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開關電源是如何對ADC的性能產生影響

鉅大LARGE  |  點擊量:1034次  |  2020年05月29日  

工程師一般認為開關電源會降低ADC的功能,因此一般情愿選用低壓差(LDO)線性穩壓器,而不運用開關穩壓器,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,高效的開關穩壓器也可用于一些轉換器規劃中,條件是規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。


首先是挑選轉換器,然后挑選準確的開關穩壓器,并不是任何開關穩壓器都可以運用。從數據手冊上查閱開關穩壓器的噪聲和紋波目標,以及開關頻率。典型的開關穩壓器在100kHz帶寬規模內大概有10μVrms的噪聲。假定它們都是白噪聲,那么有關頻帶內的噪聲密度相當于31.6nVrms/rt-Hz。


其次,要查閱轉換器的電源按捺(PSR)目標,以了解因為電源噪聲導致的轉換器功能降低的要害點。大多數高速轉換器在榜首奈奎斯特區內的PSR典型值為60dB(1mV/V)。


在運用具有2Vpp滿量程輸入規模、78dB信噪比和125MSPS采樣速率的16位ADC時,本底噪聲為11.26nVrms。不論噪聲源自何處,都必須低于這個值,這么才干不影響轉換器的功能。在榜首奈奎斯特區fs/2,轉換器噪聲等于89.02μVrms(11.26nVrms/rt-Hz)×sqrt(125MHz/2)。雖然開關穩壓器的噪聲(31.6nv/rt-Hz)高過這個轉換器噪聲的兩倍,但留意轉換器還有60dB的PSRR,它能將開關穩壓器的噪聲按捺到31.6pV/rt-Hz(31.6nV/rt-Hz×1mV/V)。這個噪聲比轉換器的本底噪聲要小得多,因此開關穩壓器的噪聲不會降低轉換器功能。


別的,電源濾波、接地和布線也很主要。在ADC電源引腳處添加0.1μF電容,可以使噪聲降低到比上面的計算結果還要小。在電源輸出端添加一個簡略的LC濾波器也可行,但級聯的濾波器能將開關穩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規劃添加固有的高頻去耦作用。最終,良好的物理區分是要害,盡量使敏感的模仿電路遠離開關電路。

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