)換器的任何其它輸入一樣進(jìn)行測(cè)試和處理。用戶必須了解系統(tǒng)電源噪聲,否則電源噪聲會(huì)提高轉(zhuǎn)換器噪聲基底,限制整個(gè)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)范圍。

  電源測(cè)試

  圖1所示為在系統(tǒng)板上測(cè)量ADC PSRR的設(shè)置。分別測(cè)量每個(gè)電源,以便更好地了解當(dāng)一個(gè)交流信號(hào)施加于待測(cè)電源之上時(shí),ADC的動(dòng)態(tài)特性。開始時(shí)使用一個(gè)高容值電容,例如100uF非極化電解質(zhì)電容。采用1mH的電感來充當(dāng)直流電源的交流阻斷器,一般將它稱為“偏置-T”,可以購買采用連接器式封裝的產(chǎn)品。

高速ADC電源設(shè)計(jì)方案

  使用示波器測(cè)量交流信號(hào)的幅度,將一個(gè)示波器探針放在電源進(jìn)入待測(cè)ADC的電源引腳上。為簡(jiǎn)化起見,將施加于電源上的交


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