基于开关电源的高速模数转换器供电设计

　　诸如ADI公司的AD9268等16位、125MS/s模数转换器能够实现极低的噪声以及78dB的信噪比（SNR）指标。极低的–152dBm/Hz底噪使其成为*估开关电源的理想之选。DC/DC转换器引起的额外噪声或杂散量可以很容易在转换器的输出频谱中显示出来。该转换器与ADI ADP2114 PWM降压型稳压器是配套产品。这款双路输出降压型稳压器的效率高达95%，以高开关频率工作，并且具备低噪声特性。

　　一项实验室的研究对采用线性稳压器与采用开关稳压器时的ADC性能进行了对比。这些实验是采用转换器的用户评估板进行的。转换器有两个输入电源：AVDD为模拟部分供电，DRVDD为数字部分和输出部分供电。为了进行比较，转换器最初采用两个线性稳压器（ADI公司的ADP1706）进行评估，分别提供AVDD和DRVDD电压。该测试的设置如图4所示。然后转换器采用一个开关稳压器供电，如图5所示。其中，一个开关稳压器的输出提供给AVDD，另一个输出提供给DRVDD。

图4 采用ADP1708 LDO进行线性电源测量的框图

图5 采用ADP2114开关稳压器进行开关电源测量的框图

　　在这两种设置中，模拟输入源都采用罗德与施瓦茨公司 （RS）的SMA-100信号发生器和KL带通滤波器。模拟输入通过一个双巴伦输入网络提供，将信号发生器的单端输出转换至ADC的差分输入。采样时钟源为低抖动Wenzel振荡器，也通过用于单端-差分转换的巴伦电路供电。两次测量的输入电源轨（在稳压器前面）均设定为3.6V。

　　ADC性能测量结果

　　在每种电源配置情况下，转换器的性能都进行了测量，以确定采用开关电源时性能是否下降。SNR和SFDR（无杂散动态范围）则通过一组输入频率进行测量；结果如表1所示，采用线性稳压器与采用开关电源相比，SNR或SFDR性能未出现大的变化。

　　开关稳压器可以异步工作，也可以与转换器的采样时钟同步而不影响转换器性能。同步可在应用中提供更多灵活性，这在应用中可能成为一个优势。

　　FFT图谱

　　图6和图7分别显示了采用线性电源与采用开关电源时，模拟输入频率为70MHz 的AD9268的FFT（快速傅立叶变换）图谱。

图6 采用ADP1708线性电源的70MHz模拟输入

图7 采用ADP2114开关电源的70MHz模拟输入

　　效率测量结果

　　表2显示每个电源解决方案所测得的效率。采用3.6V输入电压时，开关稳压器将效率提高了35%，功耗节省了640 mW。这里节省的功耗为单个转换器节省的功耗，在采用多个ADC的系统中，节省的功耗还将显着增加。

　　散热图像

　　图8和图9显示了采用LDO电源与采用ADP2114时，电路板电源部分的散热差别。两个图像采用相同的缩放比例。图8中SP01、SP02和SP03测量点显示线性稳压器的温度。图9中的SP06显示ADP2114的温度，它比图9中显示的线性稳压器的温度低10～15℃。SP04显示AD9268的温度，该温度在两个图像中差不多。还需注意的是，图9中的总背景温度更高，一个串联阻塞二极管（未标注）正在处理更高的热负载。

　图8 采用线性电源的AD9268*估板的散热图像

图9 采用ADP2114电源的AD9268*估板的散热图像