基于開關轉換器的高速ADC供電解決方案(中)
開關調節器技術已今非昔比，當與后置濾波、精心的設計和布局布線做法相結合，開關調節器可以用作許多高速模數轉換器的高效率電源解決方案?？傮w的任務是使目標頻率內的總噪聲要低于噪底，防止它影響ADC性能。一般情況下DC/DC轉換器的噪聲會大于ADC的噪底，但是由于ADC的電源抑制能力，噪聲會被大幅度地抑制，因此開關噪聲不會過度地影響ADC的性能。
我們對ADS58C20的評估版(ADS58C20EVM)進行了研究，為了方便大家的使用，該評估板上提供了2種電源供大家選擇。一種是基于低噪聲LDO的TPS79601，另一種是基于TI最新的DC/DC轉換器的TPS62590。如圖3所示。
DC/DC轉換器TPS62590是一個內部集成開關管、具有1A電流輸出能力的同步整流降壓型直流變換器，它的開關頻率可以高達2.25MHz，可以使用1μH~2.2μH的電感，這樣就可以保證整個變換器的PCB布局緊湊，降低噪音對外部環境的干擾，2.25MHz的開關頻率可以允許設計者使用小容量的三端電容匹配磁珠濾除，這樣外部的濾波器尺寸更加小巧，滿足實際使用要求。
電源濾波器的其它一些組件還包括去耦電容。正確選擇容值，以形成低阻接地通路的共振頻率接近于開關頻率。這樣，通過鐵氧體磁珠的開關噪聲便可短路接地。
從圖4中可以發現，DC-DC TPS62590的輸出端經過FB9和FB16之后，輸出電壓中的紋波噪聲有效值(308μV)已經和LDO TPS79618輸出端同樣經過FB9和FB16之后的值(292μV)基本一致，因此具有基本一致的噪聲密度，所以無論是DC/DC還是LDO給ADC供電，只要經過合適的噪聲抑制手段都會獲得理想、干凈的輸出電壓給ADC。用DC/DC轉換器和LDO為高速ADC供電的試驗結果與分析
TPS62590在20MHz帶寬內可能具有308μVrms噪聲。假設該噪聲為白噪聲，則它在目標頻段內相當于68.9nVrms/rt-Hz的噪聲密度。
以ADS58C20為例，一個1.9Vpp滿量程輸入范圍、70dB SNR和250Msps采樣速率的14位ADC，其噪底為19.1nVrms。任何來源的噪聲都必須低于此值，以防其影響ADC性能。在第一奈奎斯特區，ADC的噪聲將是213.5μVrms(19.1nVrms/rt-Hz)*sqrt(250MHz/2))。雖然轉換器的噪聲(68.9nV/rt-Hz)是ADC噪底的3倍以上，但ADC有40dB的PSRR，它會將開關調節器的噪聲抑制到689pV/rt-Hz(68.9nV/rt-Hz*10mV/V)。這一噪聲比轉換器的噪底小得多，因此DC/DC轉換器的噪聲不會降低轉換器的性能。
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