改善您的模數(shù)轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)電源抑制狀況的四種方法
這里有四種您可采取的措施,能確保您的ADC不太容易受到電源變化和噪聲的影響。
本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/282039.htm是的,電源的確非常重要 —— 那筆者還能做些什么呢?
1.選擇具有良好電源抑制比(PSRR)的ADC。當然,使您的系統(tǒng)性能免受其電源影響的最佳方法是選擇具有足夠PSRR的ADC來開始工作。如果您所選擇的ADC不能完全滿足您的PSRR需求,那么您可在自己原來的開關(guān)電源后加一個高PSRR的低壓差穩(wěn)壓器(LDO)以提高系統(tǒng)的PSRR。這將有助于清除任何剩余的紋波,并直接增加整個系統(tǒng)的PSRR。請看一下高PSRR的LDO,如電壓為3V至36V、電流為150mA的超低噪聲TPS7A4901。
圖1:為改善電源抑制狀況而添加的TPS7A4901
2.適當?shù)娜ヱ詈蜑V波。電源去耦通常發(fā)生在系統(tǒng)中的兩個位置點:在供電源處和設(shè)備電源引腳處。較大“容量”的去耦電容器(通常電容不小于1μF)通常直接放置在電源輸出端并連接至接地。這有助于穩(wěn)定電源并立即盡可能濾除電源噪聲。有時候,如果您希望電流汲取量大一些,您還可將額外的大容量電容器放置得更接近ADC引腳。
把附加的較小或“局部”去耦電容器(通常電容不超過1μF)放置得最接近ADC電源引腳處,以幫助過濾掉沿途發(fā)現(xiàn)的任何噪聲。使用兩個并聯(lián)的局部去耦電容器(即電容為1μF的去耦電容器和電容為100nF的去耦電容器)將能在更大的頻率范圍內(nèi)提供低阻抗。
3.注意布局。像對待所有其它重要模擬信號一樣對待您的電源布線。您想提供從供電源到ADC電源引腳的最直接、電感最小的路徑。如果您無法使用電源平面,那么請使線路保持短而直接,但要足夠?qū)?,以便處理預期的電流。此外,為了讓返回電流盡可能容易地回到電源,還要將電源線路布置得直接跨地平面。
圖2:局部去耦電容器的布局范例
當處理瞬變情況時,低電感特別重要。當ADC需要突然增加電源電流時(如上電期間),高電感可能“阻塞”電源。如果模擬和數(shù)字接地間存在任何電感,則瞬變可能在它們之間產(chǎn)生超過絕對最大額定值的電壓差,從而對ADC造成永久性損壞。圖3表明,一些器件(如ADS1278)對AGND和DGND之間允許的電壓差有很嚴格的限制。
圖3:適用于ADS1278AGND和DGND的絕對最大額定值
4.熟知某些電源頻率。如果電源噪聲確實能找到一種途徑躲過濾波和去耦,那么Δ-Σ型ADC還有最后一道防線:數(shù)字濾波器。數(shù)字濾波器最重要的功能之一就是讓帶外信號衰減;但是,該濾波器響應(yīng)可重復本身的頻率并會在頻率為調(diào)制器采樣頻率(fMOD)的倍數(shù)時返回到0dB。接近這些頻率的電源噪聲能混疊回值得關(guān)注的信號帶寬范圍內(nèi)。
圖4:Sinc 3濾波器響應(yīng)在ADS1298中的輸出頻率達4 × fMOD(a),同時在ADS1220中的抑制頻率為50Hz和60Hz(b)
如果您必須使用開關(guān)電源,請把它同步到輸出數(shù)據(jù)速率的整數(shù)倍。根據(jù)濾波器響應(yīng),音調(diào)在開關(guān)頻率下或?qū)⒄刍氐紻C或?qū)⒈粸V波器陷波減弱。一些高精度ADC(如24位ADS1220與ADS1248)包括頻率為50Hz/60Hz的附加濾波器陷波,用于選擇輸出數(shù)據(jù)速率。
筆者希望,本博客系列的第1部分和第2部分能讓您從一個較高的層次上了解電源如何會影響ADC的性能以及如何在您的系統(tǒng)中減輕其影響。請謹記,下次要多注意自己電源的設(shè)計!
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