如何降低模數(shù)轉(zhuǎn)換器的性能
2023/4/4 11:36:16 點(diǎn)擊:
工程師一般認(rèn)為開關(guān)電源會降低ADC的性能,因此通常愿意選用低壓差(LDO)線性穩(wěn)壓器,而不使用開關(guān)穩(wěn)壓器,但這種認(rèn)識并非完全正確。LDO具有較低的紋波和噪聲指標(biāo),但最近的研究表明,高效的開關(guān)穩(wěn)壓器也可用于一些轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)中,前提是設(shè)計(jì)師對電路拓?fù)溆泻芎玫睦斫猓\(yùn)用一些實(shí)用技巧,同時(shí)采取一些必要的防范措施。
首先是選擇轉(zhuǎn)換器,然后選擇正確的開關(guān)穩(wěn)壓器,并不是任何開關(guān)穩(wěn)壓器都可以使用。從數(shù)據(jù)手冊上查閱開關(guān)穩(wěn)壓器的噪聲和紋波指標(biāo),以及開關(guān)頻率。典型的開關(guān)穩(wěn)壓器在100kHz帶寬范圍內(nèi)大概有10μV rms的噪聲。假設(shè)它們都是白噪聲,那么有關(guān)頻帶內(nèi)的噪聲密度相當(dāng)于31.6 nVrms/rt-Hz。
其次,要查閱轉(zhuǎn)換器的電源抑制(PSR)指標(biāo),以了解由于電源噪聲引起的轉(zhuǎn)換器性能下降的關(guān)鍵點(diǎn)。大多數(shù)高速轉(zhuǎn)換器在第一奈奎斯特區(qū)內(nèi)的PSR典型值為60dB(1mV/V)。
在使用具有2Vpp滿量程輸入范圍、78dB信噪比和125 MSPS采樣速率的16位ADC時(shí),本底噪聲為11.26 nVrms。不管噪聲源自何處,都必須低于這個值,這樣才能不影響轉(zhuǎn)換器的性能。在第一奈奎斯特區(qū)fs/2,轉(zhuǎn)換器噪聲等于89.02μVrms(11.26 nVrms/rt-Hz)×sqrt(125 MHz/2)。雖然開關(guān)穩(wěn)壓器的噪聲(31.6 nv/rt-Hz)高過這個轉(zhuǎn)換器噪聲的兩倍,但注意轉(zhuǎn)換器還有60dB的PSRR,它能將開關(guān)穩(wěn)壓器的噪聲抑制到31.6 pV/rt-Hz (31.6 nV/rt-Hz × 1 mV/V)。這個噪聲比轉(zhuǎn)換器的本底噪聲要小得多,因此開關(guān)穩(wěn)壓器的噪聲不會降低轉(zhuǎn)換器性能。
首先是選擇轉(zhuǎn)換器,然后選擇正確的開關(guān)穩(wěn)壓器,并不是任何開關(guān)穩(wěn)壓器都可以使用。從數(shù)據(jù)手冊上查閱開關(guān)穩(wěn)壓器的噪聲和紋波指標(biāo),以及開關(guān)頻率。典型的開關(guān)穩(wěn)壓器在100kHz帶寬范圍內(nèi)大概有10μV rms的噪聲。假設(shè)它們都是白噪聲,那么有關(guān)頻帶內(nèi)的噪聲密度相當(dāng)于31.6 nVrms/rt-Hz。
其次,要查閱轉(zhuǎn)換器的電源抑制(PSR)指標(biāo),以了解由于電源噪聲引起的轉(zhuǎn)換器性能下降的關(guān)鍵點(diǎn)。大多數(shù)高速轉(zhuǎn)換器在第一奈奎斯特區(qū)內(nèi)的PSR典型值為60dB(1mV/V)。
在使用具有2Vpp滿量程輸入范圍、78dB信噪比和125 MSPS采樣速率的16位ADC時(shí),本底噪聲為11.26 nVrms。不管噪聲源自何處,都必須低于這個值,這樣才能不影響轉(zhuǎn)換器的性能。在第一奈奎斯特區(qū)fs/2,轉(zhuǎn)換器噪聲等于89.02μVrms(11.26 nVrms/rt-Hz)×sqrt(125 MHz/2)。雖然開關(guān)穩(wěn)壓器的噪聲(31.6 nv/rt-Hz)高過這個轉(zhuǎn)換器噪聲的兩倍,但注意轉(zhuǎn)換器還有60dB的PSRR,它能將開關(guān)穩(wěn)壓器的噪聲抑制到31.6 pV/rt-Hz (31.6 nV/rt-Hz × 1 mV/V)。這個噪聲比轉(zhuǎn)換器的本底噪聲要小得多,因此開關(guān)穩(wěn)壓器的噪聲不會降低轉(zhuǎn)換器性能。
另外,電源濾波、接地和布線也很重要。在ADC電源引腳處增加0.1 μF電容,可以使噪聲降低到比上面的計(jì)算結(jié)果還要小。在電源輸出端增加一個簡單的LC濾波器也可行,但級聯(lián)的濾波器能將開關(guān)穩(wěn)壓器噪聲抑制得更多。眾所周知,濾波器每增加一級就能獲得約20dB/10倍頻程的噪聲抑制效果。
深圳市錦鋒科技代理國產(chǎn)ADC,
類別 | 現(xiàn)有廠家 | 對標(biāo)型號 | 公司型號 | 對標(biāo)芯片指標(biāo) | 公司指標(biāo) | 產(chǎn)品進(jìn)度 |
ADC | ADI(美國) | AD9268 | SC1269 |
16位 80/105/125MSPS 雙通道 |
16位 80/105/125MSPS 雙通道 |
已量產(chǎn) |
ADC | ADI(美國) | AD9253 | SC1634 |
14位 80/105/125MSPS 四通道 |
14位 80/105/125MSPS 四通道 |
已量產(chǎn) |
ADC | ADI(美國) | AD9633 | SC1254 |
12位 80/105/125MSPS 四通道 |
12位 80/105/125MSPS 四通道 |
已量產(chǎn) |
ADC | ADI(美國) | AD9251 | SC1252 |
14位 20/40/65/80MSPS 雙通道 |
14位 20/40/65/80MSPS 雙通道 |
已量產(chǎn) |
ADC | ADI(美國) | AD9231 | SC1232 |
12位 20/40/65/80MSPS 雙通道 |
12位 20/40/65/80MSPS 雙通道 |
已量產(chǎn) |
ADC | ADI(美國) | AD9204 | SC1205 |
10位 20/40/65/80MSPS 雙通道 |
10位 20/40/65/80MSPS 雙通道 |
已量產(chǎn) |
ADC | ADI(美國) | AD7822 | SC3823 |
8位 2MSPS 單通道 |
8位 2MSPS 單通道 |
已量產(chǎn) |
ADC | LINEAR(美國) | LTC2245 | SC8246 |
14位 10MSPS 單通道 |
14位 10MSPS 單通道 |
已量產(chǎn) |
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