高速ADC供电指南
加入技术交流群
不过，开关调节器确实会产生噪声，必须通过精心的设计和布局布线予以控制。开关电源主要有两类噪声：开关纹波和高频噪声。对于恒频开关调节器，开关纹波会在开关频率及其倍数频率产生能量。高频噪声由转换器中的电压和电流快速跳变而产生。1-5ns的典型上升时间可以在70-350MHz区间内产生能量。对这两个噪声源均必须进行充分滤波，以免其干扰转换器的工作，降低转换器的性能。这可能需要使用多级LC滤波器，以降低纹波并衰减噪声。为保持直流调节能力，开关电源控制环路可以在输出滤波器的两级附近闭合。为保持稳定性，环路穿越频率必须较低。ADC给电源带来的负载特性基本上是一个与时钟频率成正比的直流负载。由于该负载是恒定的，开关调节器的瞬态响应相对不重要，因此低环路穿越频率在这种情况下是可以接受的。对调节器进行外部补偿可以更轻松实现这一目标。
对输出电源电压上的噪声进行充分滤波至关重要，但设计人员也必须尽量减小从电源所含磁性元件(电感)到与ADC时钟或信号路径相关的巴伦或变压器之间的磁场或电场耦合。将电源电感放在PCB上的另一端并远离关键的ADC时钟和输入相关电路，有助于减小这种耦合。
电源去耦
尽管高速ADC给电源带来的总负载是稳定的，但需要电流以ADC采样速率和此频率的谐波快速跳变。由于电路板和走线的电感会限制电源能够迅速提供的电流量，因此ADC所需的高频电流是由板电源去耦电容提供的。为高速ADC供电时，应同时采用大的电源去耦电容和局部(ADC引脚处)去耦电容。大去耦电容存储电荷以对电源层和局部去耦电容充电，局部去耦电容则提供ADC所需的高频电流。有效的去耦还能将高频电源瞬变限制在距离产生瞬变的IC非常近的区域，从而使电路板上产生的电磁辐射(EMI)降至最小。
图3：开关调节器的典型效率
一般而言，应为每个ADC电源轨至少提供一个大去耦电容。这些电容应当是10uF至22uF范围内的低ESR陶瓷或钽电容。对于局部去耦，一般建议为每个电源引脚提供一个去耦电容。局部去耦电容应当是0.01uF至0.1uF范围内的低ESR陶瓷电容，并且应尽可能靠近ADC电源引脚放置。这些电容应具有通向电源层的过孔，并且过孔应非常靠近ADC电源引脚。如果ADC是从PCB上紧密耦合的电源层获得电源，则局部去耦也可以通过层与层之间的电容效应实现。如果这些层相对较大，并且间隔小于5密尔(mil)，则层间电容可提供非常有效的去耦作用。层间电容与局部旁路电容共同提供ADC所需的高频电流。
接地
ADC接地是电源方案的重要一环。当前许多ADC都采用LFCSP封装，封装底部有一个接地金属块。此金属块用于为器件散热；在许多情况下，此接地金属块是器件唯一的接地连接。必须将此接地金属块焊接到电路板上的接地焊盘，此焊盘有多个过孔通向接地层。
ADC地上的噪声也会影响其性能。当数字回路电流流经ADC所在区域时，通常会产生接地噪声。设计人员应当采取措施，确保高噪声地电流不会流经ADC附近。一般建议使用连续层，但为了隔离高噪声地电流，可能需要使用非连续层。
结论
ADC 的电源实现方案可能会对器件的性能产生重大影响。按照本文提出的指导原则进行设计，可以实现有效的ADC电源。寻找特定ADC的电源参考资料时，首先应查看该ADC的评估板。ADI公司的所有ADC都有附带电源的评估板。研究评估板电源的结构以及它所采用的去耦和布局，是开展ADC电源设计的最好起点。 本文引用地址：https://www.eepw.com.cn/article/179967.htm
评论