ADC是一個敏感器件,要好好對待它的各個輸入端口,,才能得到它本身的性能。
常規(guī)的,,我們會在輸入端加入抗混疊濾波器,時鐘端使用抖動極低的時鐘芯片的輸出,,那電源輸入端呢,?
在選用電源時,市面上有這么多LDO或者DC-DC,,我們到底應(yīng)該選擇性能何樣的,,才能挖掘出ADC的本身性能呢。
為什么要好好考慮電源呢,?
理想的電源就是一個直流信號,,但是現(xiàn)實中,,會有交流噪聲疊加在上面,這些噪聲就會影響ADC的性能,。
ADC的PSSR和PSMR
ADC的PSSR大體的意思就是,,假設(shè)有一個噪聲信號疊加在DC上,然后測試ADC的輸出,,看該噪聲信號在FFT頻譜上的幅度,即體現(xiàn)ADC對電源噪聲本身的衰減,。
ADC的PSMR,,大體的意思是,假設(shè)有一個噪聲信號疊加在DC上,,該噪聲信號會與模擬信號輸入產(chǎn)生調(diào)制信號,,看該調(diào)制信號在FFT頻譜上的幅度。
簡單來說,,就是假設(shè)疊加在DC的噪聲信號為1MHz,,模擬輸入信號為100MHz,而PSSR關(guān)注的是ADC輸出端1MHz的幅度,,而PSMR關(guān)注的則是ADC輸出端101/99MHz等的幅度,。
如何測試ADC的PSSR呢?
如上所述,,ADC的PSSR即使ADC對電源上疊加的噪聲的衰減,。所以,我們可以按下面方式進行ADC的PSSR指標(biāo)的測試:
(1)用信號源產(chǎn)生一頻率為f的正弦信號,,并將其疊加到直流電源上,。
(2)用疊加了交流信號的直流電給ADC供電,同時將ADC的模擬輸入端接地,。
(3)計算ADC的輸出頻譜,,看其頻譜上在f處的雜散電平。
(4)遍歷信號源的頻率,,可以測出ADC的PSSR與雜散頻率的關(guān)系,。
廠家ADC的手冊上,有時候會提供PSSR指標(biāo),,比如60dB就是一個比較常規(guī)的值,;有時候則沒有提到這個指標(biāo)。這個時候該怎么辦呢,?
(1) 向ADC的供應(yīng)商要,。要是有原廠FAE直接對接的話,那是很幸福,。如果沒有的話,,可以去廠家官網(wǎng)上的論壇上去留言,,碰碰運氣,看看會不會有原廠技術(shù)人員回答你的問題,。我在TI的網(wǎng)站上提了幾個問題,,感覺技術(shù)人員都回答的很及時。不知道是不是負(fù)責(zé)該版塊的技術(shù)人員正好特別盡責(zé),。
(2) 自己測試PSSR
(3) 如果對成本不敏感的話,,可以選擇好的LDO,再多加電容濾波,。
如何測試ADC的PSMR呢,?
步驟:
見上面測試ADC的PSSR步驟。
區(qū)別在于:
(1)因為是要測試調(diào)制信號,,所以產(chǎn)生噪聲信號的信號源的輸出頻率一般會設(shè)置的比較低,,比如1KHz~100KHz。
(2)ADC的模擬輸入端也要有信號輸入,。
電源噪聲對ADC性能的影響
有了PSSR和PSMR的數(shù)據(jù),,就要聊聊怎么將這些數(shù)據(jù)應(yīng)用到設(shè)計中了。即如何選擇電源芯片,,以確保能達(dá)到ADC需要的要求,。
大概步驟如下:
(1)看電源芯片的手冊,查看其輸出噪聲指標(biāo),,如果用DC-DC的話,,還要看其
開關(guān)頻率。
(2)看ADC手冊上給出的PSSR值,。
(3)用文中提供的excel文件進行計算.
結(jié)合excel文件,,解釋電源的選擇
理想ADC
(1)假設(shè)ADC的滿幅輸入是2Vpp,采樣頻率為125MSPS,,位數(shù)為16bit,,在藍(lán)色域輸入對應(yīng)數(shù)字,即可計算出理想ADC的信噪比為98dB,噪聲底噪為1.1157nVrms/√Hz,。
(2)假設(shè)選擇了一LDO,,其在10Hz~100KHz的帶寬內(nèi),輸出總噪聲為4uVrms,即對應(yīng)12.65nVrms/√Hz,。
(3)如果不考慮ADC的PSSR,,則算出ADC最終能輸出的信噪比為76.95dB
(4)假設(shè)ADC的PSSR為60dB,則算出ADC最終能輸出的信噪比為98.07dB.
實際ADC
(1)假設(shè)ADC的滿幅輸入是2Vpp,采樣頻率為125MSPS,,位數(shù)為16bit,,實際SNR為78dB,在藍(lán)色域輸入對應(yīng)數(shù)字,即可計算出噪聲底噪為11.26nVrms/√Hz,。
(2)假設(shè)選擇了一LDO,,其在10Hz~100KHz的帶寬內(nèi),,輸出總噪聲為4uVrms,即對應(yīng)12.65nVrms/√Hz。
(3)如果不考慮ADC的PSSR,,則算出ADC最終能輸出的信噪比為74.45dB,,惡化了約3.55dB.
(4)假設(shè)ADC的PSSR為60dB,則算出ADC最終能輸出的信噪比為77.99999452dB,基本沒惡化.
所以,只有在文件中輸入相應(yīng)數(shù)據(jù),,你就可以計算出你應(yīng)該選擇輸出噪聲為多少的LDO,。當(dāng)然如果你在LDO的輸出端用了濾波措施,在ADC電源供電端加了去耦電容,,那對LDO的噪聲要求會降低,。