高速ADC的电源设计

跳跃的开发板

内容提要
如今，在设计人员面临众多电源选择的情况下，为高速 ADC设计清洁电源时可能会面临巨大挑战。在利用高 效开关电源而非传统LDO的场合，这尤其重要。此外， 多数ADC并未给出高频电源抑制规格，这是选择正确 电源的一个关键因素。
本技术文章将描述用于测量转换器AC电源抑制性能的 技术，由此为转换器电源噪声灵敏度确立一个基准。我 们将对一个实际电源进行的简单噪声分析，展示如何把 这些数值应用于设计当中，以验证电源是否能满足所选 转换器的要求。总之，本文将描述一些简单的指导方 针，以便带给用户一些指导，帮助其为高速转换器设计 电源。
当今许多应用都要求高速采样模数转换器(ADC)具有12位 或以上的分辨率，以便用户能够进行更精确的系统测量。 然而，更高分辨率也意味着系统对噪声更加敏感。系统分 辨率每提高一位，例如从12位提高到13位，系统对噪声的 敏感度就会提高一倍。因此，对于ADC设计，设计人员必 须考虑一个常常被遗忘的噪声源__系统电源。ADC属于 敏感型器件，每个输入(即模拟、时钟和电源输入)均应平 等对待，以便如数据手册所述，实现最佳性能。噪声来源 众多，形式多样，噪声辐射会影响性能。

当今电子业界的时髦概念是新设计在降低成本的同时还要 “绿色环保”。具体到便携式应用，它要求降低功耗、简化 热管理、最大化电源效率并延长电池使用时间。然而，大 多数ADC的数据手册建议使用线性电源，因为其噪声低于 开关电源。这在某些情况下可能确实如此，但新的技术发 展证明，开关电源可以也用于通信和医疗应用(见参考文献 部分的“How to Test Power Supply Rejection Ratio (PSRR) in anADC” (如何测试ADC中的电源抑制比(PSRR)))。
本文介绍对于了解高速ADC电源设计至关重要的各种测试 测量方法。为了确定转换器对供电轨噪声影响的敏感度， 以及确定供电轨必须处于何种噪声水平才能使ADC实现预 期性能，有两种测试十分有用：一般称为电源抑制比 (PSRR)和电源调制比(PSMR)。
模拟电源引脚详解
一般不认为电源引脚是输入，但实际上它确实是输入。它 对噪声和失真的敏感度可以像时钟和模拟输入引脚一样敏 感。即使进入电源引脚的信号实际上是直流，而且一般不 会出现重复性波动，但直流偏置上仍然存在有定量的噪声 和失真。导致这种噪声的原因可能是内部因素，也可能是 外部因素，结果会影响转换器的性能。
想想经典的应用案例，其中，转换器采样时钟信号中有噪 声或抖动。采样时钟上的抖动可能表现为近载波噪声，并 且/或者还可能表现为宽带噪声。这两种噪声都取决于所使 用的振荡器和系统时钟电路。即使把理想的模拟输入信号 提供给理想的ADC,时钟杂质也会在输出频谱上有所表 现，如图2所示。