在《DC-DC轉換器與ADC電源接口》中，討論了使用DC-DC轉換器(開(kāi)關(guān)調節器)以及LDO來(lái)驅動(dòng)ADC電源輸入的情況。 使用DC-DC轉換器對LDO的輸入電壓進(jìn)行降壓操作是驅動(dòng)ADC電源輸入的一個(gè)極為有效的方式。 回憶一下拓撲結構，如下圖1所示。 輸入電源電壓為5.0 V，該電壓降壓至2.5 V，然后輸入LDO;LDO輸出為1.8 V，作為ADC電源電壓。
圖1 .采用DC-DC轉換器和LDO驅動(dòng)ADC電源輸入
ADC基頻輸入信號音周?chē)赡艽嬖诘碾s散。 這些開(kāi)關(guān)雜散的位置取決于DC-DC轉換器的開(kāi)關(guān)頻率以及ADC的輸入頻率。 開(kāi)關(guān)雜散會(huì )與輸入信號相混合，而雜散會(huì )在fIN – fSW和fIN + fSW處產(chǎn)生(如下圖2所示)。
圖2 . 帶開(kāi)關(guān)雜散的數字化ADC數據FFT
好消息是，若設計得當，可最大程度減小這些雜散的幅度;在很多情況下，雜散幅度可以減小至低于A(yíng)DC頻譜中的諧波或其它雜散，因而可忽略。 讓我們來(lái)看下與這些雜散相關(guān)的考慮因素。 一般的想法是，LDO會(huì )“清除”這些開(kāi)關(guān)雜散，因為L(cháng)DO具有較高的電源抑制比(PSRR)。 事實(shí)上，LDO的PSRR通常很好，可高達幾百kHz。
超出幾百kHz的范圍，PSRR通常下降得非�？�。 一般而言，系統中的很多電源噪聲處于這個(gè)頻率范圍，因此LDO可以很好地抑制這些噪聲。 諸如AD9683(AD9250的單通道版本)等ADC在2 MHz以上具有更好的PSRR性能，如下圖3所示;其PSRR可高達10 MHz。 這使得開(kāi)關(guān)頻率附近區域的組合PSRR低于要求值。
圖3 . AD9683的PSRR曲線(xiàn)
DC-DC轉換器的開(kāi)關(guān)頻率通常為400-500 kHz至1-2 MHz。 LDO和/或ADC可能無(wú)法完全濾除此速率下產(chǎn)生的開(kāi)關(guān)雜散。 這些雜散可能直接通過(guò)并進(jìn)入ADC的輸出頻譜，如圖2所示。也就是說(shuō)，除非適當設計DC-DC轉換器布局布線(xiàn)和輸出濾波，否則它們就會(huì )在電路中傳播。 這就是為什么正確的電路設計與布局很重要，如圖4和圖5所示;這些圖在上一部分的討論中也看到了。
圖4 . ADP2114建議原理圖
圖5 . ADP2114建議布局布線(xiàn)
采用正確的電路設計，并在LDO輸出端進(jìn)行良好的濾波器設計(如圖3所示)，可大幅減少開(kāi)關(guān)雜散。 但這并非全部，謹慎的布局布線(xiàn)也同樣重要。 正如一切高頻器件或開(kāi)關(guān)器件，留意電流返回路徑并確保開(kāi)關(guān)噪聲無(wú)法進(jìn)入ADC或同一塊電路板上的其他元器件非常重要。 必須保持這些電流返回路徑盡可能短。 另外，同樣重要的是應當在設計中實(shí)現與敏感節點(diǎn)的物理隔離，從而最大程度減少開(kāi)關(guān)噪聲耦合。
可見(jiàn)，有很多需要加以考慮的因素，但同時(shí)也讓工程設計充滿(mǎn)了挑戰性與趣味性。 請繼續關(guān)注，下一篇將討論從DC-DC轉換器直接驅動(dòng)ADC電源輸入。 |
