讲解开关电源是如何对ADC的性能产生影响


    工程师一般认为开关电源会降低ADC的功能,因此一般情愿选用低压差(LDO)线性稳压器,而不运用开关稳压器,但这种知道并非完全准确。LDO具有较低的纹波和噪声目标,但近来的研究标明,高效的开关稳压器也可用于一些转换器规划中,条件是规划师对电路拓扑有极好的理解,运用一些实用技巧,一起采纳一些必要的防范办法。
    首先是挑选转换器,然后挑选准确的开关稳压器,并不是任何开关稳压器都可以运用。从数据手册上查阅开关稳压器的噪声和纹波目标,以及开关频率。典型的开关稳压器在100kHz带宽规模内大概有10μV rms的噪声。假定它们都是白噪声,那么有关频带内的噪声密度相当于31.6 nVrms/rt-Hz。
    其次,要查阅转换器的电源按捺(PSR)目标,以了解因为电源噪声导致的转换器功能降低的要害点。大多数高速转换器在榜首奈奎斯特区内的PSR典型值为60dB(1mV/V)。
    在运用具有2Vpp满量程输入规模、78dB信噪比和125 MSPS采样速率的16位ADC时,本底噪声为11.26 nVrms。不论噪声源自何处,都必须低于这个值,这么才干不影响转换器的功能。在榜首奈奎斯特区fs/2,转换器噪声等于89.02μVrms(11.26 nVrms/rt-Hz)×sqrt(125 MHz/2)。虽然开关稳压器的噪声(31.6 nv/rt-Hz)高过这个转换器噪声的两倍,但留意转换器还有60dB的PSRR,它能将开关稳压器的噪声按捺到31.6 pV/rt-Hz (31.6 nV/rt-Hz × 1 mV/V)。这个噪声比转换器的本底噪声要小得多,因此开关稳压器的噪声不会降低转换器功能。
    别的,电源滤波、接地和布线也很主要。在ADC电源引脚处添加0.1 μF电容,可以使噪声降低到比上面的计算结果还要小。在电源输出端添加一个简略的LC滤波器也可行,但级联的滤波器能将开关稳压器噪声按捺得更多。众所周知,滤波器每添加一级就能获得约20dB/10倍频程的噪声按捺作用。严密叠层的电源和地平面(距离<4mil)可认为PCB规划添加固有的高频去耦作用。最终,良好的物理区分是要害,尽量使敏感的模仿电路远离开关电路。

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