模数转换器系统受电源影响的4种保护措施

这里有四种您可采取的措施,能确保您的adc不太容易受到电源变化和噪声的影响。
1、选择具有良好电源抑制比(psrr)的adc 当然,使您的系统性能免受其电源影响的最佳方法是选择具有足够psrr的adc来开始工作。如果您所选择的adc不能完全满足您的psrr需求,那么您可在自己原来的开关电源后加一个高psrr的低压差稳压器(ldo)以提高系统的psrr。这将有助于清除任何剩余的纹波,并直接增加整个系统的psrr。请看一下高psrr的ldo,如电压为3v至36v、电流为150ma的超低噪声tps7a4901。
图1:为改善电源抑制状况而添加的tps7a4901
2、适当的去耦和滤波 电源去耦通常发生在系统中的两个位置点:在供电源处和设备电源引脚处。较大“容量”的去耦电容器(通常电容不小于1μf)通常直接放置在电源输出端并连接至接地。这有助于稳定电源并立即尽可能滤除电源噪声。有时候,如果您希望电流汲取量大一些,您还可将额外的大容量电容器放置得更接近adc引脚。
把附加的较小或“局部”去耦电容器(通常电容不超过1μf)放置得最接近adc电源引脚处,以帮助过滤掉沿途发现的任何噪声。使用两个并联的局部去耦电容器(即电容为1μf的去耦电容器和电容为100nf的去耦电容器)将能在更大的频率范围内提供低阻抗。
3、注意布局 像对待所有其它重要模拟信号一样对待您的电源布线。您想提供从供电源到adc电源引脚的最直接、电感最小的路径。如果您无法使用电源平面,那么请使线路保持短而直接,但要足够宽,以便处理预期的电流。此外,为了让返回电流尽可能容易地回到电源,还要将电源线路布置得直接跨地平面。
图2:局部去耦电容器的布局范例
当处理瞬变情况时,低电感特别重要。当adc需要突然增加电源电流时(如上电期间),高电感可能“阻塞”电源。如果模拟和数字接地间存在任何电感,则瞬变可能在它们之间产生超过绝对最大额定值的电压差,从而对adc造成永久性损坏。图3表明,一些器件(如ads1278)对agnd和dgnd之间允许的电压差有很严格的限制。
图3:适用于ads1278 agnd和dgnd的绝对最大额定值
4、熟知某些电源频率 如果电源噪声确实能找到一种途径躲过滤波和去耦,那么δ-σ型adc还有最后一道防线:数字滤波器。数字滤波器最重要的功能之一就是让带外信号衰减;但是,该滤波器响应可重复本身的频率并会在频率为调制器采样频率(fmod)的倍数时返回到0db。接近这些频率的电源噪声能混叠回值得关注的信号带宽范围内。
图4:sinc 3滤波器响应在ads1298中的输出频率达4 × fmod(a),同时在ads1220中的抑制频率为50hz和60hz(b)
如果您必须使用开关电源,请把它同步到输出数据速率的整数倍。根据滤波器响应,音调在开关频率下或将折回到dc或将被滤波器陷波减弱。一些高精度adc(如24位ads1220与ads1248)包括频率为50hz/60hz的附加滤波器陷波,用于选择输出数据速率。

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