基于開關(guān)轉(zhuǎn)換器的高速ADC供電解決方案(中)

　　DC/DC轉(zhuǎn)換器和LDO的電源測試結(jié)果與分析

　　開關(guān)調(diào)節(jié)器技術(shù)已今非昔比，當(dāng)與后置濾波、精心的設(shè)計(jì)和布局布線做法相結(jié)合，開關(guān)調(diào)節(jié)器可以用作許多高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器的高效率電源解決方案。總體的任務(wù)是使目標(biāo)頻率內(nèi)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(zhuǎn)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(guān)噪聲不會過度地影響ADC的性能。

　　我們對ADS58C20的評估版(ADS58C20EVM)進(jìn)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(zhuǎn)換器的TPS62590。如圖3所示。

　　DC/DC轉(zhuǎn)換器TPS62590是一個內(nèi)部集成開關(guān)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(guān)頻率可以高達(dá)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(huán)境的干擾，2.25MHz的開關(guān)頻率可以允許設(shè)計(jì)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(shí)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(guān)頻率。這樣，通過鐵氧體磁珠的開關(guān)噪聲便可短路接地。

　　從圖4中可以發(fā)現(xiàn)，DC-DC TPS62590的輸出端經(jīng)過FB9和FB16之后，輸出電壓中的紋波噪聲有效值(308μV)已經(jīng)和LDO TPS79618輸出端同樣經(jīng)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(jīng)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(zhuǎn)換器和LDO為高速ADC供電的試驗(yàn)結(jié)果與分析　　

 

　　TPS62590在20MHz帶寬內(nèi)可能具有308μVrms噪聲。假設(shè)該噪聲為白噪聲，則它在目標(biāo)頻段內(nèi)相當(dāng)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(qū)，ADC的噪聲將是213.5μVrms(19.1nVrms/rt-Hz)*sqrt(250MHz/2))。雖然轉(zhuǎn)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(guān)調(diào)節(jié)器的噪聲抑制到689pV/rt-Hz(68.9nV/rt-Hz*10mV/V)。這一噪聲比轉(zhuǎn)換器的噪底小得多，因此DC/DC轉(zhuǎn)換器的噪聲不會降低轉(zhuǎn)換器的性能。