高速ADC电源设计方案
下一步是改变交流信号的频率和幅度,以便确定ADC在系统板中的PSRR特性。数据手册中的大部分数值是典型值,可能只针对最差工作条件或最差性能的电源。例如,相对于其它电源,+5 V模拟电源可能是最差的。应确保所有电源的特性都有说明,如果说明得不全面,请咨询厂家。这样,设计人员将能为每个电源设置适当的设计约束条件。
请记住,使用LC配置测试PSRR/PSMR时有一个缺点。当扫描目标频段时,为使ADC电源引脚达到所需的输入电平,波形发生器输出端所需的信号电平可能非常高。这是因为LC配置会在某一频率(该频率取决于所选的值)形成陷波滤波器。这会大大增加陷波滤波器处的接地电流,该电流可能会进入模拟输入端。要解决这一问题,只需在测试频率造成测量困难时换入新的LC值。这里还应注意,LC网络在直流条件下也会发生损耗。记住要在ADC的电源引脚上测量直流电源,以便补偿该损耗。例如,+5V电源经过LC网络后,系统板上可能只有+4.8V。要补偿该损耗,只需升高电源电压即可。
PSMR的测量方式基本上与PSRR相同。不过在测量PSMR时,需将一个模拟输入频率施加于测试设置,如图3所示。
另一个区别是仅在低频施加调制或误差信号,目的是观察此信号与施加于转换器的模拟输入频率的混频效应。对于这种测试,通常使用1-100kHz频率。只要能在基频周围看到误差信号即混频结果,则说明误差信号的幅度可以保持相对恒定。但也不妨改变所施加的调制误差信号幅度,以便进行检查,确保此值恒定。为了获得最终结果,最高(最差)调制杂散相对于基频的幅度之差将决定PSMR规格。图4所示为实测PSMR FFT频谱的示例。
电源噪声分析
对于转换器和最终的系统而言,必须确保任意给定输入上的噪声不会影响性能。前面已经介绍了PSRR、PSMR及其重要意义,下面将通过一个示例说明如何应用所测得的数值。该示例将有助于设计人员明白,为了了解电源噪声并满足系统设计需求,应当注意哪些方面以及如何正确设计。
首先选择转换器,然后选择调节器、LDO、开关调节器或其它器件。并非所有调节器都适用。应当查看调节器数据手册中的噪声和纹波指标,以及开关频率(如果使用开关调节器)。典型调节器在100 kHz带宽内可能具有10 μV rms噪声。假设该噪声为白噪声,则它在目标频段内相当于31.6 nVrms/rt-Hz的噪声密度。
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