基于开关转换器的高速ADC供电解决方案(中)

DC/DC转换器和LDO的电源测试结果与分析

　　开关调节器技术已今非昔比，当与后置滤波、精心的设计和布局布线做法相结合，开关调节器可以用作许多高速模数转换器的高效率电源解决方案。总体的任务是使目标频率内的总噪声要低于噪底，防止它影响ADC性能。一般情况下DC/DC转换器的噪声会大于ADC的噪底，但是由于ADC的电源抑制能力，噪声会被大幅度地抑制，因此开关噪声不会过度地影响ADC的性能。

　　我们对ADS58C20的评估版(ADS58C20EVM)进行了研究，为了方便大家的使用，该评估板上提供了2种电源供大家选择。一种是基于低噪声LDO的TPS79601，另一种是基于TI最新的DC/DC转换器的TPS62590。如图3所示。

　　DC/DC转换器TPS62590是一个内部集成开关管、具有1A电流输出能力的同步整流降压型直流变换器，它的开关频率可以高达2.25MHz，可以使用1μH~2.2μH的电感，这样就可以保证整个变换器的PCB布局紧凑，降低噪音对外部环境的干扰，2.25MHz的开关频率可以允许设计者使用小容量的三端电容匹配磁珠滤除，这样外部的滤波器尺寸更加小巧，满足实际使用要求。

　　电源滤波器的其它一些组件还包括去耦电容。正确选择容值，以形成低阻接地通路的共振频率接近于开关频率。这样，通过铁氧体磁珠的开关噪声便可短路接地。

　　从图4中可以发现，DC-DC TPS62590的输出端经过FB9和FB16之后，输出电压中的纹波噪声有效值(308μV)已经和LDOTPS79618输出端同样经过FB9和FB16之后的值(292μV)基本一致，因此具有基本一致的噪声密度，所以无论是DC/DC还是LDO给ADC供电，只要经过合适的噪声抑制手段都会获得理想、干净的输出电压给ADC。用DC/DC转换器和LDO为高速ADC供电的试验结果与分析　　

　　TPS62590在20MHz带宽内可能具有308μVrms噪声。假设该噪声为白噪声，则它在目标频段内相当于68.9nVrms/rt-Hz的噪声密度。

　　以ADS58C20为例，一个1.9Vpp满量程输入范围、70dB SNR和250Msps采样速率的14位ADC，其噪底为19.1nVrms。任何来源的噪声都必须低于此值，以防其影响ADC性能。在第一奈奎斯特区，ADC的噪声将是213.5μVrms(19.1nVrms/rt-Hz)*sqrt(250MHz/2))。虽然转换器的噪声(68.9nV/rt-Hz)是ADC噪底的3倍以上，但ADC有40dB的PSRR，它会将开关调节器的噪声抑制到689pV/rt-Hz(68.9nV/rt-Hz*10mV/V)。这一噪声比转换器的噪底小得多，因此DC/DC转换器的噪声不会降低转换器的性能。